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《鋼的熱處理和表面改性》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院鋼的熱處理和表面改性-----金屬鍍層8山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院背景能源、信息和材料被稱為現(xiàn)代國民經(jīng)濟(jì)的三大支柱,材料與國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和人民生活密不可分。材料科學(xué)更是與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)的一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科,其主要任務(wù)就是研究材料的結(jié)構(gòu)、性能及二者之間的關(guān)系。金屬基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、比模量、良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、高溫性能,低的線脹系數(shù)、高的尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)異的綜合性能,這使金屬基復(fù)合材料在航天、航空、電子、汽車、先進(jìn)武器系統(tǒng)中均具有廣泛的應(yīng)用前景。目前對金屬基復(fù)合材料的研究及應(yīng)用已擴(kuò)展到多個(gè)領(lǐng)域,而金屬基復(fù)合材料的界面是增強(qiáng)體與基體
2、連接的“紐帶”,也是力學(xué)及其他功能,如導(dǎo)電、導(dǎo)熱、阻尼等特性傳遞的橋梁,其結(jié)合特性和形成規(guī)律將直接影響金屬基復(fù)合材料的最終組織結(jié)構(gòu)和綜合使用性能。因此,界面組織結(jié)構(gòu)、界面微區(qū)組分與性能之間的關(guān)系以及界面形成機(jī)制是當(dāng)下金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域中普遍關(guān)注的核心問題之一。在當(dāng)今自然資源嚴(yán)重消耗的時(shí)代,全球各國對于各種高能耗,高污染的行業(yè)提出了新的要求,尤其對于我國這個(gè)正處于高速發(fā)展的國家,各種資源環(huán)境問題日益突出。近年來國家對冶金、機(jī)械、化工等基礎(chǔ)行業(yè)進(jìn)行了嚴(yán)格的要求,強(qiáng)調(diào)必須把能耗降低,同時(shí)減少對環(huán)境的污染,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)保型的產(chǎn)業(yè)改造。但是降耗就必須考慮到各行業(yè)在生產(chǎn)過程中的
3、所使用到的各種材料。因此各行業(yè)都在對生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,對設(shè)備材料進(jìn)行選擇和研究,希望能夠以最小的成本取得最大的收益。金屬保護(hù)層是將一種金屬鍍在需要防護(hù)腐蝕的另一種金屬表面，在鍍造中形成保護(hù)鍍層，用于鍍造的材料叫做鍍層金屬。除電鍍和化學(xué)鍍可以形成金屬鍍層，還可以使用熱浸鍍、熱噴鍍、滲鍍和真空鍍等方法。通過在金屬表面增加保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)金屬與腐蝕性介質(zhì)的隔絕，這種隔絕并不一定是有效的完全隔絕，可能會(huì)存在某些保護(hù)層防護(hù)性的不徹底性。因?yàn)榉雷o(hù)層所隔絕的是在一定時(shí)間、一定條件下金屬與腐蝕性介質(zhì)的反應(yīng)條件，防護(hù)層起到減緩腐蝕程度、延長被腐蝕時(shí)間的作用主要內(nèi)容鋼的金屬鍍層可以通過電
4、鍍、化學(xué)鍍以及復(fù)合鍍的方法獲得。鍍層的目的是提高鋼件表面的各種物化性能和改善外觀，賦予表面耐腐蝕性、耐磨性、裝飾性以及其他特性。8山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院化學(xué)鍍也稱無電解鍍或者自催化鍍，是在無外加電流的情況下借助合適的還原劑，使鍍液中金屬離子還原成金屬，并沉積到零件表面的1種鍍覆方法。化學(xué)鍍技術(shù)是在金屬的催化作用下，通過可控制的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生金屬的沉積過程。與電鍍相比，化學(xué)鍍技術(shù)具有鍍層均勻、針孔小、不需直流電源設(shè)備、能在非導(dǎo)體上沉積和具有某些特殊性能等特點(diǎn)。另外，由于化學(xué)鍍技術(shù)廢液排放少，對環(huán)境污染小以及成本較低，在許多領(lǐng)域已逐步取代電鍍，成為一種環(huán)保型的表面處
5、理工藝。目前，化學(xué)鍍技術(shù)已在電子、閥門制造、機(jī)械、石油化工、汽車、航空航天等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。適鍍基材鑄鐵、鋼鐵、銅及銅合金、鋁及鋁合金，模具鋼、不銹鋼。電鍍就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程，是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止金屬氧化（如銹蝕），提高耐磨性、導(dǎo)電性、反光性、抗腐蝕性(硫酸銅等）及增進(jìn)美觀等作用。不少硬幣的外層亦為電鍍。電鍍時(shí)，鍍層金屬或其他不溶性材料做陽極，待鍍的工件做陰極，鍍層金屬的陽離子在待鍍工件表面被還原形成鍍層。為排除其它陽離子的干擾，且使鍍層均勻、牢固，需用含鍍層金屬
6、陽離子的溶液做電鍍液，以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變。電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層，改變基材表面性質(zhì)或尺寸。鍍層大多是單一金屬或合金，如鈦鈀、鋅、鎘、金或黃銅、青銅等；也有彌散層，如鎳-碳化硅、鎳-氟化石墨等；還有覆合層，如鋼上的銅-鎳-鉻層、鋼上的銀-銦層等。電鍍的基體材料除鐵基的鑄鐵、鋼和不銹鋼外，還有非鐵金屬，或ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料電鍍前，必須經(jīng)過特殊的活化和敏化處理。敏化就是使非金屬表面形成一層具有還原作用的還原液體膜。這種具有還原作用的處理液就是敏化劑。好的敏化效果要求具有還原作用的離子在一定條件下能較長時(shí)間保持其還原能力，并且
7、能控制其還原反應(yīng)的速度，要點(diǎn)是敏化所要還原出來的不是連續(xù)的鍍層，而只是活化點(diǎn)。目前最適合的還原劑只有氯化亞錫。目前，對于非金屬化學(xué)鍍鎳用得最多的是Pd活化工藝。在鍍覆溶液中加入非水溶性的固體微粒，使其與主體金屬共同沉積形成鍍層的工藝稱之為復(fù)合鍍。若采用電鍍的工藝則稱之為復(fù)合電鍍；若采用化學(xué)鍍的工藝則稱之為復(fù)合化學(xué)鍍。所得鍍層稱為復(fù)合鍍層。凡可鍍覆的金屬均可作8山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院為主體金屬來制備復(fù)合鍍層，但研究和應(yīng)用較多的只有鎳、鈷、鉻、銅、鋅、金、銀等，而作為固體微粒的主要有兩類，一類是提高鍍層耐磨性的高硬度、高熔點(diǎn)微粒，如氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、碳化鎢、金剛
8、石等;另一
