金属表面绝缘处理的方法?
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发布时间：2022-04-24 06:15
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时间：2023-10-08 17:41
一、气相沉积层
气相沉积是近年来发展最快的一种新技术，它分物理气相沉积（PVD），和化学气相沉积
（CVD），最近又发展了复合的物理化学气相沉积（PCVD）。物理气相沉积是利用真空蒸发、离
子溅射、离子镀等方法沉积成膜；化学气相沉积则是利用镀层材料的挥发性化合物气体分解
或化合的反应产物而沉积成膜；物理化学气相沉积即等离子体加化学气相沉积。采用这种方
法可以镀金属膜、合金膜、陶瓷膜或金刚石膜等。
目前在刀具、模具上用的最多的是沉积一层高硬度、高耐磨及抗腐蚀的TiC、TiN、Al↓2O↓3
或TiCN复合膜。这些镀层均很薄，实用厚度一般只有3～7μm。而在一般机器零件上可达10～
20μm。TiN的硬度为1800～2000HV，呈金*；TiC的硬度为2500～3200HV，呈暗灰色；
Al↓2O↓3的硬度为3000HV，它们与基材之间均具有牢固的冶金结合。对于机械磨损（低速切削）
来说，抗磨顺序依次是TiC＞TiCN＞TiN＞Al↓2O↓3，但对于热磨损（如高速切削）其抗磨顺序正
好相反。气相沉积不仅可以提高刀具、模具、机件的使用寿命，而且还使产品获得优美的外
观色彩。
二、激光和电子束表面合金化层
激光和电子束作为热源用于材料表面改性，是从70年代开始的。由于它们具有能量密度
高、加热冷却速度快、热影响区小、零件改性效果好等高能速表面处理技术的一切优点，而
且又不需要在真空室内进行，操作比较灵活，故发展速度很快。激光和电子束表面改性技术
主要包括三种类型：即相变硬化处理，熔凝处理和表面合金化与涂敷，本书着重介绍表面合
金化处理及其覆盖层组织。
激光和电子束表面合金化过程，实质上是一个表面冶金过程，即通过高密度能束与基材
表面涂层合金相互作用，使其发生物理冶金和化学变化，从而达到表面强化的目的。
目前用于钢件表面合金化的元素和碳化物很多，归纳起来有W、Cr、Ni、Mo、Co、Ti、
Si、B及WC、Cr↓3C↓2、TiC等，可根据工件表面所要求的性能来选择和确定。
钢件表面经合金化后，其组织状态按受热条件不同分为合金化区，热影响区（过热）和基
材组织三部分。合金化区一般呈铸态技晶状组织，在马氏体和残留奥氏体基体上分布各种共
晶碳化物相，起到强化作用。热影响区（包括扩散层）一般晶粒比较粗大，有的含Ni、Cr成分
比较高的扩散层，残留奥氏体量多，马氏体亦不易显示，常呈一条白带处于合金化层底部。总
之，采用激光表面强化技术可以在更宽的范围内改变硬化层的结构与性能。
三、热喷涂和喷焊层
热喷涂和喷焊技术作为一种新的表面防护、维修和强化方法在近20年中得到了飞速的发
展。所谓热喷涂就是利用某种热源（氧乙炔火焰、电弧、等离子弧等）将欲喷涂的材料加热，借
助气流把熔化或半熔化的雾状微粒通过喷嘴高速喷射到预先经过处理的工件表面上，形成附
着牢固的涂层。
热喷涂和喷焊技术有一系列优点：
（1）工艺简单，用氧乙炔火焰即可工作；
（2）选材范围广，喷涂材料可以任意配制，不受相图*、可用钻基、镍基、铁基、铜
基自熔合金，也可用各种碳化物和氧化物陶瓷（WC、Cr↓3C↓2、TiC、Cr↓2O↓3、Al↓O↓3、TiO↓2等），或各种
高分子材料；
（3）实用性强，不仅可以用来维修、装饰产品，而且还可用来制造不同性能的产品零件
（如耐磨、耐蚀、耐热、抗振、隔热、密封、润滑、绝缘、导电、辐射等），因而得到广泛的应用。
热喷涂和喷焊层的组织取决于选用材料的成分和喷涂工艺。以上述自熔合金为例，它们
均含有许多金属与非金属元素，如C、B、Si、Cr、Fe、Ni、Co、Cu、W、Mo、Mn等，所以
喷焊后其覆盖层的组织很复杂，相很多，形态各异，很难一一鉴别，只有采用彩色金相、电
子探针、能谱、X射线衍射等分析手段，进行综合分析后才能分辨清楚。
四、电镀层
电镀是金属防腐的重要手段。近年来通过不断的革新和开发，出现了许多新工艺和新方
法，如：特种电镀（包括非晶态电镀、非金属电镀、复合电镀、合金电镀、电刷镀）；化学镀（镍－磷、
镍－硼）；热渗镀（包括离子、气体、液体、固体渗镀）等。这些镀层的出现，使钢件表面抗腐蚀能
力明显提高，同时，还赋予钢件表面某种特殊功能（如提高耐磨性、导电性、磁性、高温抗氧化
性等等）
电镀过程一般来说，是一个电化学的氧化还原过程，即利用电解的方法使金属的化合物
还原为金属，沉积在金属或非金属制品表面，形成一层平滑而致密的金属覆盖层。由于电镀
层通常都是在低温下通过电沉积的方式形成的（热渗镀除外），所以它与基体金属之间没有扩
散关系，因此也没有扩散层，只有一条明显而平直的分界线，故结合力不如其他工艺好。
第二节 金属表面渗层和覆盖层组织特点
金属表面渗层和覆盖层的组织具有组分特殊、合金相多、结构复杂、组织超细、层次多、
层薄等特点。
（1）组分特殊。表面处理（如激光合金化、热喷涂、离子注入等）可使零件表面获得整体材
料和一般热处理方法很难、甚至无法得到的超浓度、超饱和固溶体，而且还可获得各种合金
成分、陶瓷以及高分子材料层。
（2）合金相多。例如化学热处理可以向金属材料表面渗入多种合金元素，这些元素渗入
钢件后，又与其中的碳或合金元素化合，形成各种各样的固溶体和化合物相。再如激光表面
合金化层和热喷焊层，它们都是用多种元素组成的合金粉末经过快速熔化和冷凝而成的，其
中的相组成非常复杂，一般都有3～4种以上，有的多达7～8种相。
（3）结构复杂。覆盖层在特殊条件下可获得微晶或非晶态结构，其中化合物的晶体结构
亦多种多样，晶体形貌各异，有等轴晶，树枝晶、包状晶、柱状晶等等。
（4）组织超细。
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