工具表面涂层
以下是塑料业常用的表面强化和工具涂层作业相关准则。
金属间薄涂层
PTFE 掺入金属涂层
镍/磷酸/PTFE 共沉积
金属电镀
金属电镀
结晶器铜板电镀镍钴铁工艺研究 摘要：Ni-Cr, Ni—Fe。Ni-Co Ni-Co- Fe镀层在结晶器铜板上的开发应用，详细阐述以上四种镀层的优劣，同时对结晶器铜板电镀镍钴铁的优越性进行了详细的阐述。 关键词：铜板电镀镍钴铁工艺研究 Abstract: Ni - Cr, Ni, Fe. Ni, Co, Ni, Co, Fe plating in the development and application of mould copper plate, elaborate the above four kinds of coating, and the advantages of crystallizer copper plating nickel and cobalt iron in detail in this paper. Keywords: copper plating nickel and cobalt iron technology was studied 引言：结晶器铜板在工作过程中由于长时间经受高温铁水的冲刷，存在较严重的摩擦和磨损，其损坏的主要形式是产生热裂纹、磨损和腐蚀；表面的局部损坏又往往造成整个部件失效，最终导致设备报废。据统计，一套结晶器的价格在7—120万元，我国冶会企业每年铜结晶器的消耗在2o亿元以上，是除了轧辊之外的第二大冶金耗材；而且铜及铜合金的资源紧缺，近期来价格又有不断上涨的趋势；因此提高结晶器铜板表面的耐磨性和耐热性是提高经济效益和生产效率的根本措施，具有很好的科学研究意义和实际应用价值。 1，结晶器铜板的表面处理 表面处理技术，即利用各种物理的、化学的或机械的工艺方,法使材料表面获得特殊的成分、组织结构与性能，以提高其耐磨抗蚀性能，延长其使用寿命的技术，也可称为表面加工等。常用的表面技术有：堆焊技术、熔结技术、电镀、电刷镀及化学镀技术、非金属镀技术、热喷涂技术、物理与化学气相沉积、化学热处 理、激光表面处理、电子束技术相变硬化、离子注入等。其中，利用电镀、热喷涂技术、
各类涂层的检测技术介绍及对比分析目前，欧美发达国家在无损检测领域开展了大量的研究和一定的应用，美国能源部为了满足燃气轮机和航空发动机涡轮热端部件材料的研制发展需求，设置了DOENTEL计划，其中重点针对复合涂层监测、测试及性能表征的无损检测技术开展了研究，发展了声发射技术、红外热成像技术、光激发荧光压电光谱等无损检测技术，并系统的开展了无损检测信号和涂层性能、特征变化的规律性研究。目前，红外热成像技术针对陶瓷涂层分层剥离，声发射技术针对模拟服役环境中涂层裂纹监测等研究取得了一定进展[3]。涡流检测技术可用于涂层内部大面积气孔、TGO层中β-Al2O3层的厚度以及陶瓷层的剩余厚度检测，进而定性分析涂层的状态和剩余寿命。国内外目前均已研制出涂层厚度涡流检测仪，并且国外已经成功将其应用于燃气轮机叶片涂层质量检测，但该方法大多数研究应用还集中在单层涂层的厚度测量，很少考虑多层涂层的导电性对厚度测量的影响，测量精度低，尚无法应用于多层导电涂层检测。 2.1超声检测技术(UT) 超声波在介质中传播时会产生传播速度的变化和能量损失，超声检测技术(UT)通过被检材料中超声波的声速、声衰减、超声波信号的频散等参量对材料的成分及特性进行表征。超声检测技术具有检测灵敏度高、应用范围广、使用方便及成本低等优点。目前，关于涂层超声检测研究方法主要集中在超声脉冲回波技术、超声显微镜技术和超声表面波技术[4]。 超声检测技术可用于涂层厚度、密度、弹性模量以及结合质量等检测。了解涂层声学特性是涂层超声检测与表征的前提，在此方面，Lescribaa[5]等分析了等离子喷涂MCrAlY/YSZ涂层声速和衰减系数，证明该技术具有检测等离子喷涂材料弹性和微观结构演变的潜力；Sugasawa等通过引入群延迟谱法分析材料声学特性并将其用于等离子喷涂氧化铝涂层检测，成功评估了声速和涂层密度；针对喷涂涂层声学特性，Rogé和Fahr等利用超声脉冲回波技术探索了其对陶瓷层和粘结层界面氧化物、陶瓷层孔隙率评估的能力(检测原理如图2-1所示)。Chen 等通过开发的脉冲回波技术对热循环后等离子喷涂MCrAlY/YSZ涂层进行超声波检测，证明了该技术可以检测陶瓷层/TGO界面早期分层缺陷。
材料表面改性技术与涂层技术 课程测试作业 姓名:刘志勇 学号:103111002
第一部分各种表面工程技术原理、特点及应用比较 常见的表面工程技术主要有离子注入、激光表面处理、高温扩散渗入、化学转化处理、电镀、物理气相沉积、化学气相沉积、热浸镀、热喷涂、喷焊等。下面我主要就以上表面工程技术进行分开论述，并对其加以比较。 一、离子注入 真空中的一束离子束高速射向另一块固体材料时，离子束会把固体材料的原子或分子撞出固体材料表面，这个现象叫做溅射；而当离子束射到固体材料时，从固体材料表面弹了回来，或者穿出固体材料而去，这些现象叫做散射；另外有一种现象是，离子束射到固体材料以后，受到固体材料的抵抗而速度慢慢减低下来，并最终停留在固体材料中，这一现象就叫做离子注入。 离子注入技术又是近30年来在国际上蓬勃发展和广泛应用的一种材料表面改性高新技术。其基本原理是：用能量为100keV量级的离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。此项高新技术由于其独特而突出的优点，已经在半导体材料掺杂，金属、陶瓷、高分子聚合物等的表面改性上获得了极为广泛的应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。 二、激光表面处理技术 激光表面处理技术是融合了现代物理学、化学、计算机、材料科学、先进制造技术等多学科技术的高新技术，包括激光表面改性技术、激光表面修复技术、激光熔覆技术、激光产品化技术等，能使低等级材料实现高性能表层改性，达到零件低成本与工作表面高性能的最佳组合，为解决整体强化和其它表面强化手段难以克服的矛盾带来了可能性，对重要构件材质与性能的选择匹配、设计、制造产生重要的有利影响，甚至可能导致设计
表面涂层处理 为了获得良好的热工性能，空调换热器通常采用小片距、复杂片形的铝箔冷却片与内螺纹圈铜管相接的结构，以强化制冷液与铜管间的热交换效率。当制冷液通过与冷却片紧紧相连的铜管时，空气流则沿垂直于该流体方向的冷却片间通过。由于制冷液的温度低于空气的露点，因而高于制冷液温度的空气流入冷却片时，就会使冷却片间的相对湿度升高，空气中的水分凝聚吸附在其表面上冷凝成水珠。再则换热器通常是在湿工况下进行工作，特别是沿海地区受海洋气候和工业区酸雨的影响，给空调换热器带来了三个问题：一是“水桥”问题。由于冷却片间距小，当凝露水珠的高度超过冷却片间距的一半时．两冷却片之间的水珠就会连接起来，形成牢固的“水桥”，且冷却片间距越密，“水桥”现象就越严重。 二是“白粉”问题。由于空调设备工作时换热器的冷却片始终处于干湿循环状态，冷凝水在冷却片表面长时间停留，起着类似一种氧气浓度差电池的作用，空气中的氧化物、氮化物、盐类化合物及其它污染物质被不断地溶解和浓缩到冷却片表面冷凝水中，结果加速了水合反应和腐蚀反应，被腐蚀的物质积聚在冷却片上，不但破坏了换热器的性能，影响了机器寿命，而且还伴生出铝、磷、钙等化合物为主要成分的“白粉”，这些“白粉”被气流欢出，污染室内环境，影响人体健康。 三是“异味”问题。换热器冷却片处于大面积潮湿状态，使其成为细菌和真菌的良好栖息地，造成运行中的空调设备产生真菌臭味，长此以往，也影响到人们的生存健康环境。从资料上来看，对空调换热器用铝箔进行预涂亲水、耐蚀、抗菌涂层，是解决“水桥”、“白粉”、“异味”问题的最佳途径。 铝箔亲水性涂层包括不含二氧化硅有机树脂系、含二氧化硅有机- 无机复合系、无机水玻璃系、二氧化硅软铝石系。亲水铝箔表面对水有极强的亲合力，冷凝水在翅片上扩散快，不容易形成“水桥”，因而在空调运转时，通风效果好 日本在80 年代初已将亲水处理技术广泛应用与空调中，其应用方式一般可分为两种一是铝箔在未加工成型换热器之前，表面已进行亲水、防蚀膜涂层处理，即亲水铝箔。根据空调器使用环境要求不同，亲水铝箔又可分为几种，如：涂层具有高亲水性、普通防蚀型，或高亲水性、高防蚀性型，即化学成分有含Cr 、含Si 、非Si 等几种不同品种，用户可根据空调器室内、室外机所使用的环境条件进行选择。如沿海地区可选择能耐酸雨，海洋气候高耐蚀性的亲水铝箔，汽车空调还可选择防臭防霉型的亲水铝箔。 二是铝箔加工成型换热器后，再对铝箔翅片表面采用亲水防蚀剂处理。对于后处理方式，成膜提交研究严格，膜厚容易不均匀，工艺不是特别成熟，故多采用铝箔成型前做亲水、防蚀处理。 影响亲水涂层铝箔亲水性的因素及控制 a 、涂层涂附过程对亲水性的影响。主要是涂料成份的控制、固化时间、烘干温度等因素的控制。该部分在亲水涂层铝箔加工厂控制。 b 、翅片加工过程对亲水性的影响。随着亲水铝箔广泛使用，翅片油也由原来的不挥发性润滑油逐步转为准挥发性油直至现在使用的挥发性翅片油。翅片油的技术指标中，与亲水性有关的两个指标是粘度及挥发性，通常，这是一对互相矛盾的指标，即粘度越大，润滑性越好，但较难挥发，翅片油易在亲水铝表面形成油膜，影响亲水铝箔的亲水性。通过实验，认为粘度为1.2 ～ 2.5cSt 的挥发性油较适合亲水涂层铝箔的使用。烘干温度也是影响亲水性的一个重要因素。烘干温度过低，翅片油就无法挥发干净，残留在翅片上的翅片油易形成油膜影响亲水铝的亲水性，同时，铜管里面的润滑油也挥发不干净从而影响小弯头的焊接质量；然而亲水涂层对温度也有一定的限制，若温度太高，将会破坏亲水涂层的亲水性。对于使用挥发性翅片油的亲水铝，不影响亲水性的最高烘干温度为150 ℃左右( 视不同型号涂层可适
刀具涂层技术的现状及其发展 趋势 机电商情网添加时间：2007-2-6 15:57:24 添加到我的收藏 1 引言 众所周知，刀具表面涂层技术是应市场需求而发展起来的一项优质表面改性技术，由于该项技术可使切削刀具获得优良的综合机械性能，不仅可有效地提高刀具使用寿命，而且还能大幅度地提高机械加工效率，因此该项技术已与材料、加工工艺并称为切削刀具制造的三大关键技术。为满足现代机械加工高效率、高精度、高可靠性的要求，世界各国都十分注重涂层技术的发展。目前我国刀具涂层技术的发展正处在一个十分关键的时刻，尤其是PVD 涂层技术，一方面原有的技术已不能满足切削加工日益变化的要求；另一方面国内各大工具厂涂层设
备已到了必须更新换代的时期，因此有计划、按步骤的发展PVD技术，不仅能促进我国切削刀具产品技术水平的提高，而且还可获得巨大的经济效益和社会效益。 2 国际刀具涂层技术的现状及发展趋势 刀具涂层技术目前仍可划分为两大类，即 CVD（化学气相沉积）和PVD技术（物理气相沉积）。 2.1 国际CVD技术的发展 CVD技术自上世纪六十年代出现以来，在硬质合金可转位刀具上得到了极为广泛的应用。在CVD工艺中，气相沉积所需金属源的制备相对容易，可实现TiN、TiC、TiCN、TiBN、TiB2、Al2O3等单层及多元多层复合涂层，其涂层与基体结合强度高，薄膜厚度可达7～9μm，相对而言，CVD涂层具有更好的耐磨性。八十年代中后期，美国85%的硬质合金
工具采用了涂层处理，其中CVD涂层占到了99%；九十年代中期，CVD涂层硬质合金刀片在涂层硬质合金刀具中仍占到了80%以上。但CVD工艺也有其先天性的缺陷，一是工艺处理温度高，易造成刀具材料抗弯强度的下降；二是薄膜内部为拉应力状态，使用中易导致微裂纹的产生；三是CVD工艺所排放的废气、废液会造成工业污染，对环境影响较大，与目前所提倡的绿色工业相抵触，因此九十年代中期后高温CVD技术的发展受到了一定的制约。 八十年代末Krupp Widia开发的PCVD（低温化学气相沉积）技术达到了实用水平，其工艺处理温度已降至450℃～650℃，有效地抑制了η相的产生，可进行TiN、TiCN、TiC等涂层，用于螺纹刀具、铣刀、模具等，但到目前为止PCVD工艺在刀具涂层领域内的应用并不十分广泛。 真正引起CVD技术发生突变的是九十年代中期新
涂层刀具的应用现状及发展趋势 涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。通过涂层可以提高切削刀具抗各种磨损的能力，延长了刀具的寿命，提高了被加工零件的表面精度，也提高了切削速度和进给速度，从而提高金属切削效率。本期话题， 主要讨论刀具涂层技术的最新进展情况和发展前景。 涂层刀具的应用现状及发展趋势 涂层技术是提升刀具性能的主要手段之一。通过涂层提高了切削刀具抗各种磨损的能力，延长了刀具的寿命，提高了被加工零件的表面精度，也提高了切削速度和进给速度，从而提高了金属切削效率。今天，在切削刀具主流材料的硬质合金中，涂层硬质合金刀具占了80%，而其中CVD（化学涂层）又占了60％～ 65%，其余为PVD（物理涂层）。 在CVD涂层方面，包括TiCN、TiC、TiN、ZrCN和Al2O3等各种化合物的多层复合涂层对改善涂层的综合性能，如结合强度、韧性、耐磨性和抗磨性及耐腐蚀性具有良好的效果。现在典型的VCDTiN（外层）+ Al2O3（中层）+TiCN（内层）多层式结构正在从涂层工艺上和涂膜的厚度上得到进一步改善。MTCVD （中温化学涂层）因有较低的工艺温度和较快的沉积速率使得涂层与基体分界面上的脆性η相最小化，同时减少了在高温CVD涂层中常见的由高温导致的拉伸裂纹，因此，MTCVD TiCN涂层已成为CVD多层涂层中的一个主要构成，这种MTVCD已用于α- Al2O3涂层，如ISCAR的α-IC9150、α-IC9250、α-IC9350和α-IC4100等，提升了涂层与基体的结合强度和抗后面磨损、前面磨损和抗粘附的能力。 在PVD涂层方面，也从单一的TiN或TiCN或TiAlN涂层发展到现在的复合涂层即硬涂层+软涂层。为适应更高切削速度和干式切削的要求，涂层刀具的红硬性成为近几年PVD技术的开发热点。TiAlN的改进涂层AlTiN提高了薄膜中Al的含量（Al含量大于50%），提升了涂层的红硬性、化学稳定性和抗氧化的性能，如ISCAR的Al-IC910（加工铸铁和钢）、Al-IC900、Al-IC930（加工钢、不锈钢、硬钢、铸铁、 高温合金等）。 现代刀具涂层发展的一个重要特征就是复合化，为了提高其综合性能，涂层材料复合、涂层层复合以及CVD 与PVD复合，如ISCAR的DT7150（K05-K25）通过MTCVD Al2O3和PVD TiAlN复合涂层，提高了材质的综合性能，用于高速加工灰铸铁和球墨铸铁。而多样化是刀具涂层发展的另一个趋势，有各种氮化物、氧化物涂层材料，还有TiB、SN涂层、金刚石涂层、立方氮化硼涂层等等。多样化的深层次原因是专业化，即针对不同的需求采用不同的涂层，并能对涂层的组分、百分比、结构及厚度在更大范围内加以控制和改变，以适应不同的被加工材料和不同的切削条件，从而显著地提高刀具的切削性能。如CrAlN涂层，以Cr 元素替代Ti元素，具有3200HV硬度和1100℃的氧化温度，与TiAlN相比韧性更好，更适合断续切削和难加工材料的加工；以Si元素代替Al元素的涂层可获得用于硬切削的TiSiN，也可获得有润滑性的CrSiN，更适合用于铝、不锈钢等粘附性强的材料加工。此外，涂层材料的细微化是现代刀具涂层发展的另一个令人关注的趋势，纳米复合涂层正在越来越多的地方得到应用。在未来，刀具涂层将是一个系统的概念，即刀具涂层必须根据不断变化的现代切削应用条件来进行系统的组合，这是一种与传统观念中的“在刀具上涂覆一层薄膜”截然不同且复杂得多的系统工程方法，这需要我们进行系统思考。 刀具涂层进展概况 现代切削面临着不断发展的高速、高效、高精加工要求和愈来愈多的高强度、高韧性、难切削等高能级材
XYLAN 表面涂层 Xylan 涂层是一种耐磨损，不粘，耐高温，持续性的腐蚀环境中应用的保护微涂层。它区别于其他传统的含氟聚合物的一个重要点在于它是复合材料。 Xylan is a thin, continuous, protective barrier that resists chipping, galling, cold flow, temperature extremes and weathering in a wide range of corrosive environments. That’s differs from traditional Fluoropolymer coatings in one very impartment aspect that they are composite materials. Xylan 的多用途特性在作为螺栓和螺帽的涂料表现最佳，在轻易安装，防腐蚀和轻便拆除方面都显示出无比的特性。 Xylan multi-purpose characteristics of bolts and nuts as the best performing coatings, in the easy installation, removal of anti-corrosion and light areas have shown tremendous character. Xylan涂层在防海水腐蚀，抗化学品腐蚀，抗磨损等方面表现出色。盐雾时间最高可达1000多小时。Xylan的涂层薄但是却具有自润的性能，特备适用于水下精密设备配合的表面防腐蚀：BOP，管汇，航空和航天制造工业，风力发电等。 Xylan coating is excellent in seawater corrosion prevention, chemical resistance, and wear prevention.The salt spray test is higher than 1000 hours. The thin film which is suitable for underwater precise equipment surface corrosion prevention, it’s including BOP, pipeline，voyage spaceflight manufacturing industry, wind power generation and so on. 特点：characteristic 低摩擦性（低于0.055）；low friction (lower than 0.055) 密着粘性特征；remarkable adhesion 优越抗磨损及耐粘性能；unusual resistance to wear abrasion 防腐蚀性极佳；excellent resistance to corrosion 不易剥落；resistance to chipping 能抵抗外在环境因素：日照，咸水；resistance to the elements: sunlight, salt water 适应工作温度范围—190℃到260℃；working temperature rang from:-190℃to260℃ 有多种颜色:available in a wide range of colors
涂层缺陷现象主要原因预防和修正方法 流挂垂直涂装面的涂料向下流，形成 流坠状的现象 喷涂不均匀，局部或全面过厚按规定进行喷涂 铲去流挂涂层，小心磨平，补漆处理稀释剂过量—造成涂料过稀按技术要求进行稀释 被涂面温度过高和过底适当的温度下进行涂装 皱皮和橘皮涂层过厚时表干而主体内不干， 内部干燥收缩使表面起皱隆起或 呈橘皮状的现象（涂层内聚力大 而未被表面收缩力拉裂的现象） 底漆未干即涂面漆，面漆干燥底漆未干，两层收缩底漆要充分干燥 打磨平整后再涂装一次涂装过厚注意推荐膜厚 油性涂料干燥剂过量，表干过快调整干燥剂用量 底材温度过高调整施工时间 烘烤型涂料，表面固化远快于本体固化 龟裂（泥裂）由温度变化、风蚀作用和持续的 聚合反应所产生的整个涂膜、涂 膜与底材之间的应力所引起穿透 涂层，延伸至底材的裂纹 底层涂料未干即涂面漆或底漆过厚待底漆干后再涂面漆 多发生在颜基比较高的涂料中，基料少抗 拉强度底而干燥快收缩又大，除去裂纹部 份，重新涂装 环境温度过高且表干过快/湿度低而未喷雾注意配套的正确 表面粗造度偏低对于降温调整施工时间 无机锌一次涂装过厚及油性涂料不断氧化和聚合设计干膜厚度 涂料配方 采用合适的树脂，增塑剂和颜料可将涂层龟裂的趋 势降至最低 细裂随着涂层的干燥和固化的进行， 其表面变得硬而脆并产生了表面 应力，造成表面出现了不见底的 细小裂纹（涂层内聚力小而被表 底层涂料未干即涂面漆或底漆过厚耐候性好的树脂 底漆过软，面漆较硬不会发生细裂的活性颜料或添加含有纤维颜料 温度急剧下降使用期长且稳定的增塑剂 无机锌一次涂装过厚配有挥发较慢的溶剂
下表列出了涂装施工过程中常见的涂层缺陷、涂层缺陷产生的常见原因以及预防和修正的方法。 面大的收缩力拉裂的现象） 鳄裂或皲裂 涂层表面硬化和收缩的速率比涂料本身快的细裂反应所引起的，这是一种由于涂层表面应力引起的微裂型损坏 当表面收缩速度大于本体时，开裂就会发生 避免温度高时施涂及阳光暴晒 鳄纹和细裂一样，最初并不穿透涂层 除去裂纹部份，重新涂装 煤焦沥青暴露于阳光和风雨侵蚀之下，特别是在施工厚涂层的情况下 设计干膜厚度 决不要将需要氧化或聚合的硬性涂层施工在永久软性或橡胶 状的底漆上 注意配套的正确 涂料应薄层多道重叠施工，以使其能在施工后一道涂层前固化 强溶剂涂料施涂在挥发型涂料表面上 注意配套的正确 钢材本身的热胀冷缩 钢表面升降温稳定时施涂或调整施工时间 老化发硬的涂料，如醇酸树脂涂料等 涂层缺陷 现象 主要原因 预防和修正方法 剥落/脱皮脱层 /分层 涂膜从底材上失去附着力而脱落或分层的现象 表面处理不良—太光或太脏，底材上有微量的粉物，灰尘，污垢，油及油脂，水、锈和化学物质等杂质 清除表面上油、水、锈 剥落部份彻底打磨掉后重新涂装 底面漆不配套 注意合理配套 底漆油漆未干已复涂 控制涂装最小间隔期理 超过涂装间隔期 漆膜要进行拉毛或扫砂处理 被涂物表面过于坚硬、光滑 注意涂装表面粗糙度 针孔（漏涂点） 表面涂层内部气泡破裂而露出的可见底材的小孔 溶剂混合比例不当挥发太快，成膜物来不及补平空隙 调整溶剂和稀料 对轻微针孔，用砂纸打磨，反复簿涂几层 环境温度过高，表干‘凝定’迅速，封闭了涂层内溶剂及空气/快干涂料 适当调整温度下喷涂
P V D涂层技术及工艺流程 1.真空涂层技术的发展 真空涂层技术起步时间不长，国际上在上世纪六十年代才出现将CVD(化学气相沉积)技术应用于硬质合金刀具上。由于 该技术需在高温下进行(工艺温度高于1000oC)，涂层种类单一，局限性很大，因此，其发展初期未免差强人意。 到了上世纪七十年代末，开始出现PVD(物理气相沉积) 技术，为真空涂层开创了一个充满灿烂前景的新天地，之后在短短的二、三十年间PVD 涂层技术得到迅猛发展，究其原因，是因为其在真空密封的腔体内成膜，几乎无任何环境污染问题，有利于环保;因为其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色，可谓五彩缤纷，能够满足装饰性的各种需要;又由于PVD 技术，可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工装、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果;此外，PVD 涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，因此，应用范围十分广阔，其发展神速也就不足为奇。 真空涂层技术发展到了今天还出现了PCVD(物理化学气相沉积)、MT-CVD(中温化学气相沉积)等新技术，各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷，如今在这一领域中，已呈现出百花齐放，百家争鸣的喜人景象。 与此同时，我们还应该清醒地看到，真空涂层技术的发展又是严重不平衡的。由于刀具、模具的工作环境极其恶劣，对薄膜附着力的要求，远高于装饰涂层。因而，尽管装饰涂层的厂家已遍布各地，但能够生产工模涂层的厂家并不多。再加上刀具、模具涂层售后服务的欠缺，到目前为止，国内大多数涂层设备厂家都不能提供完整的刀具涂层工艺技术(包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂层刀具和模具的应用技术等)，而且，它还要求工艺技术人员，除了精通涂层的专业知识以外，还应具有扎实的金属材料与热处理知识、工模涂层前表面预处理知识、刀具、模具涂层的合理选择以及上机使用的技术 要求等，如果任一环节出现问题，都会给使用者产生使用效果不理想这样的结论。所有这些，都严重制约了该技术在刀具、模具上的应用。 另一方面，由于该技术是一门介乎材料学、物理学、电子、化学等学科的新兴边缘学科，而国内将其应用于刀具、模具生产领域内的为数不多的几个骨干厂家，大多走的也是一条从国外引进先进设备和工艺技术的路子，尚需一个消化、吸收的过程，因此，国内目前在该领域内的技术力量与其发展很不相称，急需奋起直追。 2. PVD 涂层的基本概念及其特点 PVD 是英文“Physical Vapor Deposition”的缩写形式，意思是物理气相沉积。我们现在一般地把真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀等都称为物理气相沉积。 较为成熟的PVD 方法主要有多弧镀与磁控溅射镀两种方式。多弧镀设备结构简单，容易操作。它的离子蒸发源靠电焊机电源 供电即可工作，其引弧的过程也与电焊类似，具体地说，在一定工艺气压下，引弧针与蒸发离子源短暂接触，断开，使气体放电。由于多弧镀的成因主要是借助于不断移动的弧斑，在蒸发源表面上连续形成熔池，使金属蒸发后，沉积在基体上而得到薄膜层的，与磁控溅射相比，它不但有靶材利用率高，更具有金属离子离化率高，薄膜与基体之间结合力强的优点。此外，多弧镀涂层颜色较为稳定，尤其是在做TiN 涂层时，每一批次均容易得到相同稳定的金黄色，令磁控溅射法望尘莫及。多弧镀的不足之处是，在用传统的DC 电源做低温涂层条件下，当涂层厚度达到0.3μm 时，沉积率与反射率接近，成膜变得非常困难。而且，薄膜表面开始变朦。多弧镀另一个不足之处是，由于金属是熔后蒸发，因此沉积颗粒较大，致密度低，耐磨性比磁控溅射法成膜差。 可见，多弧镀膜与磁控溅射法镀膜各有优劣，为了尽可能地发挥它们各自的优越性，实现互补，将多弧技术与磁控技术合而为一的涂层机应运而生。在工艺上出现了多弧镀打底，然后利用磁控溅射法增厚涂层，最后再利用多弧镀达到最终稳定的表面涂层颜色的新方法。
金属表面处理 金属表面处理一般包含哪几类？ 金属表面处理有：电镀、涂装、化学处理层。 电镀包括（镀锌、铜、铬、铅、银、金、镍、锡、镉等）； 涂装包括（油漆涂装、静电喷粉、喷塑工艺）； 化学处理包括（发黑处理、磷化处理）。 另一方面是金属的表面改性,也称表面优化，现代先进的表面改性技术主要有物理气相沉积（简称PVD）、化学气相沉积（简称CVD）、等离子体化学气相沉积（简称PCVD）、离子注入和离子束沉积。 什么是电镀？ 电镀(electroplating)被定义为一种电沈积过程(electrodepos- ition process)，是利用电极(electrode)通过电流，使金属附着于物体表面上，其目的是在改变物体表面之特性或尺寸。目前较常遇见的电镀方式：水溶液电镀(滚镀、挂镀、连续镀)、化学电镀。 电镀的目的是什么？ 电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit)，改变基材表面性质或尺寸。例如赋予金属光泽美观、物品的防锈、防止磨耗;提高导电度、润滑性、强度、耐热性、耐候性;热处理之防止渗碳、氮化、尺寸错误或磨耗之另件之修补。 电镀的基本流程是什么？ 前处理(研磨→预备洗净→水洗→电解脱脂→水洗→酸浸渍及活性化→水洗)?中和→洗水→电镀(打底) →水洗→中和→水洗→电镀(表层) →水洗→纯水→脱水→烘干 前处理不完全所造成的镀层缺陷有以下几点：? (1)镀层的剥离、气胀。? (2)污点、无光等光泽不均的现象。 (3)镀层的小孔、不平。? (4)针孔的发生而降低制品的耐蚀性。 (5)镀层皮膜的脆化。?
镀锌 电镀锌有哪几类? (1)酸性镀锌(acid zinc plating) (2)碱性非氰化物镀锌(alkaline plating ) (3)氰化物镀锌(cyanide zinc plating ) 各有什么优缺点？ 1.1?酸性镀锌? 形状简单镀件和做油漆底层用的较多,其优缺点如下:? 优点? (1)可得光泽,平滑,镀锌层相似的镀层????? (2)可直接镀在碳化,氮化的钢铁上和铸铁上????? (3)电流效率较高? (4)废液处理容易,只需用高ph值将锌沉淀????? (5)导电性佳,节省电原???? (6)产生氢脆性小? (7)可在较高温下得到光泽镀层????? (8)镀浴安定,毒性小,成本低? 缺点? (1)镀浴腐蚀性强,镀槽及附属设备需加衬????? (2)焊接及组合镀件不宜,会有渗流(bleadout)????? (3)厚镀层延性差????? (4)结晶粗糙????? (5)均一性差? ????(6) 需要有过滤,冷却管及冷冻设备? 1.2碱性非氰化物镀锌(Alkaline?Non-Cyanide?Zinc?Plating)? 优点?? ????(1)毒性小? ????(2)废液处理容易,只需将锌沉淀? ????(3)成本低? ????(4)均一性好? ????(5)可用刚镀槽? 缺点? ????(1)镀浴成份需严格控制,每天要分析?????? (2)前处理要求质量高 (3)锌含量少时,电流效率降低 (4)对金属杂质及硬水杂质敏感?????? (5)镀层校氰化镀锌脆? ????(6)需要添加剂,否则黑暗镀层出现?????? (7)添加剂特殊,非一般性原料,需由厂商提供? 1.3?光泽氰化镀锌优点? ?????(1)使用历史悠久,经验较丰富?????? (2)前处理要求比较不严格?????? (3)被覆性优良? ????(4)浴成份的分析及控制比较容易??????
一材料现代表面分析技术常用方法及各自的用途
二 X射线电子能谱的工作原理、适用范围及特点 1 X射线光电子能谱分析的基本原理： X光电子能谱分析的基本原理： 一定能量的X光照射到样品表面，和待测物质发生作用，可以使待测物质原子中的电子脱离原子成为自由电子。该过程可用下式表示：hν=E k+E b+E r其中：hν：X光子的能量；E k：光电子的能量；E b：电子的结合能；E r：原子的反冲能量。其中E r很小，可以忽略。 对于固体样品，计算结合能的参考点不是选真空中的静止电子，而是选用费米能级，由内层电子跃迁到费米能级消耗的能量为结合能E b，由费米能级进入真空成为自由电子所需的能量为功函数Φ，剩余的能量成为自由电子的动能E k， 上式又可表示为： hν=E k+E b+Φ E b= hν-E k-Φ 仪器材料的功函数Φ是一个定值，约为4eV，入射X光子能量已知，这样，如果测出电子的动能E k，便可得到固体样品电子的结合能。各种原子，分子的轨道电子结合能是一定的。因此，通过对样品产生的光子能量的测定，就可以了解样品中元素的组成。元素所处的化学环境不同，其结合能会有微小的差别，这种由化学环境不同引起的结合能的微小差别叫化学位移，由化学位移的大小可以确定元素所处的状态。例如某元素失去电子成为离子后，其结合能会增加，如果得到电子成为负离子，则结合能会降低。因此，利用化学位移值可以分析元素的化合价和存在形式。 2 X射线光电子能谱法的应用 （1）元素定性分析 各种元素都有它的特征的电子结合能，因此在能谱图中就出现特征谱线，可以根据这些谱线在能谱图中的位置来鉴定周期表中除 H
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 现代表面改性技术的国内外最新研 究进展 学院名称： 专业班级： 姓名、学号： 指导教师： 时间：
摘要：金属材料表面改性技术是一门新兴的技术，主要包括激光表面改性、离子注入法、物理气相沉积法和热喷涂等，简述了该4种技术的研究和发展现状，对各种技术的原理和应用状况分别加以描述，最后总结了材料表面改性技术的发展前景。 关键词：激光表面改性离子注入物理气相沉积。 工业技术的发展使得制造工业产品所需的材料品种日益繁多，为了适应高强度、高硬度、耐磨、耐高温、耐腐蚀等不同要求，通常采用各种表面处理技术对普通金属材料表面进行加工，使其适用各种复杂的工作环境。金属材料表面改性技术很多，除传统的热处理、电镀堆焊外，还包括激光表面改性、离子注入法、物理气相沉积法和热喷涂等。 随着现代工业的发展, 对机械产品零件表面的性能要求越来越高。对其研究已经成为材料科学研究的一个重要领域。表面改性研究的重要性在于在不改变原材料基本性能的基础上采用各种技术改善或提高材料的表面性能, 金属材料表 面改性可以提高零件的寿命、减少磨损, 提高经济效益。铜合金具有很高的导电、导热性能及良好的塑性; 电极电位是正值, 具有很好的耐蚀性能; 铜合金还是优良的耐磨材料, 这些特点是其它材料所不能同时具有的。铜合金在机械、电子等各行各业的广泛应用, 特别是在耐磨、耐热、耐蚀零件中。如要求表面高性能的铜材零部件有连铸结晶器, 氧枪喷头, 高炉风口, 滑块, 轴承等, 高炉风口是典 型的耐磨耐热零部件, 通过表面改性, 不仅保持其传导性而且达到表面高硬度、高耐磨性等使用要求。目前, 铜合金的表面改性技术主要有: 热处理多元共渗、表面渗硫、等离子喷涂以及铸渗法等。 1 激光表面改性 由于激光特有的优良属性, 自从20世纪中期激光器的研制成功以来, 激光已被广泛应用于科学技术研究和工业生产。激光表面改性是激光在表面技术领域中的新的应用, 虽然在激光应用领域中只占大约15%的比重, 但由于激光表面处理同其他表面处理技术相比具有很多独特的优点, 如激光熔化后形成的组织, 化学均匀性很高, 而且晶粒非常细小, 因而强化了合金,使耐磨性大大提高; 由于热输入小, 工件变形小, 对基体产生的热影响很小等等。因此在表面处理领域内, 针对激光表面改性的研究和开发活动相当活跃。根据采用的不同的激光能量密度和不同的处理方式, 激光表面改性技术中比较典型的方法有几种: 激光熔覆、激光表面熔凝、激光相变硬化、激光冲击强化、激光表面合金化等。这些方法的目的都是为了使工作面获得基材无法达到或代价太大的高硬度、高耐磨性以及高耐腐蚀性等性能, 从而实现既节约了成本, 又满足工作要求的目的。本文综述了激光表面改性技术的研究和应用状况, 展望了激光表面改性技术的发展趋势。 1．1 激光相变硬化 在各种激光表面改性的方法中激光相变硬化是当前研究最多的, 进展最快 的一种表面改性方法。激光相变硬化又称激光淬火, 就是利用激光将金属材料加热到相变点以上, 金属熔化以前, 依靠金属自身冷却达到淬火的目的。激光相变
重防腐涂层的应用及其发展趋势 方震 （国际涂层涂装工业协会，广东珠海 519075） 摘 要：论述了粉末渗锌技术、达克罗工艺、聚脲弹性涂料、 鳞片涂料、氟碳涂料、氯醚树脂型重防腐涂料、以纳米金属氧 化物改性的新型防腐涂料、有机硅改性环氧树脂防腐涂料以及 带锈涂料的应用状况，并指出其发展趋势。 关键词：重防腐涂层；粉末渗锌；达克罗；带锈涂料 中图分类号：TG174.46 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2010) 07 – 0064 – 06 Application and development trends of heavy corrosion protection coatings// FANG Zhen Abstract:The application status of heavy corrosion protection coatings was discussed, including zinc powder sherardizing technology, Dacromet technics, polyurea elastic coating, flake coating, fluorocarbon coating, chlorinated polyether resin heavy corrosion protection coating, new corrosion protection coating modified by nanometer metal oxide, organic silicon modified epoxy resin corrosion protection coating and rust coating, and the development trends were presented. Keywords: heavy corrosion protection coating; zinc powder sherardizing; Dacromet; rust coating Author’s address: International Surface Coatings Association (ISCA), Zhuhai 519075, China 1 前言 金属与周围环境各种介质接触时，发生化学或电化学反应，使金属材料受到损耗，性能受到破坏的现象称为腐蚀。据统计[1]，我国每年因腐蚀(黑色金属)所造成的直接经济损失约占国民生产总值的4%。美国1975年因钢铁腐蚀所造成的直接经济损失高达700多亿美元，约占当年其国民生产总值的4.2%(以上均不含间接的经济损失)[2]。世界上，每年生产的钢铁中大约有 1/3因腐蚀而报废。目前，全球每年因腐蚀所造成的 收稿日期：2010–05–07 作者简介：方震（1938–），男，河南洛阳人，教授级高级工程师，中 国表面工程协会特种涂层专业委员会副理事长，国际涂层涂装工业协会常务 副理事长，西安防护涂装协会理事长。主要从事材料、涂装、能源、新材料 等方向的研究。 作者联系方式：(E-mail) isca@https://www.doczj.com/doc/2b13549283.html,。损失高达10 000亿美元，占各国国民生产总值(GNP)的2% ~ 4%。 为了使腐蚀现象得到有力的防止或控制，科学家们一直在追求更新、更高、更有效的防腐蚀方法。20世纪50年代(1953年 ~ 1955年)，美国欧文斯–科宁玻璃纤维公司研制开发出“玻璃鳞片”，并将它与有关树脂混合制成鳞片涂料，用于重防腐领域。20世纪80年代，比利时科学家开发出性能较为优异的高富锌重防腐涂料──Ziga。“锌加”是高纯度(99.995%)的锌粉和挥发性溶剂、树脂制成的单组分涂料。与双组分富锌涂料和其他一些单组分富锌底漆相比，“锌加”的含锌量极高(干膜中含纯锌量高达96%以上)，溶剂中不含甲苯、二甲苯等有机溶剂，涂料中无Pb、Cd等重金属，而且它对钢铁有双重保护功能(阴极保护和屏障式保护)，因此，“锌加”在桥梁、隧道、集装箱、船体、污水处理、贮罐等领域得到了广泛的应用。此后，日本罗巴鲁(Roval)，我国深圳的彩虹、珠海的冠宇等单位也相继成功研发了类似“锌加”的高富锌防腐涂料。 在20世纪70年代初期，美国人发明了一种特殊的表面处理新工艺──达克罗(在被涂物件上形成锌铬膜的一种全新的防锈技术)，它具有不产生氢脆、防蚀能力强、对环境污染少等一系列优点，从而引起了世人的关注。1976年前后，它先后被转让给美国的M.C.I 公司、法国的DACRAL公司和日本的NDS公司。1990年，我国由于汽车工业发展的需要，从日本引进了这种工艺，并作为一种比较清洁的生产方式而加以推广。迄今，达克罗工艺在我国已形成了一个崭新的产业。 在当代，环保呼声日益高涨，国际上对Cr(VI)给人们造成的危害有了新的认识。欧盟规定，从2006年开始，所有的电子产品、汽车等须大大降低Cr(VI)的含量，特别指出，每辆汽车中Cr(VI)含量不得超过2 g。因此，新的无铬、少铬防腐蚀技术就被提到了议事日程。而能把阴极保护功能和涂膜的屏蔽功能融合为一
表面处理的概念： 拼音：biaomianchuli，英文：surface treatment 在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。 对于金属铸件，我们比较常用的表面处理方法是，机械打磨，化学处理，表面热处理，喷涂表面， 钕铁硼磁性材料表面处理，全新的稳定成熟，高效率低成本的处理工艺，优于磷化处理 钕铁硼磁性材料是钕，氧化铁等的合金。又称磁钢。 钕铁硼磁性材料牌号有：N30～N52；30H～50H；30SH～50SH；28UH～40U H；30EH～35EH等。 第三代稀土永磁钕铁硼是当代磁铁中性能最强的永磁铁。它的BHmax值是铁氧体磁铁的5-12倍，是铝镍钴磁铁的3-10倍；它的矫顽力相当于铁氧体磁铁的5-10倍，铝镍钴磁铁的5-15倍，其潜在的磁性能极高，能吸起相当于自身重量640倍的重物。 由于钕铁硼磁铁的主要原料铁非常便宜，稀土钕的储藏量较钐多10-16倍，故其价格也较钐钴磁铁低很多。 钕铁硼磁铁的机械性能比钐钴磁铁和铝镍钴磁铁都好，更易于切割和钻孔及复杂形状加工。 钕铁硼磁铁的不足之处是其温度性能不佳，在高温下使用磁损失较大，最高工作温度较低。一般为80摄氏度左右，在经过特殊处理的磁铁，其最高工作温度可达20 0摄氏度。 由于材料中含有大量的钕和铁，故容易锈蚀也是它的一大弱点。所以钕铁硼磁铁必须进行表面涂层处理。可电镀镍(Ni), 锌(Zn), 金(Au), 铬(Cr), 环氧树脂(Epoxy)等。 钕铁硼钝化剂, 阻止生锈及产生花斑, 主要成分：金属表面钝化剂、沉膜剂、表面活性剂、缓冲剂、聚和剂等`。 简称：Royce-799系列 适用范围：适用于钕铁硼材质、铸铁、粉未冶金等多种材质的表面直接钝化使用 物理化学性质： 物性外观浅黄色透明液体状物 PH 7．0-9．0 沉膜剂＞20% 钝化剂＞20% 其他活性剂＞4%
3 防腐蚀涂层 表1中是本标准规定的标准符号，用来定义和规范性能和技术要求，这些处理有些可以用不同的不 含六价铬表面防腐涂层方式代替。 这样电镀表面处理与锌基铝盐表面防腐处理（锌鳞片粉在工件表面生成很薄的鳞片状锌铝防护层——译者注）系统可以平行使用。 表2是为允许使用不含六价铬的表面防腐涂层的，有特殊应用特征的应用范围规定的。 4 表面处理的标识 - 在技术资料(图纸中): 比如防腐蚀- MAN 183-B1 或者MAN 183-PHR - 在标准间的名称中: 比如6角螺栓DIN 931-M10x40-10.9- MAN 183-B1 本标准编号 按照表1 符号–OS 颜色，仅对 根据6.11 表1注脚的解释 2要注意第1 和第6节规定。0) 非高强度结构件，强度FK < 8.8/8 且R m< 800 N/mm 1) 机械连接件，强度FK ≥ 8.8/8 符合VDA 235-104.10。 2/ FK 12.9。 2) 仅适用于强度R m≥ 1200 N/mm 3) 按照表2 和OS表面处理方式，又或者没有润滑。 2/ FK 12.9.有要求。 4) 只对材料强度为R m≥1200 N/mm 5) 只允许B4型表面处理，如果外观设计上有要求用黑色。 6) B2类表面处理= Geomet 500 只在特殊情况下要求使用，如果对摩擦系数需要多次拧紧 后仍有要求，比如车轮轮枢螺栓。最大表面处理的厚度参见6.8节规定。 7) 对于B1, B2, B4类型的表面处理，尤其是内螺纹，较小的螺纹外径和带摩擦损耗部位（比如螺纹 受力齿面——译者注）表面处理方法，有必要采用合适的表面处理方法。 8) 锌片处理的连接件与黄铜结构件的的配对由于接触腐蚀的原因不允许使用。 9) 强度等级在12/12.9的连接件不允许采用电镀表面处理。