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* * 第三章 先进制造工艺技术 第七节 表面工程 零件表面进行的镀层、涂敷、注入和氧化等表面处理，可统称为表面工程。它是近年来发展起来的新学科。 一、概述 表面工程学是由材料学、冶金学、机械学、物理学、化学和电子学等多个学科交叉、融合发展起来的，以研究“表面”为主线,主要有表面层失效分析理论、表面摩擦与磨损理论、表面腐蚀与防护理论、表面结合与复合理论，以及表面处理技术等方面。表面处理技术基本上属于结合加工，其主要的加工方法有：原子分子沉积(如镀、气相沉积等)、颗粒沉积(如热喷涂等)、涂敷覆盖(如喷塑、刷镀等)。 表面改性处理（如离子溅射注入、激光表面处理等）涂敷覆盖（如喷塑、刷镀等）、表面改性处理（如离子溅射注入、激光表面处理等）和表面接合（如包金属箱、化学粘接等）。如激光表面处理就可以进行固态相变、重熔、涂敷和镀膜，是一种非常有前途的表面加工方法。 表面技术是利用各种物理的、化学的或机械的方法，使金属表面获得特殊的化学成分、组织结构和性能，从而提高金属零件或构件使用寿命的技术。 1.表面技术的特点 ①材料性能，只需进行表面改性或强化，可以节约材料。 ②可以获得特殊的表面层。 ③表面涂层很薄，涂层用料少。 ④可以用于修复已损坏、失效的零件。 2.表面技术的分类 ①表面覆层。 表面覆层技术包括镀层（电镀、化学镀等）、热喷涂、涂料涂装、陶瓷涂敷、化学转化膜、堆焊、气相沉积、着色染色等。 ②表面合金化。包括表面扩渗、喷焊堆焊、激光合金化、离子注入等。 ③表面处理。各种表面淬火（感应加热、激光加热、电子束加热）、表面形变强化（如喷丸、滚压）等。 （一）热喷涂技术 热喷涂技术是利用热源将金属或非金属材料加热到熔化或半熔化状态，用高速气流将其吹成微小颗粒（雾化），喷射到工件表面，形成牢固的覆盖层的表面加工方法。 二、各种材料表面技术简介 1.热喷涂方法分类 2.热喷涂技术特点 (1)涂层和基体材料广泛 (2)热喷涂工艺灵活 (3)喷涂层、焊喷层的厚度可以在较大范围内变化 (4)热喷涂有着较高的生产效率 (5)热喷涂时基体受热程度低 (6)母材对涂层的稀释率较低 3.常用热喷涂技术 (1)火焰喷涂 利用各种可燃烧气体放出的热进行的热喷涂称火焰喷涂。目前应用最广泛的气体是氧、乙炔。 (2)电弧喷涂 (3)等离子喷涂 4.涂层结构的特点 (1)涂层是层状结构 (2)涂层中有应力 涂层外层受拉应力；基体，有时也包括涂层的内层受压应力。 (3)涂层有着不均匀的化学成分 (4)涂层的多孔性 5.热喷涂材料 (1)纯金属及其合金 (2)陶瓷材料 (3)复合材料 6.热喷涂工艺 表面处理→预热→喷涂→喷后处理 （二）气相沉积 根据气相沉积过程进行的方式不同，分为物理气相沉积、化学气相沉积和等离子体化学气相沉积。 1.物理气相沉积（PVD法） 此法可沉积钛、铝以及某些高熔点材料。 (1)真空蒸镀 是将沉积材料与工件同放在真空室中，然后加热沉积材料使之迅速熔化蒸发，当蒸发原子与冷工件表面接触后便在工件表面上凝结形成一定厚度的沉积层。 *