表面处理工程研究

1、材料表面工程研究所材料表面工程研究所在热喷涂、真空镀膜、化学镀、离子氮化、旋压加工、焊接技术、分析测试和碳化钨强化瓦楞辊、激光雕刻陶瓷网纹辊等技术领域有多年的研究开发经验。1996年，经广东省科委、计委和经贸委联合批准以广州有色金属研究院新材料室为基础成立了广东省表面工程技术研究开发中心，2000年广东省科技厅将广东省现代表面工程技术重点实验室设于本 研究所。现在，本研究所已成为我省材料表面工程技术应用基础研究和实用技术开发的重要基地。本研究所现有研究开发人员60余人，其中教授级高级工程师10人、高级工程师11人、硕士研究生和工程师22人、助理工程师15人。拥有先进的试验和生产设备，包括了大型

2、机器人持枪的低压等离子喷涂系统、德国高能等离子喷涂系统、美国超音速火焰喷涂系统、直流等离子射流CVD、热丝CVD、PCVD、八弧源阴极电弧沉积设备、柱状靶磁控溅射设备、蒸镀设备、离子氮化炉、气体激光器、固体激光器、高频压力钎焊机、旋压加工以及轧制加工设备等。建有热喷涂、化学镀、CVD、PVD真空镀膜、焊接产品、旋压加工、离子氮化等 多条生产线。经过多年的努力，本研究所取得科研成果50多项，其中国家科技进步奖2项，省部级科技进步奖10多项。在以下几个领域形成了自己的优势和特点：u 以低压等离子喷涂、超音速火焰喷涂为代表的热喷涂技术领域；u 以CVD、PVD技术为代表的真空镀膜技术领域；u 以离子

3、氮化技术为代表的表面改性技术领域；u 以旋压加工、轧制加工为代表的加工技术领域；u 以激光雕刻陶瓷网纹辊为代表的激光技术领域。本研究所竭诚为广大用户服务，贯彻用户第一、质量至上的方针，为客户提供热喷涂、真空镀膜(包括装饰镀膜和工具镀膜)、化学镀、旋压加工、焊接、离子氮化、激光雕刻陶瓷网纹辊、瓦楞辊以及分析测试等技术和产品服务。一、热喷涂技术热喷涂技术是表面工程技术的重要组成部分，它利用电弧、等离子弧或燃烧火焰等将粉未状或丝状的金属或非金属材料加热熔化或软化形成熔滴、并以一定速度射向预处理过的基体表面、形成具有一定结合强度涂层的工艺方法。热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料，如硬质合金、陶

4、瓷、金属、石墨和尼龙等，形成耐磨、耐蚀、隔热、抗氧化、绝缘、导电、防辐射等具有各种特殊功能的涂层。热喷涂技术还具有工艺灵活、施工方便、适应性强及经济效益好等优点，被广泛应用于宇航、机械、化工、冶金、地质、交通、建筑等工业部门，并获得了迅猛的发展。 本研究所于80年代初开始从事热喷涂技术的研究与开发，承担了大量的国家、省市、军工项目，取得了一批科研成果，组建了从事热喷涂技术应用的专业公司金棠表面工程技术有限公司，取得了显著的经济效益。已取得部分科技成果：1. 新型热喷涂技术和涂层材料的研究与开发：国家科技进步二等奖；2. 大型退火炉辊抗高温积瘤涂层及在宝钢的应用：部科技进步一等奖；3. 抗高温氧

5、化和热腐蚀涂层制备技术及其航空发动机叶片上的应用：部科技进步二等奖；4. 大型低压等离子热喷涂设备及工艺技术：国家"六五"科技攻关奖。本研究所拥有先进齐全的各种热喷涂设备，包括国内最大的低压等离子喷涂设备、德国高能等离子喷涂设备、美国UniqueCoat超音速火焰喷涂设备、电弧喷涂以及火焰喷涂等设备。 经过多年的发展，本研究所已形成设备手段齐全、先进、后加工力量强大的热喷涂技术研究开发服务基地，并拥有大量的高水平热喷涂技术研究开发人员。1. 高能等离子喷涂技术拥有德国进口高能等离子喷涂设备，用于喷涂各种高性能陶瓷涂层、耐磨、耐蚀涂层。主要产品有陶瓷雕刻陶瓷网纹辊和陶瓷涂层密

6、封环、耐熔融金属腐蚀的浮法玻璃提升辊、转向辊等。德国进口高能大气等离子喷涂设备激光雕刻陶瓷涂层网纹辊，用于印刷工业，具有硬度高，耐磨性好，其使用寿命是镀铬辊的2-4倍。 耐熔融锡腐蚀的涂层浮法玻璃提升辊抗熔融锌粘接的涂层热镀锌转向辊2. 低压等离子喷涂技术拥有大型低压等离子喷涂设备和技术，用于喷涂易氧化的涂层，如耐高温和耐热腐蚀的MCrAlY涂层和热障涂层等。大型低压等离子喷涂设备3. 超音速火焰喷涂技术拥有进口超音速火焰喷涂设备，用于喷涂碳化物、Ni基合金、金属涂层等。主要产品有碳化钨涂层强化瓦楞辊、碳化钨涂层强化轧辊等。美国进口超音速火焰喷涂系统碳化钨涂层强化瓦楞辊加工后的WC涂层轧辊 喷

7、涂WC涂层后的轧辊碳化钨(WC)涂层轧辊：主要用于胶磁、磁塑、炼胶等行业的磁胶板轧机二、真空镀膜技术真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术，是表面工程技术领域的重要组成部分。真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的镀膜，从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导 磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能，达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。因此真空镀膜技术被誉为最具发展前途的重要技术之一 ，并已在高技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景。这种新兴的真空镀膜技术已在国民经济各个领域得到应用，如航空、航天、

8、电子、信息、机械、石油、化工、环保、军事等领域。我研究所从上世纪80年代开始从事真空镀膜技术的研究开发，完成了大量科研项目，取得了一批科研成果，如："阴极电弧镀技术制备TiN装饰膜、超硬膜及其应用"获中国有色金属工业总公司科技进步二等奖；"金刚石镀膜制备技术"获中国有色金属工业总公司科技进步二等奖；"金刚石涂层刀具研究"获国家有色工业局科技进步三等奖；"类金刚石镀膜制备技术及其应用"获中国有色金属工业总公司科技二等奖。本研究所多年来形成了从阴极电弧镀、磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积、热丝化学气相沉积、直流等离子

9、体化学气相沉积等技术为代表的真空镀膜技术，拥有全自动磁控溅射镀膜设备、八弧源离子镀膜机、全自动清洗线等多种镀膜生产设备，可制备TiN、TiC、TiCN、TiAIN、DLC(类金刚石)、金刚石、透明Al2O3、Cu、Ag等多种金属及化合物涂层及其多层复合涂层，工艺重复性好，生产率高，可广泛应用于工具、模具、耐磨、耐腐蚀及装饰等领域。其中DLC膜的应用领域：可广泛应用于各类工具、模具、刀具如钻头铣刀、光盘模具、冲模、塑料成型模、玻璃成型模、镁合金加工模以及汽车零部件、滑动部件（轴承、齿轮）等。1. 部分镀膜设备 全自动磁控溅射镀膜设备 八弧源离子镀膜机2. 装饰膜广州有色金属研究院应用十几年的物理

10、气相沉积(PVD)技术成果，解决了塑料制品件（特别是尺寸小而薄的工件）真空镀容易变形的技术难题。利用产业化规模的PVD系统，通过计算机自动控制来提高工艺稳定性，沉积出高硬度、少液滴、结合强度高、耐磨性好的TiN膜层。特别是在塑料制品上低温（80）沉积出质量优良的陶瓷硬质TiN、TiCN薄膜。 TiN镀膜塑料仪表盘盖 仿金TiN装饰涂层 镀膜汽车标记和车门把手 生物抗菌镀层刀具3. 工具镀膜广州有色金属研究院材料表面工程研究所经过十几年的研究开发，在机械功能薄膜中的超硬、耐磨方面，不断完善、突破PVD工艺，可在多种基材上沉积TiN、ZrN、CrN、CrCN、TiAlN、TiC、TiCN、DLC（

11、类金刚石）等优质硬质膜层，工艺重复性好，生产率高。（1）TiN膜镀TiN高尔夫球头和TiN工具镀膜钻头(2) 类金刚石膜的应用n 在汽车零部件上的应用经过类金刚石膜处理的各种汽车零部件 气门挺杆：减少磨损，提高燃效 滚针（珠）：减小摩擦，提高耐磨、耐蚀性 喷油嘴：减少磨损，提高耐蚀 活塞销：减少磨损，改善润滑n 在模具和工具上的应用镀膜成型模具 制冷机活塞 空调器翻边冲头，寿命可达800万次 微电机轴瓦 塑料成型模具，有利脱模，提高寿命 粉末冶金模具，不粘粉末提高寿命 塑料成型模具，易脱模，提高寿命n DLC在钛振膜上的应用所开发的阴极电弧沉积DLC/Ti复合扬声器振膜批量生产工艺技术和商业应

12、用属国内首创，技术与产品水平国内领先，部分使用本产品的扬声器已进入国际市场，具有竞争力。该成果是国内自有DLC技术实现商业应用为数不多的重要成果，是我国发展先进振膜材料的重大进步组装的DLC/Ti振膜及其扬声器:25mm全金属型：频响上限25-30KHz，声音清脆透亮，达到日本同类产品水平；25mm硬球顶软边型：频响上限22-25KHz，声音圆润丰满，层次感好；32mm-75mm专业球顶振膜：频响上限18KHz，（进口纯钛振膜<15KHz），高端提高了3dB，“谐波指数得到全面提高”，“主要参数达到国外类似产品水平”，“性能上取得突破”，“听音清脆明亮”，“声音更甜美圆润”。 25mm

13、DLC/Ti振膜及其扬声器 DLC/Ti专业号筒式扬声器振膜 装DLC/Ti振膜的专业音箱新产品三、化学镀技术化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备 、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。本研究所经过十余年的化学镀技术研究开发工作，已具备化学镀镍(中磷、低磷、高磷)工艺，可根据客户提供的部件

14、的使用工况，制定出具体的化学镀工艺方案，并承接对外加工服务。目前，结合汽车铝质活塞表面处理工艺，开发出一种全新的化学镀Ni-P-B工艺，成功通过本田公司150小时台架试验，化学镀镀层的表面硬度及耐磨性比一般的化学镀有大幅度提高，表面硬度Hv>800。1. 化学镀Ni-P主要技术指标：镀层厚度10-50m，硬度Hv 550-1100（相当于HRC 5572），结合强度大于15kg/mm²，耐腐蚀性能大大优于不锈钢。2. 化学镀Ni-P主要技术特点：n 硬度高，耐磨性好：化学镀镀层经热处理后硬度达Hv 1100，工模具镀膜后一般寿命提高3倍以上。n 耐腐蚀强：化学镀镀层在酸、碱、盐

15、、氨和海水等介质中都具有很好的耐蚀性，其耐蚀性好于不锈钢。n 表面光洁、光亮：工件经化学镀镀膜后，表面光洁度不受影响，无需再加工和抛光。n 可镀形状复杂：工件形状不受限制，不变形，可化学镀较深的盲孔和形状复杂的内腔。n 被镀材料广泛：可在模具钢、不锈钢、铜、铝、塑料、尼龙、玻璃、橡胶、木材等材料上化学镀。3. 化学镀Ni-P主要应用部件n 各类模具：注塑模、橡胶模、玻璃模、电木模、压铸模等。n 石油化工耐腐蚀部件：反应器、阀门、管道、泵体、转子叶片等。n 机械部件：汽车零部件，纺织机械以及各种需耐磨耐腐蚀的机械零部件。如齿轮、齿轮轴、编织针导向杆、大型针盘、针筒。化学镀设备Electroles

16、s plating equipment 化学镀Ni-P-B活塞EN plating Ni-P-B on piston 化学镀Ni-P塑料模具 EN plating plastics die化学镀Ni-P铝质天线盒 EN plating aluminum alloy antenna-salver四、离子氮化技术本研究所从上世纪80年代开始研究有关表面改性技术，特别是离子氮化技术和激光表面改性技术，取得了一批科研成果，如"离子冲击复合处理技术及其在建筑铝型材挤压模具表面处理的应用"、"离子氮化技术在耐磨耐蚀钛合金和瓦楞辊表面强化处理中的应用"、"高

17、压防硫密封面新材料的研究"等。并将这些离子氮化科研成果应用于生产中，形成了很强的离子氮化表面处理能力， 可离子氮化处理长度3.6米，直径0.7米的大型工件，且工件不变形、表面硬度高、耐磨性好。大型离子氮化炉五、旋压加工旋压加工是利用旋压加工设备将厚 研究所金属筒形件，包括难熔金属、有色金属、不锈钢等经强力旋压成各种尺寸的薄研究所管材或异形旋压加工成异形空心回转件的加工技术。三十年来，本研究所先后承担了多项国家及省市的旋压加工技术科研项目，并取得多项重要旋压加工科研成果，积累了丰富的旋压加工实践经验。 本研究所的旋压加工产品在国内电子工业、核工业、船舶工业、汽车工业均获得了应用并享有很

18、好的声誉。RX-300大型旋压设备六、分析测试技术为配合表面研究所的发展，研究所公共实验室配置有完善的分析测试设备，包括：高分辨率X射线衍射仪、微区电子探针、扫描电镜、原子吸收分光光度计、等离子体光谱仪、金相显微镜、硬度计、划痕仪等。除满足 研究所的科研需求外，还向社会提供高质量的分析测试服务，包括：金相分析、扫描电镜和能谱分析等。检 验 内 容 Items检 验 设 备 Equipments报 告 内 容What we supplied一、 钢铁样品Iron and steel test相分析；晶粒度、夹杂无检验、灰铸铁、球墨铸铁检验（全套）、硬质合金检验（全套）Phase analysis

19、, grain size and inclusion test, gray cast iron and ductile iron testLEICA金相显微镜 MicroscopeLEICA图象分析仪Image analysis system金相照片Metallographic images分析报告 Test report二、有色金属及合金样品Nonferrous metals and alloy testAl, Cu, Mg, Zn, Sn合金相分析，晶粒度、夹杂物检验Phase analysis, grain size and inclusion test of Al, Cu, Mg, Z

20、n and Sn alloysLEICA金相显微镜 MicroscopeLEICA图象分析仪Image analysis system金相照片Metallographic images分析报告Test report三、各种金属材料（仿制前）解剖Materials anatomy材料成分、热处理状态、显微硬度等Composition, heat treatment and micro-hardness testLEICA金相显微镜 MicroscopeLEICA图象分析仪Image analysis system显微硬度仪Micro-hardness tester金相照片Metallograph

21、ic images分析报告 Test report四、表面处理镀（涂）层检验Surface coating test表面处理镀（涂）层厚度、HV检验（包括过渡层的检验）、表面粗糙度、镀（涂）层孔隙率、结合强度检验Coating thickness, micro-hardness, roughness, porosity and adhesion strengthLEICA金相显微镜 MicroscopeLEICA图象分析仪Image analysis system显微硬度仪 Micro-hardness tester表面粗糙度仪 Roughness tester划痕仪Scratch teste

22、r金相照片Metallographic images分析报告Test report五、表面处理层解剖Surface coating anatomy表面处理层层数、厚度、成分检验、基材材质检验Each coatings thickness, composition and substrates compositionJSM-5910扫描电镜JSM-5910 MicroscopeNORAN能量色谱分析仪Noran EDS扫描电镜照片SEM images能谱成分图谱EDS spectrum分析报告Test report六、金属焊接接头检验Welding joint test焊缝中心区、热影响区、基体组织检验Weld, heat-affected zone and the base metal testLEICA金相显微镜 MicroscopeLEICA图象分析仪Image analysis system金相照片Metallographic images分析报告Test report七、各种金属零部件断裂失效原因分析Fracture failure analysis