A fémfelület-kezelés olyan eljárásokat jelent, amelyek a fizika, a kémia, a kohászat és a hőkezelés modern technikáit alkalmazzák az alkatrészek felületi állapotának és tulajdonságainak megváltoztatására. Ezek az eljárások a felület- és maganyagok kombinációjának optimalizálását célozzák, hogy megfeleljenek a szükséges teljesítményspecifikációknak.
A felületkezelés funkciói:
Növelje a felületi korrózióállóságot és kopásállóságot, lassítsa, szüntesse meg és javítsa ki a felületi változásokat és sérüléseket.
Biztosítsa a közönséges anyagokat speciális funkciókkal rendelkező felületekkel.
Takarítson meg energiát, csökkentse a költségeket és javítsa a környezetterhelést.
A fémfelület-kezelési eljárások osztályozása:
Felületkezelés: Ez a módszer magában foglalja az anyag felületi morfológiájának, fázisösszetételének, mikroszerkezetének, hibaállapotának és feszültségi állapotának megváltoztatását fizikai vagy kémiai folyamatokkal, elérve a kívánt felületi tulajdonságokat. Az anyag kémiai összetétele változatlan marad.
Felületmódosítási technológia: Ez a módszer fizikai módszerekkel további anyagokat visz be az aljzatba, ötvözött réteget képezve a kívánt felületi tulajdonságok elérése érdekében.
Felületi ötvözési technológia: Ez az eljárás kémiai módszerekkel jár, hogy a hozzáadott anyagok reakcióba lépjenek a szubsztrátummal, átalakuló réteget képezve a kívánt felületi tulajdonságok elérése érdekében.
Felületkonverziós bevonattechnológia: Ez az eljárás fizikai és kémiai módszerek alkalmazását foglalja magában bevonatok, például bevonat vagy bevonat létrehozására az alapfelületen a kívánt felületi tulajdonságok elérése érdekében, anélkül, hogy a hordozót bevonnák a bevonatképzésbe.
I. Felületmódosítási technológiák
Felületi edzés A felületi edzés olyan hőkezelési eljárás, amelyben az acél felületét gyorsan felmelegítik az ausztenit átalakulási hőmérsékletre, majd lehűtik anélkül, hogy az acél kémiai összetétele vagy a mag szerkezete megváltozna. A felületkeményítés fő módszerei közé tartozik a lángos edzés és az indukciós melegítés olyan hőforrások felhasználásával, mint az oxiacetilén vagy az oxipropán láng.
Lézeres felületedzés A lézeres felületedzés során a lézersugarat a munkadarab felületére fókuszálják. Nagyon rövid idő alatt a felületi réteg az átalakulási hőmérséklete vagy olvadáspontja fölé melegszik, majd gyors lehűlés következik. Ez a folyamat megkeményedik és megerősíti a felületet. A hőhatás zóna kicsi, a deformáció minimális, és a folyamat könnyen kezelhető. Főleg olyan alkatrészek helyi megerősítésére használják, mint a sajtolószerszámok, főtengelyek, bütykök, vezérműtengelyek, tengelyek, precíziós műszersínek, nagysebességű acélszerszámok, fogaskerekek és motorhengerbetétek.
A sörétes hámlasztás során nagyszámú, nagy sebességű pelletet lövellünk a munkadarab felületére, hasonlóan a fémfelületre ütő apró kalapácsokhoz. Ez plasztikus deformációt okoz a felszíni és felszín alatti rétegekben, ezáltal megerősíti az alkatrészt. Előnyök: Növeli a mechanikai szilárdságot, a kopásállóságot, a fáradtságállóságot és a korrózióállóságot. Felületi matt felületkezelésre, oxidréteg eltávolítására, valamint öntvények, kovácsolt anyagok és hegesztési varratok maradékfeszültségének megszüntetésére szolgál.
Görgős polírozás A hengeres polírozás során kemény hengerekkel vagy csiszolószerszámokkal nyomást gyakorolnak a forgó munkadarab felületére szobahőmérsékleten, ami plasztikusan deformálja és megkeményedik, így sima, polírozott és megerősített felületet kapunk, meghatározott mintákkal. Alkalmazások: Alkalmas olyan egyszerű formájú alkatrészekhez, mint a hengeres, kúpos és lapos felületek.
Huzalhúzás A huzalhúzás arra utal, hogy a fémet külső erő hatására átnyomják a szerszámon, csökkentve a fém keresztmetszeti területét a kívánt alak és méret elérése érdekében. A folyamat során a fém deformálódik. Alkalmazások: Az eljárás különféle dekoratív felületeket hozhat létre, például egyenes vonalakat, véletlenszerű mintákat, hullámokat és spirálmintákat.
Polírozás A polírozás egy felületkezelési eljárás, amely módosítja a felületet a sima felület elérése érdekében. Noha nem növeli és nem tartja fenn a méretpontosságot, az előfeldolgozási körülményektől függően a polírozott felületek Ra értéket elérhetnek 1,6 μm és 0,008 μm között.
II. Felületi ötvözési technológiák
Kémiai felületi hőkezelés A felületi ötvözési technológia tipikus folyamata a kémiai felületi hőkezelés. Ebben a folyamatban a munkadarabokat egy meghatározott közegbe helyezik és felmelegítik, hogy a közegből származó aktív atomok behatolhassanak a felületbe, megváltoztatva a munkadarab kémiai összetételét és szerkezetét a tulajdonságainak javítása érdekében.
A felületi keményítéshez képest a kémiai felületi hőkezelés nemcsak a felület mikrostruktúráját, hanem a kémiai összetételét is megváltoztatja. A kémiai hőkezelések gyakori típusai közé tartozik a karburálás, a nitridálás, a többelemes kodiffúziós és más típusú elemdiffúziós kezelések. A kémiai hőkezelési folyamat három fő szakaszból áll: bomlás, abszorpció és diffúzió.
Feketítés: Ez az a folyamat, ahol az acél vagy acél alkatrészeket levegő-gőzben vagy vegyi oldatban hevítik, hogy fekete vagy kék oxidfilmet képezzenek a felületen. Ezt a folyamatot "kékesítésnek" is nevezik.
Foszfátozás: A foszfátozás során egy (acélból, alumíniumból vagy cinkből készült) munkadarabot foszfátozó oldatba merítenek, ahol kristályos foszfát konverziós bevonat képződik a felületen, amely vízben nem oldódik.
Eloxálás: Az eloxálás elsősorban az alumínium és ötvözeteinek eloxálási eljárására vonatkozik. Ebben az eljárásban az alumínium alkatrészeket savas elektrolitfürdőbe merítik, és elektromos áram alá helyezik. A felület tartós oxid bevonatot képez, amely korrózióállóságot, esztétikus felületet, elektromos szigetelést és kopásállóságot biztosít. Alkalmazások: Általánosan használt gépjármű- és repülőgép-alkatrészek védőkezelésére, valamint háztartási cikkek és hardverek dekoratív kezelésére.
III. Felületbevonat-technológiák
Termikus permetezés A termikus permetezés során fémeket vagy nemfémeket olvadt állapotukig melegítenek, és sűrített levegővel permetezik őket az aljzatra. Ez olyan bevonatot képez, amely szilárdan kötődik az alapanyaghoz, és biztosítja a kívánt fizikai és kémiai tulajdonságokat, például kopás-, korrózió- és hőállóságot, valamint elektromos szigetelést. Alkalmazások: Számos iparágban használják, beleértve a repülést, az atomenergiát, az elektronikát és még sok mást.
Vákuumos bevonat A vákuumbevonás olyan felületkezelési eljárás, amely fém és nem fém vékonyrétegek felhordását foglalja magában vákuum körülmények között olyan technikák segítségével, mint a párologtatás vagy a porlasztás. Előnyök: A vákuumbevonat vékony rétegeket tesz lehetővé kiváló tapadás mellett, gyors sebességgel és minimális szennyeződéssel.
Galvanizálás A galvanizálás egy elektrokémiai folyamat, amelynek során a fémionokat tartalmazó oldatból fémet raknak le a szubsztrátumra. Például a nikkelezésnél a fém munkadarabot nikkelsó-oldatba (NiSO4) merítik, és egyenáramnak vetik alá, aminek következtében a nikkel lerakódik a munkadarabon. Alkalmazások: Gyakran használják dekoratív és funkcionális bevonatokhoz is, mint például a korrózióállóság és a kopási tulajdonságok javítása.
Kémiai gőzfázisú leválasztás (CVD) A kémiai gőzfázisú leválasztás (CVD) olyan módszer, amellyel vékony filmrétegeket vonnak le az anyagokra, olyan gáznemű kémiai vegyületek bejuttatásával, amelyek lebomlanak az aljzat felületén. A kapott film lehet fémes vagy összetett rétegek, a lerakódás típusától függően. Alkalmazások: A CVD-t széles körben használják a repülőgépiparban, az autóiparban, az elektronikai iparban és az energiaiparban kopásálló, korrózióálló, hőálló és elektromosan vezető bevonatok előállítására.
Fizikai gőzfázisú leválasztás (PVD) A PVD egy vákuum bevonási technika, ahol az anyagot atomos vagy molekuláris formába párologtatják el, majd egy szubsztrátumra viszik fel. Olyan módszereket tartalmaz, mint a vákuumpárologtatás, a porlasztás és az ionozás. A PVD bevonatok erős tapadásukról, egyenletes vastagságukról és tartósságukról ismertek.
Alkalmazások: A PVD bevonatokat olyan iparágakban használják, mint a gépipar, a repülőgépipar, az elektronika, az optika és a könnyűipar, hogy olyan vékony filmeket hozzanak létre, amelyek kopásnak, korróziónak, hőállóságnak és más speciális tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például az elektromos vezetőképesség, a szigetelés és a mágnesesség.