表面处理2.doc

激光表面处理工艺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，甚至可能导致设计和制造工艺的某些根本性变革。在零件表面形成细小均匀、层深可控、含有多种介稳相和金属间化合物的高质量表面强化层，大幅度提高表面硬度、耐磨性、耐蚀性和抗疲劳的能力以及制备特殊的功能表层。强化层与零件本体形成最佳冶金结合，解决许多传统表面强化技术难以解决的技术关键。依靠零件本体热传导实现急冷，无需冷却介质，而实现相变硬化和熔凝硬化。与各种传统热处理技术相比具有最小的变形，可以用处理工艺来控制变形量。可进行灵活的局部强化，根据需要，可处理零件的特定部位以及其它方法难以处理的部位。一般无需真空条件，即使在进行特殊的合金化处理时，也只需吹保护性气体即可有效防止氧化及元素烧损。配有计算机控制的多维运动工作台的现代大功率激光器，特别适用于生产率很高的机械化、自动化生产。生产效率高、加工质量稳定可靠、成本低，经济效益和社会效益好。离子化学热处理1离子渗氮离子渗氮是目前工业上应用最广、最成熟的离子热处理工艺，其最大特点是：渗层组织和相组成可以控制，通过调整工艺参数，可获得纯扩散层、单相化合物层等；渗速较快，渗层脆性小、质量好；可进行低温（400500）离子渗氮，以及对奥氏体不锈钢无需预处理便可进行离子渗氮。目前，离于渗氮的技术关键是如何根据其特点，结合工件服役条件，合理选取工艺参数。（温度、电压、炉压、时间及工作气体），获得所需的最佳渗层，以期充分提高离子渗氮效能与成本之比。例如，精密零件，要求尺寸变形小，表面硬度高，同时要求耐磨、耐蚀的奥氏体不锈钢，则宜选低温离子渗氮。目前该工艺的进展，主要是扩大应用范围，如工具、模具，钛合金和铝合金以及不锈钢的离子渗氮工艺的开发。奥氏体不锈钢离子渗氮，可有效地提高其耐磨性能，但耐蚀性却下降。自80年代中期以来，不锈钢离子渗氮有了重大进展。奥氏体不锈钢离子渗氮，可获得不同的相组成。温度超过500，可形成由、CrN、和相组成的复合渗层，硬度高（1400HV），层厚大于200m，从而明显改善其耐磨、抗胶合性能，但由于渗层中有Cr的氮化物析出，导致基体中Cr的减少，使其耐蚀性变坏。试验发现，奥氏体不锈钢的渗层硬度、耐磨性和抗腐蚀性能随渗氮温度降低而增高。不同温度离子渗氮后的阳极极化曲线（NaCI的质量分数为3），如图1所示，经50010h渗氮，即能提高腐蚀电位，而450渗氛时，Cr的氮化物析出被抑制，而形成含有无特征的“S-相”单相层，比未处理的不锈钢有更宽的纯化电位，具有优良的耐腐蚀性能，而且硬度高（约1600HV），可获得同时改善耐磨和耐蚀的渗氮层，该工艺已在欧洲获得了工业应用。 2离子N-C共渗 离子N-C共渗是从盐浴和气体N-C共渗发展起来的，其操作方法与离子渗氮基本相同，但工作气体成分不同，且冷却方式除在真空条件下缓慢冷却外，还可进行油淬或高压气淬。工艺参数为温度560600，时间14h。工作介质可用NH3C3H3、NH3CH4、NH3C3H5OH（酒精）和NH3CH3OHCOOH3；（丙酮）等。离子N-C共渗时间短，效益高，可获得以单相或相为主的具有优良耐磨、抗胶合的化合物层，除适用于合金结构钢外，特别适宜于碳素钢和球墨铸铁及合金铸铁制件的处理。离子N-C共渗的技术关键是化合物层中的相和Fe3C的控制。当化合物层中出现少量Fe3C时，化合物层最厚，耐磨性高，韧性好。但形成一定数量的Fe3C时，化合物层厚度明显下降，脆性增加，因此，应力求获得单一租或相为主的化合物层。简述粉末喷涂在铝型材表面处理中的应用2009/9/14/09:11 来源：中铝网 【慧聪表面处理网】铝型材的表面处理方式大体存在着阳极氧化、电泳涂装及粉末喷涂三种处理方式，每一种方式都各有优势，占有相当的市场份额。粉末喷涂存在着以下几点显着优势：1工艺较为简单，主要得益于生产过程中主要设备的自动精度的提高，对一些主要的技术参数已经可以实现微电脑控制，有效地降低工艺操作难度，同时辅助设备大为减少；2成品率高，一般情况下，如果各项措施得当，可最大限度地控制不合格品的产生；3能耗明显降低，在普通的阳极氧化、电泳涂装的生产过程中，水、电的消耗是相当大的，特别是在氧化工序。整流机的输出电流可达到800011000A之间，电压在1517.5V之间，再加上机器本身的热耗，需要不停地用循环水进行降温，吨电耗往往在1000度左右，同时辅助设施的减少也可以降低一些电耗；4对水、大气的污染程度降低，片碱、硫酸及其它液体有机溶剂的不再使用，减少水及大气污染，也有效地提高铝型材与作为环保产品的塑钢型材的竞争实力，相应地减少了一些生产成本；5工人的劳动强度明显降低，由于采用自动化流水线作业，上料方式以及夹具的使用方式已经得到明显简化，提高了生产效率，也降低了劳动强度；6对毛料的表面质量要求标准有明显降低，粉末涂层并且可以完全覆盖型材表面的挤压纹，掩盖一部分铝型材表面的瑕疵，提高铝型材成品的表面质量；7涂膜的一些物理指标较其他表面处理膜有明显提高，如硬度、耐磨性、耐酸性，可有效地延长铝型材的使用寿命。粉末喷涂采用的是粉末涂料，工艺上采用的是静电喷涂，利用磨擦喷枪的作用，在加速风的影响下，使粉末颗粒喷出枪体时携带正电荷，与带负电荷的型材接触，产生静电吸附，然后经过高温固化。也增强了涂料的吸附强度，防止漆膜脱落。从工艺本身来看，具有相当高的科技成分，调配颜色各异的涂料，产生不同色系的装饰效果，更加符合室内装饰的需要，也是与铝型材在建筑业的应用向室内发展的趋势相一致的。特别是喷涂型材与隔热断桥的联合使用，使其更具有更时尚的潮流，使粉末喷涂型材具有了更大的发展空间，也是其他处理方式生产出来的型材所无法替代的。感应加热技术的多种应用2009/9/11/09:54 【慧聪表面处理网】感应加热是利用电磁感应的方法使被加热的材料(即工件)的内部产生电流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。感应加热系统的基本组成包括感应线圈、交流电源和工件。根据加热对象不同，可以把线圈制作成不同的外形。 线圈和电源相连，电源为线圈提供交变电流，流过线圈的交变电流产生一个通过工件的交变磁场，该磁场使工件产生涡流来加热。感应加热是伴随着汽车工业和拖拉机工业的诞生而起步的。由于其具有加热效率高、速度快、可控性好及易于实现机械化和自动化等优点。 目前常用的最有效的热处理工艺，具有下列多种应用：表面淬火、透热淬火、回火和消除应力(低温)、退火和正火(高温)、焊缝退火、粉末金属烧结等。已在熔炼、铸造、弯管、热锻、焊接和表面热处理等行业广泛应用。在铸造方面，正在迅速发展双联熔炼工艺，即利用中频炉保温改性，进行球墨铁或合金钢的精密浇铸;在锻造方面，利用敢于加热实现快速透热热锻，不仅减少了氧化皮损耗而且大大地增加了锻模的寿命，其材料利用率可达85，锻件表面粗糙度可小于50m;在焊接、淬火方面，国外一方面致力于开发大功率全固态高频电源，一方面致力于开发高度自动化热处理成套处理系统。我国目前每年大约需要1000万t铸件，而铸造行业仍以冲天炉熔炼、一般铸铁的铸造为主，吨位较小，导致温度及成份波动大，废品率高。较好的铸造业废品率也在615间，而一般铸造厂的废品率则高达30。 真空渗锌：一种钢铁制件防腐蚀处理新工艺真空渗锌技术是一种新的钢铁制件防腐蚀处理的新工艺，它代表了钢铁防腐处理技术发展的新趋势。 传统的电镀锌工艺流程是：（表面清理）酸洗镀锌钝化烘干成品。在酸洗和钝化工序过程中会产生酸洗和钝化废水，需要进行废水处理；同时由于采用有铬钝化，使得钝化废水以及成品表面或多或少都残留对人体和环境有害的铬离子。真空渗锌是一种清洁、环保的钢铁防腐新工艺，是一种在铁素体状态下的化学热处理。它是以锌粉为原料，在转动的密闭容器中，让加热的钢铁被渗件在真空条件下与锌粉接触，使锌原子均匀扩散渗入钢铁制件表层，从而在钢铁制件基体表层形成致密均匀的锌铁比例不同的金属间化合物锌铁合金渗层（简称渗锌层）。真空渗锌与热镀锌相比较有如下优点:1、真空渗锌是在真空条件下，使锌原子渗入钢铁制件表层而形成锌铁合金层，因此它减缓或避免了氧化，提高了渗锌件的耐腐性和耐磨性。该技术最适合于处理形状比较复杂的部件，无论是螺丝、钢件内壁或凹槽等部位，在经渗锌处理后其渗锌层表面光滑、厚度均匀、且不起皱，不易剥落。2、真空渗锌件的渗层厚度可在20-120微米范围内实现控制，彻底解决了热镀锌紧固件公差配合不好的问题。3、真空渗锌是在密闭容器中完成的，因此完全消除了锌蒸气对大气的污染，彻底结束了热镀锌时操作工人遭受锌蒸气中毒和“放炮”飞溅出的高温锌液灼伤的历史。4、在大气污染比较严重的环境下，或长期处于盐水(海水)中浸泡时，真空渗锌件的耐腐蚀特点显得尤为突出，不会发生渗层剥落及锈斑等异常现象。5、真空渗锌工艺的节能效果显著，因为渗锌作业是在隔热、密闭的容器中进行的，因此热效率高，符合节能的要求。综上所述，经真空渗锌技术处理的钢件具有很高的耐腐性和耐磨性，其生产过程不污染环境，热效率高，符合节能要求。因此，该项技术具有先进性和科学性。推广此项技术必将创造出良好的经济效益和社会效益。环保型金属表面前处理技术发展趋势 随着人们对环境保护的越来越重视，环保涂装取代传统涂装已经成为了一种趋势和发展方向，而且这个发展速度正随着中国家电行业的日渐成熟而越来越快。刘万青表示，近一两年，国内家电企业环保意识普遍增强，对环保涂装前处理工艺的接受度大大提高，预计未来23年内，磷化替代处理工艺将取代传统工艺30%40%的份额。某企业有关负责人则表示，未来环保涂装需要依靠涂装化学品、设备和三废处理的共同配合，因此相关厂家、供应商之间的合作也会越来越紧密。虽然硅烷等纳米转化膜是未来几年取代磷化比较理想的工艺，但是并不是涂装技术发展的终点。无论是汽车车身板还是家电板，现在采用的涂装工艺一般是：脱脂磷化前处理电泳，但是在新技术不断发展逐渐成熟的过程中，新的涂装工艺会改变为：脱脂纳米转化膜电泳。随着科技的不断发展，人们总是在寻求更加简单、短小、更经济的处理方式，科学家们走在技术发展的前列，某前处理公司已经开始着手新的“二合一”的技术，这种新技术可以讲涂装工艺简化为：脱脂“二合一”涂层。这种“二合一”的工艺将金属前处理和电泳合二为一，简化了涂装工艺，减少了操作步骤，减小了设备数量及占地面积，在技术实现上也存在可行性，是涂装业很有前途的发展趋势。金属工业也在不断发展，镀锌层的质量也在不断提高，质量更好的镀锌层及后续的转化涂层及耐腐蚀保护涂层的工艺也会相应的不断改进。未来，家电厂可以从钢厂买来可直接使用的耐腐蚀性能良好的钢板，生产工艺将更精简、更环保，成本也将更低。麻省理工发明一项充电材料表面处理技术麻省理工研发成功10秒完成充电的汽车锂电池 【慧聪表面处理网】麻省理工学院研究人员发明了一项充电材料表面处理技术，采用新技术的锂离子电池可在几秒内完成充电。 一块锂电池完成充电一般需要6分钟或更长的时间。但传统的磷酸铁锂材料在经过表面处理生成纳米级沟槽后，可将电池的充电速度提升36倍(仅为10秒)。实现快速充电的MIT电池用材样品采用该项技术的锂电池亦具有高放电速度，因此可用于油电混合汽车的加速，使油电混合汽车的速度可赶上采用汽油发动机的汽车。MIT已对该项技术申请了专利并授权给了两家公司。MIT研究人员表示，由于这项新技术是在现有锂离子电池基础上的改进，不需要新材料，所以两年后就将会有商用产品推出。由GerbrandCeder教授指导的博士生ByoungwooKang表示，“通过对磷酸铁锂材料表面进行处理可使锂离子迅速移动列队进入通道并被迅速传送至终端”。几年前，Ceder在用计算机对锂离子电池所用材料进行仿真时发现，锂离子的传送速度应该比之前想象的要更快。在随后的深入仿真研究后发现：因磷酸铁锂材料表面可将锂离子送往块体材料(bulkmaterial)内部的通道数量有限，从而导致充电过程中锂离子的传送速度受到了制约。通过积累多年经验，Kang和Ceder发现：对磷酸铁锂材料进行表面处理使其生成间隔仅5纳米的多条凹槽，可将锂离子的传送速度提高36倍。“通过采用这项技术，电池充电将不再受锂离子传送速度的制约。这意味着以后锂电池不仅可以更快速地完成充电，也可以更快速完成放电”。研究人员表示，今后采用这一技术的手机和其他小型装置用锂电池将可在几秒内完成充电。对于新兴的电动汽车行业来讲，这意味着届时电动汽车的车速将可以提升到与燃气汽车相媲美。将这项充电技术用于现有锂电池基材并推出产品需要两年时间，在此期间可对用于电动汽车(electriccar)的家用充电器进行重新设计以使其能处理能量的快速传送。对于电动汽车来讲，车用电池在家中的充电速度不仅受到电池本身的限制也受业主家中电力情况的限制。迄今为止的测试表明，磷酸铁锂材料经纳米级表面处理之后和块体材料一样持久耐用，可以重复充电和放电而不会因老化影响充电效果。MIT研究经费来自美国国家科学基金会(NationalScienceFoundation)、材料研究科学与工程中心和美国能源部主持的先进运输用电池计划。 简介：不同材料零件的喷丸强化高强度钢由抛丸/喷丸强化引入的残余压应力是最终拉应力强度的一个百分比，该比率随着零件材料本身强度/硬度增加而增加。高强度/硬度的金属更脆，且对表面缺陷更敏感。对其进行抛丸/喷丸强化，能让这些高强度金属可以应用在易发生疲劳的工作条件下。飞机起落架通常设计的疲劳强度为300 ksi (2068 MPa)，结合抛丸/喷丸强化。没经过抛丸/喷丸强化的，机加工后的钢制零件在硬度为30 HRC.左右能取得最佳的疲劳属性。如材料强度/硬度超过这个水平，其疲劳强度会由于对表面缺口的敏感性和脆性增加而降低。通过导入的压应力，疲劳强度与增加的强度/硬度成比率提高。当材料硬度为52 HRC，强化后的疲劳强度可达144 ksi (993 MPa)，比未经过强化的同样材料抗疲劳强度增加了2倍多。利用抛丸/喷丸强化改善高强度/硬度零件的典型应用包括对扳手和冲击工具等。此外，表面的浅刮痕对于经过抛丸/喷丸强化的高强度钢的疲劳强度影响不大，而对于未经强化的则破坏性很大。渗碳钢渗碳和渗氮都是热处理过程，能让钢表面具有非常高的硬度。通常在5562 HRC。渗碳钢强化的好处在于：在200 ksi (1379 MPa)或更高的高应力水平下，能提供卓越的疲劳属性减少表面晶格间因氧化而造成渗碳异常情况对于完全渗碳和渗氮处理过的零件，要取得最佳的抗疲劳属性，建议使用硬度为55-62 HRC的丸料。脱碳钢脱碳是在热处理过程，铁合金表面碳含量减少。脱碳会降低高强度钢(240 ksi, 1650 MPa或以上)的疲劳强度70-80%；能降低低强度钢(2140-150 ksi, 965-1030 MPa)的疲劳强度45-55%。脱碳对于疲劳属性的破坏力与脱碳层深度并无特别的关系。脱碳层在0.003英寸深度，其破坏力与0.030英寸深度是一样的。强化工艺被证实为一种有效的方法，能恢复大部分由于脱碳过程损失的疲劳强度。因为多数零件的脱碳层不容易确定，所以当怀疑零件有脱碳情况时，建议对其进行强化处理以确保零件完好的抗疲劳属性。如果一个高硬度(58+ HRC)齿轮在强化后，表面呈现异常的严重凹陷，这可能被怀疑有脱碳存在。脱碳还经常伴有残余奥氏体的不良冶金状态。通过冷加工的抛丸/喷丸强化，能减少残余奥氏体百分比。奥贝球铁改善过的奥贝球铁在一些工程领域，能替代铸钢、铸件、焊接件。它具有优良强重比和耐磨性。奥贝球铁在某些高强度应用条件下，也能取代铝，它的密度是铝的2.5倍，而强度则是铝的3倍以上。通过抛丸/喷丸强化，该材料的弯曲疲劳强度还能提高75%。某些等级的奥贝球铁经强化后，能媲比用于齿轮制造的渗碳钢。铸铁近年来，球墨铸铁件的需求逐年增加，因为它具有相对较高的抗疲劳载荷性能。球墨铸铁件通常是没经过机加工，用于需承受载荷应力工作状况下。铸件表面存在的缺陷，如气孔、浮渣、片状石墨等都会相当程度地减低未经机加工的珠光体球铁疲劳属性。根据铸铁件表面的缺陷状况，零件疲劳极限严重的，会降低40%之多。抛丸/喷丸强化能改善表面存在小缺陷的铸铁件之疲劳属性。比如，柴油机缸体内衬护板件。在试验中使用了最大的强化强度，疲劳极限低于完全机加工过的零件样本疲劳极限6%左右。如果没有经过强化，疲劳极限低于完全机加工过的零件样本疲劳极限20%。此外，从外观看，经过强化的铸铁件表面呈现抛光效果，光泽、光滑。铝合金传统的高强度铝合金(2000系列和7000系列)由于其具有高强重比，早已普遍应用在航空领域。以下一些铝合金材料在航空/航天制造业方面的应用也逐渐增加，抛丸/喷丸强化工艺对其也具有很好的效果：铝锂合金(Al-Li) 等向性金属基复合材料(MMC) 铸铝(Al-Si) 钛高周疲劳(HCF)钛高周疲劳，比较了高性能欧洲赛车上所用的钛合金连杆之疲劳属性。通过抛丸/喷丸强化，钛合金连杆比钢制连杆，重量减轻了40%而疲劳极限则增加了20%。肽材料低周疲劳(LCF)最常见的应用是对于旋转涡轮发动机零件(如涡轮盘、转子、轴)，这些零件在抛丸/喷丸强化后能提高耐用性。每一次的起飞和降落视为一个循环次数。低周疲劳(LCF)高周疲劳断裂失效与低应力水平相关，低周疲劳断裂失效与高应力水平相关。对一个旋转发动机零件上的燕尾槽进行抛丸/喷丸强化后的结果。有2条未经强化的基准载荷曲线。使用了抛丸/喷丸强化后，循环疲劳曲线明显改善。镁镁合金通常不需要进行抗疲劳处理。但如果考虑到降低重量，改善零件强-重比的时，利用抛丸/喷丸强化能提高零件25-35%的疲劳强度。粉末冶金合理的强化能延长合金烧结钢耐疲劳极限22%。汽车零件如齿轮、连杆是粉末冶金材质进行强化的典型应用，特别对于高密度的粉末冶金锻造件，强化以提高疲劳属性非常有效。通过抛丸/喷丸强化，使表面致密化，能极大地提高疲劳极限度，特别适用于长期处于弯曲疲劳服役条件下的零件。海宁科泰克研制出世界一流的防银变色剂金、银因具有优良的导电性和装饰性，大量用于电子和饰品行业，由于存在氧化/硫化变色的缺点，使用过程中必须进行防护处理。以往最常用的方法是将工件放在铬酸盐中进行阴极电解保护，使其表面产生一层铬酸盐的氧化保护膜，众所周知，六价铬具有致癌性，由于工件在六价铬中进行保护，不可避免的带有六价铬，使其在许多行业受到限制，特别是饰品行业。另外，铬酸盐氧化保护膜对工件导电性有影响，因此在电子行业也受到很大限制。金、银单分子纳米有机保护膜一、前言 金、银因具有优良的导电性和装饰性，大量用于电子和饰品行业，由于存在氧化/硫化变色的缺点，使用过程中必须进行防护处理。以往最常用的方法是将工件放在铬酸盐中进行阴极电解保护，使其表面产生一层铬酸盐的氧化保护膜，众所周知，六价铬具有致癌性，由于工件在六价铬中进行保护，不可避免的带有六价铬，使其在许多行业受到限制，特别是饰品行业。另外，铬酸盐氧化保护膜对工件导电性有影响，因此在电子行业也受到很大限制。 现在，市场上出现的有机单分子保护膜，由于分子构造本身的缺陷，虽然不影响外观及导电性，但存在硫化试验时间短和工件水洗性差，处理槽寿命短的缺陷。我们现在讨论一种新型的AgAu-Shield Plus单分子保护膜，具有水溶性好、膜层不影响导电性和焊接性，颗粒真正达到纳米级，工作液澄清透明，硫化试验时间长，槽液稳定性特好，不影响外观以及不含金属杂质的单分子纳米有机保护膜。 AgAu-Shield Plus是一种特别配制用于金和金合金，银或银合金,的水溶性防氧化剂，若把工件浸在本溶液，即可形成一层约0.5-1.0nm厚度的纳米保护层，防止硫化银或其他有关的氧化反应发生。由于AgAu-Shield Plus的工作液是一种纳米颗粒溶胶，其颗粒为小于50纳米，可以进入钻过表层金属，保护其低层金属（如铜，镍，铜锡合金，等）。AgAu-Shield Plus的纳米溶胶使得它的性能大大超过同类产品。 二、分子构造及机理 此类化合物一般具有以下形态： A具有对金银有强烈吸附性能的化学基团，是单分子膜厚度的主要提供者，B单分子保护膜的末端基团，暴露在外部，具有强烈疏水性能，影响膜层抗氧化/硫化性能。 由于外观光亮细致的金属镀层，在微观状态下实际凹凸不平，具有空隙、/微空洞，因此要很好的进行防护，必须要有纳米级的和空隙，微空洞尺寸相符的分子将空隙填充，在此我们研制了一种保护剂，将大小分子进行恰当组合，大分子在金属表面吸附，纳米小分子（M）将金属空隙填充，做到防护性能最佳。 由于以往保护剂只采用长链化合物，因此对金银的凸出部分起到了防护，而对空隙的防护欠缺，抗氧化/硫化试验没有达到最佳状态。A对金银具有吸附性能，本文试验的单分子有机保护膜中，添加了纳米级的有机分子颗粒，可以钻入金银的分子空隙中，很好的填充了金属表面的易损部位，使金银的防护更为有效，抗氧化/硫化性更加突出。 AgAu-Shield Plus保护层几乎不影响金，银层的接触电阻和焊接性 Ag-Au-Shield Plus在金上使用性能更为突出，可以大大降低金层的厚度而不会降低性能,实际生产过程中可大量节约黄金。 结论： 1Ag-Au-Shield Plus溶液分子大小配伍合理，工作时将金银表面和空隙全部保护，抗氧化/硫化性能突出。 2AgAu-Shield Plus是在碱性条件下工作，由于镀金和镀银基本上还是采用氰化电镀，带出液呈碱性，因此可以大大提高槽液的工作时间（现有保护剂为酸性体系，碱性溶液带入会破坏保护剂稳定性），从而降低单位工件的工作成本工艺操作简易。 3保护剂抗氧化性/硫化性和金上的耐磨性，使贵金属用量大大节省。 4使用方便，将工件浸在工作液中，可发生化学反应形成有效的保护膜，银保护膜可以保证通过7分钟的5%硫化钾试验（25的条件下） 5由于溶液的亲水性，使得工件很容易清洗，镀件不带有水渍，抗手印，克服了其它同类产品难清洗等缺点。 6工作液没有不良气味，无毒，不含有机溶剂，形成的保护层无毒性和无刺激性，改善了车间工作环境，提高安全性及环保。 7保护层几乎不改变金，银层的接触电阻和焊接性。 8纳米保护膜可以同时降低表面摩擦系数，提高其耐磨性 AgAu-Shield Plus的工作机理可描述为，活性分子不但可以在金，银，白金，钯等贵金属表面形成单分子疏水膜，可以通过微孔对低层的金属进一步反应，从而达到封闭微孔的效果。 激光表面清洗的原理和实际应用(一)1.前言随着科学技术的高速发展，激光技术已越来越多地应用于人们的生产和生活的各个领域。从超市的条形码、激光打印机到激光美容、治疗近视，并已为人们所熟悉。激光设备用于工业生产的切割、钻孔以及焊接也为许多人所了解。但激光设备在清洗行业的应用，人们还不够熟悉和了解。激光清洗技术是近10年来飞速发展的一种新型清洗技术，它以自身的优势和不可替代性在许多领域中逐步取代了传统清洗工艺。下面对激光设备为什么能够进行清洗？可用于清洗什么？清洗的效率效果如何？作一简单介绍。2.激光与清洗传统清洗工业有各种各样的清洗方式，多是利用化学药剂和机械方法进行清洗。在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保和安全意识日益增强的今天，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类将变得越来越少。如何寻找更清洁，且不具损伤性的清洗方式是我们不得不考虑的问题。而激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法。同时，激光清洗可以解决采用传统清洗方式无法解决的问题。例如，工件表面粘有亚微米级的污染颗粒时，这些颗粒往往粘得很紧，常规的清洗办法不能够将它去除，而用纳米激光辐射工件表面进行清洗则非常有效。还由于激光对工件是无接触清洗，对精密工件或其精细部位清洗十分安全，可以确保其精度。所以激光清洗在清洗行业中独具优势。激光为什么能够用来清洗？为什么对被清洗物体不会造成损害呢？首先了解一下激光的本质。简单来说，激光和在我们身边的如影随形般的光线(可见光和不可见光)没有什么不同，只不过激光是利用谐振腔把光聚集在同一个方向上，并且有较单纯的波长，协调性等性能更好，因此理论上所有波长的光都可以用来形成激光，但实际上受限于能够激发的介质不多，因此能够产生稳定且适合工业生产的激光光源相当有限。被广泛使用的大概也就是Nd:YAG激光、二氧化碳激光和准分子激光。由于Nd：YAG激光可以通过光纤传输更适合工业应用，因此在激光清洗中也多被采用。3.激光表面清洗的优点与机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗、高频超声清洗等传统清洗方法相比，激光清洗具有明显的优点。3.1激光清洗是一种”绿色”的清洗方法，不需使用任何化学药剂和清洗液，清洗下来的废料基本上都是固体粉末，体积小，易于存放，可回收，可以轻易解决化学清洗带来的环境污染问题；3.2传统的清洗方法往往是接触式清洗，对清洗物体表面有机械作用力，损伤物体的表面或者清洗的介质附着于被清洗物体的表面，无法去除，产生二次污染，激光清洗的无研磨和非接触性使这些问题迎刃而解；3.3激光可以通过光纤传输，与机器手和机器人相配合，方便地实现远距离操作，能清洗传统方法不易达到的部位，这在一些危险的场所使用可以确保人员的安全；3.4激光清洗能够清除各种材料表面的各种类型的污染物，达到常规清洗无法达到的清洁度。而且还可以在不损伤材料表面的情况下有选择性地清洗材料表面的污染物；3.5激光清洗效率高，节省时间；3.6购买激光清洗系统虽然前期一次性投入较高，但清洗系统可以长期稳定使用，运行成本低，以Quantel公司的LASERLASTE为例，每小时的运行费用仅为1欧元左右，更重要的是可以方便地实现自动化操作。激光表面清洗的原理和实际应用(二)4.激光表面清洗的原理脉冲式的Nd:YAG激光清洗的过程依赖于激光器所产生的光脉冲的特性，基于由高强度的光束、短脉冲激光及污染层之间的相互作用所导致的光物理反应。其物理原理可概括如下：a)激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收。b)大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体)，产生冲击波。c)冲击波使污染物变成碎片并被剔除。d)光脉冲宽度必须足够短，以避免使被处理表面遭到破坏的热积累。e)实验表明当金属表面上有氧化物时，等离子体产生于金属表面。等离子体只在能量密度高于阈值的情况下产生，这个阈值取决于被去除的污染层或氧化层。这个阈值效应对在保证基底材料安全的情况下进行有效清洁非常重要。等离子体的出现还存在第二个阈值。如果能量密度超过这一阈值，则基底材料将被破坏。为在保证基底材料安全的前提下进行有效的清洁，必须根据情况调整激光参数，使光脉冲的能量密度严格处于两个阈值之间。每个激光脉冲去除一定厚度的污染层。如果污染层比较厚，则需要多个脉冲进行清洗。将表面清洗干净所需要的脉冲数量取决于表面污染程度。由两个阈值产生的一个重要结果是清洗的自控性。能量密度高于第一阈值的光脉冲将一直剔除污染物，直到达到基底材料为止。然而，因为其能量密度低于基底材料的破坏阈值，所以基底不会受到破坏。5.激光清洗的实际应用激光清洗不但可以用来清洗有机的污染物，也可以用来清洗无机物，包括金属的锈蚀、金属微粒、灰尘等。下面介绍一些实际应用情况，这些技术已非常成熟，已被广泛应用。5.1模具的清洗：每年全世界的轮胎生产企业制造数亿个轮胎，生产过程中轮胎模具的清洗必须迅速可靠，以节省停机的时间。传统的清洗方法包括喷沙、超声波或二氧化碳清洗等，但这些方法通常必须在高热的模具经数小时冷却后，再移往清洗设备进行清洁，清洁所需的时间长，并容易损害模具的精度，化学溶剂及噪声还会产生安全和环保等问题。利用激光清洗方式，由于激光可利用光纤来传输，因此在使用上深具弹性；由于激光清洗方式可用光纤连接而将光导至模具的死角或不易清除的部位进行清洗，因此使用方便；由于橡胶并无气化，因此不会产生有毒害的气体，影响工作环境的安全。激光清洗轮胎模具的技术已经大量在欧美的轮胎工业中被采用，虽然初期投资成本较高，但可在节省待机时间、避免模具损坏、工作安全及节省原材料上所获得的收益迅速得到回收。根据Quantel公司的LASERLASTE激光清洗系在上海双钱载重轮胎公司生产线上进行的清洗试验表明，仅需2个小时就可以在线清洗一套大型载重轮胎的模具。和常规清洗方法相比，经济效益是显而易见的。食品工业模具上防粘的弹性膜层需要定期更换以保证卫生，不用化学试剂而使用激光清洗也特别适合这种应用。国内PVD技术应用与研究现状(一)1引言当前，制造业已发生了革命性的转变，以数控机床为基础的现代制造技术正朝着高速、干式切削加工的方向迈进。在该领域中，切削刀具制造技术的发展至关重要。由于刀具涂层技术可大幅度地提高切削刀具的综合性能，尤其是近年来超硬薄膜设计概念的提出，在理论上可有效地改善刀具的高温性能，使涂层刀具应用于高速、干式切削加工成为可能。在数控机床日益普及，现代先进制造技术概念逐渐形成及国家大力推进节能、环保制造模式的影响下，自2000年起，国内刀具涂层技术掀起了第二次发展热潮，发展的重点为各类PVD技术。大专院校以设计、表征超硬薄膜为主要研究方向，而社会兴办刀具涂层加工服务中心则成为国内刀具涂层业发展的主流。尽管国内刀具涂层技术水平依然落后，但应用市场的普及性及需求量已远远超出预计结果。因此，高水平、稳定的刀具涂层技术是国内工具行业极其渴望的，如果国内能开发出相应的原创技术，则短期内可在国内形成广泛的刀具涂层加工服务体系，并会带来巨大的社会经济效益。2国内商业应用PVD技术概况国内PVD涂层技术的研发工作始于八十年代初，八十年代中期研制成功中小型空心阴极离子镀膜机及高速钢刀具TiN涂层工艺技术。由于对刀具涂层市场前景的看好，国内引进了热阴极离子镀及阴极电弧(多弧)离子镀技术与装备。技术及装备的引进摧动了国内刀具PVD涂层技术的第一次开发热潮，国内各大真空设备厂及科研单位纷纷展开了离子镀膜机的研制工作，并于九十年代初开发出多种PVD设备。但由于大多数的设备性能指标低，涂层工艺稳定性差，预期的市场效益未能实现，从而导致了近十多年国内刀具PVD涂层技术处于徘徊不前的局面。尽管九十年代末国内成功开发出了硬质合金TiN-TiCN-TiN多元复合涂层工艺技术，并达到了实用水平，但在随后的发展过程中也并未得到市场认可。随着我国汽车工业的迅速崛起、先进制造技术的大量引进及数控加工技术大面积的普及，自本世纪初，PVD技术在国内掀起了第二次开发热潮。与九十年代不同，目前国内PVD技术的发展更具多元性及创新性，归纳起来有以下几种类型：阴极电弧法(Cathode Arc Deposition)国内已由小圆型阴极电弧技术发展到大面积阴极电弧技术及柱型靶阴极电弧技术，主要用于TiAlN等薄膜的制备。热阴极法(Hot Cathode Plating)源于Balzers的技术，主要用于TiN等薄膜的制备。磁控溅射法(Magnetron Sputter Plating)近年来，磁控溅射技术一直是国内涂层业的重点发展方向，先后出现了非平衡磁控溅射技术、磁控溅射加辅助离子源技术等，可制备各类薄膜。磁控溅射附加阴极电弧法目前国内已较多采用的技术，可用于多种薄膜的制备。空心阴极附加磁控溅射及阴极电弧法空心阴极在国内是一项传统技术，其应用市场仍旧存在。为了充分发挥此技术的特点，国内的研究者将空心阴极与磁控溅射技术、阴极电弧技术结合在一起，用于多元薄膜的制备，且这种全新的尝试已对市场产生了影响。归纳起来，国内刀具涂层技术开发的目的仍以TiAlN薄膜为主，上述各类技术已可在切削刀具上制取多种膜层，包括TiAlN薄膜，但目前所欠缺的是应用基础的研究及工业化生产工艺稳定性的保障。3当前国内薄膜技术研究的主要热点近年来纳米超硬膜技术已成为涂层领域研究开发的热点，自2000年以来在国内已进入持续开发阶段。超硬膜定义为硬度大于40GPa，众所周知，金刚石、立方氮化硼、非晶态类金刚石等具有超硬膜的本征硬度，其研究及应用已经历了较长时间，但其膜系本身的某些特性却制约了应用领域的拓展。如金刚石薄膜并不适合于铁基材料的切削加工，而立方氮化硼薄膜由于难于与刀具基体结合、易剥落，且高纯度的c-BN制备困难，也尚未达到商业应用水平。因此近年来薄膜技术的开发热点更多的集中于非本征超硬膜的研究。非本征硬度超硬薄膜的超硬性和力学性能主要来自于它们组成物的性质和超细显微结构，其组成物多为氧化物、碳化物、氮化物及硼化物，而其显微结构达到了纳米数量级。国内PVD技术应用与研究现状(二)按照Koehler外延异质结构理论，当沉积制备两种不同弹性模量金属M(1)和M(2)的多层膜时(EM(1)EM(2)，单层膜的厚度尺寸达到较小数量级时，可有效地阻碍位错源在层内的增殖；当受外部应力作用时，M(1)中的位错将向M(1)/M(2)界面移动，M(2)中形成的弹性应变会产生一种排斥力，阻碍位错通过界面，因此多层膜的硬度比由混合规则计算得到的硬度高得多。基于Koehler理论，纳米多层膜的研究已逐渐成为涂层界的开发热点，其设计思路是控制多层膜的一维周期结构，有效调整膜中的位错、缺陷及运动，从而获得高硬度、高模量及高温性能优异的薄膜。按其组成，纳米多层超硬膜可分为如下几类：氮化物/氮化物：TiN/VN，56GPa；TiN/VNbN，41GPa；TiN/NbN，51GPa；TiN/SiN，80105GPa氮化物/碳化物：TiN/CNX，4555GPa；ZrN/CNX，4045GPa碳化物/碳化物：TiC/VC，52GPa；TiC/NbC，4555GPa；WC/TiC，40GPa氮化物或碳化物/金属：TiN/Nb，52GPa；TiAlN/Mo，51GPa氮化物/氧化物：TiAlN/Al2O3硼化物/氮化物或碳化物：TiB/TiN，TiB/TiC，5070GPa金属/金属等纳米多层膜的超硬特性及高的模量预示着在工具领域的广阔应用前景，因此激发了国内相关科研工作者的开发热情。自2000年以来，武汉大学、吉林大学、上海交通大学、西安交通大学等相继开展了类似的研究工作。研究的重点在于各类纳米多层膜致硬机理的探索，所研究的膜系涉及C3N4/TiN、TiN/NbN、TaN/NbN、TiN/Al2O3，TiN/Si3N4，TiN/AlN，TiN/TiB2，TiN/SiO2，TIN/SiC，AlN/VN，Si3N4/CrN等，并获得了所期望的硬度及杨氏模量，而采用的制备手段则以PVD磁控溅射技术为主。上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室所做的纳米多层AlN/(Ti,Al)N膜，当一维调制周期为10nm时，得到最高硬度29GPa；而当一维调制周期为1.3nm时，可得到最高杨氏模量377.8GPa。但应引起重视的是，要实现超硬效应，经实验室研究证实，多层膜的一维周期通常应在10nm左右，而以磁控溅射为主的薄膜制备技术则基于通过对靶材与被镀工件空间位置及时间长短的控制，达到调整此周期的目的。对于复杂型面的切削刀具而言，各型面处获得均匀一致的纳米尺度的多层膜层显然十分困难，因此，尽管纳米多层膜的超硬特性及高的模量有望大幅度地提高刀具的综合性能，但到目前为止尚未能进入商业应用。德国慕尼黑工业大学的Veprek等则根据Koehler的外延异质结构理论，提出了纳米复合超硬薄膜的理论和设计概念，并采用等离子体化学气相沉积方法制备了Ti-Si-N(nc-TiN/-Si3N4)薄膜，据称薄膜硬度可达到105GPa。国内的西安交通大学、青岛化工学院、成都工具研究所等也与其合作进行了相关的研究工作，并获得了具有价值的实验数据。仅就制备方法而言，PCVD更适合复杂型面工件的纳米级薄膜的制备，然而目前工艺的重复性则是影响其商业应用的关键问题。4国内PVD技术研究及应用存在的问题4.1刀具涂层市场的变化涂层刀具的应用与切削加工技术紧密相关，与九十年代不同，目前的应用更多地集中于硬质合金可转位刀片、高速齿轮刀具、硬质合金棒式刀具及部分异型刀具。应用于数控机床，其切削加工速度通常高于100m/min，而单一的TiN薄膜已难于满足使用要求。目前国内商业应用PVD技术，仍以高速钢刀具涂层为主，尽管市场对涂层刀具的需求不断上升，例如重庆地区的刀具涂层加工总额已从2000年的100万元增长到了今年的1000万元以上，但应用领域仍以摩托车齿轮加工等行业为主，切削速度大多低于50m/min；而在硬质合金刀具领域应用较少，其大多数高端涂层刀具产品被国外涂层公司所垄断，尤其是国外刀具涂层加工服务中心的出现，使国内的涂层加工服务企业面临更加严峻的竞争局面。 机械镀锌与电镀锌、热浸镀锌对比应用优势1与电镀锌的对比应用优势 在工业应用上，电镀锌过程将在阴极析出氢气，这会对作为阴极析出氢气，这会对作为阴极上受镀的高强钢零件产生渗氢作用，结果使这种高强钢零件在使用过程中产生氢脆断裂而引发事故(目前国内，时有发生淬火高强射钉在使用过程中和崩断事故，这与采用电镀锌工艺有相当关系。发达国家对于射钉产品使用的安全规范，拒绝射钉表面防腐采用易产生氢脆断裂的电镀工艺)：机械镀锌工艺对高强钢零件的镀覆不产生氢危害，这一功能优势，电镀锌是不可比的。另外，对比电镀锌，机械工业镀锌工艺的优势是：操作简单、对细小零件的滚镀更易控制，能耗少、半小时时间就可以完成50um镀层厚度的镀覆。2与热浸镀锌的对比优势热浸镀锌工艺的镀锌层，是用于钢铁基本长期户外防腐蚀镀层工艺，这种工艺用在大型钢铁件(输电铁塔、工程钢结构等)镀锌防腐上，不容质疑：但在户外使用紧固零件的热镀浸锌上，国内工艺过程实施、基本是手工操作，加上热浸镀锌工艺过程的特征，与机械镀锌工艺的特点比较，就呈现出工艺应用的优劣问题，如：热浸镀锌垫片类、细小类零件时，零件易粘连，镀螺纹零件，熔融锌镀层会堵塞螺纹、对螺母必须镀后重新套扣；烟尘、粉尘、金属热蒸汽污染严重，而机械镀锌工艺则不存在这类缺点，此外机械镀锌镀层表面要比热浸镀锌表面来得光滑、光亮；对环保来讲，是具有相当可比性的清洁工艺。从功能上，高温熔融的热镀锌过程会对淬火高强紧固零件的表面造成退火变软，如8.8级高强钢高速公路护栏紧固件，采用热浸镀锌时，按技术标准进行的拉力试验，就反映出产品质量不合格或不稳定性。机械镀锌是室温条件操作就不会对淬火钢零件的表面造成退火影响。机械镀锌镀层还具有抗大气酸雨的功能，通过试验对比，它的抗菌素酸雨能力是热浸镀锌层的三倍，如相同镀层厚度的机械镀锌零件与热浸镀锌零件在10%15%的稀硫酸溶液中浸泡，其酸腐蚀露铁时间，机械镀锌层比热浸锌锌层将延迟三倍。这种抗酸雨功能应用于大气酸雨严重的户外电力铁塔式紧固零件将尤为重要。上述要求对比事例说明，要求长期防腐蚀的户外应用紧固零件的镀锌防腐，完全可以用机械镀锌代替热浸镀锌.金属表面处理： 一种机械镀锌工艺的介绍一、市场前景分析：据统计国内适合于机械镀的产品有电力、交通、机械用的紧固件，水暖管件、射钉、水泥钉、环链等(每年约200万吨)。目前实际应用机械镀的每年仅有1万吨左右的产量，并以加工出口为主。随着市场发展，对金属表面处理的要求越来越高，机械镀锌必将在相当多类别的工件镀锌上取代传统电镀、热镀锌工艺，而且工业发达国家的五金产品逐步向高中档产品发展，已将中低档五金产品转移到发展中国家设厂生产。与印度、韩国、越南等国相比，中国具有更大的市场潜力，这包括了国内和加工出口市场，目前正逐步发展成为世界五金加工和出口大国。近年来随着我国机械镀锌工艺技术的发展，国外委托国内加工的量逐年增加，分布于四川、浙江、河南、河北及沿海各省。可见机械镀在国内有着巨大的发展空间，再加上国外机械镀锌设备和原料昂贵(整套设备42万美元)，工艺复杂，这些都为国内机械镀锌工艺及设备创造了良好的发展机遇。随着人们的环保意识增强，以及环保法规的落实，传统镀锌工艺技术的发展将受到限制，机械镀锌技术属于“绿色”表面处理技术，因良好的社会和经济效益，机械镀锌工艺有极好的应用前景。二、工艺简介机械镀锌所用的设备机械镀所用的设备主要功能是提供机械碰撞力使混合料液形成合理的流态。如把工件、玻璃珠、水、金属(锌)粉和添加剂视为一个流体，则主设备就满足以下功能：1、造成工件与玻璃珠的碰撞和搓碾运动。2、流体处于被搅拌的浑沌状态，避免金属(锌)粉、添加剂和工件按质量和粒度的偏聚分布。3、具有装卸料的功能或便于装卸料。机械镀设备具有调速的镀筒，可翻转以满足不同位置装卸料，满足了机械镀的动作功能。生产率为最大250公斤/小时。设备主要组成有：滚筒(采用液动系统)、电机(动力部分)、控制板。三、工艺特点：1、镀层均匀光亮，厚度可按用户要求在5100um内可控制，容易实现镀层合金化。主要镀种有：机械镀锌、机械镀铜等。2、在室温下操作