一文了解表面处理工艺

2022-07-05 13:39:06 作者：材易通来源：材易通分享至：

1、表面处理概念

利用现代物理、化学、金属学和热处理等学科的边缘性新技术来改变零件表面的状况和性质，以达到预定性能要求的工艺方法，称为表面处理。

2、表面处理技术的分类（按工艺特点）

①表面改性技术（金属、非金属）

通过物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、相组成、微观结构、缺陷状态、应力状态。材料表面化学组成不变。

②表面合金化技术（金属）

通过物理方法，使添加材料进入基体，形成合金化层。

③表面转化膜技术（金属）

通过化学方法，使添加材料与基体发生化学反应，形成转化膜。

④表面涂（镀）层技术（金属、非金属）

通过物理、化学方法，使添加材料在基体表面形成镀、涂层。基材不参与涂层的形成。

3、常见的表面处理方法

3.1 表面改性技术

通过物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、相组成、微观结构、缺陷状态、应力状态。材料表面化学组成不变。

01 表面淬火

表面淬火是指在不改变钢的化学成分及组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行快速冷却（淬火），使表面硬化的一种热处理方法。

02 喷砂

喷砂处理是利用高速喷射出的砂粒或铁粒，对工件表面进行撞击，以提高零件的部分力学性能和改变表面状态的工艺方法。

喷砂与喷丸处理，工艺相似，主要差别在沙粒直径上。该工艺主要应用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐蚀性等，还可用于表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊件的残余应力等。

03 滚压

滚压是在常温上用硬质滚柱或滚轮施压于旋转的工件表面上，并沿母线方向移动，使工件表面塑性变形、硬化，以获得准确、光洁和强化的表面，或特定花纹的处理工艺。

04 拉丝

在外力作用下使金属强行通过模具,金属横截面积被压缩,并获得所要求的横截面积形状和尺寸的技术加工方法称为金属拉丝工艺。使其改变形状、尺寸的工具称为拉丝模。拉丝可根据装饰需要，制成直纹、乱纹、波纹、螺纹等几种。

直纹乱纹

波纹螺纹

直纹拉丝

是指在金属表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。

乱纹拉丝

是在高速运转的铜丝刷下，使金属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。这种加工对金属板的表面要求较高。

波纹

一般在刷光机或擦纹机上制取。利用上组磨辊的轴向运动，在金属板表面磨刷，得出波浪式纹路。

螺纹

是用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机，将其固定在桌面上，与桌子边沿成60度左右的角度，另外做一个装有固定金属板的拖板，在拖板上贴一条边沿齐直的聚酯薄膜用来限制螺纹进度。利用毛毡的旋转与拖板的直线移动，在金属板表面旋擦出宽度一致的螺纹纹路。

05 抛光

抛光是对零件表面进行修饰的一种光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高甚至不能保持原有的加工精度，随预加工状况不同，抛光后的Ra值可达1.6～0.008 mm ，按照实现原理的不同，可分为机械抛光和化学抛光。

1）轮式抛光

用高速旋转的柔性抛光轮和极细的磨料对工件表面进行滚压和微量切削实现抛光。抛光轮用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成，用于较大零件的抛光。

2）滚筒抛光和振动抛光

将工件、磨料和抛光液装入滚筒或振动箱内，滚筒缓慢滚动或振动箱振动，使工件与工件，工件与磨料相互摩擦，加上抛光液的化学作用，除去工件表面的油污、锈层，磨去凸峰，从而获得光滑的表面。用于细小而量大零件的抛光，后者比前者生产率高，抛光效果更好。

3）化学抛光

将金属零件浸入特制的化学溶液中，利用金属表面凸起部位比凹洼部位溶解速度快的现象，实现零件表面的抛光。

4）生物抛光

生物抛光是一种用纤维素酶改善纤维素纤维制品表面的整理工艺,以达到持久的抗起毛起球并增加织物的光洁度和柔软度。生物抛光是去除从纱表面伸出来的细微纤维,这些微纤被去除了就不会起毛起球，色泽也更光亮，表面茸毛减少使得布面更光洁。

06 激光表面强化

激光表面强化是用聚焦的激光束射向钢件表面，在极短时间内将工件表层极薄的材料加热到相变温度或熔点以上的温度，又在极短时间内冷却使工件表面淬硬强化。激光表面强化可分为激光相变强化处理、激光表面合金化处理和激光熔覆处理等。

激光表面强化的热影响区小，变形小，操作方便，主要用于局部强化的零件，如冲裁模、曲轴、凸轮、凸轮轴、花键轴、精密仪器导轨、高速钢刀具、齿轮及内燃机缸套等。

3.2 表面合金化技术

通过物理方法，使添加材料进入基体，形成合金化层。该技术的典型工艺，就是金属的渗碳、渗氮处理。通常是将金属与渗剂同放置于密闭的腔体内，采用加热、真空等措施，活化金属表面，经分解、吸收、扩散过程等作用使碳、氮进入金属基体。

3.3 表面转化膜技术

通过化学方法，使添加材料与基体发生化学反应，形成转化膜。

01 钢铁的发黑与磷化处理

发黑：是金属热处理的一种常用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气，达到防锈目的。外观要求不高时可以采用发黑处理，钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。发蓝处理是一种化学表面处理，其主要作用是在工件表面形成一层致密的氧化膜，防止工件腐蚀上锈，提高工件的耐磨性，它只是一种表面处理，不会对内部组织产生任何的影响，它不是热处理，和淬火有根本的区别。

磷化：是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。磷化是常用的前处理技术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用磷化。工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。