金属材料表面处理课件
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《金属的表面处理》课件
金属的表面处理
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金属表面处理的历 史与背景
金属表面处理的技 术种类
金属表面处理的效 果与用途
金属表面处理的未 来发展
添加章节标题
金属表面处理的历 史与背景
古代时期：金属表面处理技术起源于古代，如青铜器、铁器等 工业革命时期：随着工业革命的兴起，金属表面处理技术得到了快速发展 20世纪初：电镀技术开始广泛应用于金属表面处理 现代：随着科技的进步，金属表面处理技术不断更新，如激光表面处理、离子注入等
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汇报人：PPT
智能化：利用人工 智能技术进行表面 处理工艺优化，提 高产品质量
环保化：采用环保 型表面处理技术， 减少对环境的污染
定制化：根据客户 需求进行个性化定 制，满足不同客户 的需求
环保型表面处理技术：减少污染，提高环保性能 纳米表面处理技术：提高表面性能，增强耐磨性、耐腐蚀性等 智能化表面处理技术：实现自动化、智能化生产，提高生产效率 复合表面处理技术：结合多种表面处理技术，提高表面性能和功能
化学处理：通过 在金属表面形成 一层化学物质， 提高金属的耐腐 蚀性
涂层处理：通过 在金属表面覆盖 一层耐腐蚀的涂 层，提高金属的 耐腐蚀性
提高金属表面的硬度和耐磨性 延长金属的使用寿命 提高金属的耐腐蚀性
提高金属的耐高温性 提高金属的耐磨性和耐疲劳性 提高金属的耐磨性和耐冲击性
提高金属的耐腐蚀性 增强金属的耐磨性 改善金属的表面光泽度 增加金属的装饰性
环保型涂料：使用水性涂料、粉末涂料等环保型涂料进行表面处理，减少有害物质的排放。 清洁生产：采用先进的生产工艺和设备，减少能源消耗和废弃物的产生。 回收利用：对废旧金属进行回收利用，减少资源浪费和环境污染。
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金属表面处理的历 史与背景
金属表面处理的技 术种类
金属表面处理的效 果与用途
金属表面处理的未 来发展
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金属表面处理的历 史与背景
古代时期：金属表面处理技术起源于古代，如青铜器、铁器等 工业革命时期：随着工业革命的兴起，金属表面处理技术得到了快速发展 20世纪初：电镀技术开始广泛应用于金属表面处理 现代：随着科技的进步，金属表面处理技术不断更新，如激光表面处理、离子注入等
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智能化：利用人工 智能技术进行表面 处理工艺优化，提 高产品质量
环保化：采用环保 型表面处理技术， 减少对环境的污染
定制化：根据客户 需求进行个性化定 制，满足不同客户 的需求
环保型表面处理技术：减少污染，提高环保性能 纳米表面处理技术：提高表面性能，增强耐磨性、耐腐蚀性等 智能化表面处理技术：实现自动化、智能化生产，提高生产效率 复合表面处理技术：结合多种表面处理技术，提高表面性能和功能
化学处理：通过 在金属表面形成 一层化学物质， 提高金属的耐腐 蚀性
涂层处理：通过 在金属表面覆盖 一层耐腐蚀的涂 层，提高金属的 耐腐蚀性
提高金属表面的硬度和耐磨性 延长金属的使用寿命 提高金属的耐腐蚀性
提高金属的耐高温性 提高金属的耐磨性和耐疲劳性 提高金属的耐磨性和耐冲击性
提高金属的耐腐蚀性 增强金属的耐磨性 改善金属的表面光泽度 增加金属的装饰性
环保型涂料：使用水性涂料、粉末涂料等环保型涂料进行表面处理，减少有害物质的排放。 清洁生产：采用先进的生产工艺和设备，减少能源消耗和废弃物的产生。 回收利用：对废旧金属进行回收利用，减少资源浪费和环境污染。
金属表面处理工艺课件(PPT 74张)
感应淬火机床
⑤表面淬火常用加热方法 ⑴ 感应加热: 利用交变电流 在工件表面感应巨大涡流，
使工件表面迅速加热的方法。
感应加热 表面淬火 示意图
感应加热分为： 高频感应加热 频 率 为 250-300KHz ， 淬 硬层深度0.5-2mm
火传 感动 应轴 器连 续 淬
感应加热表面淬火齿轮的截面图
渗 碳 回 火 炉
可控气氛渗碳炉
常用的化学热处理：
渗碳、渗氮（俗称氮化）、碳氮共渗（俗称氰 化和软氮化）等。 渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。发兰、磷 化可以归为表面处理，不属于化学热处理。
化学热处理过程包括分解、吸收、扩散三个基 本过程。
①化学热处理的基本过程
⑴介质(渗剂)的分解: 分解的同 时释放出活性原子。 如：渗碳 CH4→2H2+[C] 氮化 2NH3→3H2+2[N] ⑵工件表面的吸收: 活性原子向 固溶体溶解或与钢中某些元素形
3、金属碳化物覆层～气相沉积法
气相沉积技术是指将含有沉积元素的气相物质，通过物理 或化学的方法沉积在材料表面形成薄膜的一种新型镀膜技 术。 根据沉积过程的原理不同， 气相沉积技术可分为物理
物理气相沉积TiAl靶
气相沉积(PVD) 和化学气
相沉积(CVD)两大类。
①物理气相沉积（PVD） 物理气相沉积是指在真空条件下，用物理的方法，
3．常用表面处理方法 ① 热喷涂、喷丸、表面滚压 ② 表面胀光、离子镀 ③ 激光表面强化、抛光 ④ 普通电镀、特种电镀 ⑤ 钢铁发蓝、钢铁磷化 ⑥ 铝阳极氧化及着色处理
⑦ 喷漆与喷塑等
二、热喷涂 1．热喷涂原理
热喷涂是将金属或非金属材 料加热熔化，靠压缩气体连续吹 喷到制件表面上，形成与基体牢 固结合的涂层，从制件表层获得 所需要的物理化学性能。
《金属表面处理》课件
缺点：可能产生环 境污染，需要严格 控制工艺条件
化学镀技术
原理：利用化学反 应在金属表面形成 一层金属或合金镀 层
特点：无需电镀设 备，操作简便，成 本低廉
应用：广泛应用于 电子、机械、化工 等领域
优点：镀层均匀， 附着力强，耐腐蚀 性好，耐磨损
热喷涂技术
原理：通过高速气 流将熔融或半熔融 状态的金属或非金 属材料喷涂到基体 表面，形成涂层
金属表面处理的质量检测方法
目视检查：观察表面是否 有划痕、斑点、凹坑等缺 陷
硬度测试：使用硬度计测 量表面硬度，确保达到规 定要求
耐磨性测试：通过摩擦试 验，检测表面耐磨性
耐腐蚀性测试：使用盐雾 试验、酸碱试验等方法， 检测表面耐腐蚀性
镀层厚度测试：使用测厚 仪测量镀层厚度，确保符 合规定要求
电化学测试：通过电化学 方法，检测表面电化学性 能，如电导率、电阻率等
金属表面处理技术的创新方向
环保型表面处理技 术：减少污染，降 低能耗
纳米表面处理技术： 提高表面性能，增 强耐磨性
复合表面处理技术 ：结合多种表面处 理技术，提高综合 性能
智能化表面处理技 术：实现表面处理 过程的自动化和智 能化
金属表面处理技术的市场前景
市场需求：随着工 业、建筑、汽车等 行业的发展，对金 属表面处理的需求 不断增加
特点：涂层厚度可 控，涂层性能优良， 可提高基体表面的 耐磨性、耐腐蚀性、 耐高温性等
应用：广泛应用于 机械、化工、航空、 航天等领域
发展趋势：向着环 保、高效、智能化 方向发展
Part Four
金属表面处理工艺 流程
前处理工艺流程
脱脂：去除金属表面的油脂和污垢 除锈：去除金属表面的锈迹和氧化皮 酸洗：去除金属表面的氧化物和铁锈 钝化：在金属表面形成一层保护膜，防止腐蚀和氧化
金属表面处理工艺基础培训课件(PPT 41页)
2019/12/30
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加工中心通常以主轴与工作台相对位置分类，分为卧式、立式和万能加工中心。
(1)卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加 工箱体类零件。 (2)立式加工中心：是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加 工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。 (3)万能加工中心(又称多轴联动型加工中心)：是指通过加工主轴轴线与工作台 回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于 具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。
佳
泰
五
金
内 部
工艺基础
培
训
教
材
目录
• 丝网印刷 • 电铸 • 铝板拉丝 • 阳极处理(氧化) • 喷砂 • 高光切削
• IMD • 加工中心 • 线切割 • 电镀 • 压克力9/12/30
3
丝印: 丝网印刷其实就是漏网印刷，简单的丝印，就是用一张丝网（很蜜的）绷在
2019/12/30
11
2.乱纹拉丝是在高速运转的铜丝刷下，使铝板前后左右移动磨擦所获得的一种无 规则、无明显纹路的亚光丝纹。这种加工，对铝或铝合金板的表面要求较高。
3.波纹一般在刷光机或磨擦机上制取。利用上组磨辊的轴向运动，在铝或铝合金 板表面磨刷，得出波浪式纹路。
4.旋纹也称旋光，是采用圆柱状毛毡或研石尼龙轮装在钻床上，用煤油调和抛光 油膏，对铝或铝合金板表面进行旋转抛磨所获取的一种丝纹。多用于圆形标牌和 小型装饰性表盘的装饰性加工。
封孔（Sealing）为阳极处理的后处理，是将吸附染料的微孔状氧化层与 水反应，生成水含氧化铝，使氧化铝的体积增加；封闭表面微孔，形成非导电 性膜层；还可防止再吸附造成的膜层污染；增加着色的牢固性；提高表面耐磨 性和耐气候性等。
金属材料处理技术 ppt课件
1863年，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生 组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬 相。
法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英 国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺 初步奠定了理论基础。
20世纪60年代以来，热处理技术运用等离子场，发 展了离子渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束技术的应用， 又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。
各种退火和正火的一般加热范围
11
ppt课件
常用退火工艺制度小结
名称
目的
工艺制度
组织
பைடு நூலகம்应用
完全 退火
球化 退火
扩散 退火
细化晶粒，消除铸 造偏析，降低硬度 ，提高塑性
降低硬度，改善切 削性能，提高塑性 韧性，为淬火作组 织准备
改善或消除枝晶偏 析，使成分均匀化
再结晶 退火 去应力 退火
消除加工硬化，提 高塑性
5
ppt课件
第三节 热处理技术
一. 热处理(Heat Treatment)
将固态金属或合金，采用适当的方式进行加热、保温和 冷却，改变材料内部组织结构，从而获得改善材料性能的工 艺。其工艺过程通常可用温度—时间坐标的工艺曲线来表示。
1. 热处理的分类
热处理工艺按其工序位置可分为预备热处理和最终热处 理。
7
ppt课件
2. 钢铁材料的热处理
钢铁材料的强韧化主要有两个途径： 一是对钢铁材料实施热处理； 二是通过调整钢的化学成分，加入合金元素（亦即钢的 合金化原理），以改善钢的性能。
钢铁材料热处理是通过加热、保温和冷却方式借 以改变合金的组织与性能的一种工艺方法，其基本内 容包括热处理原理及热处理工艺两大方面。
ppt课件
法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英 国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺 初步奠定了理论基础。
20世纪60年代以来，热处理技术运用等离子场，发 展了离子渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束技术的应用， 又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。
各种退火和正火的一般加热范围
11
ppt课件
常用退火工艺制度小结
名称
目的
工艺制度
组织
பைடு நூலகம்应用
完全 退火
球化 退火
扩散 退火
细化晶粒，消除铸 造偏析，降低硬度 ，提高塑性
降低硬度，改善切 削性能，提高塑性 韧性，为淬火作组 织准备
改善或消除枝晶偏 析，使成分均匀化
再结晶 退火 去应力 退火
消除加工硬化，提 高塑性
5
ppt课件
第三节 热处理技术
一. 热处理(Heat Treatment)
将固态金属或合金，采用适当的方式进行加热、保温和 冷却，改变材料内部组织结构，从而获得改善材料性能的工 艺。其工艺过程通常可用温度—时间坐标的工艺曲线来表示。
1. 热处理的分类
热处理工艺按其工序位置可分为预备热处理和最终热处 理。
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ppt课件
2. 钢铁材料的热处理
钢铁材料的强韧化主要有两个途径： 一是对钢铁材料实施热处理； 二是通过调整钢的化学成分，加入合金元素（亦即钢的 合金化原理），以改善钢的性能。
钢铁材料热处理是通过加热、保温和冷却方式借 以改变合金的组织与性能的一种工艺方法，其基本内 容包括热处理原理及热处理工艺两大方面。
ppt课件
金属材料表面处理ppt课件
品管進階培訓講座
金属材料 表 面處理技术
DT(I) SQA
可编辑课件PPT
1
總目錄
1﹒基本概念 2．表面處理在金屬防護方面的作用 3．表面處理技術分類 4﹒常用工藝及其目的 5．表面處理原理 6﹒生産工藝過程 7﹒膜層結構特點及其防護機理/能力 8﹒表面膜層的質量檢測技術 9﹒公司表面實驗室其它測試
油漆
静電噴涂
粉末
这两种噴涂法油漆均可采用﹔ 而粉末只用静電噴涂﹒
可编辑课件PPT
38
5.3.1 空气噴涂原理
傳統的空气噴涂﹕ 利用压縮空气将流体吹散 成霧状后﹐附着于被涂物 表面。 适用性极广，对任何复雜 工件、任何液体涂料几乎 都能适用﹒
可编辑课件PPT
39
5.3.2 静電噴涂原理
利用静電場对電荷的作用而实現﹐ 适用于工件外形不太复雜﹑大批量生產的流水線作業﹒
12
D.金属表面保護層的要求 即金属上涂覆層的基本性能
1）結合强度－要求結合牢固、附着力强 2）孔隙率及密度－膜層致密、完整无孔、不透介質 3）耐蝕性－在腐蝕環境中有良好的穩定性、抗腐蝕性 4）硬度－－硬度高、耐磨好 5）在金属表面分布均匀
Байду номын сангаас
可编辑课件PPT
13
3．表面處理技术分类
表面处理是一門涉及多种学科的工业技术 按其使用的方法可大致分成五大类16种工艺
除油
化学/電解 除油 ： 清除表面油脂，使表面容易電鍍
浸蝕
用酸液对金属表面進行溶解腐蝕，去除表 面氧化膜和鏽蝕產物，提高表面光澤度﹒
在零件表面沉積上金属膜層
电镀
可编辑课件PPT
45
后處理
1）鈍化---在鍍層金属表面形成一層薄而 致密的化学轉化膜，加强抗腐蝕能力； 2）封閉---机械方法在鍍層孔隙中填充微 粒﹐如有机物分子，同样是加强保護作用
金属材料 表 面處理技术
DT(I) SQA
可编辑课件PPT
1
總目錄
1﹒基本概念 2．表面處理在金屬防護方面的作用 3．表面處理技術分類 4﹒常用工藝及其目的 5．表面處理原理 6﹒生産工藝過程 7﹒膜層結構特點及其防護機理/能力 8﹒表面膜層的質量檢測技術 9﹒公司表面實驗室其它測試
油漆
静電噴涂
粉末
这两种噴涂法油漆均可采用﹔ 而粉末只用静電噴涂﹒
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38
5.3.1 空气噴涂原理
傳統的空气噴涂﹕ 利用压縮空气将流体吹散 成霧状后﹐附着于被涂物 表面。 适用性极广，对任何复雜 工件、任何液体涂料几乎 都能适用﹒
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39
5.3.2 静電噴涂原理
利用静電場对電荷的作用而实現﹐ 适用于工件外形不太复雜﹑大批量生產的流水線作業﹒
12
D.金属表面保護層的要求 即金属上涂覆層的基本性能
1）結合强度－要求結合牢固、附着力强 2）孔隙率及密度－膜層致密、完整无孔、不透介質 3）耐蝕性－在腐蝕環境中有良好的穩定性、抗腐蝕性 4）硬度－－硬度高、耐磨好 5）在金属表面分布均匀
Байду номын сангаас
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13
3．表面處理技术分类
表面处理是一門涉及多种学科的工业技术 按其使用的方法可大致分成五大类16种工艺
除油
化学/電解 除油 ： 清除表面油脂，使表面容易電鍍
浸蝕
用酸液对金属表面進行溶解腐蝕，去除表 面氧化膜和鏽蝕產物，提高表面光澤度﹒
在零件表面沉積上金属膜層
电镀
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45
后處理
1）鈍化---在鍍層金属表面形成一層薄而 致密的化学轉化膜，加强抗腐蝕能力； 2）封閉---机械方法在鍍層孔隙中填充微 粒﹐如有机物分子，同样是加强保護作用
金属表面处理技术培训PPT课件
PVD 后样品
钝化概述
钝化：使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓 金属的腐蚀速度的方法。
工艺流程 前处理→钝化→烘干
技术特点: 不锈钢钝化处理后具有绝对不增加工件厚度和改变颜 色的特点、提高了产品的耐蚀性能，钝化剂可反复添 加使用，因此成本经济。
功能性性测试（部分）
外观 参照执行客户标准或限度样板。 膜厚 按照客户对性能需求、节约成本等因素后确定工艺。 颜色 参照执行客户标准或限度样板。 光泽度 参照执行客户标准或限度样板。 粗糙度 参照执行客户标准或限度样板。 耐磨测试：在一定的压力负荷下，以特定的磨料对镀层进行摩擦。以磨损次
数、镀层磨穿时间作为耐磨性能指标。常见规格：24H/48H/96H。 百格测试：检验镀层与基材的结合力。 中性盐雾测试：评定镀层抗盐雾腐蚀能力。常见规格：24H/48H/96H。 热震测试：在承受急剧温度变化时，评价其抗破损能力。 可焊性测试：确保经表面处理后的工件可焊接性能。
功能性性测试（部分）
POOR BONDING TO BASE METAL
与基体(素材)金属间差的结合力
PEELING OF DEPOSIT
镀层的起皮
SKIP PLATE
电镀常识问答
WHAT IS pH ? 什么是pH值？
HE MEASUREMENT OF ACIDITY OR ALKALINITY 用来度量酸碱度的 ON A SCALE FROM 0 TO 14 pH值的范围处于0-14之间
0 TO 6.9 BEING ACIDIC AND 7.1 TO 14 ALKALINE AND 7.0 BEING NEUTRAL. 小于7的为酸性，大于7且小于等于14的为碱性，7.0 为中性。
PFPE应用介绍
钝化概述
钝化：使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓 金属的腐蚀速度的方法。
工艺流程 前处理→钝化→烘干
技术特点: 不锈钢钝化处理后具有绝对不增加工件厚度和改变颜 色的特点、提高了产品的耐蚀性能，钝化剂可反复添 加使用，因此成本经济。
功能性性测试（部分）
外观 参照执行客户标准或限度样板。 膜厚 按照客户对性能需求、节约成本等因素后确定工艺。 颜色 参照执行客户标准或限度样板。 光泽度 参照执行客户标准或限度样板。 粗糙度 参照执行客户标准或限度样板。 耐磨测试：在一定的压力负荷下，以特定的磨料对镀层进行摩擦。以磨损次
数、镀层磨穿时间作为耐磨性能指标。常见规格：24H/48H/96H。 百格测试：检验镀层与基材的结合力。 中性盐雾测试：评定镀层抗盐雾腐蚀能力。常见规格：24H/48H/96H。 热震测试：在承受急剧温度变化时，评价其抗破损能力。 可焊性测试：确保经表面处理后的工件可焊接性能。
功能性性测试（部分）
POOR BONDING TO BASE METAL
与基体(素材)金属间差的结合力
PEELING OF DEPOSIT
镀层的起皮
SKIP PLATE
电镀常识问答
WHAT IS pH ? 什么是pH值？
HE MEASUREMENT OF ACIDITY OR ALKALINITY 用来度量酸碱度的 ON A SCALE FROM 0 TO 14 pH值的范围处于0-14之间
0 TO 6.9 BEING ACIDIC AND 7.1 TO 14 ALKALINE AND 7.0 BEING NEUTRAL. 小于7的为酸性，大于7且小于等于14的为碱性，7.0 为中性。
PFPE应用介绍
金属表面处理工艺及技术67727PPT课件
28
三、表面形变强化
表面形变强化指使钢件在常温下发生塑性变形，以 提高其表面硬度并产生有利的残余压应力分布的表 面强化工艺。
工艺简单，成本低廉，是提高钢件抗疲劳能力，延 长其使用寿命的重要工艺措施。
精选PPT课件
29
1、喷丸 喷丸强化是将大量高速运动的弹丸喷射到零件表面上，犹如
无数个小锤锤击金属表面，使零件表层和次表层发生一定的 塑性变形而实现强化的一种技术。 应用：形状较复杂的零件 在磨削、电镀等工序后进行
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12
与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改 变其化学成分。
化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。 根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元
共渗、渗其他元素等。
渗
炉
碳 回
火
可控气氛渗碳炉
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13
常用的化学热处理：
渗碳、渗氮（俗称氮化）、碳氮共渗（俗称氰化 和软氮化）等。
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CVD设备
41
由于化学气相沉积膜 层具有良好的耐磨性、
经CVD处理
耐蚀性、耐热性及电 的活塞环 学、光学等特殊性能， 已被广泛用于机械制 造、航空航天、交通 运输、煤化工等工业 领域。
经CVD处理的模具
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42
表面处理技术
精选PPT课件
43
一、表面处理概述
1．表面处理概念
金属表面处理工艺
精选PPT课件
1
一、表面热处理
1、表面淬火
表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情 况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以 强化零件表面的热处理方法。
火焰加热 感
金属材料表面处理第六讲
氯乙烯薄膜：优良的韧性、耐候性、抗腐蚀，膜色彩鲜艳、品种繁多，厚 200um，用于钢板和钢带，各工业部门都有应用
聚乙烯薄膜：100-300um厚,可压制或印刷花纹，有良好的绝缘性和抗刮伤性，建 筑上用于隔墙材料，仪表工业用于外罩
聚氯乙烯薄膜：良好的耐候性、耐热性和耐化学药品性能，最高持续工作 温度100度，后12-100um,可在镀锌钢板和铝板上层压，有很强的抗老化性 能，用于建筑装饰面板和室外器材，20年不退色、脱落和开裂
产品造型设计师要了解表面处理(chǔlǐ)与装 饰技术的特点，会正确合理的选用。
共五十八页
一、金属材料的表面(biǎomiàn)处理
什么是金属表面处理？有哪些处理方法(fāngfǎ)、其 特点如何？
指金属表面的原子层与某些特定介质的阴离子反应后，
在金属表面生成膜层，该膜层叫转化膜。
转化膜可分为：
氧化膜质量比过硫酸盐法氧化膜差，为提高防 护能力，可再涂以清漆。
共五十八页
铜及铜合金的氧化(yǎnghuà)处理
3 古铜色化学氧化铜镀层
在制件镀铜后，在硫酸溶液中活化，再以过硫酸 盐碱性溶液氧化。
色泽(sèzé)雅致、美观大方、古色古香；化学氧 化后，可进行机械抛光或滚光，再浸涂清漆， 提高防蚀和变色能力
把氧化后的制件用有机染料或无机染料的水溶液来染色。
特点：目前多用有机染料，其色彩丰富(fēngfù)、鲜艳
共五十八页
铝及铝合金的氧化与着色(zhuó 处 sè) 理
3 铝及铝合金氧化膜着色 （2）整体(zhěngtǐ)着色法（无机着色法）
用硫酸和有机酸的混合物作氧化溶液，通以直流电，阳极 氧化与着色同步进行
共五十八页
共五十八页
铜及铜合金的氧化(yǎnghuà)处理
聚乙烯薄膜：100-300um厚,可压制或印刷花纹，有良好的绝缘性和抗刮伤性，建 筑上用于隔墙材料，仪表工业用于外罩
聚氯乙烯薄膜：良好的耐候性、耐热性和耐化学药品性能，最高持续工作 温度100度，后12-100um,可在镀锌钢板和铝板上层压，有很强的抗老化性 能，用于建筑装饰面板和室外器材，20年不退色、脱落和开裂
产品造型设计师要了解表面处理(chǔlǐ)与装 饰技术的特点，会正确合理的选用。
共五十八页
一、金属材料的表面(biǎomiàn)处理
什么是金属表面处理？有哪些处理方法(fāngfǎ)、其 特点如何？
指金属表面的原子层与某些特定介质的阴离子反应后，
在金属表面生成膜层，该膜层叫转化膜。
转化膜可分为：
氧化膜质量比过硫酸盐法氧化膜差，为提高防 护能力，可再涂以清漆。
共五十八页
铜及铜合金的氧化(yǎnghuà)处理
3 古铜色化学氧化铜镀层
在制件镀铜后，在硫酸溶液中活化，再以过硫酸 盐碱性溶液氧化。
色泽(sèzé)雅致、美观大方、古色古香；化学氧 化后，可进行机械抛光或滚光，再浸涂清漆， 提高防蚀和变色能力
把氧化后的制件用有机染料或无机染料的水溶液来染色。
特点：目前多用有机染料，其色彩丰富(fēngfù)、鲜艳
共五十八页
铝及铝合金的氧化与着色(zhuó 处 sè) 理
3 铝及铝合金氧化膜着色 （2）整体(zhěngtǐ)着色法（无机着色法）
用硫酸和有机酸的混合物作氧化溶液，通以直流电，阳极 氧化与着色同步进行
共五十八页
共五十八页
铜及铜合金的氧化(yǎnghuà)处理
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讨论题
问题1:工件尺寸相同冷速快;热应力引 起的残余应力上升?下降?上升。
问题2:冷速相同，工件尺寸增加 ;热应力引起的残余应力上升? 下降?是上升。
问题3:合金钢;碳钢(40CrNiMo;40) 尺寸与冷 速相同.哪种热应力大?看其导热能力。导热能力越 强，应力越大。
二 .组织应力
产生原因: 奥氏体转变为马氏体时体积要膨胀，冷却时表面与心部 不同时膨胀引起应力. (热应力“热胀冷缩”不同时引起,组 织应力“热缩冷胀”不同时引起; ）
课堂讨论题2
L
高速铁路机车轻量化 要求：大量采用铝合 金，对于Al-15Ag合 金可否利用非平衡相 变设计表面工艺，强 化表面？分析思路？
思路： 1）找相图与CCT曲线 2）分析有无共析转变（扩散型） 3)如果有，可能采用快速加热表面+快 速冷却的方法，强化表面
课堂讨论题3
Fe-5%N合金可否实 现表面强化？由相 图知可以实现。
课堂讨论题1
45钢常规淬火硬化工艺设计？缓慢 加热，获得奥氏体，再快速冷却。
仅使45钢表面硬化工艺设计？快速加热， 表面得到奥氏体，心部不变。再快速冷却。 表面得到马氏体。
设计思路：快速加热表面得到A， 心部原始组织然后快冷
基本方法：高能密度能源大于100w/cm2
结论：教材第六章二节、五节、六节、七节介绍的 十多种表面技术，均是同一原理。 差别：仅在于快速加热表面的方法不同 基本原理、基本方法、基本技能重要基础。
基本设计方法:利用原理、相图、 CCT曲线设计表面处理工艺
1.2 利用相变设计表面改性工艺中两个重要问题：
课堂小实验：相变强化表面,强化层用锯条代表, 淬 火+低温回火处理; 测定硬度与韧性
原因分析: 方法? 断口粗细实质反映马氏体粗细; 问题1：决定马氏体粗细因素？奥氏体晶粒的粗细
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冷却后期：表层不变形；心部 收缩受到表层抵制。 1）表面心部何种应力？ 2）是否会形成残余应力保留 到室温？
热应力（写黑板与组织对比） 冷却初期 表层变型 心部变型 表面应力 心部应力 表层冷缩 基本不变 拉应力 压应力 冷却后期 基本不变 心部冷缩 压应力 拉应力
热应力形成残余应力特点： 1. 表面压应力、心部拉应力 2. 心部轴向拉应力最大 3. 内外温差越大，应力也越大
结：
热应力形成残余应力特点：表面压应力，心部拉应 力心部轴向拉应力最大。
组织应力形成残余应力特点：表面拉应力，心部压应 力，表面切向拉应力最大。 冷却初期产生的应力使零件料变形，一般不会形成残余应力 冷却后期的应力形成残余应力，或使零件断裂。
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第一周课程需要记忆的内容：
1. 表面工程定义；珠光体、马氏体相变基本规律；基本组 织与性能特点； 2.利用相变原理设计表面工艺的基本思路与方法； 3.控制非平衡组织细化的方法，残余 应力产生的原因及应 力分布特点
1.3 设计表面工艺中残余应力分析(定性;粗略) 一.热应力 产生原因:因为在淬火冷却过程中,工件内外“热 胀冷缩” 不同 时产生的应力
圆柱样品不发生M相变 哪条曲线表面？心部？ 表层冷速：先快后慢 心部冷速：先慢后快
热应力形成残余应力分析
冷却初期：表层收缩变形受到心部 抵制。 1）表面心部何种应力？表拉心压 2）是否会形成残余应力保留 到室温？会，表压心拉。
第一周课程需要记忆的内容： 1. 表面工程定义；珠光体、马氏体相变基本规律；基本组 织与性能特点； 2.利用相变原理设计表面工艺的基本思路与方法； 3.控制非平衡组织细化的方法，残余 应力产生的原因及应 力分布特点
四川某企业为大朝山电站提供水轮机叶片. GE公司设计图;240小时13片叶片断裂. 首先分析 断口
ZG06Cr13Ni6Mo
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试验 分析
材料成分与金相组织分析；何种组织？ 测定材料疲劳强度320MPa 材料的抗拉强度 790MPa 设计工作应力:140-200MPa
问题：组织合格仍破坏原因？ 推测：外加应力过高?估计工作状态下的应力？.
作业:
1.仿照热应力产生原因的分析方法,画圆柱型图说明 为什么组织应力造成残余应力的特点是:表面拉 应力,心部压应力? 2.下图是Fe-N平衡相图.对含N为8.75(at%) Fe-N合金,设计一个利用非平衡组织强化表面的 工艺。 [确定加热温度、冷却方式（快冷或慢冷）、加热 方式（快速或慢速）]
结论： M的粗细由A晶粒粗细决定.
问题2: 为何粗奥氏体晶粒淬火得到马氏体脆? 相变的基本规律决定的.切变共格，表面浮凸
结论:设计表面技术工艺时,需要分析 、控制 母相(奥氏体)晶粒度. 控制加热温度；有些表面加热技术 温度难于测定，必须设法控制 问题2?
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实例：水轮机叶片断裂问题
依据1.多个疲劳源
依据2：估算工作应力
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方法：根据疲劳断口粗略估算工作应力
疲劳断口:疲劳源、疲劳扩展区、瞬时断裂区;
哪种零件所受外加应力高？第二个外加应力高。
瞬时断裂区形成: 裂纹不断扩展,剩余面积减少, 外力除以剩余面积得到的应力,达到材料断裂强 度断裂.
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估算:工作应力约500 MPa;
表面与心部哪个区 域先转变M？表面。
表组织应力与热 应力状态恰好相反
组织应力 冷却开始 表层膨胀 基本不变 压应力 拉应力 冷却后期 基本不变 心部膨胀 拉应力 压应力
表层变化 心部变化 表面应力 心部应力
结论:组织应力形成的残余应力特点是表面拉应力,心 部压应力.是三维应力,表面切向拉应力最大.
叶片制造过程中约300MPa 残余应力
实测: 残余应力180MPa 还有共振应力.
重要观点: 成分、组织结构、残余应力共同作用决定材料性能许多 材料加工技术均存在残余应力（焊接、铸造、锻造）
结论：利用相变原理设计的表面改性工艺，必然产 生残余应力，影响性能关键因素，必须分析。
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问题：相变强化中残余应力 预测或者控制？
结论：1.利用相图分析是否会发生非平衡转变？会。在共析转变点处快速冷却。 2.采用与钢类似思路快速加热强化表面
讨论4（创新技术）：表面贝氏体工艺设计
下贝氏体硬度与马氏体接 近；但韧性好、变形小
设计表面获得B的工艺？
A奥氏体变为B；快速加热表面得A， 再快速冷却至贝氏体温度区保温。 （在Ms以上等温）
第2题用相图
α相:铁成为体心立方结构,氮原子固溶在晶格内部 γ相:铁成为面心立方结构,氮原子固溶在晶格内部
第3题：在加热过程中如果工件尺寸非常大，是否也会产生 热应力？ 1）如果产生说明表面与心部应力特点（压应力？拉应力 ？）如果不产生说明理由。 2）如果产生应力，为什么生产中一般情况下不考虑对性 能影响？