激光表面处理技术概论
(昆明理工大学,云南省昆明市,邮编650000)
摘要:本文简述了激光表面处理技术的原理,重点总结了激光表面处理的应用和发展现状,其应用领域主要包括以下几个:激光表面淬火，激光硬化,激光表面合金化,激光熔覆等。并在此基础上对激光表面处理技术的发展前景做出展望。
关键词：激光表面处理；激光硬化；激光表面合金化；激光熔覆
Laser surface treatment technology
(Kunming University of Science and Technology,Y unNan,Kunming,650000,China) Abstract:This paper describes the principle of laser surface treatment technology, summarized the application and development of laser surface present situation .Its areas of application include the following: laser surface quenching，laser hardening, laser surface alloying, laser cladding and so on. And on that basis give out the development status and prospects of laser surface treatment technology.
Keywords: laser surface quenching; laser hardening; laser surface alloying; laser cladding
0 引言
利用激光束对材料表面进行改性的技
术是近3O年来迅速发展起来的材料表面处理新技术，其原理就是利用激光束作为热源，通过改变材料表面的局部成分或结构，实现对材料的局部表面改性，提高材料(零部件)的抗疲劳、磨损及腐蚀等性能的一门技术，是改善金属材料表层物理和力学性能的加工方法。包括激光相变硬化、表面熔覆、表面合金化、激光非晶化、激光化学气相沉积、激光物理气相沉积，以及激光冲击改性技术等。激光表面改性技术共同的特点是：能源的能量密度特别高，非接触式加热，热影响区小，对工件基材的性能及尺寸影响小，工艺可控性强，便于实现计算机控制。近年来，随着材料表面性能要求的进一步提高，新能源技术逐步完善，激光处理技术的应用领域越来越广阔。
1 激光表面处理的原理
激光是一种相位一致，波长一定，方向性极强的电磁波，激光束由一系列反射镜和透镜来控制，可以聚焦成直径很小的光(直径只有0.1mm)，从而可以获得极高的功率密度(10^4-10^9W/cm^2)。激光与金属之间的互相作用按激光强度和辐射时间分为几个阶段：吸收光束、能量传递、金属组织的改变和激光作用的冷却等。它对材料表面可产生加热、熔化和冲击作用。随着大功率激光器出现，以及激光束调制、瞄准等技术的发展，激光技术进入金属材料表面热处理和表
面合金化技术领域.
2 激光表面技术及其应用
2.1激光表面淬火
激光淬火又称为激光相变硬化，是指以高能密度的激光束照射工件表面，使其需要硬化部位瞬间吸收光能并立即转化为热能，从而使激光作用区的温度急剧上升形成奥
氏体，经随后的快速冷却，获得极细小马氏体和其他组织的高硬化层的一种热处理技术。
其主要特点有：
(1)材料表面的高速加热和高速自冷。加热速度可达l0^4-l0^9℃/s。冷却速度可达l0^4℃/s。这就有利于提高扫描速度及相应的生产率。
(2)激光淬火处理后的工件表面硬度高，通常比常规淬火硬度高5％-20％。可获得极细的硬化层组织。
(3)由于激光加热速度快，因而热影响区小,淬火应力及变形小。一股认为激光淬火处理几乎不产生变形，而且相变硬化可以使表面产生大于4 000 MPa的压应力，有助于提高零件的疲劳强度：但厚度小于5mm的零件其变形仍不可忽视。
(4)可以对形状复杂的零件和不能用其它常规方法处理的零件进行局部硬化处理。如具有沟槽的零件。
(5)激光淬火工艺周期短，生产效率高，工艺过程易实现计算机控制。自功化程度高。可纳入生产流水线。
(6)激光淬火靠热量由表及里的传导自冷。无需冷却介质。对环境无污染。
激光表面淬火应用
激光淬火由于以上优点而得到较为广泛的应用。发动机缸体表面淬火。可使缸体耐磨性提高3倍以上：热轧钢板剪切机刃口淬火与同等未处理的刃口相比寿命提高了一倍左右：而且激光表面淬火还应用在机床导轨淬火、齿轮齿面淬火、发动机曲轴的曲颈和凸轮部位局部淬火以及各种工具刃口激光淬火等。
2.2激光表面熔敷
激光表面熔敷技术是在激光束作用下，将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，光束移开后自激冷却的一种表面强化方法。
具有以下特点
(1)冷却速度快(高达l0^6 K/s)。组织具有快速凝固的典型特征。
(2)热输入和畸变较小，涂层稀释率低（一般小于5％)，与基体呈冶金结合。
(3)粉末选择几乎没有任何限制，特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金。
(4)能进行选区熔敷，材料消耗少，具有卓越的性能价格比。
(5)光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷。
(6)工艺过程易于实现自动化。
激光表面熔敷应用
近年来，激光熔敷技术得到了迅速的发展，目前已成为国内外激光表面改性研究的热点。正是由于理论上的支持和实践的需要，激光熔敷技术在工业化上迈出了巨大的一步，其应用领域非常宽，它可以用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海与航天和石油化工等领域。在刀具、模具、阀体上熔敷陶瓷层已获得广泛的应用。此外。
对灰铸铁的汽车发动机排气阀进行加Cr的激光合金化熔敷，合金层硬度可达60HRC，节约成本80％。在Cu上熔敷Ag作为电接触材料也是激光熔敷的重要应用。
2.3激光表面合金化
激光表面合金化是采用激光加热，使金属表面合金化，以改变其化学成分、组织和性能的方法。它是利用激光辐照来加热工件，并使之熔化至所需深度。添加适当的合金元素可改变基材的表面组织，形成新的非平衡微观结构，从而提高材料的耐磨损、耐疲劳和耐腐蚀性能。
激光表面合金化分类
通常按照合金的加入方式，分成3类：预制式激光合金化、送粉式激光合金化和气体激光合金化。预制式激光合金化就是把要添加的合金元素先置于基材合金化部分，然后再激光辐照熔化形成新的合金层。送粉式激光合金化就是采用送粉装置将添加的合
金粉末直接送人基材表面，使添加的合金元素和激光熔化同步完成。气体激光合金化是将基材置于适当的气体氛围中，使激光辐照的部位从气氛中吸收碳、氢等并与之化合，实现表面合金化。由于激光合金化的熔凝过程极为迅速，以及溶质元素主要靠对流混合实现均匀化的特点，因此从理论上来说，激光合金化就可以相应地提供常规方法难以
获得的、性能更为优越的合金的可能性。
激光表面合金化的应用
目前，在工业应用中已经开始使用这种表面处理技术。例如：在氮气中熔化钛(Ti)，这种激光氮化法可在毫秒级的时间完成，形成硬度和熔点都很高的TiN，从而大幅度改善、提高表面的硬度和耐磨性及耐腐蚀性能。激光合金化技术比较适合用于零件的重要部位，如模具的刀刃，合金化处理后的刀片，一次刃磨寿命比最佳产品平均提高3倍左右，且刀刃不崩、不卷、不折断，稍加磨刃可继续使用。这种方法不仅增加了工件的寿命和疲劳强度，而且简化了工艺，节约了合金元素。
2.4 激光冲击硬化
激光硬化是快速表面局部淬火工艺的
一种高新技术。激光硬化一般分为3种工艺：激光相变硬化、激光熔化凝固硬化和激光冲击硬化。它们共同的理论基础是激光与材料相互作用的规律。3种工艺的区别主要是作用于材料上的激光能量密度不同，并且与激光作用于材料上的时间有关。原理是把激光辐照引向材料；吸收激光能量并把光能传给材料；光能转变为热能，加热材料达到快速加热、快速冷却、熔化材料的目的，并且不引起材料表面的破坏；材料在激光辐照后的相变(激光相变硬化)或熔化凝固(激光熔化凝固硬化)或冲击产生品格畸变及位错(激
光冲击硬化)，最终达到硬化效果。
激光表面硬化与常规的硬化工艺比较，其主要特点有：
(1)材料表面高速加热和高速自冷，加热速度快，热影响区小，应力及变形小，有利于提高加工效率。
(2)激光硬化处理后的器件表面硬度高，比常规淬火要高5%-20%。
(3)可加工常规无法处理的形状复杂的零件，还可对同一零件的不同部位进行不同的激光硬化处理。
(4)激光硬化工艺周期短、生产效率高、工艺过程易实现计算机控制、自动化程度
高、可纳入生产流水线。
(5)激光硬化靠热量由表及里的传导自冷，无需冷却介质，对环境无污染。
激光冲击硬化的应用优点
激光硬化可满足低变形表面强化要求，可以大幅度提高产品质量，成倍地延长产品的使用寿命，这种方法主要用于强化零件的表面，可以提高金属材料及零件的表面硬度、耐磨性、耐蚀性以及强度和高温性能；同时可使零件心部仍保持较好的韧性，使零件的机械性能具有耐磨性好、冲击韧性高、疲劳强度高的特点。
3 结语与展望
随着时代的进步和发展，激光表面处理技术在各个行业中都得到了应用，尤其在建筑、交通、化工等方面的应用更为突出。激光表面处理技术的推广和应用在一定程度上推动了金属表面处理技术的发展，在未来会有更广阔的应用前景。因此，利用激光表面处理技术在金属材料的表面合成非常规的成分合金工艺，可能会使金属材料的表面
处理技术和表层性能得到改善，这将是一种独特的有效途径。
目前激光表面改性还存在一定的问题．主要体现为：
(1)当前对激光表面改性所做的试验研究中，由于试验条件和状态的不同，所得到的试验结果很少能应用到实际生产中。
(2)激光熔覆层或合金化层的开裂敏感性，仍然是困扰国内外研究者的一个难题，也是工程应用及产业化的障碍。
(3)在激光表面改性中，当大面积扫描时，由于扫描方式的不同存在硬度不均或回火现象。
(4)．对一些处理面积大、形状更复杂的工件进行激光处理，要求能够研制出新的高功率激光器，同时能发展辅助设备如光束成形等。
尽管这些改进这些问题的工作是相当艰巨的，但是促进高质量、低成本的材料表面改性技术的发展，提高企业的经济效益，已成为工业发展的重要方向之一，因而在工业应用中具有巨大的潜力。
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手机常用工艺简介 作者：杨波发表人：中国手机研发网添加日期：2007-9-19手机常用工艺简介 一、金属装饰件的类型及工艺 随着消费者审美标准的提高，以及手机工艺的快速发展，为了丰富手机外观颜色搭配和提升质感 的表达效果，越来越多的各种类型的手机装饰件被应用于手机上。大致分为电铸件、铝装饰件、不锈 钢装饰件、粉末冶金件、水晶标牌、钻石及人造宝石等几类。 电铸件: （一）特点 金属感强，档次高，耐磨性好。能进行超精密加工、容易加工出形状复杂的零件；零件和模具一体。（二）工艺 刻模具（材料铜，钢，镍），也称为原始模具。模具与零件反型。采用立体雕刻机或者精密 CNC 加工。将原始模具放置到电解槽中镀镍，厚度由电解时间和电流大小决定，得到的模具和零件一样。 将电镀出的零件剥离，作为模具再镀 10~12 小时，得到的模型与零件反型，此为一级模一级模再电镀一次，称为二级模，进行微处理后，得到的模具和零件一样。二级模处理成为三级模，与零件反型。 三级模处理成为四级模，与零件一样，样件是 2~5 件。在四级模的基础上复制成凸模，再复制成凹模，循环复制，把所有的凹模连板焊接成为模具。电铸出的产品用切割机切割成产品。一张模具的使用寿 命不超过 10 次就需要报废。（在前面几级模具中，每一套都要进行微处理，处理成光面和麻面两种效果；光面用砂纸或抛光机抛光，麻面则可采用喷砂、腐蚀、电火花等工艺。） （三）表面处理及效果 镭射效果：镭射雕刻的图案一般是凹进去，其七彩效果是靠表面的细碎面进行光的反射达到的。 雕刻深度不超过 3mm，拔模在 10 度以上。夏新手机上的龙和蝴蝶是镭射雕刻，图案一般凹进去，镭 射的面很细微，容易磨损，一般做凹进去的效果，凸出来容易磨损掉。镭射加工，类似防伪标记， 但防伪标记达不到这种装饰件效果。 颜色效果：银色，为本色；黄色，镀金；黑珍珠色，镀黑珍珠镍。电铸件只能镀出三种颜色：银 色、金色、黑色。其它色只能通过后期喷涂达到 （四）设计要点 浮雕或隆起部分边缘处应留有拔模斜度，最小为10°，随产品高度增加，拔模斜度也相应增大。 字体的拔模斜度应在15°以上。铭牌的理想高度在3mm 以下，浮雕或凸起部分在0. 4~0.7mm 间。字 体的高度或深度不超过0.3mm。若采用镭射效果则高度或深度不超过0.2mm，最佳高度或深度为 0.1mm。板材的平均厚度为0.2±0.05，若产品超过此高度则应做成中空结构，并允许产品高度有 0.05mm 的误差；由于板材厚度是均匀结构，产品表面的凸起或凹陷部分背面也有相应变化。产品的 外型轮廓使用冲床加工，为防止冲偏伤到产品或产品冲切变形，其外缘切边宽度平均为0.07mm，尽 量保证冲切部分在同一平面或尽量小的弧度上，避免用力集中而造成产品变形。冲切是只能在垂直产 品的方向作业。铭牌表面效果，可采用磨砂面、拉丝面、光面、镭射面相结合的方式。光面多用于图 案或者产品的边缘，产品表面应该避免大面积的光面，否则易造成划伤；磨砂面和拉丝面多用于铭牌 底面，粗细可进行调整；在实际的生产中，磨砂面的产品要比拉丝面的产品不良率低，但是开发周期 长一些。镭射面多用于字体和图案，也可用于产品底面。若产品表面需要喷漆处理，应该提供金属漆 的色样。由于工艺的限制，应允许最终成品的颜色与色样有轻微的差异若铭牌装配时为嵌入的结构， 请提供机壳的正确尺寸及实样。若铭牌的尺寸过大过高，应在机壳上相应的部位加上支撑结构。 铝装饰件 （一）特点 效果及颜色多样化 （二）工艺 铝板拉丝
激光加工技术 摘要 激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工新技术，涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科。由于激光加工热影响区域小，光束方向性好，几乎可以加工任何材料。常用来进行选择性加工，精密加工。由于激光加工的特殊特点，其发展前景广阔，目前已广泛应用于激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、切削加工，快速成形，激光钻孔和基板划片，半导体处理等。 关键词：原理、应用﹑新技术、精密加工、 引言 激光是本世纪的重大发明之一，具有巨大的技术潜力。专家们认为，现在是电子技术的全胜时期，其主角是计算机，下一代将是光技术时代，其主角是激光。激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用最有发展前途的领域，国外已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。 激光加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。
正文 1﹑激光加工技术的原理及其特点 1．1激光加工的起源 早期的激光加工由于功率较小，大多用于打小孔和微型焊接。到20世纪70年代，随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现，以及对激光加工机理和工艺的深入研究，激光加工技术有了很大进展，使用范围随之扩大。数千瓦的激光加工机已用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方面。各种专用的激光加工设备竞相出现，并与光电跟踪、计算机数字控制、工业机器人等技术相结合，大大提高了激光加工机的自动化水平和使用功能。 1.2激光加工的原理 激光加工是以激光为热源对工件进行热加工。 激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。 从激光器输出的高强度激光经过透镜聚焦到工件上，其焦点处的功率密度高达107～1012瓦／厘米2，温度高达1万摄氏度以上，任何材料都会瞬时熔化、气化。激光加工就是利用这种光能的热效应对材料进行焊接、打孔和切割等加工的。通常用于加工的激光器主要是固体激光器（图1）和气体激光器（图2）。使用二氧化碳气体激光器切割时，一般在光束出口处装有喷嘴，用于喷吹氧、氮等辅助气体，以提高切割速度和切口质量。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。
激光表面表面处理技术及进展 许彦明指导老师：宋世涛 （河北科技师范学院理化学院化学0703班） 摘要：激光具有巨大的技术潜力，在冶金和材料加工中发展迅速，应用广泛。激光表面处理由于其对工业和生产作出了巨大贡献，已成为飞速成长的重要加工技术领域。本文较系统地介绍了国内外激光表面处理技术的研究与应用近况，指出了这项技术今后需解决的问题。 关键字：激光；表面处理；进展 0 前言 激光的出现时近代物理学的一个重大进展。第一台激光器于60年代初问世，对激光表面热处理工艺的研究早在激光器诞生后不久就已经开始，但直到60年代末、70年代初才在热处理生产中获得应用。 激光在金属热处理方面取得成功，标志此技术的应用进人了新灼阶段。随着大功率激光器的研制成功与不断完善，这一新工艺用于汽车转向器表面处理的生产线[1]。国内经过“六五”计划的联合攻关，已在汽缸套等零部件的表面热处理上获得成功，取得了一批科研成果。随之而发展的表面涂覆(cladding)，表面上釉(Glazing)及表面合金化(SurfaeeAlloing)等工艺[2]也取得了相当大的进展。与上述工艺相比较，激光表面热处理是当前比较成熟、应用比较广泛的工艺。 1 激光表面处理技术的特点[3] 1)通过选择激光波长调节激光功率等手段，能灵活地对复杂 形状工件或工件局部部位实施非接触性急热、急冷。该技术易控制处理范围，热影响区小，工件产生的残余应力及变形很小。 2)可在大气、真空及各种气氛中处理，制约条件少，且不造成 化学污染。 3)通常，激光表面处理的改性效果比普通处理方法更显著 4)激光束能量集中，密度大，速度快，效率高，成本低。 5)可缩短工艺流程，处理过程中工件可以运动，故特别适合组织自动化处理线。 6)激光束便于通过导光系统准确地输人与定位，亦能导向多个工作台，可大大提高激光的使用率和处理的效率。 7)激光表面处理尤其适用于大批量处理生产线，其成本比传统的表面热处理低。 2 激光表面相变应化(LTH)
激光焊接的工作原理及其主要工艺参数摘要：焊接技术主要应用在金属母材热加工上，常用的有电弧焊，电阻焊，钎焊， 电子束焊，激光焊等多种，本文详细介绍了激光焊接的工作原理与工艺参数，还讨论了激光焊接技术在现代工业中的应用，并与其他焊接方法进行对比。研究表明激光焊接技术将逐步得到广泛应用。 关键词：焊接技术；激光焊接；工作原理；工艺参数。 1. 引言 目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、钎焊、电子束焊等。电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。并且它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。 激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。激光具有方向性好、相干性好、单色性好、光脉冲窄等优点。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线。 2. 激光焊接原理 2.1激光产生的基本原理和方法 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h。爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。我们考虑原子的两个能级E1和E2，处于两个能级的原子数密度分别为N1和N2。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ，并有E2 -E1=hν。 2.1.自发辐射 处于激发态的原子如果存在可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态上的一致，是非相干光。 2.2.受激辐射 除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，
材料表面处理技术概论 摘要：本文简要介绍了材料表面处理技术的概念，研究背景，发展历程，和应用现状等方面。 关键词：表面处理技术、历史、现状 表面处理在基体材料表面上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。一般国内所说的表面处理有两种解释，一种是狭义的表面处理，即只包括喷砂、喷丸等在内的即常说的前处理部分；另一种是广义的表面处理，即包括前处理、电镀、涂装、化学氧化、热喷涂等众多物理化学方法在内的工艺方法。我们所说的主要是广义的表面处理，即表面工程技术。 一、发展背景 磨损、腐蚀和断裂是机械零部件、工程构件的三大主要破坏形式，它们所导致的经济损失十分巨大，其中由于磨损、腐蚀导致的机件失效与相应的经济损失占非常大的比重。在美国国家材料政策委员会向美国国会提出一份报告中指出：由于摩擦磨损引起的损失，使美国经济每年支付1000亿美元的巨额资金，这项损失中材料部分约为200亿美元；在1983年前联邦德国的一次调查中指出：由于摩擦磨损造成的总随时估计为387亿马克；在英国，由于摩擦磨损造成的经济损失每年至少为51500万英镑以上。1986年我国对摩擦磨损造成的损失惊醒了全面彻底的调查分析，指出：此项损失至少占国民总产值的1.8%。许多国家政府对腐蚀造成的经济损失也进行了调查分析，美国Battelle 实验室和国家标准总局1978年共同进行调查表明：1975年美国的腐蚀一年损失达820亿美元，占国民总产值的4.9%，1995年4月Battelle和SSINA发表报告指出：现在美国因为腐蚀一年的损失达3000亿美元；1983年我国曾做过腐蚀调查，当时的结论为我国因腐蚀造成的损失至少在400亿元人民币以上。 众所周知，摩擦和腐蚀均是发生于机件表面的材料流失过程，而且其它形式的机件失效是从表面开始，采用表面防护措施延缓和控制表面的破坏，称为解决上述问题的有效方法，在解决问题的同时，促进了表面工程科学和表面技术的形成与发展。
第25卷增 刊 辽宁工程技术大学学报 2006年6月V ol.25 Suppl. Journal of Liaoning Technical University Jun. 2006 收稿日期：2006-03-12 文章编号：1008-0562(2006)增刊1-0231-03 激光表面处理技术在汽车工业中的应用 迟彩芬 （辽宁工程技术大学 职业技术学院，辽宁 阜新123000） 摘 要：结合激光表面处理技术在汽车零部件表面强化中应用的大量实例，从激光表面处理技术的基本原理和工作特点出发，对其 进行总结和分类。并论述目前激光表面处理技术在国内外汽车工业中的研究、开发和应用，为进一步提高国产发动机的使用寿命提供了一个有效的途径。最后探讨了激光表面处理技术在未来工业中应用的发展趋势和广阔前景。 关键词：激光；表面处理；汽车 中图分类号： TH161 文献标识码： A Application of laser surface treatment technology in automobile industry CHI Cai-fen (Vocational of Liaoning Technical University, Finxin 123000,China) Abstract ：In the paper , in accordance with the numerous applied examples of laser surface treatment technology in surface intensifying of automobile and the spare parts fundamental principles and operating characteristics of the technology, the laser surface treatment techniques are summarized including research, exploitation,application and classification at present, supplying an effective way of further improving life of domestic engine . At last the paper discusses development tendency and prospect of application in future industry. Key words ；laser ；surface treatment ；automobile 0 引 言 激光加工是20世纪60年代初期兴起的一项新技术 ，此后逐步应用于汽车、航空、机械、电子等行业，其中尤以汽车行业的应用发展速度最快。在汽车业中的广泛使用又推动了激光加工技术的工业化[1]。70年代美国进行了两大研究 ，这就是福特汽车公司进行的车身钢板的激光焊接和通用 汽车公司进行的动力转向变速箱内表面的激光淬 火。这两项研究推动了以后的汽车制造业中的激光 加工技术的发展。 1 激光加工技术分类及特点 汽车业中的激光加工机主要有两类[2] :CO 2激光加工机和YAG 激光加工机。CO 2激光加工机的主要用途是切割、焊接、表面处理、打孔等，YAG 激光加工机主要用途是打标，但随着大功率YAG 激光器的商品化 ，也用于焊接和切割。与传统方法相比，激光加工具有下列特点：（1）应用范围广，几乎应用于所有的加工工艺；（2）加工面大，几乎可加工从金属到非金属所有的材料，还特别适合加工极硬、极脆、极薄和熔点极高的难加工材料；（3）加工区小，热变形很小，加工质量高；（4）效率高，材料省，污染少，噪音低，劳动强度低；（5）加工 设备成套化、系列化、多功能 ，具有很大灵活性；装备计算机数控系统，可进行二维或三维的立体加工，具有很高的加工精度。 2 激光表面处理技术的应用概况 材料的激光表面处理技术是近几年来发展起来的新技术，可实现在普通材料表面产生高性能的新材料层，在实践中显示出独特的优越性。当前，激光表面处理在工业生产中已得到广泛应用。美国通用汽车公司用15台大功率激光器组成了汽车零部件的热处理加工生产线；日本丰田公司自20世纪 80年代中后期起，相继建立了数条汽车发动机排气门密封面激光熔覆生产线，日产气门50~80万只；近年，日本三菱公司建立了两条发动机缸头激光熔覆铜基合金生产线，显著提高了使用寿命。 我国虽然在此领域仍处于初级阶段，但已有成功的先例。热点都集中在“表面”的研究上，既改变普通材料表面层的性能或者产生新的表面层。这种在普通材料表面上进行处理的方法简单而且经济易行。而激光正是实现这一目的的有效途径。随
表面处理技术标准 厦门盈趣科技股份有限公司
目录 1 范围.............................................................................. (3) 2 规范性引用文件 (3) 3 定义.............................................................................. . (4) 4 材料.............................................................................. . (4) 5 表面处理盐雾试验的要求 (4) 6 铜合金电镀表面处理标准....................................................... 5-6 7 锌合金/铝合金电镀表面处理标准...........................................6-7 8 塑料电镀表面处理标准............................................................ 7-8 9 不锈钢电镀表面处理标准..........................................................8-9 10 烤漆表面处理标准............................................................... ….9-11 11 PVD 表面处理标准............................................................... ..11-12 12 铝合金阳极氧化表面处理标准................................................12-13 13 CASS 试验（醋酸铜盐雾试验）与ASS 试验（乙酸盐雾试验）等效对照表 (14) 附录A 百格试验方法 (15) 附录B 漆膜铅笔硬度试验方法 (16)
北京奇朔科贸有限公司 部分金属材料热处理及表面处理工艺规范 第一版 编写：赵贵波 审核： 批准： 北京奇朔科贸有限公司 二零一二年六月
目录 1.0 热处理的工艺分类及代号---------------------------------------------------------------------3 1.1 基础分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.2 附加分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.3 热处理工艺代号--------------------------------------------------------------------------------------4 1.4 图样中标注热处理技术条件用符号--------------------------------------------------------------7 2.0 金属材料的热处理方法和应用目的-------------------------------------------------------8 2.1 钢的淬火-----------------------------------------------------------------------------------------------8 2.2 热处理的过程方法和应用目的--------------------------------------------------------------------9 3.0 部分金属材料的热处理规范-----------------------------------------------------------------17 3.1 渗碳钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------17 3.2 渗氮钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------------20 3.3 调质钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------21 3.4 -弹簧钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------------23 3.5 轴承钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------25 3.6 合金工具钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------- 26 3.7 碳素工具钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------29
激光表面表面处理技术及进展 摘要：激光具有巨大的技术潜力，在冶金和材料加工中发展迅速，应用广泛。激光表面处理由于其对工业和生产作出了巨大贡献，已成为飞速成长的重要加工技术领域。本文较系统地介绍了国内外激光表面处理技术的研究与应用近况，指出了这项技术今后需解决的问题。 关键字：激光；表面处理；进展 0 前言 激光的出现时近代物理学的一个重大进展。第一台激光器于60年代初问世，对激光表面热处理工艺的研究早在激光器诞生后不久就已经开始，但直到60年代末、70年代初才在热处理生产中获得应用。 激光在金属热处理方面取得成功，标志此技术的应用进人了新灼阶段。随着大功率激光器的研制成功与不断完善，这一新工艺用于汽车转向器表面处理的生产线[1]。国内经过“六五”计划的联合攻关，已在汽缸套等零部件的表面热处理上获得成功，取得了一批科研成果。随之而发展的表面涂覆(cladding)，表面上釉(Glazing)及表面合金化(SurfaeeAlloing)等工艺[2]也取得了相当大的进展。与上述工艺相比较，激光表面热处理是当前比较成熟、应用比较广泛的工艺。 1 激光表面处理技术的特点[3] 1)通过选择激光波长调节激光功率等手段，能灵活地对复杂 形状工件或工件局部部位实施非接触性急热、急冷。该技术易控制处理范围，热影响区小，工件产生的残余应力及变形很小。 2)可在大气、真空及各种气氛中处理，制约条件少，且不造成 化学污染。 3)通常，激光表面处理的改性效果比普通处理方法更显著 4)激光束能量集中，密度大，速度快，效率高，成本低。 5)可缩短工艺流程，处理过程中工件可以运动，故特别适合组织自动化处理线。 6)激光束便于通过导光系统准确地输人与定位，亦能导向多个工作台，可大大提高激光的使用率和处理的效率。 7)激光表面处理尤其适用于大批量处理生产线，其成本比传统的表面热处理低。 2 激光表面相变应化(LTH) 不论激光束是如户J产生的，激光束仅是一加热金属的热源，金属经激光热处理后，一般不出现异常的治全变化。相变硬化是一种儿乎无尺寸变化而能达到冶金相变的加工技术。利用激光束可以选择小面积加热和对需要部位硬化。实现激光相变硬化有三个基本条件仁:第一，金属硬化
1 黑色金属制品的浸蚀钢铁制品与大气长期接触或进行热处理时，其表面会覆盖上一层锈蚀物或黑色氧化皮，其化学组成是各种铁的氧化物。在进行各种表面处理时，必须预先除去这些氧化物。其方法有手工除锈、机械除锈和喷砂除锈等，而最通用的方法是采用各种酸类试剂处理来除锈。这种处理的实质是通过酸类对锈蚀物的溶解作用，以及在处理过程中酸类与金属基体反应产生的氢气对锈蚀物的机械剥离作用而从金属表面将锈蚀物清洗干净。用酸类清除表面大量氧化物的过程称为强浸蚀，或称为酸洗，清除表面上肉眼不易觉察的薄氧化膜的过程称为弱浸蚀。有时在浸蚀过程中也通以电流，则称为电化学浸蚀，电化学浸蚀既用于强浸蚀，也用于弱浸蚀，弱浸蚀一般是在强浸蚀后进入电镀槽之前进行的，该工序之后就不允许金属制品在大气中停留太久，特别是金属制品表面不应处于干燥状态。为保证浸蚀过程顺利进行，在浸蚀之前须先行除油，否则酸与金属氧化物不能充分接触，会使化学溶解反应受到抑制。（1）化学强浸蚀。在黑色金属强浸蚀中，常用的酸有硫酸、盐酸，或两者按一定比例混合的“混酸”。根据钢铁制品表面氧化物的组成和结构，当金属制品表面只带有疏松的锈蚀物时（其中主要是Fe2O3），可单独用盐酸来浸蚀，因为盐酸对制品的浸蚀速度快，基体溶解少，渗氢程度也小些，当金属制品表面为紧密的氧化皮时，使用硫酸浸蚀比单独用盐酸时的酸耗量要小些，成本也低，这是因为硫酸浸蚀时的机械剥离作用要比盐酸的强，当金属表面的锈和氧化皮含高价铁的氧化物多时，可采用混合酸进行浸蚀，这样既可发挥氢对氧化皮的
撕裂作用，又可加速Fe2O3和Fe3O4的化学溶解，加速洗净表面锈蚀物。影响强化学浸蚀效果的因素很多，其中主要是浓度、浸蚀温度等对于清洗效果的影响。实践证明对应于最大浸蚀速度有一个最适宜的硫酸浓度，此值约为25%（重量）。为了减少铁基体的损失，生产中一般使用的浓度为20%。就盐酸而言，虽然随着浓度增高浸蚀速度一直增加，但实验结果表明，当盐酸的浓度在20%以上时，基体的溶解速度比氧化物的溶解速度的增加要快得多，因此生产中很少使用浓盐酸。为了避免盐酸挥发损失，减少氯化氢毒气的析出量，盐酸浓度应控制在15%以下。当使用混酸时，多采用含10%H2SO4和10%HCl的混合液，这个比例可根据情况适当调整。温度对化学浸蚀速度也有较大影响，温度升高，浸蚀速度大幅度增加。为了减少基体金属的损耗，防止酸雾的逸出，并延长设备的使用寿命，一般都不采用高温浸蚀。当采用硫酸浸蚀时，温度最高不超过60℃。当采用盐酸或混酸浸蚀时，温度一般不超过40℃。在10%20%的上述酸液中进行浸蚀，随着使用时间的延长，浸蚀溶液的效力将逐渐降低。这是由于酸液中酸的浓度减小和溶解了的铁的浓度增高的缘故。当溶液中剩余酸的浓度为3%5%以及铁的含量达90g/L时，浸蚀液应予以更换。为了减轻浸蚀过程中基体金属的溶解，确保金属制品的几何尺寸和减少渗氢现象，在浸蚀液中应加入缓蚀剂。如在硫酸溶液中加入磷二甲苯硫脲和在盐酸溶液中加入乌洛托品，其缓蚀效果都不错。（2）电化学强浸蚀。黑色金属的电化学强浸蚀是借助于直流电进行的。 金属制品可以在阳极上处理，也可以在阴极上处理。清除锈蚀物的处理
图纸上的技术要求汇 总
图纸技术要求 一、一般技术要求 制件去除表面氧化皮； 制件不得有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷； 去除毛刺飞边； 锐角倒钝； 未注倒角均为0.5×45%%d； 未注越程槽均为1.2×0.3； 表面平整无毛刺； 二、未注公差技术要求（金属件） 未注公差尺寸的极限偏差按GB/T 1804-m； 未注形位公差按GB/T 1184-K； 未注长度尺寸允许偏差±0.5； 三、表面处理技术要求 表面镀白（黑）锌处理； 表面喷漆（喷塑）处理； 表面发黑处理； 表面电泳处理； 表面镀铬处理； 表面抛光处理； 表面滚花，直纹（网纹）m=0.4 GB/T 6403.3； 四、热处理技术要求
制件氮化450-480HV； 制件毛坯须调质处理220-260HB； 制件调质处理30-35HRC； 制件高频淬火45～50HRC； 制件渗碳处理，深度＞0.1； 制件进行高温回火处理； 制件整体淬火40-45HRC； 五、铸件技术要求 1、压铸件技术要求 未注公差尺寸的极限偏差按GB/T 1804-m； 未注形位公差按GB/T 1184-K； 未注倒角均为0.5×45%%d； 未注壁厚2.5；未注筋板1.5～2； 未注过渡圆角R0.5-R2；未注脱模斜度≤1%%d； 制件饱满光洁、无气孔、缩松、裂纹、夹渣、缺料等缺陷； 各脱模顶料推杆压痕均应低于该制件表面0.2； 制件要求符合GB/T 15114《铝合金压铸件》标准规定； 表面喷漆（喷塑）处理，不得污染到已加工表面； 加工表面在表面处理后加工，加工后涂油保护； 未注尺寸参照三维造型； 制件表面处理及其它要求按客户定； 2、砂型铸造技术要求
一、激光基本原理 1、 LASER 是什么意思 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅的英语开头字母 2、激光产生的原理 激光――“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质,使介质内部原子的电子获得能量,受激而使电子运动轨道发生迁移,由低能态变为高能态。处于激发态的原子,受外界辐射感应,使处于激发态的原子跃迁到低能态,同时发出一束光;这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致,此时的光为受激辐射光。 为了得到高能量密度、高指向性的激光,必须要有封闭光线的谐振腔,使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡,进而提高光强,同时提高光的方向性。含有钕 (ND的 YAG 结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为 1.064um 的近红外光。这种光束在微弱的受激发情况下,也能实现连续发振。 YAG 晶体是宝石钇铝石榴石的简称,具有优异的光学特性,是最佳的激光发振用结晶体。 3、激光的主要特长 a 、单色性――激光不是已许多不同的光混一合而成的,它是最纯的单色光 (波长、频率 b 、方向性――激光传播时基本不向外扩散。 c 、相干性――激光的位相 (波峰和波谷很有规律,相干性好。 d 、高输出功率――用透镜聚焦激光后,所得到的能量密度是太阳光的几百倍。 二、 YAG 激光焊接
激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内,在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。 常用的激光焊接方式有两种:脉冲激光焊和连续激光焊。前者主要用于单点固定连续和薄件材料的焊接。后者主要用于大厚件的焊接和切割。 l 、激光焊接加工方法的特征 A 、非接触加工,不需对工件加压和进行表面处理。 B 、焊点小、能量密度高、适合于高速加工。 C 、短时间焊接,既对外界无热影响,又对材料本身的热变形及热影响区小,尤其适合加工高熔点、高硬度、 特种材料。 D 、不需要填充金属、不需要真空环境 (可在空气中直接进行、不会像电子束那样在空气中产生 X 射线的危险。 E 、与接触焊工艺相比 . 无电极、工具等的磨损消耗。 F 、无加工噪音,对环境无污染。 G 、微小工件也可加工。此外,还可通过透明材料的壁进行焊接。 H 、可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。 I 、很容易改变激光输出焦距及焊点位置。 J 、很容易搭载到自动机、机器人装置上。
表面处理工艺 1.1 金属镀覆 1.1.1 金属镀覆工艺范围 为达到一定的防护性、装饰性、功能性要求，通常会对不同材料进行多种表面处理镀层设计，在工业上获得金属镀层较多应用的金属镀覆表面处理工艺如表7-1所示： 表7-1 金属镀覆工艺汇总 获得这些功能的最常用和最廉价的方式是传统电镀法。 1.1.2电镀基础介绍 1.1. 2.1 金属的标准电极电位 电极电位是表示某种离子或原子获得电子而还原的趋势。如将某一金属放入它的溶液中（规定溶液中金属离子的浓度为lM），在25℃时，金属电极与标准氢电极（电极电位指定为零）之间的电位差，叫做该金属的标准电极电位。 金属活动性顺序表（钾钙钠镁铝锌铁锡铅（氢）铜汞银铂金）自左向右活性由强变弱，标准电极电位由负变正。电极电位越负，金属越活泼，自然界没有金属态存在，如钠、钾、铝；电极电位越正，金属
越稳定，自然界有金属态存在，如铜、银、金。
表7-2 部分材料标准电极电位E°（25℃） 在一定的介质中，镀层金属的电极电位比基体金属的电极电位负时，此镀层为阳极性镀层（如钢上镀锌）。此类镀层完整性破坏后，仍可依靠电化学作用保护基体。 1.1. 2.3 阴极性镀层 在一定的介质中，镀层金属的电极电位比基体金属的电极电位正时，此镀层为阴极性镀层（如钢上镀铜）。阴极性镀层只能依靠自身的致密膜层保护基体金属，当镀层完整性较差或破坏之后，将加速基体金属的腐蚀。 1.1.3金属镀覆设计注意事项 1.1.3.1 环境条件分类 良好条件：不暴露在大气中，相对湿度不大于70%，密封条件下，不受腐蚀介质作用。 一般条件：非露天，一般大气条件，相对湿度不大于95%。 恶劣条件：户外、露天，受各种腐蚀介质作用，相对湿度会大于95%。 特殊条件：高温、低温、耐磨、特殊介质环境。 1.1.3.2 接触偶 两种材料的电位差大小决定了接触偶的大小（见表7-3）。电位差越大，腐蚀越快。一般条件下，标准电极电位差不超过0.5伏时，可以安全使用。
实用标准 激光切割基础知识 第一部分激光切割的原理和功能 一、激光切割的原理 激光切割是由电子放电作为供给能源，通过 He 、N 2、CO 2等混合气体为激 发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。 激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出特定模 式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件表面，将金属熔化； 同时 , 喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机 驱动下，切割1头按照预定路线运2动，从而切3割出各种形状的工件。 4 5 61—激光器；2—激光束； 3—全反射棱镜；4—聚焦物镜； 5—工件；6—工作台 图 1 ：激光切割示意图 二、机床结构 SLCF-X15 ×40F 数控激光切割机是意大利普瑞玛（PRIMA ）工业公司的主导 机型——悬臂式飞行光路结构的激光切割机，加工板材尺寸为1500 ×4000 毫米， 配有交换工作台。 （一）该机型的主要特点如下： 悬臂式开式结构，可从三个方向上下料，人机接近性极好，可放置超长超宽的 板材。 可移动式切割工作台与主机分离，柔性大。可加装焊接、切管等功能。 精密传动部件不在切割区域内，防护容易，也不会由于工作台及床身切割热变 形影响机床的精度。 从根本上消除了电器双边同步锁产生的误差，避免了横梁的扭动，使得光路稳 定，切割精度提高。 配有高速的 Z轴系统，同时可通过数控系统控制辅助气体的压力、流量等，大
高效穿孔、尖角处理等功能。 具有先进的多腔分室除尘系统，比单纯的抽风系统除尘效果更高。 （二）机床的结构主要由以下几部分组成： 1、床身 全部光路安置在机床的床身上，床身上装有横梁、切割头支架和切割头工具，通过特殊的设计，消除在加工期间由于轴的加速带来的振动。机床底部分成几个 排气腔室，当切割头位于某个排气室上部时，阀门打开，废气被排出。通过支架 隔架，小工件和料渣落在废物箱内。 2、工作台 移动式切割工作台与主机分离，柔性大，可加装焊接、切管等功能。配有两 张1.5 米×4米的工作台可供交换使用，当一个工作台在进行切割加工的同时， 另一张工作台可以同时进行上下料操作，有效提高工作效率。两个工作台可通过 编程或按钮自动交换。 工作台下方配有小车收集装置，切割的小料及金属粉末会集中收集在小车中。 3 、切割头 是光路的最后器件，其内置的透镜将激光光束聚焦，标准切割头焦距有 5 英寸和 7.5 英寸 (主要用于割厚板 )两种。良好的切割质量与喷嘴和工件的间距有关，本机切割头使用德国 PRECITEC公司生产的非接触式电容传感头，在切割过程中可实现自动跟踪与修正工件表面与喷嘴的间距，调整激光焦距与板材的相对位置，以消除因被切割板材的不平整对切割材料造成的影响。自动找准材料的摆 放位置（红光指示器）。 4 、控制系统 控制系统包括数控系统（集成可编程序控制器 PLC）、电控柜及操作台。 PMC-1200 数控系统由 32 位 CPU控制单元、数字伺服单元、数字伺服电机、电缆等组成，采用全中文才做界面， 10.4" 彩色液晶显示器，能实现机外编程计算机与 机床的控制系统进行数据传输通讯（具有 232 接口），具有加速、突变限制；具 有图形显示功能，可对激光器的各种状态进行在线和动态控制功能。 5、激光控制柜 控制和检查激光器的功能，并显示系统的压力、功率、放电电流和激光器的 运行模式。 6、激光器 采用原装进口德国 ROFIN 公司 SLAB3000W 型激光发生器，是目前世界先进 的RF激励板式放电的二氧化碳激光器。其心脏是谐振腔 , 激光束就在这里产生，激光气体是由二氧化碳﹑氮气﹑氦气的混合气体，通过涡轮机使气体沿谐振腔的轴向高速运动，气体在前后两个热交换器中冷却，以利于高压单元将能量传给气体。 7、冷却设备 冷却激光器、激光气体和光路系统。 8、除尘装置 内置管道及风机，改善了工作环境。切割区域内装有大通径除尘管道及大全 压的离心式除尘风机，加之全封闭的机床床身及分段除尘装置，具有较好的除尘 效果。 9、供气系统 包括气源、过滤装置和管路。气源含瓶装气和压缩空气（空气压缩机、冷干机）。
第一章 表面處理概論 1.1 表 1.2 表面處理的目的 1.3 1.4 表面處理技術之種類 1.5 國內表面處理工業之狀況及問題 1.6 發展之方向 1.7 學會,雜誌及參考書籍 1.8 我國表面處理電鍍技術士檢定規範 1.1 表面處理( Surface Treatment ) 表面處理的對象非常廣泛,從傳統工業到現在的高科技工業,從以前的金屬表面到現在的塑膠,非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕 ,更耐磨耗,更耐熱,它使材料之壽 延長,此外改善材料表面之特性,光澤美觀等提高產品之附加價值,所有這些改變材料表面之物理,機械及化學性質之加工技術統稱為表面處理 (surface treatment) 或稱為表面加工(surface finishing). 1.1.1 金屬表面處理(metal surface treatment) 金屬經初步加工成型後需修飾金屬表面,美化金屬表面 ,更進一步改變金屬表面的機械性質及物理化學性質等之各種操作過程,稱之為金屬表面處理.或稱之金屬 表面加工(metal surface finishing). 1.2 表面處理的目的 表面處理的目的可以分四大類: (1) 美觀(appearance). (2) 防護(protection)
(3) 特殊表面性質(special surface properties) (4) 機械或工程性質(mechanical or engineering properties) (1) 美觀(appearance) 為了提高製品之附加價值,賦予製品表面美觀,例如裝飾性電鍍(decorative plating) Au, Ag, Rh, Ni, Cr,黃銅等電鍍 (electroplating). (2) 防護(protection) 為了延長製品的壽命,再製品表面披覆(coating)耐腐蝕之材料,例如保護性電鍍(protective plating) Zn,Cd,Ni,Cr,Sn 等電鍍. (3) 特殊表面性質(special surface properties) 1. 提高製品之導電性(electrical conductiuity),例如電鍍Ag,Cu. 2. 提高焊接性(soderability)在通訊急電子工業應用,例如Sn-Pb 合金 電鍍. 3. 提高光線之反射性(light reflectivity ) 例如太空船,人造衛星的 外殼需 反射光線,Ag及Rh的鍍層被應用上. 4. 減小接觸阻抗(contact resistance)例如在電子組件之Au及Pd電鍍. (4) 機械或工程性質(mechanical or engineering properties ) 1. 提高製品之強度(strenth),例如塑膠電鍍. 2. 提高製品之潤滑性 ( bearing propertries ) 例如多孔洛電鍍 (porous chromium plating), 內燃機之鋁合金活塞 (piston) ,鍍 錫Sn以防止汽缸(cylinder)壁刮傷. 3. 增加硬度(hardness)及耐磨性(wear resistance) ,例如硬洛電鍍( hard chromium plating). 4. 提高製品之耐熱性,耐候性,抗幅射線,例如塑膠,非金屬之電鍍.