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新型表面处理技术概述及其发展趋势
 
慧聪网   2005年10月31日9时7分   信息来源:中国机电企业网    


一、技术概述

新型表面功能覆层技术,包括低温化学表面涂层技术及超深层表面改性技术,它运用物理、化学或物理化学等技术手段来改变“材料及其制件表面成份和组织结构”,其特点是保持基体材料固有的特征,又赋予表面化所要求的各种性能,从而适应各种技术和服役环境对材料的特殊要求,因而它是制造和材料学科最为活跃的技术领域,又是涉及表面处理与涂层技术的交叉学科。其最大的优势在于能以极少的材料和能源消耗制备出基体材料难以甚至无法获得的性能优异的表面薄层,从而获得最大的经济效益,它是一种优质高效的表面改性与涂层技术。

优质、高效的表面改性与涂层技术其范围广阔:如热化学表面技术;物理气相沉积;化学气相沉积;物理化学气相沉积技术;高能等离体表面涂层技术;金刚石薄膜涂层;多元多层复合涂层技术;表面改性及涂层性能预测及剪栽技术;性能测试与寿命评估等等。

新型低温化学气相沉积技术引入等离子体增强技术,使其温度降至600度以下,获得硬质耐磨涂层新工艺,所生产的高强度、高性能的涂层工艺,在高速、重负荷、难加工领域中有其特殊的作用。

超深层表面改性技术可应用于绝大多数热处理件和表面处理件,可替代高频淬火,碳氮共渗,离子渗氮等工艺,得到更深的渗层,更高的耐磨性,产品寿命剧增,可产生突破性的功能变化。

二、现状及国内外发展趋势

随着基础工业及高新技术产品的发展,对优质、高效表面改性及涂层技术的需求向纵深延伸,国内外在该领域与相关学科相互促进的局势下,在诸如“热化学表面改性”、“高能等离子体表面涂层”、“金刚石薄膜涂层技术”以及“表面改性与涂层工艺模拟和性能预测”等方面都有着突破的进展。

1.热化学表面改性技术现状及发展趋势

国外近年来重视对“可控气氛条件和真空条件下的渗碳,碳氮共渗等技术的研究,并已实现工业化。而在我国应用很少,相关的技术研究工作亦不够。可控气氛渗碳和真空渗碳技术是显著缩短生产周期,节能、省时,同时可提高工件质量,不氧化、不脱碳,保证零件表面耐腐蚀和抗疲劳性,并减少热处理后机加工余量及清理工时。

目前国际上碳势控制和监测,渗层布型控制等方面的研究成果已应用于实际生产,并用计算机进行在线动态控制。

2.PVD、CVD、PCVD技术现状及发展趋势

各种气相沉积是当前世界上著名研究机构和大学竞相开展的具有挑战的性的研究课题。目前该技术在信息、计算机、半导体、光学仪器等产业及电子元器件、光电子器件、太阳能电池、传感器件等制造中应用十分广泛,在机械工业中,制作硬质耐磨镀层、耐腐蚀镀层、热障镀层及固体润滑镀层等方面也有较多的研究和应用,其中TiN等镀膜刀具的普及已引起切削领域中的一场革命,金刚石薄膜、立方氮化硼薄膜的研究也十分火热,并已向实用化方面推进。在不同PVD、CVD工艺的基础上,通过发展和复合很多新的工艺和设备,如IBAD、PCVD与空心阴极多弧复合离子镀膜装置、离子注入与油溅射镀或蒸镀的复合装置、等离子体浸没式离子注装置等不断将该类技术推向新的高度。与国外的发展相比,我国在上述方面虽研究较多,但水平有较大差异,在实用化方面差距更大。

3.高能等离子体表面涂层技术现状及发展趋势

该技术是增加表面物理化学反应,获取特殊性能覆盖层。其核心是更有效地增强和控制阴极电弧等离子体的产生和作用,美国、日本、德国大力发展该技术。等离子体增强电化学表面改性技术,是目前国际上较活跃的开发研究领域,对于铝、钛等材料,通过等离子体调光放电手段,增强电化学处理效果,在金属表面上生成致密氧化铝和其它氧化物陶瓷膜层,可使基体具有极高性能表面,是先进制造工艺的前沿技术,在机加工用刀具和模具行业也有很了的应用前景。

4.金刚石薄膜涂层技术

 
 
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