表面覆層技術(shù)(論文)

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1、新型表面覆層技術(shù)及其未來(lái)趨勢(shì)隨著時(shí)代的發(fā)展。我們面臨著新型材料的挑戰(zhàn)!新型表面功能覆層技術(shù),包括低溫化學(xué)表面涂層技術(shù)及超深層表面改性技術(shù),它運(yùn)用物理、化學(xué)或物理化學(xué)等技術(shù)手段來(lái)改變"材料及其制件表面成份和組織結(jié)構(gòu)"新型低溫化學(xué)氣相沉積技術(shù)引入等離子體增強(qiáng)技術(shù),使其溫度降至600度以下,獲得硬質(zhì)耐磨涂層新工藝,所生產(chǎn)的高強(qiáng)度、高性能的涂層工藝,在高速、重負(fù)荷、難加工領(lǐng)域中有其特殊的作用。超深層表面改性技術(shù)可應(yīng)用于絕大多數(shù)熱處理件和表面處理件,可替代高頻淬火,碳氮共滲,離子滲氮等工藝,得到更深的滲層,更高的耐磨

2、性,產(chǎn)品壽命劇增,可產(chǎn)生突破性的功能變化。  2現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)  隨著基礎(chǔ)工業(yè)及高新技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展,對(duì)優(yōu)質(zhì)、高效表面改性及涂層技術(shù)的需求向縱深延伸,國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域與相關(guān)學(xué)科相互促進(jìn)的局勢(shì)下,在諸如"熱化學(xué)表面改性"、"高能等離子體表面涂層"、"金剛石薄膜涂層技術(shù)"以及"表面改性與涂層工藝模擬和性能預(yù)測(cè)"等方面都有著突破的進(jìn)展?! ?.1熱化學(xué)表面改性技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)  國(guó)外近年來(lái)重視對(duì)可控氣氛條件和真空條件下的滲碳,碳氮共滲等技術(shù)的研究,并已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。而在我國(guó)應(yīng)用很少,相關(guān)的技術(shù)研究工作亦不夠???/p>

3、控氣氛滲碳和真空滲碳技術(shù)是顯著縮短生產(chǎn)周期,節(jié)能、省時(shí),同時(shí)可提高工件質(zhì)量,不氧化、不脫碳,保證零件表面耐腐蝕和抗疲勞性,并減少熱處理后機(jī)加工余量及清理工時(shí)?! ∧壳皣?guó)際上碳勢(shì)控制和監(jiān)測(cè),滲層布型控制等方面的研究成果已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn),并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線(xiàn)動(dòng)態(tài)控制?! ?.2PVD、CVD、PCVD技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)  各種氣相沉積是當(dāng)前世界上著名研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)競(jìng)相開(kāi)展的具有挑戰(zhàn)的性的研究課題。日前該技術(shù)在信息、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、光學(xué)儀器等產(chǎn)業(yè)及電子元器件、光電子器件、太陽(yáng)能電池、傳感器件等制造中應(yīng)用十分廣泛,在

4、機(jī)械工業(yè)中,制作硬質(zhì)耐磨鍍層、耐腐蝕鍍層、熱障鍍層及固體潤(rùn)滑鍍層等方面也有較多的研究和應(yīng)用,其中TiNi等鍍膜刀具的普及已引起切削領(lǐng)域中的一場(chǎng)革命,金剛石薄膜、立方氮化硼薄膜的研究也十分火熱,并已向?qū)嵱没矫嫱七M(jìn)?! ≡诓煌琍VD、CVD工藝的基礎(chǔ)上,通過(guò)發(fā)展和復(fù)合很多新的工藝和設(shè)備,如IBAD、PCVD與空心陰極多弧復(fù)合離子鍍膜裝置、離子注入與油濺射鍍或蒸鍍的復(fù)合裝置、等離子體浸沒(méi)式離子注裝置等不斷將該類(lèi)技術(shù)推向新的高度?! ∨c國(guó)外的發(fā)展相比,我國(guó)在上述方面雖研究較多,但水平有較大差異,在實(shí)用化方面差距更

5、大?! ?.3高能等離子體表面涂層技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)  該技術(shù)是增加表面物理化學(xué)反應(yīng),獲取特殊性能覆蓋層。其核心是更有效地增強(qiáng)和控制陰極電弧等離子體的產(chǎn)生和作用,美國(guó)、日本、德國(guó)大力發(fā)展該技術(shù)。等離子體增強(qiáng)電化學(xué)表面改性技術(shù),是目前國(guó)際上較活躍的開(kāi)發(fā)研究領(lǐng)域,對(duì)于鋁、鈦等材料,通過(guò)等離子體調(diào)光放電手段,增強(qiáng)電化學(xué)處理效果,在金屬表面上生成致密氧化鋁和其它氧化物陶瓷膜層,可使基體具有極高性能表面,是先進(jìn)制造工藝的前沿技術(shù),在機(jī)加工用刀具和模具行業(yè)也有很了的應(yīng)用前景?! ?.4金剛石薄膜涂層技術(shù)  金剛石具有極

6、好的物理性能,在形狀復(fù)雜的刀具、模具、鉆頭等工件表面沉積上一層很薄的金剛石薄膜,可提高工件的使用性能,并滿(mǎn)足一些特殊條件的需求。近年來(lái),由于金剛石薄膜的優(yōu)異性能以及廣泛的應(yīng)用前景,日本、美國(guó)、西歐均進(jìn)行大量的研究工作,并開(kāi)發(fā)了多種金剛石涂層工藝技術(shù),已在國(guó)內(nèi)外掀起金剛石涂層研究的熱潮。尤其是在提高金剛石涂層和基體結(jié)合強(qiáng)度,大面積快速沉積金剛石涂層技術(shù),產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)涂層金剛石薄膜設(shè)備系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)方面國(guó)外已取得突破性進(jìn)展,美國(guó)、瑞典等國(guó)已推出金剛石金屬切削工具供應(yīng)市場(chǎng),而我國(guó)該技術(shù)還沒(méi)有達(dá)到實(shí)用水平,急待開(kāi)發(fā)并

7、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?! ?.5多元多層復(fù)合涂層技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)  單一的表面涂層不能滿(mǎn)足表面工程設(shè)計(jì)中苛刻的工況條件,任何表面處理均有其不同的優(yōu)缺點(diǎn),因?yàn)槔貌煌繉硬牧系男阅軆?yōu)點(diǎn),在基體表面形成多元多層復(fù)合涂層(含萬(wàn)分漸變的梯度層)具有重大的意義。國(guó)外已開(kāi)展單層涂層厚度為納米級(jí),層數(shù)在l00層以上的多元多層復(fù)合涂層技術(shù)的研究,所制備的涂層具有較高的耐腐性、韌性和強(qiáng)度,和基體的結(jié)合強(qiáng)度也好,表面粗糙度低,這對(duì)直精高速工削機(jī)械加工十人有利。國(guó)外已列入主要發(fā)展方面,予計(jì)在納米級(jí)精細(xì)涂層材料研究和應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)有新的突破

8、。因?yàn)閺?fù)合涂層技術(shù)具有抗磨損、抗高溫氧化腐蝕、隔熱等功能,能擴(kuò)大涂層制品使用范圍,延長(zhǎng)使用壽命,是一項(xiàng)在下一世紀(jì)會(huì)得到迅速發(fā)展的技術(shù)。我國(guó)目前已開(kāi)始研究,并取得初步成果,但還存在一些問(wèn)題有待于解決?! ?.6表面改性與涂層工藝模擬和性能預(yù)測(cè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)  表面改性與涂層技術(shù)作為表面工程的重要組成部分,已經(jīng)滲透到傳統(tǒng)工業(yè)與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門(mén),根據(jù)應(yīng)用的要求反過(guò)來(lái)又促進(jìn)表面功能覆層技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。根據(jù)使用要求,對(duì)

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