表面处理发展趋势与前景可研报告(可行性报告模板)

　　 第一节 表面处理的概念   　　 表面处理是在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。 对于金属铸件，我们比较常用的表面处理方法是，机械打磨，化学处理，表面热处理，喷涂表面，表面处理就是对工件表面进行清洁、清扫、去毛刺、去油污、去氧化皮等。（可研报告）     　　 第二节 表面处理的方法   　　 涂装前表面处理   　　 为了把物体表面所附着的各种异物（如油污、锈蚀、灰尘、旧漆膜等）去除，提供适合于涂装要求的良好基底，以保证涂膜具有良好的防腐蚀性能、装饰性能及某些特种功能，在涂装之前必须对物体表面进行预处理。人们把进行这种处理所做的工作，统称为涂装前（表面）处理或（表面）预处理。   　　 手工处理   　　 如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮，但手工处理劳动强度大、生产效率低，质量差，清理不彻底。   　　 化学处理   　　 主要是利用酸性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污，再利用尼龙制成的毛刷辊或304#不锈钢丝（耐酸碱溶液制成的钢丝刷辊清扫干净便可达到目的。化学处理适应于对薄板件清理，但缺点是：若时间控制不当，即使加缓蚀剂，也能使钢材产生过蚀现象，对于较复杂的结构件和有孔的零件，经酸性溶液酸洗后，浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除，若处理不当，将成为工件以后腐蚀的隐患，且化学物易挥发，成本高，处理后的化学排放工作难度大，若处理不当，将对环境造成严重的污染。随着人们环保意识的提高，此种处理方法正被机械处理法取代。   　　 机械处理   　　 主要包括钢丝刷辊抛光法、抛丸法和喷丸法。   　　 抛光法也就是刷辊在电机的带动下，刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化铁皮。刷掉的氧化铁皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。   　　 抛丸法清理是利用离心力将弹丸加速，抛射至工件进行除锈清理的方法。但抛丸灵活性差，受场地限制，清理工件时有些盲目性，在工件内表面易产生清理不到的死角。设备结构复杂，易损件多，特别是叶片等零件磨损快，维修工时多，费用高，一次性投入大。
  　　 用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于四氧化三铁和三氧化二铁没有塑性，破碎后剥离，而油膜与其材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。   　　 在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、头号式提升机等原始笨重输砂机械组成。用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械，建设费用高，维修工作量及维修费用极大，喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。   　　 国外多使用吸砂机作为输送沙量的机械，吸砂机实际上就是一台超大型吸尘器，用较粗的输送管将料斗与吸砂机连接，将沙料吸入储料罐，吸砂机的特点是施工难度和工艺较斗提机简单，而且方便容易控制，较少需要维护，但是耗电量大，吸砂机目前国内也有几家专门制作吸砂机的厂商，但是技术相对不够成熟，所以绝大多数表面处理企业主要还是使用斗式提升机。   　　 需要做喷抛工艺的工厂在选用输砂设备和除尘设备的时候一定要充分考虑到生产的实际情况，尽量选择功率相对于生产需要更大的设备，由于抛丸做业的设备一般损耗较快，长期使用之后这样或那样的问题会很多影响生产，选用功率较大的设备会大大减少以后维护所浪费的时间和费用。除尘设备功率不够不仅损害工人健康，而且严重影响喷砂房的能见度，粉尘排不出去也影响沙料本身的质量，影响工件表面粗糙度。   　　 手工喷砂房要根据实际情况设计相对于容纳工件较宽敞的空间，不能太拘谨否则影响工人手工作业，同时照明条件一定要好，对于较干燥的地区完全可以把抛沙放在室外进行。    　　 等离子处理   　　 等离子又名电浆，是由带正电的正粒子、负粒子（其中包括正离子，负离子、电子、自由基和各类活性基团等）组成的集合体，其中正电荷和负电荷电量相等故称等离子体，是除固态、液态、气态之外物质存在的第四态—等离子态。   　　 等离子表面处理器由等离子发生器，气体输送管路及等离子喷头等部分组成，等离子发生器产生高压高频能量在喷嘴钢管中被激活和被控制的辉光放电中产生低温等离子体，借助压缩空气将等离子喷向工件表面，当等离子体和被处理物体表面相遇时，产生了物体变化和化学反应。表面得到了清洁，去除了碳化氢类污物，如油脂，辅助添加剂等，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入含氧极性基团(羟基、羧基)，这些基团对各类涂敷材料具有促进其粘合的作用，在粘合和油漆应用时得到了优化。在同样效果下，应用等离子体处理表面可以得到非常薄的高张力涂层表面，有利于粘结、涂覆和印刷。不需其他机器、化学处理等强烈作用成份来增加粘合性。   　　 第三节 表面处理的发展趋势   　　 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   　　 金刚石具有极好的物理性能，在形状复杂的刀具、模具、钻头等工件表面沉积上一层很薄的金刚石薄膜，可提高工件的使用性能，并满足一些特殊条件的需求。近年来，由于金刚石薄膜的优异性能以及广泛的应用前景，日本、美国、西欧均进行大量的 研究 工作，并开发了多种金刚石涂层工艺技术，已在国内外掀起金刚石涂层 研究 的热潮。尤其是在提高金刚石涂层和基体结合强度，大面积快速沉积金刚石涂层技术，产业化生产涂层金刚石薄膜设备系统等关键技术方面国外已取得突破性进展，美国、瑞典等国已推出金刚石金属切削工具供应市场，而我国该技术还没有达到实用水平，急待开发并实现产业化。   　　 5、多元多层复合涂层技术的现状及发展趋势   　　 单一的表面涂层不能满足表面工程设计中苛刻的工况条件，任何表面处理均有其不同的优缺点，因为利用不同涂层材料的性能优点，在基体表面形成多元多层复合涂层（含万分渐变的梯度层）具有重大的意义。国外已开展单层涂层厚度为纳米级，层数在100层以上的多元多层复合涂层技术的 研究 ，所制备的涂层具有较高的耐腐性、韧性和强度，和基体的结合强度也好，表面粗糙度低，这对直精高速工削机械加工十人有利。国外已列入主要发展方面，予计在纳米级精细涂层材料 研究 和应用领域会有新的突破。因为复合涂层技术具有抗磨损、抗高温氧化腐蚀、隔热等功能，能扩大涂层制品使用范围，延长使用寿命，是一项在下一世纪会得到迅速发展的技术。我国目前已开始 研究 ，并取得初步成果，但还存在一些问题有待于解决。   　　 6、表面改性与涂层工艺模拟和性能预测的现状及发展趋势   　　 表面改性与涂层技术作为表面工程的重要组成部分，已经渗透到传统工业与高新技术产业部门，根据应用的要求反过来又促进表面功能覆层技术的进一步发展。根据使用要求，对材料表面进行设计、对表面性能参数进行剪裁，使之符合特定要求，并进一步实现对表面覆盖层的组织结构和性能和预测等，已成为该领域重要 研究 方向。国外已对CVD、PVD以及其它表面改性方法开展计算机模拟 研究 ，针对CVD过程进行模拟，采用宏观和微观多层次模型，对工艺和涂层各种性能和基体的结合力进行模拟和预测；对渗碳，渗氮工件渗层性能应力等进行计算机模拟等等，人们可以更好地控制和优化工艺过程。我国这方面的 研究 刚处地超步阶段。   　　 7、豪克能技术以车代磨：实现镜面加工效果及材料改性   　　 利用金属在常温下冷塑性的特点，运用豪克能对金属表面进行复合能量的加工方式，使金属零件表面达到更理想的表面粗糙度要求，也可以形象的说类似熨衣服一样，将零件表面熨平；同时在零件表面产生理想的压应力，提高零件表面的显微硬度，耐磨性及疲劳强度和疲劳寿命。     　　 第四节 表面处理发展前景   　　 目前表面处理一些传统方法，如堆焊、热喷涂、电刷渡等工艺往往适应不了现代工业的需求。如一些对温度特别敏感的金属零部件，会使零件表面达到很高温度，造成零件变形或产生裂纹，影响零件的尺寸精度和正常使用，严重时还会导致轴断裂；电刷渡虽无热影响，但渡层厚度不能太厚，污染严重，应用也受到了极大的限制。目前西方国家针对上述方法的弊端研制出高分子复合材料的现场表面处理方法，其中比较成熟的有福世蓝技术体系。材料所具有的综合性能及在任何时间内可机械加工的优越性，不但完全满足修复后的使用要求及精度，还可以降低设备在运行中承受的冲击震动，延长使用寿命。因材料是“变量”关系，当外力冲击材料时，材料会变形吸收外力，并随着轴承或其它部件的胀缩而胀缩，始终和部件保持紧配合，降低磨损的几率，针对大型设备的磨损，也可采用“模具”或“配合部件”针对损坏的设备进行现场修复，避免设备的整体拆卸，还可以最大限度地保证部件配合尺寸，满足设备的生产运行要求，延长设备的使用寿命，确保企业的安全连续生产。在国内表面处理的应用中，高分子复合材料也起到了越来越重要的作用。


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