O que é o processo de tratamento de superfície?
O processo de tratamento de superfície é um procedimento que utiliza tecnologias modernas de física, química, metalografia, tratamento térmico e outras disciplinas para modificar a condição e as propriedades da superfície de um componente e otimizar sua combinação com o material do núcleo para atender ao desempenho predeterminado. requisitos.
Função do tratamento de superfície:
- Melhorar a resistência à corrosão e ao desgaste da superfície, desacelerar, eliminar e reparar alterações e danos na superfície do material;
- Permitir que materiais comuns obtenham superfícies com funções especiais;
- Economize energia, reduza custos e melhore o meio ambiente.
2. Classificação do Processo de Tratamento de Superfícies Metálicas
Pode ser dividido em quatro categorias: tecnologia de modificação de superfície, tecnologia de liga de superfície, tecnologia de filme de conversão de superfície e tecnologia de revestimento de superfície.
1. Tecnologia de modificação de superfície
1. Têmpera de superfície
A têmpera superficial refere-se ao método de tratamento térmico de austenitização da camada superficial por rápido aquecimento e têmpera para fortalecer a superfície das peças sem alterar a composição química e a estrutura do núcleo do aço.
Os principais métodos de têmpera superficial são a extinção por chama e o aquecimento por indução.
As fontes de calor comuns são chamas de oxiacetileno ou oxipropano.
2. Fortalecimento da superfície do laser
O fortalecimento da superfície do laser é o processo de usar um feixe de laser focado para irradiar a superfície de uma peça de trabalho, aquecendo o material da superfície extremamente fina a uma temperatura acima da temperatura de transformação de fase ou ponto de fusão em um tempo muito curto. O material é então resfriado rapidamente para endurecer e fortalecer a superfície da peça.
O fortalecimento da superfície a laser pode ser dividido em tratamento de fortalecimento por transformação de fase a laser, tratamento de liga de superfície a laser e tratamento de revestimento a laser.
O fortalecimento da superfície do laser tem uma pequena zona afetada pelo calor, pequena deformação e operação conveniente. É usado principalmente para fortalecer peças localmente, como matrizes cegas, virabrequins, cames, árvores de cames, eixos estriados, trilhos-guia de instrumentos de precisão, cortadores de aço de alta velocidade, engrenagens e camisas de cilindro de motores de combustão interna.
3. Shot peening
Shot peening é uma tecnologia de reforço que envolve a pulverização de um grande número de partículas em movimento de alta velocidade na superfície das peças. Este processo cria inúmeros pequenos impactos na superfície do metal, induzindo deformações plásticas nas regiões superficiais e subterrâneas das peças para obter reforço.
Função:
- Melhorar a resistência mecânica, resistência ao desgaste, resistência à fadiga e resistência à corrosão das peças;
- Utilizado para extinção de superfícies e descalcificação;
- Elimine a tensão residual de peças fundidas, forjadas e soldadas.
4. Rolando
A laminação é um processo de tratamento de superfície no qual rolos duros ou rolos são pressionados sobre a superfície rotativa da peça em temperatura ambiente e se movem ao longo da direção do barramento para deformar e endurecer plasticamente a superfície da peça, de modo a obter uma superfície precisa, lisa e reforçada ou padrão específico.
Aplicativo: superfície cilíndrica, superfície cônica, plana e outras peças com formato relativamente simples.
5. Trefilagem
A trefilação de arame é um método de tratamento de superfície que envolve fazer o metal passar através de uma matriz sob força externa, comprimir a área da seção transversal do metal e obter o formato e tamanho da área da seção transversal necessária, o que é chamado de processo de trefilação de arame metálico.
A trefilação pode ser feita em linhas retas, aleatórias, onduladas e espirais de acordo com a necessidade da decoração.
6. Polimento
O polimento é um método de acabamento utilizado para modificar a superfície das peças. Geralmente, ele só consegue obter uma superfície lisa e não pode melhorar ou mesmo manter a precisão original da usinagem. Com diferentes condições de pré-processamento, o valor Ra (uma medida da rugosidade da superfície) após o polimento pode atingir 1,6 a 0,008 μm.
Geralmente é dividido em polimento mecânico e polimento químico.
2. Tecnologia de liga de superfície
Tratamento térmico de superfície química
O processo típico de tecnologia de liga de superfície é o tratamento térmico químico de superfície.
É um processo de tratamento térmico que envolve a colocação da peça em um meio específico para aquecimento e isolamento. Isso permite que os átomos ativos do meio penetrem na superfície da peça e alterem a composição química e a organização. Este processo altera a superfície da peça, o que por sua vez altera seu desempenho.
Comparado à têmpera superficial, o tratamento térmico químico superficial não apenas altera a estrutura superficial do aço, mas também altera sua composição química.
A cementação e a nitretação podem ser categorizadas em vários elementos e outros elementos, dependendo dos diferentes elementos utilizados.
O processo de tratamento químico térmico compreende três etapas fundamentais: decomposição, absorção e difusão.
Os dois métodos principais de tratamento térmico químico de superfície são a cementação e a nitretação.
| Comparação | Carburação | Nitretação |
| Objetivo | Melhore a dureza superficial, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga da peça de trabalho, ao mesmo tempo que mantém uma boa tenacidade do coração. | Melhore a dureza da superfície, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga da peça de trabalho e melhore a resistência à corrosão. |
| Material | Aço com baixo teor de carbono contendo 0,1 ~ 0,25% C. O alto carbono reduz a tenacidade do núcleo. | É aço de médio carbono contendo Cr, Mo, Al, Ti e V. |
| Método comum | Cementação a gás, cementação sólida e cementação a vácuo | Método de nitretação a gás, método de nitretação iônica |
| temperatura | 900 ~ 950 ℃ | 500~570°C |
| Espessura da superfície | Geralmente 0,5 ~ 2 mm | Não mais que 0,6 ~ 0,7 mm |
| Propósito | É amplamente utilizado em peças mecânicas como aeronaves, automóveis e tratores; Como eixo de engrenagem, árvore de cames, etc. | É usado para peças com alta resistência ao desgaste e requisitos de precisão e peças resistentes ao calor, ao desgaste e à corrosão. Como pequeno eixo de instrumento, engrenagem de carga leve e virabrequim importante, etc. |
3. Tecnologia de filme de conversão de superfície
1. Escurecimento e fosfatação
Escurecimento:
O processo de aquecimento de aço ou peças de aço a uma temperatura adequada no ar, vapor ou produtos químicos para formar uma película de óxido azul ou preta em sua superfície é conhecido como “azulamento”. As peças de aço ou aço também podem ficar azuis durante o processo.
Fosfatação:
A fosfatação é um processo no qual uma peça feita de aço, alumínio ou zinco é imersa em uma solução de fosfatação (geralmente uma solução ácida à base de fosfato) e um filme cristalino de conversão de fosfato insolúvel em água é depositado na superfície.
2. Oxidação anódica
Refere-se principalmente ao processo de criação de um revestimento de óxido na superfície do alumínio e suas ligas.
Durante a anodização, as peças de alumínio ou liga de alumínio são imersas em um eletrólito ácido e atuam como ânodo sob a influência de corrente externa. Isso resulta na formação de um filme anticorrosivo e oxidante que se combina firmemente com o substrato na superfície das peças.
Este filme de óxido possui propriedades únicas como proteção, decoração, isolamento e resistência ao desgaste.
Antes da anodização, deve-se realizar polimento, desengorduramento, limpeza e outros pré-tratamentos, seguidos de lavagem, coloração e selagem.
Aplicativo: é comumente utilizado no tratamento de proteção de algumas peças especiais de automóveis e aeronaves, bem como no tratamento decorativo de artesanato e ferragens de uso diário.
4. Tecnologia de revestimento de superfície
1. Pulverização térmica
A pulverização térmica envolve aquecer e derreter metais ou materiais não metálicos e soprá-los continuamente na superfície da peça de trabalho com gás comprimido. Isto cria um revestimento que se combina firmemente com o substrato, permitindo que a superfície da peça adquira as propriedades físicas e químicas necessárias.
A tecnologia de pulverização térmica pode melhorar a resistência ao desgaste, à corrosão, ao calor e ao isolamento dos materiais.
Formulários: aeroespacial, energia atômica, eletrônica e outras tecnologias de ponta em quase todos os campos.
2. Revestimento a vácuo
O revestimento a vácuo é um processo de tratamento de superfície que envolve a deposição de vários filmes metálicos e não metálicos em uma superfície metálica por meio de destilação ou pulverização catódica sob condições de vácuo.
O revestimento a vácuo pode produzir revestimentos superficiais muito finos. Além disso, oferece vantagens como alta velocidade, boa aderência e menor poluição.
Princípio do revestimento por pulverização catódica a vácuo
De acordo com diferentes processos, o revestimento a vácuo pode ser dividido em evaporação a vácuo, pulverização catódica a vácuo e revestimento iônico a vácuo.
3. Galvanoplastia
A galvanoplastia é um processo eletroquímico e redox.
Para ilustrar o revestimento de níquel: as peças metálicas são imersas em uma solução de sal metálico (NiSO4) como cátodo, enquanto a placa metálica de níquel serve como ânodo. Ao conectar a fonte de alimentação DC, um revestimento metálico de níquel será depositado nas peças.
Os métodos de galvanoplastia são classificados como galvanoplastia comum ou galvanoplastia especial.
4. Deposição de vapor
A tecnologia de deposição de vapor é uma nova tecnologia de revestimento que utiliza métodos físicos ou químicos para depositar substâncias em fase de vapor contendo elementos de deposição na superfície dos materiais. Isso cria filmes finos.
A tecnologia de deposição de vapor é categorizada em deposição física de vapor (PVD) e deposição química de vapor (CVD) com base nos diferentes princípios do processo de deposição.
Deposição física de vapor (PVD)
A deposição física de vapor é uma tecnologia que envolve a vaporização de materiais em átomos, moléculas ou íons por métodos físicos sob condições de vácuo. Uma película fina é posteriormente depositada na superfície dos materiais através do processo de vapor.
A tecnologia de deposição física compreende três métodos fundamentais: evaporação a vácuo, pulverização catódica e revestimento iônico.
Deposição química de vapor (CVD)
A deposição química de vapor é um processo que envolve a formação de filmes metálicos ou compostos na superfície de um substrato por meio da interação entre o gás misturado e a superfície do substrato a uma temperatura específica.
Os filmes de deposição química de vapor são amplamente utilizados em vários setores, como fabricação mecânica, aeroespacial, transporte e indústrias químicas de carvão. Esses filmes possuem propriedades únicas, incluindo boa resistência ao desgaste, resistência à corrosão, resistência ao calor e propriedades elétricas e ópticas.
