1、第一節 概 述第二節 電鍍和化學鍍第三節 化學轉化膜技術第四節 外表涂敷技術第十三章 資料外表技術第五節 氣相堆積技術第六節 高能束外表技術簡介.第一節 概 述 一提高資料的外表損傷失效或從外表開場的失效抗力 磨損和腐蝕是最重要的外表損傷失效方式，據統計，因磨損、腐蝕失效呵斥的經濟損失分別可達國民經濟總產值的1%2%和4%5%。絕大多數疲勞斷裂也主要是從外表開場而逐漸向內部開展的。由于磨損、腐蝕和疲勞斷裂是產品零件的最主要失效方式，而它們又主要是發生在資料外表或開場于資料外表，因此，經過外表技術，提高資料外表的耐磨性、耐蝕性和抗疲勞性能，可有效地維護或強化零件外表，防止失效景象。一、資料外表技

2、術的目的與作用. 資料外表技術的目的與作用 這些功能包括電性能如導電性、絕緣性，熱學性能如耐熱性、熱障性，光學性能如反光性、吸光性及光致效應，電磁特性如磁性、屏蔽性，聲學性能及吸附、分別等各種物理性能和化學性能。二賦予資料外表某種或多種功能特性. 資料外表技術的目的與作用 如采用熱噴涂、堆焊等外表技術修復已磨損或腐蝕的零件，用外表蝕刻、分散等工藝制造晶體管及集成電路等。三實施特定的外表加工來制造或修復零、 部件. 資料外表技術的目的與作用 類別具體特性類別具體特性耐蝕性各種介質下化學腐蝕、電化學腐蝕熱性能 耐熱性、熱障性耐磨性磨粒磨損、粘著磨損、氧化磨損電性能導電性、絕緣性力學性能表面硬度、強

3、度、抗疲勞性光性能選擇吸收性、光致效應表面加工可修復性、焊接性、精密加工性電磁性磁性、電磁屏蔽性表面裝飾著色性、染色性、光澤性其他密封性、保油性表13-1 資料外表技術的詳細作用. 資料外表技術可以有效地且最經濟地改善外表性能或賦予基體資料所沒有的外表特性，因此其運用極其廣泛。既可滿足外表耐磨、耐蝕、強化、加工與裝飾的需求，又可開辟光、電、磁、聲、熱、化學與生物等方面的特殊功能領域。所涉及的基體資料包括金屬資料、高分子資料、陶瓷資料和復合資料，其中主要是金屬資料。二、資料外表技術的運用. 資料外表技術的運用 構造資料主要用來制造各類構造零件及工具，它以力學性能為主，同時在許多場所還兼有某些物理

4、或化學性能要求如耐蝕性、耐熱性等。外表技術在此方面主要起著耐磨、耐蝕、強化、修復加工及裝飾等作用。如在鋼件上噴涂一層Zn85Al15合金，可使其在海水中耐蝕2040年；在刀具上堆積一層超硬TiN薄膜，可提高其任務壽命幾倍乃至幾十倍；大功率曲軸的軸頸磨損后可經過熱噴涂或堆焊技術進展修復。一在構造資料及工程構件、機械零件上的運用. 資料外表技術的運用 外表技術能有效地賦予資料外表優良的特殊物理、化學和生物等性能及其相互轉化的功能，可用來制備或改良一系列功能資料及元器件。如導電玻璃、太陽能選擇吸收膜、電磁屏蔽資料、吸聲涂層、吸熱及散熱資料、分別膜資料等。尤應遭到注重的是具有功能轉換特性的功能資料與器

5、件，如薄膜太陽能電池、電致發光器件、薄膜發熱資料、光磁記錄資料等。二在功能資料及元器件上的運用. 資料外表技術的運用 先進的新資料具有更加優良的性能，是高新技術的重要組成部分及開展根底。外表技術對其研討和消費上的作用非常重要，如利用氣相堆積技術消費金剛石及立方氮化硼等超硬薄膜、釔鋇銅高溫超導薄膜、納米粉粒資料及梯度功能資料等。三在新資料的研討與消費上的運用. 資料外表技術的運用 資料外表技術對促進綠色革命起著非常重要的作用，如各種膜資料、纖維資料具有高效吸收、分別、過濾及生化功能，可用于大氣與水質凈化、抗菌滅菌、三廢處置、活化介質及生物醫學與生物工程。 四在環境維護方面的運用. 外表技術的作用

6、原理、工藝特點及運用范圍各不一樣，其種類很多，目前尚無公認一致的分類方法。假設按學科特點分類，外表技術大致分為下述三方面。三、外表技術的分類.外表技術的分類 按工藝特點，外表覆層技術包括各種鍍層技術電鍍、化學鍍等、熱噴涂技術、涂料涂裝技術、陶瓷涂敷技術、化學轉化膜技術、堆焊技術、氣相堆積技術、著色染色技術等。一外表覆層技術.外表技術的分類 包括外表擴滲技術、噴焊堆焊、激光合金化、離子注入技術等。二外表合金化技術.外表技術的分類 這種外表技術不改動資料外表成分而僅改動其外表組織，包括各種外表淬火感應加熱、激光加熱、電子束加熱、外表形變強化如噴丸、滾壓等。三外表組織轉變技術.第二節 電鍍和化學鍍

7、電鍍的歷史悠久，隨著現代工業和科學技術的開展，新的電鍍資料和電鍍工藝技術方法不斷涌現，大大拓展了這項外表技術的運用領域。其鍍層資料可以是金屬、合金、半導體等，基體資料也由金屬擴展到陶瓷、高分子資料；電鍍覆層廣泛用于耐蝕、耐磨、裝飾及其它功能性鍍層如磁性膜、光學膜。一、電 鍍.電 鍍 單金屬電鍍是指電鍍液中只含一種金屬離子，電堆積后構成單一金屬鍍層的方法。常用的單金屬電鍍有鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍錫和鍍鎘等，其中又以鍍鉻最為主要。 鍍鉻層具有高的硬度與耐磨性、耐蝕性和美觀的外表，故常用于耐磨、耐蝕和裝飾場所，如冷作模具鍍鉻、發動機活塞環鍍鉻、自行車零件鍍鉻、照相機零件及餐具鍍鉻等。鍍鉻液主要由

8、含有少量硫酸的鉻酐CrO3組成。一單金屬電鍍.電 鍍 在零件陰極上同時電堆積出兩種或兩種以上金屬的鍍層稱為合金電鍍。它具有兩大突出特點：其一是合金鍍層具有許多單金屬鍍層所不具備的優良特性，如外觀顏色、耐磨、耐蝕及某些功能特性；其二是可以制備高熔點金屬和低熔點金屬組成的合金如Sn-Co、難熔合或不熔合的合金如Cu-Pb、非晶態合金如Ni-P等。 特別值得提及的是非晶態合金電鍍層這種鍍層也可經過化學鍍獲得，由于其構造特殊性和成分特殊性，故而具有晶態金屬所不具備的優良性能，如高強度、高耐蝕性、高透磁性和化學選擇性，在構造資料和功能資料領域均有較廣泛的運用。二合金電鍍.電 鍍 復合電鍍可得到金屬與固體

9、微粒共同堆積的復合資料鍍層，這相當于顆粒加強的金屬基復合資料。根據復合鍍層內各相類型與相對量不同，這種鍍層可具有更高的硬度、耐磨性、耐蝕性、耐熱性及自光滑性；與普通金屬基復合資料制備技術相比，具有無需高溫加熱、簡便、低本錢等優點，且可直接在零件外表上得到所需的覆蓋層。三復合電鍍.電 鍍 隨著非金屬資料運用的日益廣泛，其外表電鍍金屬層也已勝利用于工業消費。在高分子、陶瓷等非金屬資料外表鍍上金屬層后，其零件就具備了非金屬和金屬的特性。如對汽車上某些需求裝飾的不太重要零件儀表框、拉手、散熱格柵可用塑料電鍍，既可減輕分量又能降低本錢；在印制電路中，可在塑料基片上直接電鍍出導電通路；對電子儀器的塑料外殼

10、電鍍，可防止外部電磁波的干擾。四非金屬資料的電鍍. 一根本原理 化學鍍是在無外加電場的情況下，鍍液中的金屬離子在復原劑的作用下，經過催化在鍍件金屬件或非金屬件外表上的復原堆積過程。從本質上講，化學鍍依然是個電化學過程。 化學鍍的關鍵點有二：其一是復原劑的選擇，最常用的有次磷酸鹽、甲醛等；其二是鍍層金屬具有選擇性。二、化 學 鍍.化 學 鍍 與電鍍相比，化學鍍的優點有：均鍍才干和深鍍才干好，可在外形復雜的鍍件外表產生均勻厚度的鍍層；鍍層晶粒細，空隙少，力學性能、物理性能和化學性能優良；設備簡單、操作容易，適宜于金屬與非金屬鍍件。化學鍍的主要缺陷是鍍液壽命短、穩定性差，鍍覆速度較慢。二根本特點.化

11、 學 鍍 化學鍍在電子、石油、化學化工、航天航空、機械、汽車及核能等工業中已得到廣泛運用。 多元合金鍍層如Ni-Cu-P、Ni-Mo-P等，具有更好的綜合性能和特殊功能。Ni-Cu-P鍍層可作為高耐蝕外表維護層和電磁波屏蔽層；Ni-Mo-P或Ni-W-P鍍層可作為醫療器械和人工器官維護層、薄膜電阻資料等。三運用及舉例. 經過化學或電化學手段，使金屬外表構成穩定的化合物膜層的方法即稱化學轉化膜技術。其成膜機理是金屬與特定腐蝕液化學介質接觸而在一定的條件下發生電化學反響，由于濃差極化和陰極極化作用，在金屬外表轉化產生一層鞏固、穩定的化合物膜。與電鍍、化學鍍等覆層技術相比，化學轉化膜的生成必需有基體

12、金屬的直接參與，因此膜與基體金屬的結合強度較高。第三節 化學轉化膜技術.主要用途 由于化學轉化膜降低了金屬外表活性且將金屬與環境介質隔離，故對普通防銹要求的零件可直接作為耐蝕層運用如鋁合金門窗。1防銹耐蝕.主要用途 作為涂料層、搪瓷層、熱浸鍍、金屬熱噴涂及粘結前的底層，可提高涂鍍層的結合強度。2涂鍍層底層.主要用途 化學轉化膜或具有較高的硬度如鋁合金硬質陽極氧化膜，或具有低的摩擦系數或吸油性如磷化膜，因此可減輕滑動摩擦外表的摩擦作用，可用于某些耐磨零件如發動機凸輪、活塞或改善塑性加工的工藝性能如鋼管、鋼絲的冷拉前磷化處置。3耐磨減摩 .主要用途 如化學轉化膜的絕緣性、吸光性或反射光性、染色性等

13、。4其它作用. 金屬外表化學氧化處置具有本錢低、快速方便、設備簡易、運用范圍廣等優點，在某些國家，化學氧化的規模甚至超越了電鍍和電化學氧化。一、化學氧化.化學氧化 鋼鐵在含有氧化劑的溶液中進展化學處置，可在其外表生成一層0.51.5m厚的鞏固致密的以Fe3O4為主的氧化膜，這便是鋼鐵的化學氧化。由于Fe3O4膜的顏色可以從藍到黑變化，故又俗稱發藍或發黑處置。一鋼鐵的化學氧化.化學氧化 最常用的氧化處置工藝是將鋼鐵零件置于添加了氧化劑如硝酸鈉的強堿溶液中，加熱到130150溫度下處置1590min，所構成的氧化膜在經浸油、皂化或重鉻酸鹽溶液鈍化處置后，具有較高的耐蝕性和光滑性，鋼鐵氧化處置可廣泛

14、用于機械零件、電子設備、精細光學儀器及武器配備等防護裝飾方面，運用過程中假設定期擦油可提高其防護效果和壽命。一鋼鐵的化學氧化.化學氧化 1.鋁及鋁合金的化學氧化 將鋁及鋁合金置于沸水中，或酸性、堿性溶液中即可發生化學氧化而生成Al2O3為主的氧化膜，其厚度普通控制在0.54m。這種氧化膜經鈍化處置封鎖處置后具有一定的耐蝕性，但其耐蝕性和耐磨性均不及鋁的電化學氧化膜陽極氧化膜。由于鋁及鋁合金的化學氧化膜具有多孔、吸附性好的優點，故多用于有機涂層的底層，如涂裝或膠接工藝的外表預處置，可大大提高涂層或膠接的結合強度。二有色金屬的化學氧化.化學氧化 2.銅及銅合金的化學氧化 在含有氧化劑的溶液中如Na

15、OH+K2S2O8，銅及銅合金外表可氧化生成主要成分為CuO或Cu2O的氧化膜層，其膜厚普通為0.52m。經涂油等封鎖處置后，這種氧化膜具有較高的耐蝕防護性能。由于銅銅合金的成分與氧化工藝參數不同，銅件外表氧化膜可具有各種不同的顏色紅、黑、棕、藍色等，因此又具有很好裝飾功能。在電器、儀表、機械、化工及日用五金等銅制零件上廣泛地利用了這種化學氧化膜的外表維護或裝飾特性。二有色金屬的化學氧化. 陽極氧化是將金屬零件如鋁件作為陽極放置于適當的電解液中如硫酸、鉻酸、草酸等水溶液，在外加電流的作用下，外表生成氧化膜的方法。由于資料和陽極氧化工藝參數不同，陽極氧化膜具有不同的厚度從幾微米到幾百微米、顏色和

16、特性，從而可順應不同的用途。二、鋁及鋁合金的陽極氧化.鋁及鋁合金的陽極氧化 1多孔性 氧化膜具有多孔的蜂窩狀構造。這種多孔構造可使膜層對各類有機物如涂料、膠粘劑、染料等表現出良好的吸附才干，故可作為涂鍍層的底層；也易于將氧化膜染成各種不同的顏色即著色才干，而具有裝飾特性。 2耐蝕性 鋁氧化膜在大氣中很穩定，因此具有耐蝕特性，為進一步堅持或提高耐蝕效果，不論氧化膜能否染色，均需對其進展封鎖處置如熱水封鎖、蒸汽封鎖、重鉻酸鹽封鎖、有機物質封鎖等。鋁陽極氧化膜具有以下主要特性: .鋁及鋁合金的陽極氧化 3耐磨性 鋁氧化膜具有較高的硬度，故可改善鋁制件的外表耐磨性，當膜層吸附了光滑劑后，其耐磨性將進一

17、步提高。 4電絕緣性 鋁陽極氧化膜具有很高的絕緣電阻和擊穿電壓，可用作電器鋁制品的絕緣層和電解電容器的電介質層。 5其它功能特性 如高熔點約1500、低熱導率，可作為良好的絕熱層。鋁陽極氧化膜具有以下主要特性: . 將金屬放入含有錳、鋅、鐵的磷酸鹽中進展化學處置，使其外表生成一層難溶于水的磷酸鹽維護膜的方法，即是磷化處置簡稱磷化。磷化膜厚度普通在150m之間，呈多孔構造，表現出吸附、耐蝕、減摩等特性。磷化處置的本錢低，簡便且消費率高，被廣泛用于汽車、船舶、航天、軍工、機械制造及家電等工業。三、磷 化 處 理.磷化處置 鋼鐵資料是磷化處置的主要對象，其運用主要包括以下幾方面： 1防護用磷化膜 普

18、通選擇Zn系或Mn系較厚的磷化膜，磷化后涂油或脂、蠟等提高耐蝕才干。 2涂裝底層用磷化膜 普通選擇Zn系或Zn-Ca系較薄的磷化膜。 3冷加工光滑用磷化膜 普通采用Zn系磷化膜，可改善鋼管與鋼絲的冷拉、鋼件冷擠壓與深沖成形等工藝性能，并能延伸模具任務壽命。一鋼鐵的磷化處置.磷化處置 4減摩用磷化膜 主要采用Mn系磷化膜，可減小兩滑動件接觸外表的摩擦系數并能降低運動噪聲，如制冷緊縮機活塞、凸輪與齒輪等。 5電絕緣用磷化膜 普通選用Zn系磷化膜，如用在電動機及變壓器硅鋼片中，可提高其電絕緣性能。 磷化處置可采用浸漬法、噴淋法或浸噴組合法進展。典型磷化工藝道路為：除油脫脂水洗酸洗水洗磷化水洗磷化后處

19、置如封鎖處置水洗枯燥。一鋼鐵的磷化處置.磷化處置 除鋼鐵資料外，有色金屬鋁、鎂、鋅及其合金也可進展磷化處置，但其外表磷化膜性能遠不及鋼鐵外表磷化膜，故普通只用作涂裝前或膠接前的底層，其運用不廣。二有色金屬磷化處置. 將金屬或金屬鍍層放入含有某些添加劑的鉻酸或鉻酸鹽溶液中，經過化學或電化學的方法在金屬外表生成以鉻酸鹽三價鉻或六價鉻為主的膜的方法，即為金屬的鉻酸鹽處置，有時也稱鈍化。鉻酸鹽膜的主要特性有：對基體金屬的維護作用 鉻酸鹽膜與基體結合力較強，構造較嚴密，化學穩定性高，耐蝕性良好。外表裝飾性 鉻酸鹽膜的顏色豐富，從無色透明或乳白色到黃色、金黃色、綠色淡綠、暗綠、橄欖色和褐色。鉻酸鹽處置工藝

20、常用作鋼鐵資料的鋅、鎘等鍍層的后處置，以進一步提高鍍層的耐蝕性；也可用作有色金屬如鋁、銅、鋅、錫、鎂及合金的外表防護。四、鉻酸鹽處置. 將涂料液體或固體粉粒經過各種方法涂敷并結合在資料外表的涂敷技術，運用極為廣泛，本節簡要引見其中幾種主要技術。第四節 外表涂敷技術. 用有機高分子涂料經過一定的方法涂敷于資料或制品外表、構成涂膜的全部工藝過程，稱為涂裝。一、涂料與涂裝.涂料與涂裝 1.維護作用 對基體資料的維護作用主要表達在兩方面：其一是防止資料在環境作用下的金屬銹蝕、木材腐朽、水泥風化等景象；其二是減少資料外表與外界的機械性碰撞、摩擦而發生的損壞。 2.裝飾作用 可賦予資料外表各種顏色，美化生

21、活與環境。 3.標志作用 對制品涂以不同顏色，易于識別。 4.特殊功能 如隔聲功能、導電功能、絕緣功能等。一涂膜的作用.涂料與涂裝 涂料普通由四大部分組成，即主要成膜物質如油脂、各類合成樹脂、顏料如防銹顏料鋁粉、著色顏料鉻黃、體質顏料滑石等、溶劑如石油、煤焦、醇類、酮類溶劑和助劑如增韌劑、光滑劑、觸變劑等。 涂料的類型很多，其用途也各不一樣。二涂料的組成與類型.涂料與涂裝 1.普通涂料 這類涂料多以有機溶劑作為輔助成膜物質，主要包括：1油脂涂料 2天然樹脂涂料3酚醛樹脂涂料 4醇酸樹脂涂料5氨基樹脂涂料 6硝化纖維素涂料7乙烯樹脂涂料 8丙烯酸樹脂涂料9聚酯涂料 10環氧樹脂涂料11聚氨酯涂料

22、二涂料的組成與類型.涂料與涂裝 2.水性涂料 普通涂料中普通均含有機溶劑，這些溶劑在成膜時將全部揮發，既呵斥經濟損失，又引起環境污染。水性涂料不含或少含有機溶劑，包括水溶性涂料如電泳涂料和乳膠涂料兩大類。二涂料的組成與類型.涂料與涂裝 3.粉末涂料 塑料粉末涂料是近幾十年來開展起來的新型主流涂料之一。它包括熱固性塑料粉末和熱塑性塑料粉末兩大類，主要經過靜電噴涂施工，故又俗稱噴塑。粉末涂料的優點在于：無有機溶劑，故有利于環境維護與平安消費；易回收利用，損失率極低10%；一次可獲較厚的涂層，工藝易自動化；涂層性能優良，邊角覆蓋性好。二涂料的組成與類型.涂料與涂裝 其主要缺陷有：本錢較高，需求專門的

23、設備；涂層制厚易、制薄難，外表不非常平整；換色、換型較費事。粉末涂料主要用于金屬構造的防護性涂裝，但也可用于非金屬制品，具有良好的綠色特性，故應提倡運用。二涂料的組成與類型.涂料與涂裝 4.其它涂料 包括元素有機聚合物涂料如有機硅樹脂涂料、有機氟聚合物涂料等用于耐熱、耐蝕場所、橡膠涂料如聚氨酯彈性涂料用于塑料跑道鋪面和特殊功能涂料如導電涂料廣泛用于電子工業、熱控涂料用于航天航空工業、偽裝涂料用于軍事工業等。二涂料的組成與類型.涂料與涂裝 涂裝工藝的普通工序是：涂前外表預處置如磷化，目的是去污得到清潔活化外表、涂裝和枯燥固化。涂裝方法有以下幾種，可根據涂料種類、零件要求及消費量等要素選擇。三涂裝

24、方法.涂料與涂裝 1.普通涂裝方法 包括刷涂、浸涂、淋涂、緊縮空氣噴涂、高壓無空氣噴涂等，其特點是設備簡單、易于操作，但消費條件較差，涂層質量不高。 2.靜電涂裝法 以涂裝工件為陽極，經過產生電暈放電景象，使涂料吸附到工件表層，其優點是涂層質量好，涂料利用率高，但需較貴重的專門設備。 3.電泳涂裝法 這是一種類似于電鍍的涂裝方法，帶電的涂料粒子在外加直流電場的作用下，電堆積到工件外表。包括陽極電泳法和陰極電泳法兩大類。其涂膜質量優良，在汽車制造工業中運用極廣。三涂裝方法. 資料外表粘涂技術是粘結技術的一個分支，它是將特種功能的膠粘劑通常是在膠粘劑中參與有機或無機填料，如二硫化鉬、金屬粉末、陶瓷

25、粉末和樹脂粉末直接涂敷于資料外表，使之具有耐磨、耐蝕、耐熱、絕緣、導電、導磁、防輻射等功能的一項新技術，目前主要用于零件的外表強化與修復，也可使其獲得某種特殊功能。二、粘 涂.粘 涂 粘涂的普通工藝過程如下：外表預處置清洗、粗化、活化配膠涂敷刮涂法、刷涂法、模壓法等固化室溫或加熱固化后處置如清理、修整或表層機械切削、磨削加工。 粘涂具有粘結技術的大部分優點，適用范圍廣，能粘涂各種不同的資料，涂層厚度可從幾十微米到幾十毫米，對現場修復或需緊急修復的零件尤為適用，已成為一項新的外表工程技術。. 熱噴涂技術是利用各種熱源，使各種固體噴涂資料加熱到熔化或軟化形狀，經過高速氣流使其霧化，然后放射、堆積到

26、經過預處置的工件外表而構成具有各種不同性能的涂層。目前，熱噴涂已廣泛用于宇航、國防、機械、冶金、石油、化工、運輸、電力及輕工部門，有望成為一門獨立的運用科學技術。三、熱噴涂.熱噴涂 1.涂層構造 噴涂層是由無數變形粒子相互交錯呈波浪式堆疊在一同的層狀構造，粒子之間不可防止地存在著孔隙和氧化物夾雜缺陷。孔隙和夾雜的存在將降低涂層質量，采用高溫熱源、更高的噴速及維護氣氛噴涂，可減少這些缺陷。假設對涂層進展重熔處置，也可消除孔隙和夾雜缺陷，使層狀構造變為均質構造，改善涂層與基體之間的結合強度。一涂層構造與結合機理.熱噴涂 2.涂層結合機理 涂層的構造包括涂層與基體外表的界面結合和涂層內部的內聚結合。

27、其結合機理目前尚無定論，普通以為有以下結合方式： 1機械結合 因凹凸不平的外表相互嵌合，構成機械釘扎而結合。 2冶金化學結合 即出現元素分散或合金化結合，當涂層重熔處置時，以這種結合方式為主。 3物理結合 即范德華力或次價鍵結合。一涂層構造與結合機理.熱噴涂 熱噴涂資料按形狀可分為線材、棒材、管材和粉末；按組成可分為金屬資料、高分子資料、陶瓷資料和復合資料。二熱噴涂資料.熱噴涂 1.工藝過程 熱噴涂工藝過程普通為：外表預處置噴底層或過渡層噴任務層后處置如重熔、封鎖等。其中預處置對噴涂層質量影響很大，預處置的內容主要包括脫脂去油、除銹、外表粗化，必要時還應對基體進展預熱、對非噴涂外表進展維護。詳

28、細噴涂工藝還因噴涂方法不同而異。三熱噴涂工藝方法.熱噴涂 2.熱噴涂方法 噴涂方法很多，普通按噴涂的熱源種類不同而進展分類。較常用的方法有：火焰噴涂，多用氧乙炔火焰，具有設備簡單、操作靈敏方便、本錢低但涂層質量不太高的特點，目前運用仍較廣泛：電弧噴涂，將被噴涂的金屬線材作為自耗性電極、以電弧作為熱源的噴涂方法，與火焰噴涂相比，具有涂層結合強度高、熔敷才干大、能量利用率高、本錢低的優點；等離子噴涂，用等離子弧為熱源、以噴涂粉末資料為主的較新型噴涂方法，具有涂層質量優良、順應資料廣泛的優點，但設備較復雜；其它特種噴涂方法，如爆炸噴涂、超音速噴涂、高頻噴涂、激光噴涂等。三熱噴涂工藝方法.熱噴涂 1.

29、熱噴涂特點 順應資料廣泛，基體資料和噴涂資料幾乎可包括一切固體資料；工藝靈敏、各種外形尺寸的零件均可采用，特別適宜于現場施工；涂層厚度從幾十微米到幾毫米可控，基體不變性、不變形；工藝簡便，方法多樣，消費效率高。四熱噴涂技術的特點與運用.熱噴涂 2.運用 由于噴涂資料種類很多，所獲的涂層性能差別很大，可順應于不同的外表維護、強化、修復和特殊功能的需求。如Zn、Al、Zn-Al涂層用于耐蝕防護，WC、Al2O3涂層用于耐磨強化，各種金屬資料涂層用于金屬構件的尺寸修復等。涂層的設計與選用主要取決于零件的運用條件，但同時也應思索工藝性、經濟性和適用性。四熱噴涂技術的特點與運用. 熱浸鍍是將基體金屬工件

30、浸在另一種低熔點的液態金屬中，在工件外表發生一系列的反響而產生所需的金屬鍍層，主要用來提高金屬構件的防護才干耐蝕與耐熱。四、熱浸鍍.熱浸鍍 鋼鐵資料及銅等金屬資料是廣泛采用的熱浸鍍基體資料，其中鋼最常用。鍍層金屬主要有鋅、鋁、錫、鉛及其合金，表13-2是常見的熱浸鍍層及特性。順便提及的是，熱浸鍍錫層因較厚、本錢昂貴，現已逐漸被電鍍錫層替代。一熱浸鍍資料鍍層金屬熔點/浸鍍溫度/鍍層特性錫231.9260310耐蝕性、韌性好，附著力高，美觀的金屬光澤鋅419.5460480耐蝕性優良，粘附性好，應用最廣泛鋁658.7700720優異的耐蝕性，良好的耐熱性，對光熱良好的反射性表13-2 常見熱浸鍍層

31、及特性.熱浸鍍 熱浸鍍工藝的根本過程是預處置、熱浸鍍和后處置。按預處置不同，可分為熔劑法和維護氣體復原法兩大類。二熱浸鍍工藝方法.熱浸鍍 1.熔劑法 這是傳統的熱浸鍍方法，多用于鋼管、鋼絲和零件的熱浸鍍，其工藝流程為：堿洗水洗酸洗水洗熔劑處置熱浸鍍后處置。 熔劑處置起助鍍作用，其目的是去除工件外表酸洗后未被完全洗掉的或重新氧化的氧化皮、去除熔融金屬外表的氧化皮和降低熔融金屬的外表張力，包括熔融熔劑法和烘干溶劑法。 鍍后處置包括去除外表多余鍍層金屬可采用人工法、振動器法、離心機法、吹氣法，水冷處置先空冷后水冷和鈍化處置防止鍍層變色并提高其質量。二熱浸鍍工藝方法.熱浸鍍 2.維護氣體復原法 這是現

32、代熱鍍消費線普遍采用的方法，多用于鋼板的熱浸鍍。其特點是將鋼材延續退火與熱浸鍍連在同一消費線上，先在微氧化爐中用燃氣直接加熱，去除工件外表的油污并構成氧化膜，然后在密閉的含有氫氣的復原爐中將外表氧化膜復原成適宜于熱浸鍍的海綿鐵。二熱浸鍍工藝方法.熱浸鍍 熱浸鍍鋅、鋁的資料主要是鋼材可廣泛運用于國民經濟的各部門，其主要用途見表13-3。三熱浸鍍運用 低碳鋼絲編織成耐蝕網，高碳鋼絲用于架空電纜鋼絲 石油、煉焦、化工等耐蝕與耐熱管道管材 汽車排氣系統與烘烤設備的耐熱用途，建筑、汽車、包裝的耐蝕用途板、帶材鋁及合金 通訊與電力工程的電線、鋼絲繩，普通捆扎用途鋼絲 普通用途水、汽管道，石油化工管道，建筑

33、腳手架管材 建筑業屋頂板、外壁，交通運輸汽車車體，機械制造各種機器、儀表的殼體板、帶材鋅及合金耐蝕主要用途舉例產品類型浸鍍資料耐熱、耐蝕表13-3 熱浸鍍鋼材的主要用途. 氣相堆積是將含有構成堆積元素的氣相物質，經過各種手段和反響，在工件外表構成堆積層薄膜的工藝方法。它可賦予基體資料外表各種優良性能如強化、維護、裝飾和電、磁、光等特殊功能，也可用來制備具有更加優良性能的新型資料如晶須、單晶、多晶、納米晶或非晶薄膜。這種新技術的運用有著非常寬廣的前景，尤其是在高新科技領域潛力宏大。 按堆積過程的反響性質不同，氣相堆積技術可分為物理氣相堆積和化學氣相堆積兩大類。第五節 氣相堆積技術. 物理氣相堆積

34、Physical Vapor Deposition，簡寫PVD是在真空條件下，利用各種物理方法，將堆積資料汽化成原子、分子、離子并直接堆積到基體資料外表的方法。按汽化機理不同，PVD法包括真空蒸鍍、濺射鍍膜和離子鍍等三種根本方法。一、物理氣相堆積.物理氣相堆積 1.根本原理 真空蒸發鍍膜是在高真空的條件下，將蒸鍍資料即膜資料，可以是金屬或非金屬，但多為金屬加熱蒸發成原子或分子進入氣相，然后堆積在工件襯底資料外表，而構成薄膜鍍層。根據蒸鍍資料的熔點不同，其加熱方式有電阻加熱蒸發、電子束蒸發、激光蒸發等多種。一真空蒸鍍.物理氣相堆積 2.根本特點 真空蒸鍍具有以下幾方面的特點：設備、工藝、操作均較

35、簡單；堆積速度快；繞鍍才干差；因氣化粒子的動能低，鍍層與基體結合力較弱，鍍層較疏松，故耐沖擊、耐磨損性能不高，此點限制了真空蒸鍍膜在強化機械零件方面的運用如耐磨。一真空蒸鍍.物理氣相堆積 1.根本原理 濺射鍍膜是在一定的真空條件下，用荷能離子如氬離子，可經過輝光放電獲得轟擊某一靶材即鍍膜資料，常為陰極，從而在其外表濺射出原子或分子進入氣相，然后這些濺射粒子在工件外表與陽極相連堆積而構成鍍層。二濺射鍍膜.物理氣相堆積 2.根本特點 由于氣化粒子的動能大為真空蒸鍍的100倍，故濺射鍍膜致密且與基體資料的結合力高；適用資料廣泛，基體資料和鍍膜資料均可是金屬或非金屬，可制造真空蒸鍍難于得到的高熔點資料

36、鍍膜；均鍍才干好，但繞鍍性稍差；鍍膜堆積速度較慢、設備昂貴是其主要缺陷。二濺射鍍膜.物理氣相堆積 1.根本原理 離子鍍是在含有惰性氣體如氬氣的真空中，利用氣體放電對已被蒸發的粒子氣化原子或分子離化和激化，在氣體離子和堆積資料離子轟擊作用的同時，于基體資料外表堆積構成鍍膜。由此可見，離子鍍將輝光放電、等離子體技術與真空蒸鍍技術結合在一同，兼具蒸發鍍的堆積速度快和濺射鍍的離子轟擊清潔外表及高動能氣化粒子的特點，因此運用極為廣泛。三離子鍍.物理氣相堆積 2.根本特點 離子鍍具有鍍層質量高、附著力強、繞鍍與均鍍才干好、堆積速度快等眾多優點；但受蒸發源限制，高熔點鍍膜資料的蒸發鍍有一定困難，且設備復雜、

37、昂貴。三離子鍍. 化學氣相堆積Chemical Vapor Deposition，簡寫CVD是把含有構成堆積薄膜元素的一種或幾種氣態物質化合物或單質供應基體資料，于一定的溫度下在基體外表發生化學反響而生成堆積薄膜的過程。二、化學氣相堆積.物理氣相堆積 化學氣相堆積可根據氣相反響的激發方式不同分為：熱化學氣相堆積TCVD、放電激發氣相堆積如等離子體PACVD、輻射激發氣相堆積等多種；按反響溫度高低不同分為：高溫CVD900、中溫CVD500800和低溫CVD500。熱化學氣相堆積是最常見的類型，其反響需高溫激發，普通大于1000，這將限制CVD的運用范圍。一根本類型.物理氣相堆積 化學氣相堆積的

38、主要特點有：能堆積各種晶態和非晶態、成分準確可控的無機薄膜資料；膜層致密、質量高且與基體的結合力大；均鍍性與繞鍍性好，堆積速度較快；設備簡單、操作簡便、本錢較低。普通熱化學氣相堆積的最大缺陷是堆積溫度較高1000，對不允許或難于高溫加熱的基體資料如控制變形的精細件，那么必需采用放電激發或輻射激發的CVD技術，如采用輝光放電激發CVD，其堆積溫度可降至300500。二根本特點. 由于各種氣相堆積技術的適用資料基體與鍍膜、工藝條件如堆積溫度、設備與鍍膜特性及質量如與基體的結合力等要素不同，故其運用范圍和偏重領域也有所區別。三、氣相堆積技術的運用.氣相堆積技術的運用 氣相堆積技術所得到的鍍膜可以分為

39、兩大類：其一是構造膜，這類膜要求接受一定的載荷或相對機械運動，以耐磨、強化要求為主，兼有耐蝕、耐熱性要求，主要起外表強化和維護作用，膜通常較厚普通1m；其二是功能膜，這類膜不受或少受機械力或相對運動，而以特殊物理性能、化學性能、生物性能及其轉換特性為主要要求，鍍膜不用很厚普通1m。氣相堆積技術已廣泛用于機械、電子與電工、航天航空與軍事工業、化工及輕工等各部門，在信息技術、新能源技術和新資料技術領域作用宏大。.氣相堆積技術的運用 真空蒸鍍物理氣相堆積技術的鍍膜致密度低，與基體的結合差，故很少用于資料外表強化如耐磨方面，目前主要用于外表功能與裝飾用途。具有代表性的運用是各種光學膜如透鏡反射膜、電致

40、發光膜等，電學膜導電、絕緣、半導體等，磁性能膜如磁帶，耐蝕膜，耐熱膜，光滑膜，各種裝飾膜如固體資料外表的金、銀膜，太陽能電池等。.氣相堆積技術的運用 與真空蒸鍍相比，濺射鍍和離子鍍物理氣相堆積技術的鍍膜質量較高如致密、氣孔少且與基體資料結合結實尤其是離子鍍，故除可起到真空蒸鍍一樣的作用外，還可在資料外表構成耐磨強化膜如TiN、TiC、Al2O3，這便拓寬了氣相堆積技術在構造零件和工具、模具上的運用。與普通化學氣相堆積相比，濺射鍍和離子鍍所需的堆積溫度較低，這對難于或不允許高溫加熱的工件與資料意義艱苦。. 采用激光束、電子束和離子束合稱“三束對資料外表進展改性或合金化技術，是近幾十年來迅速開展起

41、來的資料外表新技術，是資料科學的最新領域之一。束流技術對資料外表的改性是經過改動資料外表的成分即外表合金化和構造而實現的，由于這些束流具有極高的能量密度，可對資料外表進展快速加熱，其后冷卻速度也極快，故表層構造和成分的改動幅度極大如出現微晶、納米晶、非晶、亞穩成分固溶體或化合物，因此性能改動的程度也相當大。此外快速加熱對整體資料的影響不大，故工件在處置過程中根本不變形。第六節 高能束外表技術簡介. 激光束具有高能量密度性、高方向性和高相關性，當其照射到金屬外表時，其能量幾乎全被外表層吸收轉變成熱能，可在極短時間內將工件表層快速加熱或熔化，而心部溫度根本不變；當激光束移去后，表層向心部的迅速傳熱，又可實現快速的“自冷卻過程。激光束外表技術的運用主要包括以下幾方面：一、激光束外表技術.激光束外表技術 又稱激光外表淬火強化，具有高硬度比普通淬火高15%20%、高疲勞性能和微變形的根