金屬表面改性技術分類

表面改性技術的定義：表面改性是指采用某種工藝手段是材料表面或得與基體材料的組織結構、性能不同的一種技術。

技術優(yōu)勢：材料經過表面改性處理后，既能發(fā)揮基體材料的力學性能，又能使材料表面獲得各種特殊性能；表面改性技術可以掩蓋基體材料的表面缺陷，延長材料和構件的使用壽命；節(jié)約稀有 貴 重金  屬材料，改善環(huán)境。

表面改性技術的分類：金屬表面形變強化、表面熱處理、金屬表面化學熱處理、離子束表面擴滲處理、高能束表面處理、離子注入表面改性。

金屬表面形變強化

表面形變強化技術中常用的有噴丸、滾壓、豪克能技術?，F(xiàn)在問題MIM改進措施及建議美國、歐洲及日本等世界工業(yè)發(fā)達國家上世紀90年代初基本完成MIM技術向MIM產業(yè)發(fā)展的轉變，我國MIM行業(yè)與國外總體水平差距大概在10-15年。噴丸使用高壓或壓縮空氣作動力，比較靈活但動力消耗大；滾壓大家都很清楚，結合金屬冷做硬化的原理提升工件的硬度和耐磨性；豪克能技術是一項先進的金屬形變強化技術，采用30KHZ以上的振動頻率的高頻振動以及一定數(shù)值的靜壓力，形成對工件的強化加工，具有晶粒細化至納米級、硬度耐磨性提升、同時工件表面Ra達0.2以下的顯著效果；

表面熱處理：僅對工件表面進行加熱、冷卻的工藝，從而改變表層組織和性能而不改變成分的一種工藝。

金屬表面化學熱處理：利用元素的擴散性，使金屬元素深入金屬表層的一種熱處理工藝。

離子束表面處理：用一定能量的離子轟擊固體表面，使固體近表面層物理、化學性質發(fā)生變化的工藝技術，包括離子注入、離子束混合、離子濺射、離子刻蝕等技術。業(yè)內人士都知道混煉對喂料生產很重要，但卻并不是所有人都能系統(tǒng)知道哪些因素會影響到混煉效果，今天小編就和大家一起從粉末與粘結劑配比和加料順序的角度了解一下。離子注入是將某種離子“打進”固體，改變固體近表面層的化學成分和固體結構。離子注入技術用于半導體摻雜和金屬和其他材料的表面改性。離子束混合是用離子轟擊鍍有多層薄膜的金屬，使各層原子因離子碰撞發(fā)生互混。

利用激光掃描過程中材料自身的組織結構變化或引入其他材料實現(xiàn)工件表面性能的改善，該技術能選擇性地處理工件表面，有利于在工件整體保持足夠的韌性和強度的同時，表面獲得較高的、特定的使用性能，如耐磨、耐蝕和kang疲  勞、kang氧化等。

電子束使金屬材料表面很快上升到奧氏體相變退度(低于熔化溫度)，持續(xù)一段時間后電子束停止轟擊.熱t(yī)很快向冷的荃體金屬擴散，使加熱表面自行淬火，其組織轉變?yōu)轳R氏體，表面硬度顯著提離。

粉末冶金生胚強度

粉末冶金生胚強度的概念粉末冶金生坯強度是指冷壓的粉末壓坯的機械強度。粉末冶金零件生坯具有適當?shù)膹姸仁潜匾模员銐号鲝年幠Ｖ忻摮龊蛯⑵溥\送到燒結爐而不會損壞?！罱M合為了節(jié)省庫存與組裝費用，當講多個零件團結為一個零件時，可以受益。生坯強度取決于金屬粉末的種類與施加的壓力。軟金屬的粉末、不規(guī)則顆粒形狀或多孔性顆粒結構的粉末都具有較高的生坯強度。對于軟金屬，用較低的壓力即可生產出能夠進行搬運的壓坯。較硬的粉末則需要較高的壓力。

要理解粉末冶金生坯強度，就必須知道哪種力使金屬之間產生黏著。當使清潔的金屬表面相互接觸時，由于它們之間的接觸面積小，從而它們之間的黏著力小。使金屬表面形成一層氧化膜，以防止金屬表面被腐蝕，此處理過程稱為“發(fā)藍”。施加壓力使接觸面積增大，不管顆粒形狀和表面粗糙度如何，這種接觸面積大體上正比于施加的壓力。對粉末冶金生坯強度的這種解釋就將重點放在了建立顆粒之間原子與原子的金屬接觸。如上所述，與球形顆粒粉末相比，不規(guī)則形狀顆粒壓制的壓坯具有較高的生坯強度。這種較高的強度來自于粉末冶金壓坯中不規(guī)則形狀顆粒之間的相互聯(lián)鎖。對相互聯(lián)鎖現(xiàn)象的解釋仍然有爭議，但看起來可能是由于在由不規(guī)則顆粒壓制的壓坯中，在相當大程度上，相鄰顆粒之間形成了較好的原子接觸。

粉末冶金工藝很適用于大批量生產這類的零件。它可以為各種形狀復雜的零件生產設計且不浪費材料。2、能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的檔次。不過，制造鐵框在技術上并非易事。在早期開發(fā)中，使用傳統(tǒng)潤滑劑，諸如硬脂酸鋅與EBS臘等進行過生產試驗，生坯廢品率高達50%。目前，有通過用溫壓提高生坯密度和通過采用模壁潤滑減少或消除混合粉中的潤滑劑的方法來提高生坯強度。

金屬粉末增塑擠壓成型與注射成形工藝比較

粉末冶金技術發(fā)展到今天已經有了不少的分支和不同的工藝，在這其中zui具有代表性的兩種工藝非增塑擠壓成型和注射成形莫屬了，雖然同屬于粉末冶金，但是它們又有很多不同，今天就讓小編帶大家一起來了解一下吧。

先來看看金屬粉末增塑擠壓成形工藝，這是一種在金屬粉末包套擠壓等工藝的基礎上發(fā)展而來的，可以在較低的溫度下對具有優(yōu)良流動性的銅、鎢、硬質合金、高熔點金屬間化合物以及陶瓷材料進行擠壓成形的新工藝。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布，稱為片狀珠光體。目前該工藝已經有了專用的連續(xù)擠壓設備。該工藝過程使用的物料是添加了一定量增速劑的具有優(yōu)良流動性的金屬粉末。利用該工藝生產的坯件，在經過干燥、燒結之后就可以成為最終成品了。

再來看一下另外一種新型的金屬零部件成形工藝—金屬注射成形。二、鈍化處理所謂鈍化處理是指在一定的溶液中進行化學處理﹐在鍍層上形成一層堅實致密的﹐穩(wěn)定性高的薄膜的表面處理方法。它是將傳統(tǒng)的粉末冶金和現(xiàn)代塑料注塑技術相結合并依托于粘結劑配方研發(fā)和喂料生產技術的一種近凈成形工藝。它是一種發(fā)展歷史久遠但發(fā)展速度緩慢的成形工藝，該工藝的基本流程就是將金屬粉末和粘結劑的混合物在一定的溫度和壓力條件xia注入特定的模腔中得到接近最終產品尺寸和形狀的坯件，再對坯件進行脫粘、燒結得到具備一定機械性能的最終成品的過程。

通過以上的描述可以看出，粉末增塑擠壓成形與注射成形有很多相同的優(yōu)點，所以近幾年這兩種工藝都得到了迅猛發(fā)展，兩者共同的優(yōu)點總結一下有四點：近凈成形，都可以一次成形最接近制品最終形狀的坯件;利用傳統(tǒng)的鑄造、機加工等防范難以生產的形狀的金屬制品，尤其是小型復雜零件和細長零件的成形中占有很大優(yōu)勢;可適用的材料范圍都相當廣泛，一些用常規(guī)辦法不好制備成品的材料都可以采用此兩種方法;該兩種方法可以作為新材料及其產品的新的研發(fā)方法。表面處理是通過一種材料經過加工轉化為另一種物體表面的方式叫表面加工，主要是為了提高物體表面的美觀感，金屬表面工藝處理還可以保護材料不受環(huán)境污染破壞，目前我們常見的有烤漆和電鍍兩種。

兩者一個顯著共同點是都要使用粘結劑。從粘結劑的選用及配方上來看，兩者采用的粘結劑都可以歸為三大體系，蠟基、jia基纖維素基和塑基，用量上也差不多，都在在8%～20%的質量比范圍。從工藝上來看，都要在坯件成形以后進行粘結劑的徹底脫除。

但是兩者也有很明顯的不同，在原料上，增塑擠壓成形使用的金屬粉末粒度變化區(qū)間比較大，從幾微米到幾百微米都可以使用;而金屬注射成形對金屬粉末的要求比較高，粉末的粒度一般在0.5-20微米之間，對粉末制備方法和粉末形狀有著更高的要求，因此成形后的制品更致密，燒結時收縮率小，尺寸精度更高。密煉機是一種設有一對特定形狀并相對回轉的轉子、在可調溫度和壓力的密閉狀態(tài)下間隙性地對聚合物材料進行塑煉和混煉的機械，主要由密煉室、轉子、轉子密封裝置、加料壓料裝置、卸料裝置、傳動裝置及機座等部分組成。

如果要說兩者的差異的話，成形設備和物料受力的的不同是其另外一個顯著的區(qū)別，增塑擠壓成形采用的是專用螺桿擠壓成形機，物料處于兩向壓縮和一向擠出拉伸的變形，其中的擠壓力一般不會超過300Mpa;而注射成形采用的注射成形機，在成形過程中物料受到的是三向壓應力，其變形是三向力的壓縮變形。四、金屬熱處理的第四把火——回火：1、回火為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。

通過兩者共同點和不同點的比較，我們認識到，兩者都是當今粉末冶金技術新的發(fā)展方向，都可以在成形難加工材料的小尺寸復雜形狀制品方面發(fā)揮優(yōu)勢，如果在精密度要求不是特別高的情況下可以采用增塑擠壓成形工藝以降低生產成本，而精密度要求高的制品的成形則只能通過對粉末粒度要求嚴格的金屬粉末注射成形來實現(xiàn)。電化學拋光過程分為兩步：(1)宏觀整平溶解產物向電解液中分散,材料外表幾何毛糙下降,Ra＞1μm。

金屬粉末充模模擬機理和顆粒模擬的使用

對于多相填充流，人們發(fā)現(xiàn)可以因為剪切力作用，或是顆粒間的相互作用而形成些獨特的結構。特性使得這一現(xiàn)象尤為突出。這就帶來了一些問題，比如：流體是否均勻，流體是否是多相的且每個組分是否都起著獨立的作用來影響整個流體的流動性。粉末冶金齒輪是各種汽車發(fā)動機中普遍使用的粉末冶金零件，雖然在大批量的情況下是非常經濟實用的，不過在其他方面也有待改進的地方。通過觀察流道橫截面上的流體可以發(fā)現(xiàn)許多有趣的現(xiàn)象。和中顯示的是橫截面的放大圖，顯示出了相的分離以及年輪一樣的結構。上面圖片中的白色條紋是相分離的一種表征，那里是一些粘結劑中的低熔點組分。在這樣的地方很容易產生裂紋。這種結構明顯表明流體是多相的，甚至可能是類固體的。所以實際上的MIM喂料熔體是非均質的流體，其運動方式和均質流體存在著差異。

　　在粉末-粘結劑兩相體系中，粉末顆粒和粘結劑之間存在著強烈的相互作用，因此顆粒附近粘結劑的運動將受到一定的限制。運用該技術可直接生產多孔、半致密或全致密的材料和制品，因此應用十分廣泛。在這個模型里，將具有不規(guī)則形狀的粉末簡化為規(guī)則球形的顆粒，每個顆粒周圍包覆著一層粘結劑，這層粘結劑隨顆粒一起運動，即將其看成一個復合單元。粘結劑的厚度假定是常數(shù)，以此確保系統(tǒng)質量的恒定。盡管這些復合單元的周圍還有自由粘結劑的存在，且其粘性制約了粉末顆粒的運動，還是可將復合單元看成是不受外圍粘結劑介質的影響。

　　修正顆粒模型顆粒模型較為充分地考慮了MIM喂料的獨特性，可以描述粉末的運動情況，因此這個模型在簡單計算每個粉末顆粒的實際運動情況方面較為精準，但對于實際的三維問題，顆粒模型的微觀分析需要大量的單元，且容易造成計算的發(fā)散。很難將其應用到諸如粉末等微細粉末的分析。三、空氣氣氛：這種燒結氣氛主要是在燒結爐內通過一定空氣氣體，也可以看作是在常壓狀態(tài)下燒結，一般在金屬復合材料和陶瓷材料的燒結制品中應用。所以必須對已有的顆粒模型進行一定的修正。展示了通過這種顆粒模型模擬出來的MIM喂料充模的情況。從中可以較清楚地看出密度分布的不均勻性。

　　結論由于MIM喂料在模腔中的流動可以看成是固-液兩相流動，所以采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質模型來進行流動模擬存在較大的偏差。很多研究表明，MIM喂料在充模過程中將發(fā)生粉末和粘結劑分離的現(xiàn)象。電解拋光其長處是鏡面光澤維持長,工藝穩(wěn)固,污染少,本錢低,防腐性好。通過這種方法可以直接考察粉末特性（粒度、粒徑分布、密度和形狀等）對流動過程的影響。從而可以監(jiān)視流動過程中粉末的運動、聚集以及密度變化分布情況和兩相分離等特殊現(xiàn)象。為了簡化三維問題中的計算，還在基于修正顆粒流體動力學的基礎上對該模型進行了修正。