摩擦学与表面工程.docVIP

机电工程学院 摩擦学与润滑技术作业 摩擦学与表面工程 2012年月 摩擦学对表面工程的要求主要是实现摩擦副功能，减少或增加摩擦和磨损。从摩擦学的角度出发，要尽力避免力将摩擦副偶件孤立起来进行表面处理技术研究，即在研究和选择表面处理技术时，必须从系统的观点出发，充分考虑配副性问题。表面工程摩擦学领域所获得的大量研究成果，不仅促进和丰富了摩擦学的基础研究 而且为开发工业和高新技术发展所必需的具有高强度 高耐磨性和 高抗蚀性的摩擦学材料提供了重要的指南。表面工程是极具活力的实用技术与之结合，将摩擦学是研究相对运动的相互作用表面间的摩擦、润滑和磨损，以及三者间相互关系的基础理论和实践表面工程是表面经过预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况，以获得表面所需性能的系统工程。 根据表面工程技术 涂层和表面处理 发展历程把表面工程分为两代，第一代主要采用单一技术 包括电镀 化学镀 热喷涂 热化学处理 沉积以及载能束改性等表面工程技多年来 该类表面工程及其摩擦学的研究取得了巨大进展 许多研究成果已获得了应用 随着新型工艺如和等的采用 具有低摩擦高抗磨性的新型涂层如等应运而生 但是只有采用第二代表面工程即复合表面工程才有可能从经济和技术上不断满足高性能新材料的要求 按表面技术分类如下。 表面热处理及化学热处理。 堆焊及热喷涂 电镀及电沉积 气相沉积 高能密度处理 胶粘非金属涂层 表面工程常用方法 1、表面化学法预处理：溶剂清洗，碱洗，碱蚀，酸洗，酸蚀，乳化液清洗，化学抛光，电解抛光，电解清洗等。目的是满足清洁表面（去油、锈、氧化皮）使表面光亮、粗化或满足其他要求，使表面均一。 2、表面机械法精整：喷砂、喷丸、磨光、抛光、刷光、滚光等目的是清理表面杂质；表面均一及粗化；表面强化（喷丸硬化） 3、 热加工相变硬化：火焰加热硬化、激光淬火、电子束硬化等。目的是提高表面硬度与耐磨性（不改变基体表面化学成份） 4、热化学（扩散）表面改性：渗碳、碳氮共渗，渗氮、渗硫与多元共渗，渗硼及多元共渗，渗金属及复合渗，激光表面合金化，热浸锌、铝等。目的是提高耐蚀、耐热、耐磨及抗疲劳性能 5、化学法镀覆：化学镀，溶胶一凝胶法，磷酸盐处理，（磷化）铬酸盐处理（铬酸盐钝化）草酸盐处理，钢铁氧化等。目的是防护装饰；改善耐磨性能；冷变形加工润滑 电镀：常规单金属镀，复合电镀，合金电镀，脉冲电镀，高速电镀，激光电镀，刷镀等。目的是防护装饰；提高减摩耐磨性能；制备特殊功能金属镀层（光、电、磁、可焊性等） 电铸：电铸镍，电铸铜等复制金属制品尺寸修复 阳极氧化：铝及铝合金阳极氧化，镁及镁合金阳极氧化，钛及钛合金阳极氧化等目的是防护装饰；提高喊摩耐磨性能；制备特殊功能膜（耐热、绝缘、太阳能吸收等） 有机涂装：浸涂，淋涂，幕帘淋涂，辊涂，电泳涂装，自泳涂装，静电涂装，喷涂，流化床涂覆等目的是防护装饰；耐腐蚀；制备特种功能有机涂层（隔音、减震、隔热、耐油、防火、电绝缘、防污等） 梯度功能表面技术：正机械梯度意味着摩擦表面材料的剪切屈服应力 〔或硬度)小于非摩擦表面基体材料的剪切屈服应力，即从摩擦表面到基体内，材料的屈服应力逐渐增大;反之为负机械梯度。正机械梯度摩擦面的剪切强度低于比 基体的低， 剪切发生在摩擦接触面上，表现为外摩擦;负机械梯度因摩擦面的剪切强度高于基体的，剪切发生在摩擦件基体内，表现为内摩擦。机械梯度功能表面是目前梯度功能表面技术的一部分，它很好地体现了摩擦学关于摩擦表面机械梯度的理论。 热喷涂：火焰喷涂，电弧喷涂，等离子喷涂，爆炸喷涂，粉末等离子堆焊等目的是制备耐蚀，耐磨，减摩，隔热，导电，绝缘，可磨耗封严等多种功能涂层 物理气相沉积（PVD）：蒸发镀，溅射镀，离子镀等目的是制备装饰性，耐磨，耐蚀及光，电，磁等功能薄膜 化学气相沉积（CVD）：常压化学气相沉积，低压化学气相沉积，激光化学气相沉积，金属有机化合物化学气相沉积，等离子体化学气相沉积等目的是制备耐磨，抗氧化，抗腐蚀固态薄膜，适用于复杂零件及难熔金属、石墨、陶瓷等基体材料零件处理，可沉积难熔金属 离子注入表面改性：氮离子注入（单一气体注入），等离子源离子注入，离子辅助镀膜等。目的是制备金属成形刀具、模具耐磨硬质涂层 缓蚀材料防锈（封存防锈）：水剂防锈，油脂防锈，气相防锈，可剥性塑料防锈，防锈切削液等。目的是整机设备及机械基础件（包括原材料，毛坯件）在运输、储存及加工工序间周转过程中防锈 其 他：包覆、衬里、搪瓷涂覆、离心浇注、料浆喷涂、机械镀等目的是制备耐化工腐蚀厚覆层及耐蚀镀层（机械镀） 表面工程的应用 1. 在改善和美化人们生活中的应用 2. 在保护、优化环境中的应用 3. 在结构材料中的应用 表面工