第一篇：表面工程技術(shù)在汽車制造中的應用

表面工程技術(shù)在汽車制造中的應用舉例

周金旭

(太原科技大學 材料科學與工程學院 030024)摘要：表面工程中防銹、電鍍、表面強化及改性技術(shù)、涂裝是汽車工業(yè)中應用最廣泛的的技術(shù)，而噴丸技術(shù)和熱噴涂技術(shù)也廣泛應用于汽車的零部件，利用噴丸強化和熱噴涂技術(shù)來提高、改善、修復汽車關(guān)鍵部件的抗疲勞壽命、耐腐蝕頓、耐高溫氧化、耐磨等。噴丸技術(shù)是用來提高金屬零部件疲勞斷裂和應力腐蝕（氫脆）斷裂抗力，并在實際使用中證明效果顯著的表面強化工藝[1]而熱噴涂技術(shù)利用了表面強化和表面改性來改善零件表面的性能它也有一定效果。

關(guān)鍵詞：表面工程 噴丸技術(shù) 熱噴涂技術(shù) 汽車零部件制造與修復 序言

汽車制造業(yè)越來多仰賴噴丸強化技術(shù)來和熱噴涂技術(shù)改善、修復和提高汽車關(guān)鍵部件的抗疲勞壽命與抗腐蝕、耐高溫氧化、耐磨等，并將這些因素在轎車、卡車、摩托車等設計的最初就加以充分考慮和重視。噴／拋丸強化技術(shù)和工藝熱噴涂技術(shù)的應用現(xiàn)亦含括幾乎大部分零件的設計中，包括：曲軸（去氧化皮和強化）、連桿（強化）、傳動齒輪和其它軸類零件、齒圈、活塞，太陽齒和行星齒、板簧和圓簧、活塞桿、氣門等

大量的汽車零部件無論是鑄/鍛件壓鑄件，機械切削件，焊接件都需要不同類型的噴拋設備與熱噴涂技術(shù)進行表面處理。有確鑿的數(shù)據(jù)證明(早在七十年代東風汽車公司就用噴丸強化解決了氣閥彈簧和變速箱1-倒擋齒輪的早期斷裂問題，該工藝已成為汽車懸掛彈簧的常規(guī)工藝方法[3].1975年美國P＆W公司就有2800件發(fā)動機零件采用熱噴涂技術(shù)通用電氣公司的一個發(fā)動機工廠熱噴涂零件也有2000多個美國RR公司斯貝發(fā)動機有八種熱噴涂涂層應用于近200多個零件[4]),通過噴丸強化,能讓板簧的抗疲勞壽命延長600%,傳動齒輪的抗疲勞壽命延長1500%,曲軸的抗疲勞壽命延長900%,毫無疑問,通過噴丸強化讓抗疲勞性能和耐腐蝕性能的提高無論是對零件的使用壽命、使用安全性都意義重大。零件依賴該工藝，零件可以設計的更輕巧，一些原來因工藝規(guī)格要求不得不使用的昂貴材質(zhì)的零件現(xiàn)在也可以被替換為價格低廉的材料，通過噴丸強化處理，達到同等甚至更好的性能標準[2].而熱噴涂技術(shù)運用也不乏期例，QA19-2（鋁青銅）噴涂層制造或修復活塞及軸瓦等車用部件；在活塞環(huán)和鋁合金氣缸表面噴Mo,形成減摩工左層已形成活塞環(huán)和鋁合金氣缸的制造和修復和修復工藝，用3Cr13電弧噴涂層修復曲軸美國Cummins公司在汽缸內(nèi)壁噴涂0.5mm厚的ZrO2和0.2mmCrO2制造成耐磨耐蝕陶瓷涂層取得良好的效果在活塞表面涂Mo基中混有NiCrSi及2-Al2O3噴涂層其壽命比鍍鉻環(huán)更長可靠性更高，將ZrO2噴涂在內(nèi)燃機燃燒室的內(nèi)壁可提高內(nèi)燃機的燃燒工作溫度節(jié)省燃料，簡化結(jié)構(gòu)等[4].一、噴丸技術(shù)

1、試驗方法步驟。1.1拋丸處理

作為制造流程的一環(huán)節(jié)，熱處理過的曲軸需要經(jīng)由拋丸處理來取出表面的熱氧化皮。曲軸被置于旋轉(zhuǎn)滾輪上，在滾動時曲軸所有表面被充分暴露在多個拋頭拋射出的丸流下，多角度的丸粒沖擊使曲軸外表面得以徹底清洗。1.2曲軸強化

由于曲軸在交變應力下工作，曲軸截面變化轉(zhuǎn)接圓角處發(fā)生應力疲勞和應變破壞的危險性極大，目前，通過噴丸強化來改變曲軸抗疲勞性能已在相當廣泛的范圍內(nèi)應用，效果讓人滿意。

相較于傳統(tǒng)的滾壓工藝的缺陷，即由于受曲軸加工工藝限制，各軸頸圓角很難與滾輪相吻合，往往造成圓角啃切現(xiàn)象，而且滾壓后的曲軸變形大，效果不佳。而噴丸強化的機理是利用嚴格控制直徑并具有一定強度的丸粒，在高速氣流下，形成彈丸流，連續(xù)向曲軸金屬表面噴射，猶如小錘錘擊，使曲軸表面產(chǎn)生極為強烈塑性變形，形成冷作硬化層，由于軸在加工中受各種機械的切削力加工作用，其表面，特別是曲軸截面變化轉(zhuǎn)接圓角處，應力分布極為不均勻，工作中又受交變硬力作用，因此很容易產(chǎn)生應力腐蝕而使曲軸疲勞壽命降低，而噴丸強化工藝就是通過引入一個預壓硬力來抵消零件在以后工作周期會受到拉應力，從而提高工件抗疲勞性能和安全使用使用壽命。

對于噴丸處理，有兩個重要參數(shù)，一個是應力強度，這通常采用“阿爾門試片”進行強度檢測多個試片固定在曲軸不同表面特別是應力最集中的曲軸截面變化轉(zhuǎn)接圓角處，一同進行噴丸試片上產(chǎn)生的壓應力影響導致試片弓曲曲率的擴大變化與丸料沖的能量成比例，另一個噴丸質(zhì)量的主要參數(shù)是覆蓋率，所謂覆蓋律是指強化后表面彈坑占據(jù)的面積與強化表面的比值，該參數(shù)通常在100％~200％ 有些曲軸應用可能要求覆蓋率大于200％

根據(jù)曲軸的硬度和理想的導入壓應力強度，通常曲軸噴丸強化使用的丸粒硬度在HRC50~55,大小在S280~S300(0.7~0.84mm),這樣產(chǎn)生在阿爾門試片上的強度范圍約在0.008~0.010C相較于拋丸清理，噴丸強化的工藝參數(shù)監(jiān)控更為嚴苛，就曲軸強化應用，需要監(jiān)控的參數(shù)包括: ? 噴丸速度 ? 噴丸強度 ? 丸粒直徑 ? 噴丸的間隔 ? 強化的時間 ? 覆蓋率這些參數(shù)中任意一個的變化，都會不同程度地影響曲軸表面強化的效果。

正確應用可控的噴丸強化技術(shù)，能使曲軸和其他在高載荷條件下工作的零件疲勞強度大大提高，大大提高了零件抗疲勞壽命，先進的噴丸設備，保證了噴丸質(zhì)量的恒定行，和重復性被廣泛應用于汽車等行業(yè)[2]。

二、熱噴涂技術(shù)

1、熱噴涂技術(shù)應用意義

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對零部件的性能提出了愈來愈高的要求，零件的使用壽命亦成為突出的問題，修理工作的作用不單是消極地將損壞了的零件恢復到新品的技術(shù)性能，而且還可以用比較經(jīng)濟的手段使零件修復后的性能超過新品。

延長汽車使用壽命的主要障礙，是零件因磨蝕早期失效，磨蝕失效的特點與零件的斷裂破壞或過量變形失效不同，后者多造成整個零件報廢，其原因常常是由于零件本身材料的機械性能差、或設計不合理、以及制造工藝選擇不當所致。這需要從材料、設計、工藝等方面進行解決。而零件磨蝕卻只是表面層的損壞及尺寸超限，就其本身而言，仍有繼續(xù)使用的可能，僅需將表面磨蝕部分修復，使之在尺寸和性能上恢復到原來的狀態(tài)。對于價格昂貴的重要零件，尤應注意修復，不能只靠更換配件。特別是進口汽車，由于零件品種多，標準不統(tǒng)一，組織配件生產(chǎn)困難較多，有些零件少量配制經(jīng)濟上也不盡合理，因而修復強化的意義更大。

2、實施方法

通常采用耐磨蝕材料覆蓋磨蝕表面，修復舊件，這樣不但可以使失效零件迅速恢復使用，而且可以成倍提高壽命。一般金屬材料經(jīng)過表面強化處理以后，在很多場合可以代替貴重的優(yōu)質(zhì)材料，甚至性能和工藝性方面較后者更優(yōu)越?，F(xiàn)代汽車日益向高速、高壓、大功率發(fā)展，汽車零件的使用工況更加惡劣，在此情況下，只有更多的利用各種表面強化技術(shù)，提高零件的表面性能才能解決這一問題。

熱噴涂技術(shù)（熱噴涂加工）正是適應這種需要的一種金屬表面強化技術(shù)。應用熱噴涂技術(shù)在零件表面噴敷各種性能的材料(例如鎳基、鐵基、銅基合金以及鋁、鉬、鋅等金屬、或陶瓷等材料)，就可以使零件表面其有一些特殊性能如耐磨、耐蝕、擾氧化、絕熱、導電、絕緣、密封等。這樣可以簡便地、大幅度地改善零件表面的工作性能。例如曲軸是汽車發(fā)動機的重要零件，當曲軸主軸頸及連桿軸頸磨損超過允許的極限時，就不能再用修理尺寸法修復了，此時如果采用噴涂法修復，不僅可以恢復原來的尺寸，而且其耐磨性還遠遠大于新曲軸。這不僅可以為國家節(jié)約大量鋼材，井能提高社會的經(jīng)濟效益，特別是對于某些進口車輛的曲軸，經(jīng)濟效益就更為顯著。汽車發(fā)動機排氣門是一種用量大、易損耗的零件，也是保證發(fā)動機工作的可靠性和耐久性的零件之一。其失效形式是磨損、斑腐蝕和局部燒傷等，致使氣門關(guān)閉不嚴，發(fā)動機動力性下降，油耗增加。目前國產(chǎn)汽車發(fā)動機的排氣門多采用等鋼材制作，這些耐熱鋼材、有些是要靠進口來供給的。為此，排氣門的修復是很重要的。排氣門的密封面采用氧乙炔焰噴焊后，其表面就可以獲得一層耐高溫，耐氧化、耐腐蝕的性能，使用壽命將大大超過新件，根據(jù)我們試驗，經(jīng)噴焊、修復后的排氣門，裝車使用行駛90000km的里程后，閥面仍然完好。

實踐證明，熱噴涂技術(shù)具有獨特的優(yōu)越性，在汽車修理方面有廣闊的應用前景。除上述所例舉的曲軸、排氣門的修復之外，還有象汽車上的軸類零件、汽缸體、齒輪、鍵槽等都可以用熱噴涂(焊)技術(shù)修復，以提高零件的使用壽命[5]。

三、結(jié)論與展望

表面工程技術(shù)對汽車制造修復意義重大，不但可以提高汽車的性能還能提高使用年限，節(jié)約資源，保護環(huán)境，而噴丸技術(shù)與熱噴涂技術(shù)在汽車制造業(yè)中起到舉足輕重的作用，我們應該予以重視，另外中國汽車行業(yè)發(fā)展迅速，更離不開表面工程技術(shù)。

表面工程技術(shù)在未來會有很大發(fā)展，近年來國內(nèi)汽車市場的快速增長引起廣泛關(guān)注，由此帶來的汽車回收利用領(lǐng)域面臨的問題日益突出。數(shù)據(jù)顯示，作為世界汽車第一產(chǎn)銷大國，我國2011年民用汽車保有量已突破1億輛，汽車報廢量超過400萬輛，預計2020年報廢量將超過1400萬輛。

隨著汽車報廢數(shù)量增長，由此帶來的環(huán)境資源問題日益嚴峻。在汽車報廢后，如果不能及時拆解和回收，汽車產(chǎn)品中的有害物質(zhì)如鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚等將對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴重危害；而報廢汽車在回收拆解、材料分離和再利用等環(huán)節(jié)，由于缺少相關(guān)的規(guī)范監(jiān)管和引導，也使得報廢汽車有可能造成二次污染。

然而，與歐美日等汽車發(fā)達國家相比較，我國在汽車回收利用方面還有著明顯的差距，目前在我國還沒有任何一部關(guān)于報廢汽車回收利用的完整規(guī)范，另一方面，長期以來，由于報廢汽車回收拆解行業(yè)采取粗放式經(jīng)營，從而導致該行業(yè)技術(shù)手段落后，作業(yè)流程不規(guī)范，環(huán)境保護和資源利用水平低。

另外，報廢廠不按規(guī)定交售報廢車輛，非法回收拆解倒賣報廢汽車的現(xiàn)象依然存在。據(jù)不完全統(tǒng)計，由于法定報廢回收標準過低，我國每年近八成報廢汽車流入了黑市，這不僅對正規(guī)的回收拆解企業(yè)造成了沖擊，擾亂了回收拆解的正常秩序，更給道路交通安全、環(huán)境保護和資源利用帶來了嚴重隱患。

事實上，對于報廢汽車帶來的危害，我國并非沒有關(guān)注，只是相關(guān)政策早已不適應快速發(fā)展的形勢。2001年國務院頒布了報廢汽車回收利用辦法；2006年，國家發(fā)改委等部門聯(lián)合頒布了《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》，但缺乏具體要求和實施細則，可操作性不強。過時政策難以滿足現(xiàn)狀，并將嚴重制約中國汽車產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，強化汽車回收利用管理已刻不容緩。

為改變行業(yè)現(xiàn)狀，國家有關(guān)部門正組織力量對2001年頒布的《報廢汽車回收管理辦法》進行修訂。近日，工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司副司長高東升透露，國家有關(guān)部門將采取多項措施加強汽車回收利用，其中包括制定強制性的汽車回收利用標準和法規(guī)，回收拆解的市場準入制度亟須健全。

據(jù)了解，目前國家相關(guān)主管部門一方面在大力推動修訂后的《報廢機動車回收拆解管理條例》盡快出臺，另一方面要強化汽車制造商的責任，鼓勵汽車制造商加強與回收拆解企業(yè)的合作和交流，要求汽車制造商為回收拆解企業(yè)提供必要的技術(shù)支持，同時要抓緊出臺機動車強制報廢標準，進一步明確報廢條件，嚴格車輛年檢和轉(zhuǎn)移登記制度，從源頭上防止報廢汽車流向社會。而表面工程技術(shù)正可以解決此些難題，所以我們應予以重視，發(fā)展前景良好[6]。

四、參考文獻

[1] 表面噴丸強化技術(shù) 航空航天部621研究所 王仁智 [2] 表面工程技術(shù)在汽車零部件生產(chǎn)中的應用 維爾貝萊特集團 [3] 杭州余杭永偉電器有限公司

[4] 熱噴涂技術(shù)極其典型應用 錢強 俞韶華 徐林剛

[5] 陜西新興熱噴涂技術(shù)有限責任公司

[6] 騰迅網(wǎng)·騰訊汽車

第二篇：表面工程技術(shù)(電鍍)

電鍍的作用

表面處理的對象非常廣泛,從傳統(tǒng)工業(yè)到現(xiàn)在的高科技工業(yè),從以前的金屬表面到現(xiàn)在的塑料,非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕 ,更耐磨耗,更耐熱,它使材料之壽 延長,此外改善材料表面之特性,光澤美觀等提高產(chǎn)品之附加價值,所有這些改變材料表面之物理,機械及化學性質(zhì)之加工技術(shù)統(tǒng)稱為表面處理(surface treatment)或稱為表面加工(surface finishing)

1.1.1 金屬表面處理(metal surface treatment)

金屬經(jīng)初步加工成型后需修飾金屬表面,美化金屬表面 ,更進一步改變金屬表面的機械性質(zhì)及物理化學性質(zhì)等之各種操作過程,稱之為金屬表面處理.或稱之金屬 表面加工(metal surface finishing)

1.2 表面處理的目的表面處理的目的可以分四大類:

(1)美觀(appearance)

為了提高制品之附加價值,賦予制品表面美觀,例如裝飾性電鍍(decorative plating)Au, Ag,Rh, Ni, Cr,黃銅等電鍍(electroplating)

(2)防護(protection)

為了延長制品的壽命,再制品表面披覆(coating)耐腐蝕之材料,例如保護性電鍍(protective

plating)Zn,Cd,Ni,Cr,Sn 等電鍍.(3)特殊表面性質(zhì)(special surface properties)

1.提高制品之導電性(electrical conductiuity),例如電鍍Ag,Cu.2.提高焊接性(soderability)在通訊急電子工業(yè)應用,例如Sn-Pb 合金電鍍.3.提高光線之反射性(light reflectivity)例如宇宙飛船,人造衛(wèi)星的外殼需反射光線,Ag及

Rh的鍍層被應用上.4.減小接觸阻抗(contact resistance)例如在電子組件之Au及Pd電鍍.(4)機械或工程性質(zhì)(mechanical or engineering properties)

1.提高制品之強度(strenth),例如塑料電鍍.2.提高制品之潤滑性(bearing propertries)例如多孔洛電鍍(porous chromium plating),內(nèi)燃機之鋁合金活塞(piston),鍍錫Sn以防止汽缸(cylinder)壁刮傷.3.增加硬度(hardness)及耐磨性(wear resistance),例如硬洛電鍍(hard chromium plating)

4.提高制品之耐熱性,耐候性,抗幅射線,例如塑料,非金屬之電鍍.5.滲碳(carburizing),氮化(nitriding)之防止,例如鋼鐵表面硬化(case hardening)時在不要

硬化部份鍍Cu.1.3 表面處理之重要性

表面處理工業(yè)雖然不是工業(yè)之主流,但只有透過表面處理,制品的特性及價值才能充份發(fā)揮出來.應用電鍍(plating),陽極處理(anodizing),化成處理(convesion coating),涂裝(coating)等工業(yè)技術(shù),達到防蝕,增進可焊性,潤滑性,耐磨性,附著性及鋼材防止?jié)B碳等的多項目的.所以表面處理為各種加工制造工業(yè)不可或缺的過 從傳統(tǒng)工業(yè)到近代高科技,表面處理技術(shù)一直扮演非常重要性之角色.例如宇宙飛船,人造衛(wèi)星,集成電路等之發(fā)展表面處理技術(shù)都有決定性之影響.由于表面處理對材料月異,帶動相關(guān)科技工程之進步.1.4 表面處理技術(shù)之種類 從表面處理之特性可分類:

表面形成：

機械法：珠擊法,切削,搪磨,撒砂,精磨,研磨,超加工

冶金法：表面硬化,(淬火,滲碳,氮化),擴散皮膜法

化學法：電解研磨,酸洗,化學研磨,酸蝕雕刻

表面披覆：

表面披覆：電鍍,無電鍍,熱浸鍍,熔射鍍,真空蒸著,陰極噴濺

無機披覆：陽極處理,化成處理,著色,琺瑯處理

有機披覆：涂裝,橡膠加襯,塑料加襯

1.5 國內(nèi)表面處理工業(yè)之狀況及問題

依據(jù)民國70年行政院科技顧問組調(diào)查報告,有關(guān)表面處理工業(yè),國內(nèi)有約4000家,其中電鍍工業(yè)約占1200家,分散全省各地,主要的生產(chǎn)項目有,工業(yè)電鍍, 裝飾電鍍,熱浸電鍍, 陽極電鍍,化成電鍍,發(fā)色,涂裝,從事表面處理的工作人員有15000至20000人,具有專業(yè)知識程度者約1000人至1500人.1.5.1 原料及設備之供應

大部分昂貴之原料依靠國外進口,生產(chǎn)設備多為國產(chǎn),較貴重之檢驗儀器設備75% 是進口貨.國內(nèi)原料成本極高,業(yè)著負擔沉重,應設法改善,防止貿(mào)易商操縱市場,更要鼓勵研究開發(fā)及生產(chǎn)重要之原料.1.5.2 從業(yè)人員知識水平

一般從業(yè)人員的程度較低,科技短識及品管觀念缺乏,難有研究開發(fā)新產(chǎn)品,唯賴低 廉勞力,以求生存.政府有關(guān)單位應定期舉辦研習會,使業(yè)者獲得新知蔚為研究風氣,提高技術(shù)水準,對在職工程人員,鼓勵利用建教合作方式,進修或在職訓練,亦應舉辦各類技術(shù)鑒定考試,并規(guī)定業(yè)者之工廠作業(yè)需由技術(shù)士擔任.表面處理對材料之附加價值甚高,先進國家不惜投入龐大人力物力從事研究發(fā)展,使得表面處理技術(shù)日新月異,我國要并駕齊驅(qū),迎頭趕上,勢必從教育做起,在大專院校設立正規(guī)教育之表面處理人才,才能有雄厚發(fā)展實力.鼓勵學校與工業(yè)界間之建教合作,技術(shù)性問題需要由學校帶動,學校要增添新設備,充實師資,積極培育專業(yè)人才,企業(yè)界要僅量聘用教育較高科技人員,以增加研究發(fā)展之潛力.1.5.3 生產(chǎn)及經(jīng)營方式

一般專業(yè)廠商規(guī)模不大,主要為訂貨生產(chǎn),小規(guī)模工廠沒有管理制度,教育程度低,對人力,原料及能源造成無所謂的浪費.大廠則受到地下工廠惡性削價之競爭,影響 小廠應集中投資,合并經(jīng)營,始合乎經(jīng)濟原則.就有生產(chǎn)設備應適時予以淘汰,換置自動化處理設備,能以簡化經(jīng)營管理,提高生產(chǎn)效率,穩(wěn)定質(zhì)量,節(jié)省人工,提高產(chǎn)品之國際聲譽,促進工業(yè)升級.1.5.4 廢物處理及公害

由于地下工廠甚多,使廢物形成嚴重之公害問題,廢物處理系統(tǒng)投資費用極高,非一般中小型表面處理工廠所能負擔維持得起,根據(jù)經(jīng)驗及需要,認為設立

表面處理專業(yè)區(qū),集中處理廢物,廢水,不但能減少公害,而且能管制地下工廠.1.5.5 表面處理公會

表面處理是工業(yè)發(fā)展中很重要的一環(huán),避免或防止表面處理界之惡性競爭或市場 操縱,加強廠商彼此合作,聯(lián)系與技術(shù)交流,應充份發(fā)揮公會功能,解決同業(yè)之困難.另應設有完整質(zhì)量檢驗中心,集中檢驗,測定之服務,訂定表面處理標準規(guī)范,作為廠 商質(zhì)量改善或質(zhì)量保證之依據(jù).1.5.6 表面處理技術(shù)數(shù)據(jù)

根據(jù)業(yè)者的反映,國內(nèi)技術(shù)資料的獲得不亦且缺乏,技術(shù)難以突破, 應設置有健全的表面技術(shù)數(shù)據(jù)處理中心,對研究開發(fā)者適時提供新穎充份之信息,對引進國外技術(shù)者提供可參考數(shù)據(jù).1.6 國內(nèi)表面處理工業(yè)發(fā)展之方向

國內(nèi)表面處理工業(yè)之技術(shù)自行開者很少,大多仰賴國外廠商之業(yè)務代表或代理商.往往引進之技術(shù)并非最前進者或只是局部的,因此使本國產(chǎn)品質(zhì)量遜于外貨乃為不可避免,產(chǎn)品之信譽及附加價值難以提升.國內(nèi)學術(shù)機構(gòu)也甚少做獨立性長期性之研 究,國內(nèi)欲求工業(yè)之升級,商品附加價值提高,必須大力提高表面處理技術(shù),以達成支持各項金屬制造業(yè),機器工業(yè),電子工業(yè)之任務.1.6.1 裝飾電鍍(decorative plating)

裝飾電鍍之主要目的改進產(chǎn)品之外觀,提高產(chǎn)品附加價值,其主要產(chǎn)品如項鏈,胸 針,耳環(huán)等飾物,合法登記之裝飾電鍍廠不足十分之一,地下小廠不需付稅捐,廢水處里費用等,導致小廠吃大廠,劣幣逐良幣之反淘汰之惡性循環(huán).所以發(fā)展之方向應為大廠增添新設備,提高技術(shù)水準,提高產(chǎn)品質(zhì)量,加強取締公害,自然促使非法及小廠淘或合并經(jīng)營才能進一步發(fā)展.1.6.2 工程電鍍(engineering plating）

工程電鍍之目的是增加產(chǎn)品之耐蝕力,延長使用壽命,改進機械性質(zhì)等.現(xiàn)在許多精密模具無法使用機械加工, 也使用電鍍法, 稱之為電鑄

(electroforming 工之規(guī)模較大,許多操作采用自動化,多附屬于大規(guī)模較大機器制造廠.獨立之工程電 鍍廠也大都與大型機器金屬制造廠訂有長期加工契約,其惡性競爭較裝飾性電鍍小,筍嵹禤a經(jīng)濟發(fā)展,工程電鍍技術(shù)水準必須精益求精,力爭上游,其發(fā)展是大有可為的工程電鍍使用支持料數(shù)量巨大,因此廢物處理之公害問題需特別重視,稍一不慎將 造成不可收拾的公害.一般中小廠為節(jié)省開支沒有廢物處理設備,或有也只供參觀檢 查時之用,浪費投資,罔顧員工及環(huán)境之安全與衛(wèi)生.故今后發(fā)展方向為如何協(xié)助,促使這些小廠家合并始引進或研究開發(fā)更經(jīng)濟更有效新技術(shù).工程電鍍用之化學品如進鍍成性質(zhì)之添加劑,多為國外原料供貨商之機密,利潤甚高,若能長期研究必能研 就發(fā)展成功替代品,以減低本國電鍍工業(yè)之成本.1.6.3 鍍錫(tin plating)

鍍錫生產(chǎn)應往高速率之連續(xù)生產(chǎn)方向發(fā)展,唯有使用高度自動化設備才能節(jié)省日益高漲之連續(xù)工資及能源.此種設備國內(nèi)無法設計制造, 需向國外引進技術(shù),近年來使用鋁罐,鋁箔,塑料瓶罐,臘紙盒,玻璃瓶等材料越來越普遍, 占去馬口鐵很大的市場尤其一些錫生產(chǎn)的開發(fā)國家如印度尼西亞,菲律賓,泰國,馬來西亞等也開始生產(chǎn)馬口鐵,另外有逐漸改無錫鐵皮(tin free steel)之趨勢.1.6.4 熱漫鍍鋅(zinc hot dip coating)

鍍鋅鋼片主要有電鍍式鍍鋅鋼片及熱浸式鋼片,其中以熱浸式占大多數(shù),鍍鋅鋼片具有優(yōu)良耐蝕性與低廉價格.主要用途為建筑如用在頂板(roofing),側(cè)板(siding),廣告牌,風管等,其次為電器及機械業(yè).國內(nèi)鍍鋅鋼片業(yè)者需淘汰更新陳舊設備,采用新式連續(xù)式熱浸鍍鋅方式生產(chǎn),產(chǎn)量大,質(zhì)量佳,產(chǎn)品適用性廣,成本低并加以配合耐高腐蝕力,鍍層延性,抗熱性,焊接性及美麗彩色涂裝之需求提高制品之質(zhì)量.如發(fā)展出來的鐵鋅合金鍍面,差別鍍鋅,單面鍍鋅及鋁鋅合金鍍面等.1.6.5 陽極處理(anodizing)

鋁的陽極處理是鋁金屬表面藉由電流的作用形成一層氧化物膜,堅硬耐磨,抗蝕性極高,色澤優(yōu)美.鋁合金本身易于加工,強度高,用途很廣,磥瑣T陽處理產(chǎn)品為鋁門窗,家具,照相機及儀表外殼另件.鋁材制造極其加工業(yè)也日益擴展,鋁陽處理有相當市場潛力.陽極處理之發(fā)展例如硬質(zhì)陽極處理(hard anodizing),在低溫電流亦有用交直流并用之陽極處理.這種硬化之陽極處理的鋁材可用于活塞,汽缸,汽缸內(nèi)襯,油壓機及渦輪之另件,汽閥,齒輪,'槍械另件,離合器,煞車圓片,(brake disk),機器另見及工具等.浴溫,電流密度, 溶液成份需自動控制才能嚴格管制成品之質(zhì)量以達客戶要求.自動化需引進國外技術(shù)及大量之資金,所以同時要深入了解國外市場之潛力循序達成自動化.1.6.6 涂裝(coating)

涂裝工業(yè)之成長仍應會繼續(xù)擴大,應設法取締地下工廠以減少公害保障合法廠商,避免惡性競爭.教育用戶重視表面處理技術(shù)之價值,提高涂裝質(zhì)量之要求.大廠商應力爭上游,自行發(fā)展高級產(chǎn)品而不能只埋怨小廠之低廉競銷.發(fā)展之趨勢大多采用粉體涂裝,以節(jié)省能源和溶劑并可減少公害.非溶劑之涂裝和省能源型(紫外線硬化,低 溫硬化)之新產(chǎn)品我國涂裝工業(yè)當然應該迎頭趕上.

第三篇：材料表面工程技術(shù)

材料表面工程技術(shù)

表面工程技術(shù)在運動裝備的應用

摘要： 本文講述表面工程技術(shù)在運動裝備中的應用，并介紹了一下有關(guān)刀具的表面技術(shù)。在運動裝備中主要選擇介紹的為涂層布料，介紹及其分類和用途。還著重介紹牛仔褲的表面技術(shù)及其保養(yǎng)方法。還討論了眼鏡的表面工程技術(shù)。

關(guān)鍵詞： 表面工程；道具；涂層布料；眼鏡

Application of surface engineering technology in

sports equipment Abstract: This paper describes the application of surface engineering technology in sports equipment, and introduces the technology of tool surface.In the main choice of sports equipment for coating fabric, introduces their classification and application.Also introduces surface technology jeans and maintenance.Surface engineering technology glasses are also discussed..key words:

surface engineering;props;coating glasses cloth;

一、現(xiàn)代刀具材料的表面涂層

經(jīng)常會有人問為什么現(xiàn)在很多刀具都沒砂光表面處理了，本小組經(jīng)過多天的查找得出，砂光表面處理不僅容易生銹，而且手工不好的員工會把刀具的線條打磨的變形（非常難看）主要的是日后很難保養(yǎng)，那些只是上世紀90年代的處理方法了，刀具材料的韌性和硬度一般不能兼顧，故一般刀具材料的壽命主要是受磨損的影響，而采用表面涂層處理的方法解決這一問題。

刀具材料的表面涂層是在高速鋼和韌性較好的硬質(zhì)合金等材料制成的刀具上，通過一定方法，在刀具表面上沉積極薄一層高硬度、高耐磨性和難熔的金屬化合物碳化鈦（TiC）或氮化鈦（TiN），形成金黃色的表面涂層。由于涂層的硬度高，摩擦系數(shù)小，使刀具的耐磨性提高。涂層還具有抗氧化和抗粘結(jié)的特點，延遲了刀具的磨損。因此，切削速度可提高30%～50%，刀具壽命可提高數(shù)倍。

(圓網(wǎng)，刮刀或者滾筒）均勻的涂在布料上（有棉，滌綸，錦綸等基材），然后再經(jīng)過烘箱內(nèi)溫度的固著，使在面料表面形成一層均勻的覆蓋膠料，從而達到防水，防風，透氣等功能。

1．涂層面料的原理

利用溶劑(現(xiàn)在的面料廠一般是用甲苯或丁酮)將所需要的涂層膠粒(有PU膠,A/C膠,PVC,PE膠)等溶解成流涎狀(關(guān)系到膠料與溶膠的配比，粘度等)再以一種刮刀的方式均勻的涂在布料上(有棉，滌綸，錦綸等基材)，然后再經(jīng)過烘箱內(nèi)溫度的固著，使在面料表面形成一層均勻的覆蓋膠料，從而達到防水，防風，透汽等功能!

2．分類

PA涂層又叫AC膠涂層，即丙烯酸涂層，是目前最普通最常見的一種涂層，涂后可增加手感，防風，有垂感。

PU涂層即聚氨酯涂層，涂后織物手感豐滿，有彈性，表面有膜感。

防絨涂層即指防羽絨涂層，涂后能防止羽絨跑絨，適合做羽絨服面料。但現(xiàn)在涂層中凡有水壓要求的PA涂層也叫防絨涂層。

二、涂層面料

是一種經(jīng)特殊工藝處理的面料。就是利用溶劑或水將所需要的涂層膠粒（有PU膠,A/C膠,PVC,PE膠）等溶解成流涎狀,再以一種某種方式 材料表面PA白膠涂層即在織物表面涂一層白色的丙烯酸樹脂，能增加布面的遮蓋率，不透色，并使布面顏色更鮮艷

PU白膠涂層即在織物表面涂一層白色聚氨酯樹脂，作用基本同PA白膠，但是PU白膠涂后手感更豐滿，織物更有彈性，牢度更好。

PA銀膠涂層即在織物表面涂一層銀白色膠，使織物具有遮光，防輻射的功能，一般多用于窗簾、帳篷、服裝。

PU銀膠涂層基本功能同PA銀膠涂層。但PU涂銀織物具有更好的彈性、更好的牢度，對于帳篷等要求高水壓的面料，PU涂銀相對PA涂銀更好。

珠光涂層通過對織物表面珠光涂層，使織物表面具有珍珠般光澤，有銀白色和彩色的。做成服裝非常漂亮。也有PA珠光和PU珠光之分，PU珠光比PA珠光更加平整光亮，膜感更好，更有“珍珠皮膜”的美稱。

阻燃涂層是使用阻燃涂層膠在普通面料或全棉阻燃面料表面進行涂層處理達到位一定的阻燃效果及防水效果，此種涂層阻燃面料在帳蓬、車衣上使用較多，目前主要是新鄉(xiāng)新星公司在開發(fā)推廣。

3.涂層面料的用途

還可應用于國防、航海、捕魚、海上油井、運輸?shù)阮I(lǐng)域。

防水涂層系列面料，具有防風防水，透濕等多種功能。

從時裝市場看：有50%的休閑裝都是由涂層面料制成，主要款式有背心、茄克衫，采用是的PU涂層，質(zhì)地比較輕薄。色彩趨向淡雅、有淺藍、淺灰、淺紫等，一眼望去好似一道清風，清新靚麗。涂層服裝最大的優(yōu)點就是手感柔滑、防雨水、易清洗，上市以來一直受到年輕人的喜愛，銷路不錯。涂層服裝消費群主要是年輕的男女和中學生，這類服裝價格不貴，款式變化多，迎合了年輕人的消費特點。

涂層織物的加工技術(shù)隨著人類對防水材料要求的不斷提高而不斷完善，目前加工涂層織物最常用的有三種工藝方法:即:壓延法、熔融法及刀刮法。刀刮法代表了目前最先進的涂層織物加工技術(shù)，其產(chǎn)品性能在諸多方面均比其他工藝方法生產(chǎn)的產(chǎn)品有著明顯的優(yōu)勢，我們的工藝為刀刮涂層工藝。

工程技術(shù)

通常來講，基布的織造，漿料的配制，生產(chǎn)工藝的控制是刀刮涂層產(chǎn)品質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素。由于基布決定了產(chǎn)品的強度，且刀刮涂層的生產(chǎn)速度較快，幅面較寬，因此基布質(zhì)量的任何過失都會導致產(chǎn)品質(zhì)量的下降。漿料的配制直接決定了產(chǎn)品的絕大部分性能，因此它構(gòu)成了刀刮涂層工藝的關(guān)鍵技術(shù)。我們擁有一條先進的刀刮PVC 涂層生產(chǎn)線，擁有專業(yè)的技術(shù)人員來保證我們的產(chǎn)品質(zhì)量。

4.涂層牛仔褲

涂層牛仔褲外面有一層特殊的涂層，隨著時間的流逝，這層涂層會磨損，這樣就有了類似水洗的效果。因為每個人穿褲子的磨損不同，所以每一條牛仔褲最后會有不同的水洗效果，這樣每一條都是獨一無二的。

5.涂層牛仔褲保養(yǎng)方法

方法1如果是買回來第一次下水,那需要在水中倒一些白醋,同時把褲子翻轉(zhuǎn)過來浸濕大約半小時,用來鎖住顏色.因為深色的褲子必定會有少許的退色,而白醋可以讓那種湛藍色盡量保持原有的光澤.方法2將牛仔褲翻面放入水中手洗，避免不必要的清洗褪色；

方法3請千萬別用熱水浸泡褲子,那會有很大程度的縮水現(xiàn)象,水溫應保持30℃以下。

方法4用溫和的洗潔劑，切勿用漂白劑或任何添加含漂白劑或螢光劑的產(chǎn)品；

方法5如果牛仔褲不是有油污或其他骯臟情形時，盡可能減少洗衣粉用量，甚至可清水洗滌即可；

方法6晾干牛仔褲時，一定從腰部平整掛起（用夾子固定撐平，切勿拉緊）翻過來晾曬，晾在干燥通風處，避免陽光暴曬，容 易引發(fā)嚴重的氧化褪色或變硬。

三、涂層眼鏡

屈光眼鏡和太陽鏡普遍存在的一個問題是回眩光?；匮９馐枪馍涞界R片的背面后，又反射到您的眼睛里而產(chǎn)生的?？狗垂夥雷o（AR）涂層（抗反射涂層）的作用在于減少鏡片對光的這種反射。糟糕的情況下，您甚至會在鏡片里看到自己眼睛的鏡像。類似于防刮傷涂層，AR涂層也是涂在鏡片上的一層很硬的薄膜。抗反光防護涂層物質(zhì)的折射率

材料表面介于空氣和玻璃之間。這使得薄膜內(nèi)表面和外表面反射光的強度幾乎是相等的。當薄膜的厚度約為光波波長的四分之一時，從薄膜內(nèi)外表面分別反射出的光線會通過相消干擾互相抵消，從而最大程度地減少您看到的眩光?？狗垂夥雷o涂層也被涂在屈光隱形眼鏡和一些太陽鏡的前表面，以消除鏡片反射強光所產(chǎn)生的“熱點”。

除了AR涂層可以減輕鏡片后表面反射的眩光外，還有幾種途徑可以減少或消除刺眼的光透過鏡片。它們包括：

有色眼鏡——鏡片的顏色決定了鏡片所吸收光譜的范圍。制造商使用不同的顏色來產(chǎn)生特定的使用效果。

偏光眼鏡——偏光濾鏡通常是在透明的塑料或者玻璃表面涂上一層化學薄膜。通常，它所使用的化合物里的分子相互之間是自然平行排列的。當將它們均勻地涂在鏡片上時，這些分子形成了微小的透鏡，能夠吸收所有與它們的排列方向相同的光。

鏡面反射：反光太陽鏡的鏡片能象鏡子那樣反光。鏡片上涂有一層非常稀薄的反光涂料——由于這層涂料非常稀疏，所以它被稱為半鍍銀表面。

1.防刮傷保護層

玻璃是天然防刮傷的，但絕大多數(shù)的塑料都不是。為了解決這一問題，制造商研發(fā)出了一系列的方法，在鏡片的表面鍍一層透明而又堅固的薄膜。這類薄膜是由類鉆碳膜和多晶鉆石燒結(jié)體等物質(zhì)組成的。通過電離工藝，在鏡片表面上形成一層很薄但非常耐磨的薄膜

2.抗反射涂層

太陽鏡一個普遍問題是出現(xiàn)后眩光，回炫光是光射到鏡片的背面后，又反射到您的眼睛里而產(chǎn)生的?？狗垂夥雷o涂層的作用在于減少鏡片對光的這種反射。

同防刮傷保護層一樣，抗反射涂層是鏡片上的一層很堅固、很薄的膜層。抗反射涂層物質(zhì)的折射率介于空氣和玻璃之間。這使得薄膜內(nèi)表面和外表面反射光的強度幾乎是相等的。當薄膜的厚度約為光波波長的四分之一時，從薄膜內(nèi)外表面分別反射出的光線會通過相消干擾互相抵消，從而最大程度地減少你看到的眩光。抗反射涂層也被涂在屈光隱

工程技術(shù)

形眼鏡和一些太陽鏡的前表面，以消除鏡片反射強光所產(chǎn)生的“熱點”。

3.防紫外線涂層

一些最嚴重的眼睛疾病的致病原因之一是：紫外線。根據(jù)頻率和波長不同，紫外線被分為兩類：紫外線A和紫外線B。

作為一種天然的眼睛保護機制，人們眼睛的角膜能吸收所有的紫外線B和絕大部分的紫外線A。然而，還是有一部分紫外線A會到達眼睛的晶狀體。長時間地吸收紫外線A可能導致白內(nèi)障，少量穿過角膜到達視網(wǎng)膜的紫外線A能導致視網(wǎng)膜黃斑變性，而黃斑變性是致使65歲以上老人失明的主要原因。長期暴露在強烈的紫外線下會導致眼睛癌癥或光化性角膜炎，也就是視網(wǎng)膜的灼傷。這種情況經(jīng)常發(fā)生在冬天下雪后晴天的戶外，雪面反射太陽眩光，因而通常被稱為雪盲。

太陽鏡有一個好的防紫外線涂層，可以消除紫外線輻射，您必須確保您的太陽鏡能夠百分之百地濾去兩種紫外線。在太陽鏡的標簽上應該標明了該太陽鏡能提供何種程度的紫外線保護，而你所需要的是100%的保護。

參考文獻：

材料表面工程技術(shù)

王振延 孫儉峰 王永東

材

料表面工程技術(shù)

第四篇：表面工程技術(shù)簡介

表面工程技術(shù)——噴涂項目

簡介

表面工程技術(shù)是將材料表面通過表面覆膜、覆層式焊層（如熱噴涂、堆焊、熱浸鍍、電鍍等）或表面改性（如離子注入、滲透滲氮、激光處理等），或者兼有之復合處理，從而達到改變金屬、非金屬工件表面形態(tài)、化學成分或組織結(jié)構(gòu)，使其獲得所需的如耐磨、耐蝕、抗高溫氧、絕熱、導電、減摩、絕緣等各種功能特性，同時能有效改善使用性能與延長使用壽命。它具有二大特點：一是高度實用性；二是具有顯著的優(yōu)質(zhì)、高效與低耗性與環(huán)保效益。

表面工程技術(shù)不僅應用于一般設備工件的表面強化、防護或修復再制造，而且還為高新技術(shù)的發(fā)展提供了材料與工藝支持。它已成為一門具有高新技術(shù)特色的、相對獨立的新興學科，并不斷完善自身的學科體系。我國自“六.五”計劃起，連續(xù)五個五年計劃，將表面工程技術(shù)，特別是其中的熱噴涂、堆焊技術(shù)列為國家重點推廣應用項目。作為節(jié)能、節(jié)材的重大措施之一，表面工程技術(shù)早已被列為我國2005年長遠發(fā)展規(guī)劃的重要內(nèi)容之中。

熱噴涂、堆焊在鋼鐵、石油、電力、煤炭、礦山、航空航天、水泥、化工、輕工機械等方面具有廣泛的應用市場和應用前景，不但是整個表面工程技術(shù)中的重要組成部分，而且也是表面工程發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

JP-8000型超音速火焰噴涂系統(tǒng)一套，按標準配置。該系統(tǒng)可噴涂輥形及平板類型工件。輥形工件最大尺寸Φ2000×6000mm、平板工件最大尺寸1500（高）×3000（寬）mm，工件最大重量為60噸。噴槍配置5220噴槍、8100CORONA控制柜、1264送粉器、PC35AC制冷式熱交換器、5300型大流量氧氣調(diào)壓閥、1000小時損件備件以及配用管路、電纜等。

該系統(tǒng)主要輔助設備有：具備水平、垂直、框形及平面四種行走模式噴涂機械手，雙動力工件轉(zhuǎn)臺承托車，隔音噴涂房及控制室，48濾芯反吹濾芯式除塵系統(tǒng)等。

JP-8000型噴涂系統(tǒng)所用材料為氧氣和航空煤油，其中氧氣耗用量很大，每小時約12瓶。因此需配置液氧供氣裝置一套。

如果將該系統(tǒng)隔音噴涂房由單開門改為雙開門（可在訂購合同注明），則可噴涂現(xiàn)代化大型造紙廠中長度8000~15000mm各類精密紙輥。

JP-8000是性能十分優(yōu)秀的新一代超音速噴涂系統(tǒng)，獨特的槍體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生3093℃高壓燃氣，經(jīng)收縮/擴張燃燒噴最后的燃氣焰流速度高達2194m/s。噴涂粉末在燃燒噴嘴下低壓部位注入，因而使粉末混合更好，加熱更均勻，氧氣更少且一致，粉末粒子在燃氣焰流中飛行速度可高達1000~1200m/s。JP-8000特別適合噴涂WC-Co、WC-Ni、WC-Co-Cr、Cr2C3-NiCr、MoB-Co-Cr以及金屬和合金粉末，并可獲得致密、結(jié)合強度高，而且生產(chǎn)結(jié)果重現(xiàn)性和穩(wěn)定性非常好的高質(zhì)量圖層。

超音速噴涂：冷軋板連退爐（CAPL）與熱鍍鋅生產(chǎn)線（CGL）立式爐低溫段（≤520℃）和中溫段（520~815℃）各種規(guī)定爐內(nèi)輥：冷軋板、CAPL以及CGL生產(chǎn)線中各類工藝輥（張力輥、張緊輥、糾偏輥、夾道輥、轉(zhuǎn)向輥、拉矯輥與去毛利輥等）；熱鍍鋅生產(chǎn)線鋅鍋中沉浸輥與穩(wěn)定輥；板坯結(jié)晶面銅板；拉絲盤、拉絲塔輪以及風機葉片、卷取機扇形板、高精度精度軸類工件等。此外，目前在鋼廠中大量適用的鍍絡輥，超音速噴涂鈷鉻——碳化鎢涂層是其最佳替代更新產(chǎn)品，而且肯定是一個合乎情理的發(fā)展趨勢。

另外超音速噴涂可用于超音速噴涂：造紙廠卷紙軸、卷紙輥、引紙輥、壓榨輥等紙輥以及瓦楞紙刀瓦楞輥；塑料擠螺桿、石油化工用各類球閥和閥閘、螺旋泵蛇形轉(zhuǎn)子；飛機渦輪部件、水輪機葉片、核發(fā)電燃料芯棒、壓塑機連桿和軸，田井下高磨損零件；飛機起落架注受力面——支承表面；火箭和噴氣式引擎零件等。其它在機械制造行業(yè)需要增加耐磨、耐蝕、耐高溫的部件等。

其技術(shù)參數(shù)：

燃燒焰流≥800-1500m/s；粉末顆粒飛行速度≥1200m/s-2400m/s；氣孔率≤1%；結(jié)合強度高≥70MPa;涂層的致密度和硬度可控，其硬度可達HRC80以上；涂層厚度δ≥12.7mm（因粉末飛行速度高。噴涂時焰流壓力高，涂層中的殘余應力呈為壓應力狀態(tài)，適應大多涂層對厚度的要求，金屬粉末的厚度可達1/2英寸），并且是連續(xù)噴涂，克服了爆炸噴涂的非連續(xù)缺陷，涂層結(jié)合強度均勻；噴后涂層表面光潔，符合CE。

超音速噴涂工藝流程如下：

工件預檢——磨削或沖砂——缺陷修補——數(shù)磨加工——預熱——噴砂——噴涂——砂帶拋磨——封孔處理——動平衡測試——檢驗。

工件預測后的磨削與沖砂，主要是針對帶有原噴涂層的返修舊輥而言。如能通過沖砂將其去除，則不需進行磨削加工。

將原涂層清除后，如輥面有氣孔，裂紋等缺陷，一般采用TIG焊修補。如輥頸磨損而超差，則宜通過氣保護焊或手工焊修復。修補、修復后，應進行精車加工。

確認輥面無缺陷、輥頸無超差后，在噴涂作業(yè)前須按圖進行數(shù)磨加工。數(shù)磨加工很重要，無論平輥還是梯形輥，都是在高速運行條件下的高精度棍子（爆噴涂的爐輥也是如此），所以數(shù)磨加工實際上就是等于成品加工。

對直徑較大的棍子，噴砂粗化前應適當預熱，其目的一是給棍子一定的預膨脹量，最大限度地減小涂層應力；二是盡可能避免輥子表面吸附水氣，以免影響涂層結(jié)合強度。

砂帶拋磨工序主要是將涂層粗糙度拋磨至圖紙或用戶要求范圍之內(nèi)。砂帶拋磨粗糙度在Ra1.6以上容易做到，若要求達到≤Ra0.8則比較困難。此時，需用振動研磨拋光機將涂層光潔度進一步加工到位。

對處于氧化或腐蝕環(huán)境條件下的噴涂輥，例熱鍍鋅生產(chǎn)線中鋅鍋內(nèi)的沉浸輥與穩(wěn)定輥，需要采用相應的封孔劑進行封口處理。封孔處理后，還要相應地進行烘焙干燥和固化處理。

如動平衡試驗結(jié)果超標，則按圖紙指定部位進行配重。

同堆焊材料一樣，超音速、爆炸、等離子與電弧噴涂材料，基本上在國內(nèi)均能生產(chǎn)供貨。但是，也有象在鋼廠中使用的WC-12Co，CrC3-NiCr、WC-10Co4Cr、MoB-CoCr以及特殊的耐鋅液腐蝕，WC-Co等超音速噴涂的金屬—陶瓷粉末，在涂層質(zhì)量及粉末噴涂收得率上存在著一定的差距，目前需要大部分或全部通過國內(nèi)代理從國外進口解決。完全可以相信，無需幾年國產(chǎn)粉將大部分或全部取代進口粉，充分滿足對各種噴涂粉末的市場需求。

表面工程技術(shù)的最大優(yōu)勢在于，能夠以多種技術(shù)工藝方法制備出優(yōu)于本體材料性能的表面功能涂層，其厚度最薄時只需要幾微米，僅為結(jié)構(gòu)尺寸的幾十分之一至幾百分之一，都可獲得比本體材料更加優(yōu)良、甚至無法獲得的所需特性。有些零部件制備表面涂層是唯一的選擇。

表面工程技術(shù)的最大特點：一是高度實用性，二是靈活性，三是有顯著快速

優(yōu)質(zhì)的重復性，四是高效率與低耗性。國際國內(nèi)大量的實踐證明，經(jīng)表面技術(shù)處理后的設備工件，無論在技術(shù)指標的可靠性、產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)良性、服役的長期性、價值的經(jīng)濟性等方面都是最佳的選擇。

表面工程技術(shù)不僅僅應用于一般的工礦企業(yè)設備工件的強化預防護或修復再制造，而且還為高新技術(shù)的發(fā)展提供了材料與工藝的支持。大量事實表明，通過表面工程技術(shù)已解決了一系列工業(yè)、國防工業(yè)上的重大關(guān)鍵技術(shù)和高新技術(shù)發(fā)展所遇到的特殊技術(shù)難題。

表面工程技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為一門具有高新技術(shù)特色（集材料技術(shù)裝備、技術(shù)工藝于一體，應用極其廣泛）相對獨立的新興學科，并不斷完善自身的學科體系。正因如此，國外專家、國內(nèi)學者紛紛預言，表面工程技術(shù)將成為二十一世紀工業(yè)發(fā)展現(xiàn)代化、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

我國政府高度重視這一技術(shù)的研發(fā)與使用，幾代高層領(lǐng)導親自過問并指導。自“六五”起，連續(xù)五個五年計劃，將表面工程技術(shù)，特別是其中的噴涂、堆焊技術(shù)列為國家重點推廣應用項目。表面工程技術(shù)作為節(jié)能、節(jié)材的重大技術(shù)措施之一，已經(jīng)列入我國科技發(fā)展長期規(guī)劃中。

本項目提出的技術(shù)范疇，歸屬于表面工程技術(shù)學科，系其中的表面覆層、覆膜技術(shù)。由于熱噴涂、推焊技術(shù)相對于其它表面技術(shù)，在解決鋼鐵生產(chǎn)、石油化工、煤炭、海洋石油、電力、交通運輸、礦山機械、航天航空、輕工機械、造紙、塑料機械等工程企業(yè)中的設備部件具有更為廣泛、實用的效果和應用前景。因而，它不但是整個表面工程技術(shù)中的重要組成部分，更是表面工程發(fā)展的重要基礎(chǔ)和技術(shù)的核心。

山東義豪重工科技股份有限公司引進美國普萊克斯公司的超音速噴涂設備和技術(shù)，美國美勒堆焊設備及俄羅斯大重型設備引進國內(nèi)高端技術(shù)拔尖技術(shù)人才，建立了省內(nèi)第一家工藝方法齊全、技術(shù)裝備先進、質(zhì)保系統(tǒng)完善，并且具有自主創(chuàng)新、研發(fā)能力的：大（大、重型）精（精致工藝輥）特（特異性軋輥）軋輥堆焊以及超音速噴涂、爆炸噴涂等高端表面工程技術(shù)的專業(yè)性加工生產(chǎn)企業(yè)，填補省內(nèi)空白。

山東義豪重工科技股份有限公司

第五篇：陶瓷材料在汽車設計與制造中的應用

陶瓷材料在汽車工業(yè)中的應用

姓名：高洋洋

專業(yè)班級：機制0903班

學號：2011212010115 【Abstract】：Car of engineering materials and application of engineering materials choice has its own standards and plans, need to consider the cost, environment and user needs.The car key components, if bear load, temperature, fatigue stress and chemical role consideration, is located in the engine in the engine exhaust system.Some parts of engine performance play an important influence, such as spark plug, cylinder valve group and now use the camshaft catalytic convert agent, etc.In order to make these components meet engine performance requirements, people have been trying to application of ceramic materials.The application of ceramic is not only related to the selection of materials and the car manufacturing cost, also can affect to the car's performance.A ceramic material if used to make car parts, the fracture toughness values is low.But materials can be widely used as coating, especially metal matrix composites(MMC), to improve the stiffness of the high metal.【摘要】：汽車應用多種工程材料并對工程材料的選擇有自己的標準與計劃，需要考慮成本、環(huán)境和用戶需求等問題。汽車上最關(guān)鍵的部件，若承受的載荷、溫度、疲勞應力和化學作用等方面考慮，位于發(fā)動機內(nèi)的發(fā)動機排氣系統(tǒng)。有些部件對發(fā)動機的性能起到重要的影響，如火花塞、汽缸凸輪軸氣門組和現(xiàn)在應用的催化轉(zhuǎn)化劑等。為了使這些部件滿足發(fā)動機的性能要求，人們一直在設法應用陶瓷材料。陶瓷的應用不僅關(guān)系到汽車的材料選擇和制造成本，也會影響到汽車的使用性能。

【關(guān)鍵詞】：汽車部件

陶瓷

金屬基復合材料（MMC）應用

【引言】：在過去20年的時間里,為滿足汽車功能多樣化的要求，人們逐漸把更多的目光投向特種陶瓷方面。從最早開始采用陶瓷材料制作汽車用絕緣裝置，到生產(chǎn)火花塞的絕緣子，又擴展到凈化排氣的氧傳感器、蜂窩型催化劑載體、保護催化劑使用的溫度傳感器、提高熱效率采用的爆燃傳感器以及氣門加熱器、水泵用機械密封圈等，顯示出特種陶瓷產(chǎn)品咄咄逼人的發(fā)展態(tài)勢。近年來，人們對陶瓷發(fā)動機的研制開發(fā)興趣不減，已經(jīng)逾越不少科技方面的鴻溝與難題，據(jù)悉陶瓷發(fā)動機作為新一代汽車產(chǎn)品的心臟，即將投入正式使用。特種陶瓷在汽車零件與部件方面的運用將進一步擴大，從而有可能形成一大系列產(chǎn)品，從陶瓷產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上引發(fā)一次革命性的驟變?！菊摹?/p>

陶瓷材料的性能特點 由于陶瓷材料的結(jié)合鍵為共價鍵或離子鍵，因而陶瓷材料具有高熔點、高硬度、高化學穩(wěn)定性，耐高溫、耐氧化、耐腐蝕等特性。此外，陶瓷材料還具有密度小、彈性模量大、耐磨損、強度高、脆性大等特點。對于功能陶瓷，還具有電、光、磁等特殊性能。按化學成分分類

按化學成分可將陶瓷材料分為氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷及其它化合物陶瓷。氧化物陶瓷種類多，應用廣，常用的有Al2O3、SiO2、ZrO2、MgO、CaO、BeO、Cr2O3、CeO2、ThO2等。碳化物陶瓷熔點高，易氧化，常用的有SiC、B4C、WC、TiC等。氮化物陶瓷常用的有Si3N4、AlN、TiN、BN等。陶瓷在汽車制造及設計中的應用

現(xiàn)代的陶瓷材料有極好的工程特性，陶瓷材料在汽車上的應用較好地提高了發(fā)動機的熱效率、降低了油耗、減少了排放污染，符合節(jié)能、環(huán)保的要求。因此，汽車上陶瓷零部件的開發(fā)及應用前景將十分誘人。然而他們作為發(fā)動機部件，還需要有適當?shù)臄嗔秧g性。技術(shù)陶瓷已經(jīng)取得令人驚喜的進步，但是應用于汽車還是有較高的成本。陶瓷首先在高溫燃氣輪機中可用于制造葉片、燃燒筒、套管、主軸軸承等，在燃氣輪機中可試用陶瓷制造的零部件有：

葉片、燃燒筒、套管、主軸軸承等。在內(nèi)燃機中可用陶瓷制造的零部件有：活塞內(nèi)襯、氣缸、預燃燒室、挺桿、閥門、噴嘴、渦輪增壓器轉(zhuǎn)子及軸承等零部件。但是關(guān)于陶瓷方面技術(shù)還未成熟，所以還沒有應用到主要的運動件上。據(jù)測算，若汽車發(fā)圖1陶瓷渦輪增壓器葉片

動機的所有零部件都采用陶瓷制造，其重量可比合金發(fā)動機輕2/3，燃料費下降20%。這是很誘人的前景。此外陶瓷還有極好的耐久性，耐久性差會引起材料外表變化，金屬的濕腐蝕和氧腐蝕是很常見的，腐蝕和氧化的組合作用會導致機械失效，這對汽車部件將是災難性的。日照特別是紫外線輻射、氧化和一些化學劑造成塑料和其它聚合物的性能惡化。通常添加穩(wěn)定劑，改善加工和提高使用壽命。相比之下，陶瓷比聚合物和金屬更穩(wěn)定，但脆性較大。可使陶瓷作為涂層材料，用在難熔金屬上及金屬和聚合物的復合材料中，可使它們潛在的優(yōu)勢最大化而限制最小。陶瓷復合材料

如前所述，陶瓷材料若用于制造汽車部件，其斷裂韌度值較低。但材料可廣泛用作涂料,特別是金屬基復合材料（MMC)中，能夠提高較高金屬的剛度。

最關(guān)鍵的應用是發(fā)動機頂部活塞，其工作溫度至少為350攝氏度，頻率為600hz，速度為0-60mile/h，產(chǎn)生1000g的重力加速度。共晶成分的鋁/硅合金便于采用重力法鑄造，用于制造活塞體。在鋁/硅合金中加入5%的銅，能夠承受更高的溫度。在工作的溫度下，這樣的合金強度高、膨脹系數(shù)低。多年來活塞的質(zhì)量已經(jīng)減小，這主要是由于先進的設計而不是材料的改進?；钊撞亢蜌忾T底座區(qū)域現(xiàn)在用MMC離子涂層，用氧化鋁基/二氧化硅晶須增強的鋁合金組成。由于提前點火及敲缸問題，這些涂層一般不能用于汽油機，但它們在柴油機上的廣泛應用，柴油機能夠以更高的溫度有效的運轉(zhuǎn)。陶瓷缸套所用的材質(zhì)是國際上最先進的增韌性氧化鎬材料，其斷裂性為傳統(tǒng)陶瓷的10倍左右，耐磨、耐腐性極佳。用嚴格控制的工藝參數(shù)和燒成制度，可制成多種規(guī)格大尺寸一體陶瓷缸套。該種缸套壽命達到5000～6000h。

活塞環(huán)起到彈性密封的作用，防止氣體在活塞燃燒室空間和承載油的曲軸之間漏氣及損失功率，燃燒器體不能向下泄露，機油不能進入到燃燒室，否則產(chǎn)生排放問題?；钊h(huán)必須耐磨損，汽缸套也必須耐磨損。它們涂有MMC這樣的高硬度的鍍鉻層，由超細的氧化鋁顆粒來增強，氧化鋁位于各微型裂孔中。相類似的有發(fā)動機的軸承，如主軸和大端連桿軸承常用氧化鋁基MMC涂層，大大改進了耐磨性能。

汽車靠離合器摩擦盤來傳遞動力，離合器的使用壽命，主要取決于從動盤摩擦片的耐磨性，鋁基復合材料的耐磨性，導熱性好，可用它來做離合器摩擦片。美國DWA公司采用硅/鋁復合材料制造摩托車活塞，解決了其耐磨性問題，在一年內(nèi)100次以上的越野賽后仍無明顯磨損。

Lotus公司生產(chǎn)的蓮花Elise車，用MMC材料代替制動盤的鑄鐵，這樣的制動盤通常用于一級方程式賽車和Grard prix摩托車，所有的歐洲制造廠正在評價MMC用于新車型的制動盤和制動鼓。有兩種主要類型的MMC,基于粉末的和基于纖維的，基于粉末的材料（PMMC）在經(jīng)濟上具有更大的競爭力。熔融的金屬混

圖3Lotus生產(chǎn)的蓮花Elise

圖2陶瓷剎車盤

合物法是制造PMMC成本最低的方法。這將生產(chǎn)出鑄塊，通常是鋁或錳基的，通過標準的鑄造技術(shù)，為避免機體和顆粒之間產(chǎn)生化學反應，溫度的控制最為關(guān)鍵。

在催化劑的設計和制造中，還有一些材料問題。汽油在燃燒過程中不能完全地將碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，雖然正在開發(fā)稀薄燃燒

圖4蜂窩陶瓷 發(fā)動機，但碳氫化合物、一氧化碳和氫化物仍然存在于廢氣中。催化轉(zhuǎn)化劑可將90%的廢氣排放物轉(zhuǎn)變成水、二氧化碳和氮。使用稀土金屬鉑、鈀和銠，用鎳或鎘作為穩(wěn)定劑，防止顆粒燒結(jié)，以減少催化劑活動造成的損失。昂貴的稀土催化轉(zhuǎn)化劑承載在氧化鋁基的涂層，這種涂層穩(wěn)定且有效。復雜的氧化鋁系統(tǒng)用于涂在擠壓的陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)中，由礦物精石來制造。這種結(jié)構(gòu)是由一系列的內(nèi)通道或管組成，每平英寸大約有400個管道，產(chǎn)生快速化學反應所需要的較大面積。反應面積根據(jù)氧化鋁涂層系統(tǒng)的設計會增大，稀土催化劑金屬顆粒的平均直徑為10nm，可以估計最終的反應面積相當于三個足球場的面積。整體式蜂窩狀結(jié)構(gòu)被不銹鋼蓋所包圍，用不銹鋼網(wǎng)或陶瓷墊作為夾層，這可以防止不同的熱膨脹及機械振動。最后轉(zhuǎn)化劑與汽車排氣系統(tǒng)的其它部分集成。催化轉(zhuǎn)化劑用于柴油機還不成熟，因為涉及到處理碳粒和碳煙這樣的排氣成分和相關(guān)的潤滑油和硫化物，這些不僅會使人類中毒，而且能使催化轉(zhuǎn)化劑稀土金屬中毒，致使稀土金屬效果減弱。故柴油機燃料排放問題的解決需要一定的成本?！窘Y(jié)束語】

為了保護大氣環(huán)境和節(jié)約能源，國內(nèi)、外汽車行業(yè)都在加緊對未來汽車的研究和開發(fā)工作。隨著制造技術(shù)、加工技術(shù)、設計技術(shù)和可靠性評價技術(shù)的不斷提高，陶瓷零部件成本有可能急劇下降。我國陶瓷發(fā)動機及其它陶瓷零、部件的研究工作，已取得了很大進展。相信不久的將來，陶瓷材料在汽車上應用這一領(lǐng)域會有更大的突破，從而大幅度改善汽車的性能。未來的汽車將向高技術(shù)化、輕型化、節(jié)能化、無污染化等方面發(fā)展。高性能陶瓷的將來發(fā)展，不可估量。

【參考文獻】

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