باستخدام الفيزياء والكيمياء وعلوم المعادن والمعالجة الحرارية الحديثة وتكنولوجيا التخصصات الأخرى لتغيير حالة وخصائص سطح الأجزاء ، بحيث تكون والمواد الأساسية لتجميع التحسين ، من أجل تحقيق متطلبات الأداء المحددة مسبقًا لطريقة العملية ، تسمى عملية المعالجة السطحية.
دور المعالجة السطحية:
1. تحسين مقاومة التآكل السطحي ومقاومة التآكل ، وإبطاء ، والقضاء ، وإصلاح تغييرات سطح المواد والأضرار ؛
2. جعل المواد العادية لها سطح وظيفي خاص.
3. توفير الطاقة وخفض التكاليف وتحسين البيئة.
تصنيف عمليات معالجة سطح المعدن
| وصف عملية المعالجة السطحية | تصنيف |
| تقنية تعديل السطح |
تقنية تعديل السطح من خلال الطرق الفيزيائية والكيميائية ، يتم تغيير مورفولوجيا السطح ، وتكوين الطور ، والبنية المجهرية ، وحالة الخلل وحالة الإجهاد لسطح المادة للحصول على تقنية المعالجة السطحية لأداء الطلب.يبقى التركيب الكيميائي السطحي للمادة دون تغيير. |
| تكنولوجيا صناعة السبائك السطحية | عملية معالجة سطحية يتم فيها نقل المادة المضافة فعليًا إلى المصفوفة لتشكيل طبقة صناعة السبائك للحصول على الخصائص المرغوبة. |
| تكنولوجيا غشاء تحويل السطح | بالطريقة الكيميائية ، تتفاعل المادة المضافة مع المصفوفة لتشكيل فيلم التحويل ، وذلك للحصول على تقنية معالجة السطح للأداء المطلوب. |
| تقنية إعادة تشكيل السطح | عن طريق الطرق الفيزيائية والكيميائية ، يتم طلاء المادة المضافة وتغليفها على سطح الركيزة للحصول على الخصائص المطلوبة لعملية معالجة السطح.الركيزة لا تشارك في تشكيل الطلاء |
يمكن تقسيمها إلى أربع فئات: تقنية تعديل السطح ، وتكنولوجيا صناعة السبائك السطحية ، وتكنولوجيا تحويل السطح ، وتكنولوجيا طلاء السطح.
أولا ، تكنولوجيا تعديل السطح
1. تصلب السطح
يشير التبريد السطحي إلى طريقة المعالجة الحرارية لتقوية سطح الأجزاء عن طريق إخماد تسخين السطح بالتسخين السريع دون تغيير التركيب الكيميائي والهيكل الأساسي للفولاذ.
طرق إخماد السطح الرئيسية هي إخماد اللهب والتسخين بالحث ، مصادر الحرارة الشائعة الاستخدام مثل الأسيتيلين الهوائي أو لهب الأوكسي بروبان.
2. تعزيز سطح الليزر
تقوية سطح الليزر هي استخدام شعاع ليزر مركّز على سطح قطعة العمل ، في وقت قصير جدًا لتسخين سطح المادة الرقيقة لقطعة العمل إلى درجة حرارة أعلى من درجة حرارة تغيير الطور أو نقطة الانصهار ، وفي وقت قصير جدًا للتبريد ، بحيث تصلب سطح الشغل وتقويته.
يمكن تقسيم تقوية السطح بالليزر إلى معالجة تقوية تحول طور الليزر ، وعلاج السبائك السطحية بالليزر وعلاج الكسوة بالليزر.
يتميز تقوية سطح الليزر بمنطقة صغيرة متأثرة بالحرارة وتشوه صغير وتشغيل سهل.إنها تستخدم بشكل أساسي لأجزاء التقوية المحلية ، مثل قالب التثقيب ، العمود المرفقي ، CAM ، عمود الحدبات ، عمود المحور ، سكة توجيه أداة دقيقة ، أداة فولاذية عالية السرعة ، تروس وبطانة أسطوانة محرك الاحتراق الداخلي.
3. طلقة peening
ثقب الرصاص هو تقنية تقذف عددًا كبيرًا من المقذوفات عالية السرعة على سطح الأجزاء ، تمامًا مثل المطارق الصغيرة التي لا حصر لها التي تضرب السطح المعدني ، بحيث يكون السطح والسطح تحت السطحي للأجزاء تشوهًا بلاستيكيًا معينًا وتحقيق التعزيز.
يمكن أن يحسن ثقب الرصاص من القوة الميكانيكية ومقاومة التآكل ومقاومة التعب ومقاومة التآكل للأجزاء.غالبا ما تستخدم لانقراض السطح ، أكسدة الجلد ؛القضاء على الإجهاد المتبقي لأجزاء الصب والتطريق واللحام.
4. الأسطوانة
يكون التدحرج في درجة حرارة الغرفة باستخدام الأسطوانة الصلبة أو ضغط الأسطوانة على السطح الدوار لقطعة العمل ، والتحرك على طول اتجاه الحافلة ، بحيث يتم تشويه سطح قطعة العمل البلاستيكية ، أو تصلبها ، للحصول على سطح دقيق وسلس ومحسّن أو عملية معالجة سطح نمط محدد .
غالبًا ما تستخدم في الأسطوانة والمخروط والمستوى وأجزاء الشكل البسيطة الأخرى.
5. رسم الأسلاك
يشير سحب الأسلاك إلى المعدن الذي يتم دفعه من خلال القالب تحت تأثير القوة الخارجية ، ويتم ضغط منطقة المقطع العرضي المعدني ، والحصول على شكل وحجم منطقة المقطع العرضي المطلوب لطريقة معالجة السطح تسمى عملية سحب الأسلاك المعدنية.
يمكن إجراء الرسم وفقًا لاحتياجات الديكور ، والخطوط المستقيمة ، والخطوط غير المنتظمة ، والتمويجات والخطوط الحلزونية ، إلخ.
6. تلميع
التلميع هو نوع من طرق التشطيب لتعديل سطح الأجزاء.بشكل عام ، يمكنها فقط الحصول على سطح أملس ، ولكن لا يمكنها تحسين أو حتى الحفاظ على دقة المعالجة الأصلية.يمكن أن تصل قيمة Ra بعد التلميع إلى 1.6 ~ 0.008μm اعتمادًا على حالة ما قبل المعالجة.
تنقسم بشكل عام إلى تلميع ميكانيكي وتلميع كيميائي.
تكنولوجيا صناعة السبائك السطحية
1. المعالجة الكيميائية للحرارة السطحية
العملية النموذجية لتكنولوجيا صناعة السبائك السطحية هي المعالجة الحرارية للسطح الكيميائي.إنها عملية معالجة حرارية يتم فيها تسخين قطعة العمل والحفاظ عليها دافئة في وسط معين ، بحيث تخترق الذرات النشطة في الوسط سطح قطعة العمل لتغيير التركيب الكيميائي وتنظيم سطح قطعة العمل ، و ثم يغير أدائه.
بالمقارنة مع التبريد السطحي ، فإن المعالجة الحرارية للسطح الكيميائي لا تغير فقط بنية سطح الفولاذ ، بل تغير أيضًا تركيبته الكيميائية.وفقًا لتسلل العناصر المختلفة ، يمكن تقسيم المعالجة الحرارية الكيميائية إلى كربنة ،
الأمونيا ، التسلل المتعدد ، تسلل العناصر الأخرى.تتضمن عملية المعالجة الحرارية الكيميائية ثلاث عمليات أساسية: التحلل والامتصاص والانتشار.
الطريقتان الرئيسيتان للمعالجة الحرارية السطحية الكيميائية هما الكربنة والنترة.
| التباين | الكربنة | نيتريد |
| غاية | تحسين صلابة السطح ومقاومة التآكل وقوة التعب من قطعة العمل ، مع الحفاظ على المتانة الجيدة للنواة. | تحسين صلابة سطح قطعة العمل ، ومقاومة التآكل وقوة التعب ، وتحسين مقاومة التآكل. |
| الأخشاب | صلب خفيف يحتوي على 0.1-0.25٪ C.عندما يكون الكربون مرتفعًا ، تقل أسبقية القلب. | صلب كربوني متوسط يحتوي على Cr و Mo و Al و Ti و V. |
| طريقة شائعة الاستخدام | كربنة الغاز ، كربنة صلبة ، كربنة فراغ | نيترة الغاز ، نيترة أيون |
| درجة الحرارة | 900 ~ 950 ℃ | 500 ~ 570 ℃ |
| سماكة السطح | 0.5 ~ 2 ملم | لا يزيد عن 0.6 ~ 0.7 السيد |
| يستخدم | تستخدم على نطاق واسع في الطائرات والسيارات والجرارات والأجزاء الميكانيكية الأخرى مثل التروس والعمود وعمود الكامات وما إلى ذلك. | تستخدم لمقاومة التآكل والأجزاء عالية الدقة والأجزاء المقاومة للحرارة والتآكل والتآكل.مثل العمود الصغير للأداة ، والعتاد الخفيف للحمل والعمود المرفقي المهم.. |
ثلاثة ، تكنولوجيا غشاء تحويل السطح
1. اسوداد وفوسفات
اسوداد: عملية يتم فيها تسخين أجزاء من الصلب أو الفولاذ إلى درجة الحرارة المناسبة في الهواء أو بخار الماء أو المواد الكيميائية لتشكيل طبقة أكسيد زرقاء أو سوداء على سطحها ، وتصبح زرقاء.
الفوسفات: قطعة عمل (صلب أو ألومنيوم ، أجزاء الزنك) مغمورة في محلول فوسفات (بعض المحلول القائم على الفوسفات الحمضي) ، على ترسيب السطح لتشكيل طبقة من عملية تحويل الفوسفات البلورية غير القابلة للذوبان ، تسمى الفوسفات.
2. أنودة
يشير بشكل أساسي إلى أكسدة أنوديك للألمنيوم وسبائك الألومنيوم.الأكسدة الأنودية هي أجزاء من الألومنيوم أو سبائك الألومنيوم مغمورة في إلكتروليت حمضي ، تحت تأثير التيار الخارجي كأنود ، على سطح الأجزاء لتشكيل طبقة فيلم أكسيد مضاد للتآكل مدمجة بقوة مع المصفوفة.يتميز فيلم الأكسيد هذا بخصائص الحماية والديكور والعزل ومقاومة التآكل.
قبل المعالجة بأكسيد الألومنيوم ، يجب معالجتها مسبقًا بالتلميع وإزالة الزيت والتنظيف ، ثم الغسل والتلوين والختم.
التطبيق: غالبًا ما يستخدم في المعالجة الوقائية لبعض الأجزاء الخاصة من السيارات والطائرات ، فضلاً عن المعالجة الزخرفية للحرف اليدوية ومنتجات الأجهزة اليومية.
رابعا ، تكنولوجيا طلاء السطح
1. الرش الحراري
الرش الحراري هو تسخين وصهر المواد المعدنية أو غير المعدنية ، عن طريق النفخ المستمر للغاز المضغوط على سطح قطعة العمل ، وتشكيل طلاء مدمج بقوة مع المصفوفة ، والحصول على الخصائص الفيزيائية والكيميائية المطلوبة من سطح قطعة العمل .
يمكن تحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل ومقاومة الحرارة وعزل المواد عن طريق تقنية الرش الحراري.يتم استخدامه في جميع المجالات تقريبًا بما في ذلك التقنيات المتقدمة مثل الفضاء والطاقة الذرية والإلكترونيات.
2. تصفيح الفراغ
الطلاء بالفراغ هو عملية معالجة سطحية لإيداع أغشية معدنية وغير معدنية مختلفة على السطح المعدني عن طريق التبخير أو الرش في ظروف الفراغ.
مبدأ التفريغ بالطلاء
وفقًا لعمليات مختلفة ، يمكن تقسيم الطلاء بالفراغ إلى تبخير بالفراغ ، رشاش فراغ وطلاء أيوني فراغ.
3. الطلاء
الطلاء الكهربائي هو عملية كهروكيميائية وريدوكس.خذ طلاء النيكل كمثال: الأجزاء المعدنية المغمورة في محلول الملح المعدني (NiSO4) ككاثود ، لوحة النيكل المعدنية كالقطب الموجب ، بعد تشغيل مصدر طاقة التيار المستمر سيتم ترسيبها على طبقة طلاء المعدن بالنيكل.
تنقسم طريقة الطلاء الكهربائي إلى طلاء كهربائي عادي وطلاء كهربائي خاص.
4. ترسب البخار
تشير تقنية ترسيب البخار إلى تقنية طلاء جديدة يتم فيها ترسيب مادة بخارية تحتوي على عناصر مترسبة على سطح المادة بطرق فيزيائية أو كيميائية لتشكيل طبقة رقيقة.
ترسيب البخار الفيزيائي (PVD)
يشير الترسيب الفيزيائي للبخار إلى تقنية تبخير المواد إلى ذرات أو جزيئات أو تأينها إلى أيونات بالطرق الفيزيائية في ظل ظروف الفراغ ، وترسيب فيلم رقيق على سطح المواد من خلال عملية طور البخار.
تتضمن تقنية الترسيب الفيزيائي بشكل أساسي ثلاث طرق أساسية: التبخر بالفراغ ، الاخرق والطلاء الأيوني.
يحتوي ترسيب البخار الفيزيائي على مجموعة واسعة من مواد المصفوفة ومواد الأفلام ؛عملية بسيطة ، توفير المواد ، خالية من التلوث ؛تم الحصول على مزايا الالتصاق القوي والسماكة المنتظمة والكثافة وقلة الثقب.
تستخدم على نطاق واسع في الآلات ، والفضاء ، والإلكترونيات ، والبصريات ، والصناعات الخفيفة وغيرها من المجالات لإعداد أفلام مقاومة للاهتراء ، ومقاومة للتآكل ، ومقاومة للحرارة ، وموصل ، وعازل ، وبصري ، ومغناطيسي ، وكهربائي انضغاطي ، وسلس ، وفائق التوصيل.
ترسيب البخار الكيميائي (CVD)
ترسيب البخار الكيميائي (CVD) هو طريقة تتفاعل بها الغازات المختلطة مع سطح الركيزة لتشكيل أغشية معدنية أو مركبة على سطح الركيزة عند درجة حرارة معينة.
نظرًا لمقاومته الجيدة للتآكل ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة الحرارة والخصائص الكهربائية والبصرية وغيرها من الخصائص الخاصة ، فقد تم استخدام فيلم ترسيب البخار الكيميائي على نطاق واسع في التصنيع الميكانيكي ، والفضاء ، والنقل ، والصناعات الكيماوية للفحم وغيرها من المجالات الصناعية.
