第三章现代表面工

1、第三章第三章 现代表面工程技术现代表面工程技术3.1概论概论3.1-1问题的提出问题的提出材料的磨损、腐蚀、裂纹扩展等破坏往往从零件表面开始。材料的磨损、腐蚀、裂纹扩展等破坏往往从零件表面开始。随着现代随着现代工业发展对零件表面提出更高要求。零件在高速、高温、高压、重载、强工业发展对零件表面提出更高要求。零件在高速、高温、高压、重载、强腐蚀环境下要可靠、持续地工作，对零件表面提出了更高的要求。腐蚀环境下要可靠、持续地工作，对零件表面提出了更高的要求。表面表面工程技术研究已有很久的历史（春秋战国时钢的淬火），表面工程迅速发工程技术研究已有很久的历史（春秋战国时钢的淬火），表面工程迅速发展是从展是

2、从19世纪开始；世纪开始； 20世纪世纪80年代成为世界上十大关键技术之一；年代成为世界上十大关键技术之一； 20世世纪纪90年代发展更猛，新的表面技术不断的展现；进入年代发展更猛，新的表面技术不断的展现；进入21世纪仍是主导技世纪仍是主导技术之一。术之一。3.1-2、表面工程技术定义：、表面工程技术定义：表面工程是经表面预处理后，经过表面涂覆，表面改性或表面复合处理，表面工程是经表面预处理后，经过表面涂覆，表面改性或表面复合处理，改变金属或非金属表面的形态，化学成份，组织结构，应力状况，以获得改变金属或非金属表面的形态，化学成份，组织结构，应力状况，以获得所需要表面性能的系统工程。所需要表面

3、性能的系统工程。3.1-3 表面技术是表面工程的技术分类表面技术是表面工程的技术分类主要分为三大类：主要分为三大类： 电镀电镀 ： 电镀电镀 电刷镀电刷镀 化学镀化学镀 化学镀化学镀 电弧喷涂电弧喷涂 热喷涂热喷涂 火焰喷涂火焰喷涂 等离子喷涂等离子喷涂 爆炸喷涂爆炸喷涂 特种方法喷涂特种方法喷涂 激光喷涂激光喷涂 磷化磷化 表面涂表面涂 金属转化膜金属转化膜 化学氧化化学氧化 覆技术覆技术 阳极氧化阳极氧化 微弧氧化微弧氧化 金属着色金属着色 涂料涂装涂料涂装溶剂性涂料、高固体组分涂料、水溶性涂料、溶剂性涂料、高固体组分涂料、水溶性涂料、 粉末涂料粉末涂料 热浸镀热浸镀 镀锌、镀铝、镀锌铝合

4、金镀锌、镀铝、镀锌铝合金 气相沉积气相沉积 物理气相沉积物理气相沉积(PVD) 各种薄膜各种薄膜 化学气相沉积化学气相沉积(CVD) 等离子化学气相沉积等离子化学气相沉积(PCVD) 堆焊、熔焊堆焊、熔焊 防锈封存包装防锈封存包装 其他涂层其他涂层搪瓷涂敷、陶瓷涂敷、粘涂、达克罗涂层搪瓷涂敷、陶瓷涂敷、粘涂、达克罗涂层 喷丸强化、辊压、挤压强化喷丸强化、辊压、挤压强化 感应加热淬火感应加热淬火 流态床表面硬化流态床表面硬化 接触电阻加热淬火接触电阻加热淬火 表面热处理表面热处理 脉冲加热淬火脉冲加热淬火 激光表面加热淬火激光表面加热淬火 电子束表面淬火电子束表面淬火 火焰淬火火焰淬火表面改性技

5、术表面改性技术 渗碳渗碳 ： 固体、液体、气体、真空、离子固体、液体、气体、真空、离子 气体氮化气体氮化 化学热处理化学热处理 氮化氮化 离子氮化离子氮化 碳氮共渗碳氮共渗 渗金属渗金属 激光束照射激光束照射 高能束表高能束表 电子束照射电子束照射 面处理面处理 离子束照射离子束照射 注入注入N、C 注入金属注入金属Cr 、 Ti 离子离子 注入注入 复合注入复合注入Ti+C、 离子束混入离子束混入Ti+N、Mo+Si 电镀与电泳涂装复合电镀与电泳涂装复合 化学热处理与电镀复合化学热处理与电镀复合 热喷涂与涂装复合热喷涂与涂装复合 表面复合处理表面复合处理 化学热处理与气相沉积复合化学热处理与

6、气相沉积复合 技术，以上两技术，以上两 表面强化与固体润滑层复合表面强化与固体润滑层复合 种技术复合种技术复合 多层膜复合多层膜复合 隔热层、防火层、抗蚀层复合隔热层、防火层、抗蚀层复合 等离子喷涂与激光辐射复合等离子喷涂与激光辐射复合 3.1-4、表面工程技术达到目的、表面工程技术达到目的 抗蚀抗蚀提高材料抵御环境的抗力提高材料抵御环境的抗力 耐磨耐磨 抗高温氧化抗高温氧化 抗低温环境抗低温环境 机械功能机械功能 装饰功能装饰功能赋予材料表面功能有赋予材料表面功能有 物理功能物理功能 特殊功能（声、电、磁、光等）特殊功能（声、电、磁、光等） 弄清表面失效机理和各种特殊性能要求弄清表面失效机理

7、和各种特殊性能要求实施特定的表面技术来制备各种优异性能的表面，促进材料表面科学实施特定的表面技术来制备各种优异性能的表面，促进材料表面科学的发展，开发新的表面工程技术。的发展，开发新的表面工程技术。修复磨损腐蚀零件，挽救加工超差的产品，实现再制造工程。修复磨损腐蚀零件，挽救加工超差的产品，实现再制造工程。赋予制造表面光泽的色彩、图纹、优美外观。赋予制造表面光泽的色彩、图纹、优美外观。实现特定的表面加工来制造零件、构件和元器件。实现特定的表面加工来制造零件、构件和元器件。3.1-5 表面技术与工程应用表面技术与工程应用在航空航天工业中应用在航空航天工业中应用常用涂镀技术物理常用涂镀技术物理气相沉

8、积技术满足气相沉积技术满足 飞机飞机火箭火箭 卫星卫星 宇宙飞船宇宙飞船导弹导弹 在恶劣环境下对在恶劣环境下对 材料提出特殊材料提出特殊 性能的要求性能的要求 在汽车工业上应用在汽车工业上应用 车身的装饰与防护车身的装饰与防护钢构件的耐蚀与耐磨。（齿轮、轴、钢构件的耐蚀与耐磨。（齿轮、轴、连杆、活塞环、销轴等）连杆、活塞环、销轴等）在家用电器工业中应用在家用电器工业中应用 电视电视, 冰箱冰箱 ,洗衣机洗衣机 ,电饭锅电饭锅 油烟机油烟机 ,空调空调 冶金工业中冶金工业中轧辊轧辊 电力工业中电力工业中锅炉用管子锅炉用管子在冶金、电力、石化、机械在冶金、电力、石化、机械工业中大型构件上应用工业中

9、大型构件上应用 石化工业中石化工业中石油贮罐石油贮罐 机械工业中机械工业中轴、齿轮轴、齿轮 计算机中集成电路元件用纳米薄膜计算机中集成电路元件用纳米薄膜 在电子技术中的应用在电子技术中的应用 VCD、DVD光盘表面真空镀膜，光盘表面真空镀膜， 增加存贮增加存贮 密度密度 离子注入半导体渗杂离子注入半导体渗杂 在功能元器件中应用在功能元器件中应用 电性电性 超导性超导性 磁性磁性 强磁性强磁性 光学性光学性 发光元件发光元件声学性声学性 保真传声保真传声化学性化学性 耐蚀耐蚀耐热性耐热性 耐热、蓄热耐热、蓄热转换功转换功 光光-电、热电、热-电、光电、光-热、力热、力-电等电等 高级宾馆高级宾馆

10、 音乐厅音乐厅 超级市场超级市场 都离不开表面装璜都离不开表面装璜在城市建设中应用在城市建设中应用 购物中心购物中心 大厦大厦 建筑用金属构件的保护建筑用金属构件的保护 水质净化水质净化保护优化环境中的应用保护优化环境中的应用 抗菌灭菌上用膜，光催化作用。抗菌灭菌上用膜，光催化作用。 绿色能源、太阳能电池、发电、热水器等绿色能源、太阳能电池、发电、热水器等 降低噪声污染降低噪声污染用吸声材料用吸声材料 金刚石薄膜，类金刚石薄膜金刚石薄膜，类金刚石薄膜 立方氮化硼，超导膜立方氮化硼，超导膜在研究制备先进在研究制备先进 新材料中应用新材料中应用 纳米固体薄膜，非晶硅薄膜，纳米固体薄膜，非晶硅薄膜，

11、 功能材料功能材料, 梯度材料等梯度材料等 3.1-6 表面工程技术发展趋势表面工程技术发展趋势 表面工程新技术新工艺向高效、节能、低污染和经济的方向发展表面工程新技术新工艺向高效、节能、低污染和经济的方向发展。 如如 高速燃气喷涂（高速燃气喷涂（HVOF） 喷涂陶瓷，难熔金属及碳化物，喷涂陶瓷，难熔金属及碳化物， 激光喷涂激光喷涂 复合材料复合材料 爆炸喷涂爆炸喷涂 PCVD 制备高性能超硬化合物制备高性能超硬化合物 离子束辅助镀膜（离子束辅助镀膜（IAC）双层辉光离子渗金属双层辉光离子渗金属 提高性能，节约能源明显提高性能，节约能源明显 真空与离子及低温化学热处理真空与离子及低温化学热处理

12、 彩色氧化膜彩色氧化膜 微弧氧化微弧氧化第五代阴极电泳自溶涂料（第五代阴极电泳自溶涂料（EOS） 已开发应用已开发应用闪光涂料、气相固化涂料闪光涂料、气相固化涂料溶胶凝胶涂覆层新材料也是研究发展的热点溶胶凝胶涂覆层新材料也是研究发展的热点有广泛的应用前景有广泛的应用前景表面工程的表面复合技术应用日益广泛表面工程的表面复合技术应用日益广泛表面复合技术发挥各工艺和材料的最佳协同效应，可获得最佳性能，表面复合技术发挥各工艺和材料的最佳协同效应，可获得最佳性能，得到更广泛的应用。得到更广泛的应用。电镀电镀电泳涂装复合技术；电泳涂装复合技术； 激光硬化与气相沉积复合；激光硬化与气相沉积复合；热喷涂与涂装

13、复合工艺；热喷涂与涂装复合工艺； 表面强化与固体润滑层复合；表面强化与固体润滑层复合；离子注入与气相沉积复合；离子注入与气相沉积复合； 电镀与渗扩复合；电镀与渗扩复合；热喷涂与激光重熔复合。热喷涂与激光重熔复合。智能化、自动化在表面工程领域中应用发展迅速智能化、自动化在表面工程领域中应用发展迅速人工智能用于涂装生产线，智能热喷涂设备、智能喷焊设备问世，过人工智能用于涂装生产线，智能热喷涂设备、智能喷焊设备问世，过程自动化跟踪，工艺参数精确控制，提高了质量。智能化仍是程自动化跟踪，工艺参数精确控制，提高了质量。智能化仍是21世纪世纪表面工程技术发展方向。表面工程技术发展方向。高能束在表面工程应用

14、前景广阔高能束在表面工程应用前景广阔激光熔融扩渗及合金化激光熔融扩渗及合金化 激光电镀激光电镀激光喷涂激光喷涂激光上釉激光上釉 激光化学反应涂层激光化学反应涂层电子束表面合金化电子束表面合金化离子注入改性离子注入改性产品性能提高，寿命提高，产品性能提高，寿命提高，节约昂贵材料和能源，今后节约昂贵材料和能源，今后将会普及推广和应用。将会普及推广和应用。纳米表面工程技术已成为新的发展方向纳米表面工程技术已成为新的发展方向纳米颗粒复合电刷镀纳米颗粒复合电刷镀纳米热喷涂纳米热喷涂 纳米涂装纳米涂装 纳米固体润滑纳米固体润滑纳米胶粘剂纳米胶粘剂等离子喷涂获得纳米结构等离子喷涂获得纳米结构 涂层涂层表面工

15、程设计趋于科学化表面工程设计趋于科学化a.产品设计由单一强度设计发展到强度、磨损、腐蚀的一体综合设计。产品设计由单一强度设计发展到强度、磨损、腐蚀的一体综合设计。 b.解决产品失效原因时解决产品失效原因时 要考虑系统工程要考虑系统工程c.建立表面过程的数字模型建立表面过程的数字模型预测表面的服役行为和失效机理，质量控制和过程优化是表面工程技预测表面的服役行为和失效机理，质量控制和过程优化是表面工程技术发展的热点。术发展的热点。这些已进入实用阶段，这些已进入实用阶段， 21世纪会有跨跃式发展世纪会有跨跃式发展232/TiOOAl工程条件，结构设计，合理选材，工程条件，结构设计，合理选材， 改进工

16、改进工艺艺 （加工），正确选择实施表面工程技术（加工），正确选择实施表面工程技术3.1-7表面薄膜与沉积技术表面薄膜与沉积技术 应用现代的物理化学气相沉积法可以在零件表面沉积出厚度为应用现代的物理化学气相沉积法可以在零件表面沉积出厚度为100nm至至微米厚的薄膜。一般小于微米厚的薄膜。一般小于25 m为薄膜，大于为薄膜，大于25 m为厚膜。为厚膜。1、薄膜技术包括、薄膜技术包括 薄膜材料薄膜材料制备技术制备技术薄膜分析表征薄膜分析表征 薄膜层设计与选择薄膜层设计与选择 薄膜工程应用薄膜工程应用 2、薄膜分类、薄膜分类 可分为四大类：可分为四大类： 装饰功能膜装饰功能膜彩色膜、装饰膜、包装膜、镀

17、铝纸膜。彩色膜、装饰膜、包装膜、镀铝纸膜。 、物理功能膜物理功能膜光学膜光学膜 反反射膜射膜阳光控制膜阳光控制膜 防激光致盲膜防激光致盲膜 、 、 、 、 32OAl2SiOTiO2TiO32OCrAlN窗口膜窗口膜 微电子膜微电子膜 电子元件膜电子元件膜Si、GaAs、GeSi 传感器膜传感器膜SiO、SiO2、TiO2、ZnO、AlN、SiC、Al2O3、 超导元件膜超导元件膜YBaCuO、BiSrCaClCO、Nb3Al、Nb3Sn晶体管薄膜晶体管薄膜 集成电路基片膜集成电路基片膜Al、Au、Ag、Cu、W光电子膜光电子膜 探测器膜探测器膜YAG、HgCdTe光敏电阻膜光敏电阻膜InSb

18、、GeSi、Si 信息存贮膜信息存贮膜 磁记录膜磁记录膜 磁带、磁盘、磁卡、磁鼓磁带、磁盘、磁卡、磁鼓 光盘存储膜光盘存储膜GdTbFe、CdCo/nSn。 -Fe2O3CrO2Fe-Co机械功能膜机械功能膜耐腐蚀膜耐腐蚀膜TiN、CrN、NbC、TaC、ZrO2、MCrAlY耐冲刷膜耐冲刷膜TiN、TaN、ZrN、TiC、SiC、BN耐高温氧化膜耐高温氧化膜TiCN、金刚石膜、类金刚石膜、立方氮化硼金刚石膜、类金刚石膜、立方氮化硼C-BN 防潮放热膜防潮放热膜AL、Zn、Cr、Ti、Ni、AlZn、NiCrAl 高强高硬膜高强高硬膜CoCrAlY、NiCoCrAlY+HfTa润滑膜润滑膜Mo

19、S2、S 特殊功能膜特殊功能膜 真空中的干摩擦真空中的干摩擦DLC、金刚石、金刚石 辐射下的润滑耐磨辐射下的润滑耐磨MoS2 高温耐磨与透光高温耐磨与透光金刚石、金刚石、C-BN3.1-8表面工程的学科体系表面工程的学科体系 、表表 面面 工工 程程 学学 表面工程基础理论表面工程基础理论 表面摩擦与磨损表面摩擦与磨损 表面腐蚀与防护表面腐蚀与防护 表面界面结合与复合表面界面结合与复合 表面失效分析表面失效分析 表面工程技术表面工程技术 表面涂层（厚膜）技术表面涂层（厚膜）技术 表面薄膜技术表面薄膜技术 化学转化膜技术化学转化膜技术 表面改性技术表面改性技术 表面机械强化技术表面机械强化技术

20、复合表面技术复合表面技术 表面加工技术表面加工技术表面预处理加工，表面层机械加工，特殊加工表面预处理加工，表面层机械加工，特殊加工 表面质量表面质量 检测与控制检测与控制 几何形状特性检测几何形状特性检测 表面力学特性的检测表面力学特性的检测 表面物理化学特性检测表面物理化学特性检测 表面分析技术：成分、组织、结构检测表面分析技术：成分、组织、结构检测 表面工程技术设计表面工程技术设计 表面层结构设计表面层结构设计 表面层材料设计表面层材料设计 表面层工艺设计表面层工艺设计 表面工程车间设计表面工程车间设计 表面工程技术经济分析表面工程技术经济分析 作业题：表面工程技术包括哪几类表面技术？并说

21、明这些技术达到的工程目的。作业题：表面工程技术包括哪几类表面技术？并说明这些技术达到的工程目的。3.2电镀与化学镀电镀与化学镀3.2-1电镀电镀电镀技术定义：电镀技术是属于表面技术中覆盖层技术的领域，是一电镀技术定义：电镀技术是属于表面技术中覆盖层技术的领域，是一种古老而又较广泛应用的一种技术。它是用电解的方法从一定的电解种古老而又较广泛应用的一种技术。它是用电解的方法从一定的电解质溶液（水溶液，非水溶液，熔盐）中，在经预处理的金属或非金属质溶液（水溶液，非水溶液，熔盐）中，在经预处理的金属或非金属表面沉积原子，获得所要性能沉积层的方法。表面沉积原子，获得所要性能沉积层的方法。3.2-1-1

22、镀件的预处理：镀件的预处理：任何表面处理技术都需要对工件进行前处理，任何表面处理技术都需要对工件进行前处理，如除锈、除油、表面活化等。它是获得优良的镀、渗层的基础。后面如除锈、除油、表面活化等。它是获得优良的镀、渗层的基础。后面讲到各种表面技术时，前处理工艺不再赘述。讲到各种表面技术时，前处理工艺不再赘述。3.2-1-2.电镀的方法电镀的方法单金属电镀：镀单金属电镀：镀A1、Cr、Cu、Zn、Fe、Au、Ag。合金镀层，铜合金（黄铜合金镀层，铜合金（黄铜Cu-Zn、青铜、青铜Cu-Sn）锡合金）锡合金 （ Sn-Pb ， Sn-Zn，Sn-Ni），锌合金），锌合金 （Zn-Ni Zn-Co，Z

23、n-Fe）单层电镀单层电镀多层组合电镀多层组合电镀Ni/Cu ，Cu/Ni-Fe ，Cr/Co ，Ni/Ni-P。复合电镀复合电镀Ni/SiC ， Fe-Al2O3 ，Ni-ZrO2 。脉冲电镀是用脉冲电流进行的一种电镀，无针孔晶粒细。脉冲电镀是用脉冲电流进行的一种电镀，无针孔晶粒细。3.2-1-3 电镀的应用电镀的应用 用于金属或非金属的装饰防护；用于金属或非金属的装饰防护； 用于金属或非金属的特殊性能；用于金属或非金属的特殊性能； 用于金属或非金属的功能镀层；用于金属或非金属的功能镀层； 用于电气、电子、微电子、机械、汽车、航空、航天等用于电气、电子、微电子、机械、汽车、航空、航天等 各领

24、域。各领域。3.2-1-4电镀技术研究和开发的重点。电镀技术研究和开发的重点。 研究开发新型化合物作电镀液成分，以提供特殊性能层，研究开发新型化合物作电镀液成分，以提供特殊性能层，提高电沉积速度。提高电沉积速度。 研究开发新型非水镀液研究开发新型非水镀液熔盐。熔盐。 开发新的镀层、合金层、复合层、功能梯度层和多层镀开发新的镀层、合金层、复合层、功能梯度层和多层镀层。层。 电镀技术与其他技术广泛的组合，使电镀性能更好。电镀技术与其他技术广泛的组合，使电镀性能更好。 利用计算机程序化、智能化使电镀技术更趋科学化利用计算机程序化、智能化使电镀技术更趋科学化 研究开发清洁电镀技术、推动电镀技术清洁生产

25、。研究开发清洁电镀技术、推动电镀技术清洁生产。3.2-2化学镀技术化学镀技术3.2-2-1.化学镀定义化学镀定义 化学镀是不加外电流而利用异相（液相、固相）表面受控化学镀是不加外电流而利用异相（液相、固相）表面受控自催化还原反应在基体上获得连续均匀沉积层，又称化学自催化还原反应在基体上获得连续均匀沉积层，又称化学沉积，非电解沉积或自催化沉积，此层叫化学镀层，是属沉积，非电解沉积或自催化沉积，此层叫化学镀层，是属于表面工程技术中覆盖技术。化学镀技术比电镀技术更年于表面工程技术中覆盖技术。化学镀技术比电镀技术更年轻更先进的表面覆盖层技术，是属于原子沉积技术。化学轻更先进的表面覆盖层技术，是属于原子

26、沉积技术。化学镀关键在于：沉积速度、沉积厚度与基体附着力，沉积层镀关键在于：沉积速度、沉积厚度与基体附着力，沉积层性能，沉积层结构、沉积层均匀性、镀液的稳定性、利用性能，沉积层结构、沉积层均匀性、镀液的稳定性、利用率成本及工业危害的合理控制，条件就是镀液、成分、温率成本及工业危害的合理控制，条件就是镀液、成分、温度和度和ph值。值。3.2-2-2化学镀的种类化学镀的种类 化学镀镍化学镀镍 化学镀铜化学镀铜 化学镀金化学镀金 、化学镀合金化学镀合金 Ni-P、Ni-P-Mo（防腐层）（防腐层） Ni-B、Ni-B-Ti、Ni-P+WC（抗磨层）（抗磨层） Co-W-B、Ni-Re-P（抗高温）（

27、抗高温） Ni-Co-P、Ni-Co-B、Ni-Fe-P（磁性）（磁性） PTFE+氟化碳氟化碳+liMg的氟化物（复合润滑剂粒子）的氟化物（复合润滑剂粒子） 化学镀复合层化学镀复合层 ：Ni-P镀液中加入镀液中加入金刚石金刚石,碳化硅碳化硅,碳化钨，碳化碳化钨，碳化钛等纳米颗粒形成（复合各种硬粒子）钛等纳米颗粒形成（复合各种硬粒子）3.2-2-3化学镀应用化学镀应用 化学镀镍应用于石油、化工、印刷、宇航、核工业、电化学镀镍应用于石油、化工、印刷、宇航、核工业、电子计算机、机械子计算机、机械 等行业。等行业。 化学镀铜应用于印刷线路板的加工，塑料镀铜代金属装化学镀铜应用于印刷线路板的加工，塑料

28、镀铜代金属装饰功能层。化学镀金，应用于印刷线路中的导体和绝缘体，饰功能层。化学镀金，应用于印刷线路中的导体和绝缘体，半导体材料良好欧姆接触。化学镀合金，用于电子、宇航、半导体材料良好欧姆接触。化学镀合金，用于电子、宇航、医疗、石油、化工、机动车等的耐腐蚀、耐磨、抗高温。医疗、石油、化工、机动车等的耐腐蚀、耐磨、抗高温。 3.3 电刷镀技术电刷镀技术 3.3-1电刷镀技术基本原理及特点电刷镀技术基本原理及特点 原理：电刷镀是应用电化学沉积的原理在导电零件需要制原理：电刷镀是应用电化学沉积的原理在导电零件需要制镀层的表面上快速沉积金属镀层的表面技术，是表面工程技镀层的表面上快速沉积金属镀层的表面技

29、术，是表面工程技术重要组成部分，电刷镀用的直流电源的正极与镀具连接，术重要组成部分，电刷镀用的直流电源的正极与镀具连接，负接与工件连接，当镀具与工件接触时，在电场的作用下镀负接与工件连接，当镀具与工件接触时，在电场的作用下镀液中的金属离子定向迁移到工件表面，在工件表面获得电子，液中的金属离子定向迁移到工件表面，在工件表面获得电子，还原成金属原子而得到连续的沉积层。还原成金属原子而得到连续的沉积层。 特点特点 电刷镀层有电刷镀层有良好的力学、物理、化学性能。有一百多种镀液可供选用可良好的力学、物理、化学性能。有一百多种镀液可供选用可获得耐磨、耐蚀、减磨、抗氧化、防辐射、导电、导磁及特获得耐磨、耐

30、蚀、减磨、抗氧化、防辐射、导电、导磁及特定功能的需要。定功能的需要。 厚度可精确控制，在电源上有镀层的控制系统。厚度可精确控制，在电源上有镀层的控制系统。 温度低温度低mm级级)，镜面镀液镜面镀液(5 m级级)，复合镀液复合镀液 (可获得纳米级复合镀液可获得纳米级复合镀液)，非晶镀液，非晶镀液，固体制剂固体制剂 (以固态形式商品化以固态形式商品化)。2、电刷镀设备的进步、电刷镀设备的进步向大容量（大容量向大容量（大容量500A）、小型化，多功能，操作方便发展）、小型化，多功能，操作方便发展小型化小型化: 主要靠电路的小型化主要靠电路的小型化 主电路有主电路有 调压变压式调压变压式 晶闸管式晶闸

31、管式 逆变式逆变式 晶体管式晶体管式 多功能：电刷镀电镀喷涂电源多功能：电刷镀电镀喷涂电源 电刷镀电刷镀工模具修补机电源工模具修补机电源3、电刷镀工艺发展、电刷镀工艺发展流镀：阳极和工件可以相对运动流镀：阳极和工件可以相对运动珩磨镀：在镀的同时可以机械磨削珩磨镀：在镀的同时可以机械磨削脉冲静镀：加脉冲工艺脉冲静镀：加脉冲工艺电喷镀：阳极和工件不接触，连续喷射电解液电喷镀：阳极和工件不接触，连续喷射电解液复合镀：电刷镀复合镀：电刷镀+钎焊、电刷镀钎焊、电刷镀+槽镀、电刷镀槽镀、电刷镀+化学镀等。化学镀等。4、应用实践的进步与发展、应用实践的进步与发展发电机密封瓦轴颈的发电机密封瓦轴颈的2.5mm

32、大面积拉伤修复，铁路提速道岔垫板的防大面积拉伤修复，铁路提速道岔垫板的防护与强化。护与强化。 3.4转化膜技术转化膜技术 3.4-1转化膜定义：转化膜定义：转化膜是指金属与某种特定的腐蚀液相接触转化膜是指金属与某种特定的腐蚀液相接触,在一定条件下发生化学在一定条件下发生化学与电化学反应，在金属表面形成难熔化合物的膜层。与电化学反应，在金属表面形成难熔化合物的膜层。3.4-2转化膜的分类：转化膜的分类： 按用途分类按用途分类 涂装底材料转化膜涂装底材料转化膜塑料加工用转化膜塑料加工用转化膜防锈转化膜防锈转化膜耐磨转化膜耐磨转化膜绝缘转化膜绝缘转化膜其他功能转化膜其他功能转化膜按方法分类按方法分类

33、 电化学转化膜电化学转化膜 化学转化膜化学转化膜 阳极氧化阳极氧化 微弧等离子氧化微弧等离子氧化化学氧化法化学氧化法 化学磷化法化学磷化法 铬酸盐法铬酸盐法 草酸盐法草酸盐法 3.4-3 铝合金的阳极氧化铝合金的阳极氧化 1定义：定义：阳极氧化是以工件（铝合金）为阳极，通直流电后在电阳极氧化是以工件（铝合金）为阳极，通直流电后在电解液中工件表面生成氧化膜层，此氧化过程称为阳极氧化。阳极氧化解液中工件表面生成氧化膜层，此氧化过程称为阳极氧化。阳极氧化是两种不同化学反应同时进行的结果，一种是电化学反应，铝与氧作是两种不同化学反应同时进行的结果，一种是电化学反应，铝与氧作用（在阳极上析出用（在阳极上

34、析出O O2 2）生成）生成AlAl2 2O O3 3，另一种是化学反应，是电解液对生，另一种是化学反应，是电解液对生成的成的AlAl2 2O O3 3不断地溶解，只有生成速度大于溶解速度，氧化膜才能生成不断地溶解，只有生成速度大于溶解速度，氧化膜才能生成一定的厚度。一定的厚度。 2阳极氧化工艺种类阳极氧化工艺种类 硫酸阳极氧化硫酸阳极氧化 :主要用质量分数为主要用质量分数为1020%的的H2SO4电解液电解液 铬酸阳极氧化铬酸阳极氧化 :主要用质量分数为主要用质量分数为3055%的铬酸电解液的铬酸电解液 草酸阳极氧化草酸阳极氧化: 主要用质量分数为主要用质量分数为3080%的草酸电解液的草酸

35、电解液 特种阳极氧化为厚度特种阳极氧化为厚度50mm左右硬度大左右硬度大12001500HV，电解液为硫，电解液为硫酸和草酸、苹果酸等混合酸酸和草酸、苹果酸等混合酸其他阳极氧化其他阳极氧化 :硝酸阳极氧化硝酸阳极氧化 溴酸阳极氧化溴酸阳极氧化 碱性阳极氧化碱性阳极氧化 3阳极氧化的性能及用途阳极氧化的性能及用途性能性能 用途用途 硬硬度度400600HV耐蚀性大大提高，抗氧化力增高耐蚀性大大提高，抗氧化力增高 吸收率（能力）因有孔隙度，对各种液体有机吸收率（能力）因有孔隙度，对各种液体有机物有良好吸附，粘附能力提高物有良好吸附，粘附能力提高用于防护装饰用于防护装饰 用于耐磨零件；用于耐磨零件；

36、 由于多孔性吸附，留存润滑油耐磨由于多孔性吸附，留存润滑油耐磨 用于电绝缘层；用于电绝缘层； 氧化膜是种良好的绝缘材料，铜导线氧化膜是种良好的绝缘材料，铜导线绝缘绝缘用作油漆涂料底层用作油漆涂料底层 用作电镀底层用作电镀底层 3.4-4 微弧氧化技术微弧氧化技术 1.微弧氧化微弧氧化(Mcro Plasma Oxidation Process) (1)该技术开始于该技术开始于20世纪世纪50年代到年代到80年代，成为国际研究的热点并开始应用。年代，成为国际研究的热点并开始应用。 我国于我国于20世纪世纪90年代起步，目前开始进入应用研究阶段。年代起步，目前开始进入应用研究阶段。 (2)微弧氧化

37、是将工件置于电解质水溶液中，通以高压直流电，通过高压放电作微弧氧化是将工件置于电解质水溶液中，通以高压直流电，通过高压放电作用，在工件阳极的表面产生火花放电斑点，在热化学、电化学和等离子化用，在工件阳极的表面产生火花放电斑点，在热化学、电化学和等离子化学的共同作用下，在其表面形成一层以学的共同作用下，在其表面形成一层以-Al2O3和和 -Al2O3为主的硬质陶瓷为主的硬质陶瓷层的方法。层的方法。 (3)微弧氧化包括下列几个基本过程：微弧氧化包括下列几个基本过程： ()空间电荷在氧化物基体中形成。空间电荷在氧化物基体中形成。 ( )在氧化物孔洞中产生气体放电，氧化物层击穿产生微弧。在氧化物孔洞中

38、产生气体放电，氧化物层击穿产生微弧。 ()膜层材料在瞬时形成超高温区（膜层材料在瞬时形成超高温区（2000-8000）被局部熔融或气化。）被局部熔融或气化。 () 熔融物激冷而形成非金属陶瓷层。熔融物激冷而形成非金属陶瓷层。2微弧氧化方法微弧氧化方法 A、有恒流操作、有恒流操作:电流设一定值，工作中膜层增加，自动增加电压。电流设一定值，工作中膜层增加，自动增加电压。 B、有恒压操作、有恒压操作:电压上升到一定值，工作中膜层增加电流先升后降。电压上升到一定值，工作中膜层增加电流先升后降。 C、实际应用中，一般先采用恒流操作，当达到最高电压时，再、实际应用中，一般先采用恒流操作，当达到最高电压时，

39、再 采取恒压操作的方法采取恒压操作的方法 3微弧氧化的应用微弧氧化的应用 铝及铝合金铝及铝合金:形成形成a-Al2O3微密层微密层+r-Al2O3疏松层，这层陶瓷层硬而耐磨。疏松层，这层陶瓷层硬而耐磨。 镁及镁合金镁及镁合金:形成形成MgO膜层提高膜层提高Mg合金的耐磨性。合金的耐磨性。3.4-5 化学转化膜化学转化膜1化学氧化膜化学氧化膜 化学氧化是金属与一定的介质相接触在一定的条件下发生化学反应，在化学氧化是金属与一定的介质相接触在一定的条件下发生化学反应，在金属表面形成良好的氧化膜金属表面形成良好的氧化膜,形成过程有三个阶段：形成过程有三个阶段： a、表面金属溶解到处理液中。、表面金属溶

40、解到处理液中。 b、溶解产生的物质在处理液中同介质发生反应生成中间产物。、溶解产生的物质在处理液中同介质发生反应生成中间产物。 c、氧化物从饱和溶液中结晶折出。、氧化物从饱和溶液中结晶折出。 钢铁钢铁 铝及铝合金化学氧化铝及铝合金化学氧化 镁及镁合金的化学氧化镁及镁合金的化学氧化 酸性化学氧化（发黑）酸性化学氧化（发黑）碱性化学氧化（发兰）表面生成碱性化学氧化（发兰）表面生成1.5mmFe3O4层层2.化学磷化处理化学磷化处理 铁钢铁钢 铝及铝合金铝及铝合金 锌及锌合金锌及锌合金 3.5 热喷涂技术热喷涂技术3.5-1热喷涂基本原理热喷涂基本原理 热喷涂是利用特定的热源（燃烧火焰、电弧、电弧等

41、离子体、激光热喷涂是利用特定的热源（燃烧火焰、电弧、电弧等离子体、激光 ）将喷）将喷涂材料加热、熔化或软化，并借助自身动力或外加气流将熔滴加速，以一定涂材料加热、熔化或软化，并借助自身动力或外加气流将熔滴加速，以一定的速度喷射到经净化的工件表面上形成涂层的工艺方法，基本方法如图的速度喷射到经净化的工件表面上形成涂层的工艺方法，基本方法如图3.5.1：辅助装置能源供给涂层材料辅送热源喷枪喷涂材料涂层工件 图图3.5.1热喷涂过程示意图热喷涂过程示意图喷涂材料从进入热源到形成涂层大体可形成四个阶段：喷涂材料从进入热源到形成涂层大体可形成四个阶段： a 材料被加热熔化材料被加热熔化 b 熔滴在高速气

42、流下雾化成微米大小之后被加速熔滴在高速气流下雾化成微米大小之后被加速 c 高温熔微粒进入飞行阶段与周围气体发生某些反高温熔微粒进入飞行阶段与周围气体发生某些反应减速降温应减速降温 d 一定速度和温度的微粒与基体撞击快速的冷却并一定速度和温度的微粒与基体撞击快速的冷却并沉积于工件表。沉积于工件表。 涂层与基体的结合有三种形式涂层与基体的结合有三种形式 a 机械结合：微粒与凹凸不平表面互相啮合形成机机械结合：微粒与凹凸不平表面互相啮合形成机械结合。械结合。 b 冶金冶金-化学结合：基体温度较高时形成冶金结合，化学结合：基体温度较高时形成冶金结合，生成金属化合物生成金属化合物 c 物理结合：由范德瓦

43、力或次价键形成物理结合。物理结合：由范德瓦力或次价键形成物理结合。3.5-2热喷涂方法热喷涂方法 。热热 喷喷 涂涂 方方 法法气体燃烧热源气体燃烧热源 气体放电热源气体放电热源 其他热源其他热源 火焰喷涂火焰喷涂 连续爆炸喷涂（连续爆炸喷涂（CDS）超声速火焰喷涂（超声速火焰喷涂（HVOF）火焰粉未喷焊火焰粉未喷焊 粉末火焰喷涂粉末火焰喷涂 丝材火焰喷涂丝材火焰喷涂 棒材火焰喷涂棒材火焰喷涂 电弧丝材喷涂电弧丝材喷涂 等离子喷涂等离子喷涂 等离子喷焊等离子喷焊 大气等离子喷涂大气等离子喷涂APS低压等离子喷涂（低压等离子喷涂（LPPS） 水稳等离子喷涂水稳等离子喷涂 超声速等离子喷涂超声速等

44、离子喷涂 激光喷涂激光喷涂激光喷焊激光喷焊 1粉末火焰喷涂粉末火焰喷涂热源：为乙炔、丙烷、氢气、天然气。常用热源：为乙炔、丙烷、氢气、天然气。常用C2H2乙炔和氧气、天然气。乙炔和氧气、天然气。火焰温度火焰温度3200-3500C过程反应：过程反应：C2H2+5/2O2=2CO2+H2O+1262J2. 丝材及棒材火焰喷涂。采用压缩空气雾化和加速熔粒丝材及棒材火焰喷涂。采用压缩空气雾化和加速熔粒3爆炸喷涂（爆炸喷涂（CDS）是将一定比例的乙炔和氧气及喷涂粉送入枪中点火）是将一定比例的乙炔和氧气及喷涂粉送入枪中点火喷炸形成涂层，可生成结合强度高，气孔率低的优质涂层。喷炸形成涂层，可生成结合强度高

45、，气孔率低的优质涂层。4超声速火焰喷涂（超声速火焰喷涂（HVOF）。用较高压力的氧气和流量送入喷枪点燃，）。用较高压力的氧气和流量送入喷枪点燃，可使火焰喷速超可使火焰喷速超2-8倍声速使喷涂粉熔化形成涂层，但消耗的焰气及设倍声速使喷涂粉熔化形成涂层，但消耗的焰气及设备昂贵，而变成液体燃料（燃油）可克服此缺点。备昂贵，而变成液体燃料（燃油）可克服此缺点。5电弧喷涂。特点：两金属丝作为自耗电极，两金属瞬间接触短路放电产电弧喷涂。特点：两金属丝作为自耗电极，两金属瞬间接触短路放电产生电弧熔化金属丝，前端高速喷出的压缩空气，使熔化金属雾化形成涂生电弧熔化金属丝，前端高速喷出的压缩空气，使熔化金属雾化形

46、成涂层。层。6等离子喷涂。用直流或高频电火花作弧，工作气体为氩气，辅助气为等离子喷涂。用直流或高频电火花作弧，工作气体为氩气，辅助气为（N2，H2）喷涂粉末用）喷涂粉末用N2气送入气送入7低压等离子涂喷，等离子枪放入真空室中，对工件喷涂。低压等离子涂喷，等离子枪放入真空室中，对工件喷涂。3.5-3 喷涂技术发展的趋势喷涂技术发展的趋势1喷涂材料：喷涂材料的发展向两方面展开喷涂材料：喷涂材料的发展向两方面展开， a.开发新涂层开发新涂层 Ni-Al NiCr-Al 复合线材或粉末，复合线材或粉末，Ni-Al反应热量提高了温度反应热量提高了温度 低铝钇的低铝钇的MCrAlY底层底层 高铝钇的高铝钇

47、的MCrAlY底层底层薄铝层薄铝层 薄薄Al2O3层层 ZrO2+5%Y2O3层（低孔隙率）层（低孔隙率）ZrO2+5%Y2O3层（低孔隙率）层（低孔隙率） b.涂层系统的设计涂层系统的设计 结构设计结构设计 工艺设计工艺设计材料选择材料选择 后续处理后续处理质量控制质量控制 2. 喷涂设备喷涂设备 机械化机械化 自动化自动化 3.涂层标准体系建立涂层标准体系建立 4.涂层质量体系的建立涂层质量体系的建立3.5-4涂层的后处理涂层的后处理1.封孔处理封孔处理热喷涂后有热喷涂后有1%以上的气孔，有的相互连通。封孔就是用封孔剂填充以上的气孔，有的相互连通。封孔就是用封孔剂填充这些气孔。这些气孔。封

48、孔剂有：乙烯基树脂，酚醛树脂，改进环氧树脂，聚胺脂树脂。封孔剂有：乙烯基树脂，酚醛树脂，改进环氧树脂，聚胺脂树脂。封孔剂中添加超细铝粉可改善封孔剂作用。封孔剂中添加超细铝粉可改善封孔剂作用。2涂层后处理工艺：涂层后处理工艺：a.喷丸处理，喷丸处理，b.扩散处理扩散处理: 先加热到先加热到500600扩散扩散1小时，小时，900-1000扩散一小时，使金属涂层与基体反应、扩散，扩散一小时，使金属涂层与基体反应、扩散，形成扩散层。形成扩散层。c.热等静压处理（热等静压处理（HIP）：加热一定温度）：加热一定温度+高压惰性气体同高压惰性气体同时作用。时作用。 d.涂层机械加工涂层机械加工(车削车削,

49、磨削磨削,研磨研磨,抛光抛光)。作业题：一汽车轴因局部磨损而报废，试用一种合适的表面技术对其修复，作业题：一汽车轴因局部磨损而报废，试用一种合适的表面技术对其修复，使其获得新生使其获得新生3.6 化学热处理技术化学热处理技术3.6-1化学热处理定义化学热处理定义是指将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几是指将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入工件表层，以改变基体表面化学成份、组织和性能的热处种元素渗入工件表层，以改变基体表面化学成份、组织和性能的热处理工艺，又称表面合金化。理工艺，又称表面合金化。3.6-2 化学热处理分类化学热处理分类化化 学学

50、 热热 处处 理理 固体法固体法 液体法液体法 气体法气体法 粉末法粉末法涂渗法涂渗法 电镀电镀 熔盐法熔盐法 热浸镀法热浸镀法水溶液电解水溶液电解 渗各种金属渗各种金属 渗碳渗碳 渗氮渗氮 碳氮共渗碳氮共渗渗硼渗硼渗各种金属渗各种金属液体渗碳液体渗碳真空渗碳真空渗碳 离子渗碳离子渗碳 气体渗氮气体渗氮 、碳氮共渗碳氮共渗离子渗氮离子渗氮 、碳氮共渗碳氮共渗下面，重点介绍渗碳和氮化下面，重点介绍渗碳和氮化3.6-3渗碳的原理渗碳的原理 渗碳是在富碳的活性介质中将低碳钢或低碳合金钢加热到高温渗碳是在富碳的活性介质中将低碳钢或低碳合金钢加热到高温（930左右）保温使碳原子渗入表面层的化学热处理，目

51、的增加表左右）保温使碳原子渗入表面层的化学热处理，目的增加表面碳浓度提高耐磨性，一般渗碳包括碳原子的分解、吸收和扩散三个面碳浓度提高耐磨性，一般渗碳包括碳原子的分解、吸收和扩散三个基本过程。基本过程。3.6-4 渗碳的化学反应（分解过程）渗碳的化学反应（分解过程）渗碳气氛组分主要为渗碳气氛组分主要为CO和和CH4、CO渗碳能力弱渗碳能力弱, CH4能力强，产生活能力强，产生活性碳的反应如下：性碳的反应如下：2CO CO2+C CH4 2H2+CCO+H2 H2O+ C CO O2+C 3.6-5渗碳过程渗碳过程 首先首先C原子溶入奥氏体中达饱和后，形成原子溶入奥氏体中达饱和后，形成Fe3C，表

52、层含碳量一般控制在，表层含碳量一般控制在0.85%1.05%，8小时后渗层厚度一般在小时后渗层厚度一般在0.52.0mm。渗碳缓冷后。渗碳缓冷后组织从表层向内层依次为组织从表层向内层依次为Fe3C+P, P, P+F。 213.6-6渗碳种类渗碳种类 固体渗碳，固体渗碳，液体渗碳，液体渗碳，气体渗碳，气体渗碳，离子渗碳，离子渗碳，真空渗碳真空渗碳（丙烷甲烷乙炔），（丙烷甲烷乙炔），流态床渗碳，流态床渗碳，膏剂渗碳。膏剂渗碳。3.6-7离子渗碳原理离子渗碳原理 离子渗碳是在工件（阴极）和阳极之间产生辉光放电，进行渗离子渗碳是在工件（阴极）和阳极之间产生辉光放电，进行渗碳的工艺，又称辉光离子渗碳，

53、以碳的工艺，又称辉光离子渗碳，以CH4、,C2H6， C3H8作为渗碳介质作为渗碳介质为例，不仅有热分解反应，还有在辉光放电阴极位降区在电场作用下为例，不仅有热分解反应，还有在辉光放电阴极位降区在电场作用下的电离的电离 CH4 =【C】+2H2 若渗碳介质为乙烷，丙烷若渗碳介质为乙烷，丙烷,将发生如下反应过程：将发生如下反应过程： C2H6 =【C】+CH4+H2 C3H8 = 【C】+C2H6+H2C1000900辉光放电C1000900辉光放电C1000900辉光放电【 C】为活性】为活性C原子或离子。原子或离子。 活性碳原子或离子在阴件（工件）位降区加速冲活性碳原子或离子在阴件（工件）位

54、降区加速冲到工件表面被吸收，由于轰击使工件升温，碳原到工件表面被吸收，由于轰击使工件升温，碳原子向内扩散，由于轰击可能造成工件表面空位、子向内扩散，由于轰击可能造成工件表面空位、晶格缺陷，加速碳的渗入，轰击使工件表面活化晶格缺陷，加速碳的渗入，轰击使工件表面活化可能也是碳原子扩散快速的原因。由于轰击溅射可能也是碳原子扩散快速的原因。由于轰击溅射出来的出来的Fe与与C原子结合成原子结合成FeC后沉积工件表面，后沉积工件表面，在表面形成化合物层。在表面形成化合物层。3.6-8离子渗碳的特点离子渗碳的特点 离子渗碳速度快离子渗碳速度快 渗碳质量高，不产生晶界氧化，不脱碳，渗渗碳质量高，不产生晶界氧化

55、，不脱碳，渗层均匀层均匀 渗层容易控制，调节放电电流密度值就很容渗层容易控制，调节放电电流密度值就很容易控制表面碳浓度和深层深度易控制表面碳浓度和深层深度 可实现高浓度渗碳可实现高浓度渗碳 渗碳效率高，生产成本低渗碳效率高，生产成本低,劳动条件好劳动条件好3.6-9渗氮的原理渗氮的原理 根据根据FeNFeN相图图相图图3.6.13.6.1，渗，渗氮在氮在500-590500-590进行，常用进行，常用560560，FeFe和和N N从相图知，可从相图知，可形成形成5 5种相。种相。相相NN在铁在铁素体中固溶体；素体中固溶体；相相NN在在奥氏体中固溶体；奥氏体中固溶体；以以FeFe4 4N N为

56、基的中间相，为基的中间相，相相以以F F2.32.3N N为基的中间相，为基的中间相，相相以以F F2 2N N为基的中间相。为基的中间相。与渗碳的原理不同，它是典与渗碳的原理不同，它是典型的反应扩散过程。型的反应扩散过程。不同温度渗层中各相形成顺不同温度渗层中各相形成顺序如下：序如下： 渗氮温度渗氮温度 相形成顺序相形成顺序 由由表及里深层组织表及里深层组织 图图3.6.1 FeN相图相图590 , ,+, ,+，590680 ，+，+, ，渗氮过程是随着氮原子不断渗入，使渗氮过程是随着氮原子不断渗入，使相达到饱和氮含相达到饱和氮含量，氮继续扩散，引发了量，氮继续扩散，引发了反应产生了反应产

57、生了 相，继相，继续渗氮达到续渗氮达到相中的饱和极限后才形成氮含量高的相中的饱和极限后才形成氮含量高的相，相， 之后是之后是 （Fe2N）相，此相因很脆，形成后）相，此相因很脆，形成后必须去除退氮或磨削去掉。必须去除退氮或磨削去掉。3.6-10 渗氮的种类渗氮的种类液体渗氮液体渗氮气体渗氮气体渗氮辉光离子渗氮辉光离子渗氮流态床渗氮流态床渗氮高频渗氮高频渗氮真真空脉冲渗氮空脉冲渗氮 36-11 离子氮化原理离子氮化原理 在真空中，作为阴极的工件和阳极（容器）之间加入在真空中，作为阴极的工件和阳极（容器）之间加入400-1100V400-1100V直直流高压电源，使通入真空室中的氨气或氮氢混合气电

58、离成流高压电源，使通入真空室中的氨气或氮氢混合气电离成N N+ + 、H H+ + 、NHNH3 3+ +等离子产生辉光放电。等离子产生辉光放电。 正离子在阴极位降区轰击工件表面，产生一系列反应，如轰击正离子在阴极位降区轰击工件表面，产生一系列反应，如轰击使表面净化，动能变成热能使工件升温，离子轰击打出二次电子，阴使表面净化，动能变成热能使工件升温，离子轰击打出二次电子，阴极溅射产生极溅射产生FeFe原子，原子，FeFe原子，原子，FeFe原子和原子和N+N+结合形成结合形成FeNFeN，吸附于工件，吸附于工件表面，表面，FeNFeN由于离子的轰击分解为含氮低的由于离子的轰击分解为含氮低的Fe

59、Fe2 2N N、FeFe3 3N N、FeFe4 4N N和和-Fe-Fe（N N），并放出），并放出N N原子，这些氮原子一部分扩散入工件内部形成氮化物原子，这些氮原子一部分扩散入工件内部形成氮化物层，一部分又返回到辉光放电区，提高工件表面氮势。层，一部分又返回到辉光放电区，提高工件表面氮势。 离子轰击产生表面原子溅射，工件表面晶格变形产生高密度位离子轰击产生表面原子溅射，工件表面晶格变形产生高密度位错，以至形成空位均有利于氮原子向内扩散。错，以至形成空位均有利于氮原子向内扩散。 渗层组织最外层为化合物层，然后是扩散层渗层组织最外层为化合物层，然后是扩散层+ +过度层。过度层。3.6-12

60、辉光离子渗氮的特点辉光离子渗氮的特点 渗氮速度快，渗氮钢渗氮速度快，渗氮钢550获得获得0.4mm渗氮层，一般气体氮化要渗氮层，一般气体氮化要20h而离子氮化只而离子氮化只要要8h。一般离子氮化获得。一般离子氮化获得0.1mm层深只要层深只要25min。 渗层组成相可以控制，可得渗层组成相可以控制，可得 ，相相（Fe4N）或脆性小的）或脆性小的相（相（Fe2.3N）。）。 节能节能 可不锈钢渗氮可不锈钢渗氮 无公害无污染无公害无污染3.7气相沉积技术气相沉积技术3.7-1 气相沉积技术概念及分类气相沉积技术概念及分类概念：利用气相中发生的物理化学过程，在固体表面形成金属、非概念：利用气相中发生