第6章表面涂层与处理,思考题

第6章表面涂层与处理思考题1、热喷涂的方法主要有哪些？各有何特点？2、简述电镀和化学镀的异同。3、为什么要对金属进行淬火？淬火的主要方法？4、简述对金属表面进行渗碳或渗氮的作用。5、什么是离子注入？它的作用和适应的材料？6、三束表面改性技术的定义、特点和局限性。三、热喷涂(ThermalSpray)

定义：采用有效的热源使喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理的工件表面，形成附着牢固的表面层的加工方法。涂层结合机理

1、机械结合2、金属键结合3、微扩散结合4、微焊接结合

喷涂方法火焰喷涂电弧喷涂等离子喷涂答：火焰喷涂技术的特点是：1）不受基体的类别、形状和尺寸的限制。2）涂层材料广泛。3）对基体影响小。电弧喷涂技术的特点是：1）防腐寿命长。2）涂层本身可被修复。3）生产效率高，工艺稳定，施工方便。4）涂层时工件不易变形。等离子喷涂技术的特点是：1）可进行超高熔点材料喷涂。2）喷射粒子速度高，涂层致密，粘接强度高。3）喷涂材料使用惰性气体不易氧化。四、电镀和化学镀

电镀（Electroplating）

定义：在含有欲镀金属离子的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使溶液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的表面加工方法。电镀液的基本成分

(1)主盐、(2)导电盐、(3)络合剂、

(4)阳极活化剂、(5)缓冲剂、(6)添加剂

化学镀（ElectrolessPlating）

定义：在没有外电流通过的情况下，利用还原剂，在镀层物质溶液中进行化学还原反应，在镀件上沉积得到镀层。化学镀液成分（1）主盐（2）还原剂（3）络合剂（4）缓冲剂2、简述电镀和化学镀的异同。答：1）化学镀与电镀从原理上的区别就是电镀需要外加的电流和阳极，而化学镀是依靠在金属表面所发生的自催化反应。2）化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀，但化学镀过以对任何形状工件施镀。3）高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀层。4）电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得我，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。5）化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。6）化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。7）化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩。非金属材料在化学镀之前的预处理1、封闭处理2、去应力3、除油4、粗化5、敏化6、活化(a)机械粗化；(b)化学粗化

热浸镀（HotDip）

将工件浸在熔融的液态金属中，在工件表面发生一系列物理和化学反应，取出冷却后表面形成所需的金属镀层。

实例：钢板镀锌为什么要对金属进行淬火？淬火的主要方法？原理：用电磁感应、火焰、激光等方法对零件表面迅速加热，使其快速加热到相变临界点以上而转变为细小的奥氏体组织，其后用水或油、或依靠母材快速冷却达到淬火目的，获得微细的马氏体组织，从而提高零件的表面硬度和耐磨性。而零件心部仍保持在相变临界点以下，保持原有组织和性能。一、感应加热表面淬火

定义：采用一定方法使工件表面产生一定频率的感应电流，将零件表面迅速加热，然后迅速淬火冷却的一种热处理操作方法。基本原理

二、火焰加热表面淬火用乙炔-氧或煤气-氧的混合气体燃烧的火焰，喷射在零件表面上，使它快速加热，当达到淬火温度时立即喷水冷却，从而获得预期的硬度和淬硬层深度的一种表面淬火方法。三、激光加热表面淬火

激光加热表面淬火是一种新型的表面强化方法。它利用激光来扫描工件表面，使工件表面迅速加热至钢的临界点以上，当激光束离开工件表面时，由工件自身大量吸热使表面迅速冷却而淬火，因此不需要冷却介质§6.2.2化学表面改性化学表面改性是通过原子扩散、化学反应等方法，使被处理材料表面成分、组织、形貌发生改变，从而使表面获得不同于基体材料性能的工艺方法。钢的化学热处理定义：将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使其中一种或几种元素渗入工件表面，以改变表层化学成分和组织，从而使工件表面性能不同于其心部的一种热处理工艺。特点：表层不仅有组织变化，化学成分也发生变化基本过程：分解、吸收、扩散方法：渗碳、渗氮、渗硼、渗金属；碳氮共渗，碳氮硼三元共渗。典型工艺（1）钢的渗碳（Carburizing）（2）钢的氮化/渗氮（Nitriding）简述对金属表面进行渗碳或渗氮的作用。渗碳：增加钢件表层的含碳量和一定的浓度梯度，使低碳钢件表面获得高碳浓度，后续进行适当的淬火和回火处理，以提高表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，同时心部仍保持良好的韧性及塑形。渗氮：使钢具有优异的性能，表面硬度可达HV1000—1200；很高的耐磨性和抗咬合性；很高的疲劳强度，低缺口敏感性及良好的耐蚀性，并且热处理变形极小。离子注入

在电场中把硼、氮等元素加速，使其撞击工件表面，从而透入工件表面数微米的深度，增加工件的表面硬度。整个过程在1.3×10-3Pa的真空度下进行。

三束表面改性技术的定义、特点和局限性。答：采用激光束、离子束、电子束对材料表面改性的材料表面增强技术，称为“三束材料表面改性”。将具有高能量密度的能源(一般大于103W/cm2)，施加到材料表面，使之发生物理、化学变化，获得特殊表面性能。高能量密度能源通常指离子束、激光束、电子束。激光束能量密度大，极高的加热和冷却速度，可在材料表面制得微晶、非晶及一些奇特的、热平衡相图上不存在的亚稳合金（非平衡相），赋予材料表面以特殊性能。利用离子束注入技术，可把异类原子直接引入表面层进行表面合金化，引入原子种类和数量不受任何常规合金化热力学条件的限制。三束表面处