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表面涂层技术论文表面涂层技术论文篇一钢表面铸渗烧结涂层分析【摘要】铸渗工艺铸造表面复合材料是铸造金属基复合材料的一个重要组成部分。它把高硬度、高熔点、高弹性模量、耐磨、耐蚀的陶瓷颗粒或纤维复合在不同性能的金属表面,既可使整个构件具有满足工况要求的强韧性,又可使构件表面一定厚度范围内具有高的耐磨、耐蚀性,并能延长使用寿命。本文主要就铸渗材料和铸渗工艺的发展和铸渗法存在的问题作一些浅显的探讨。【关键词】铸渗材料铸渗工艺问题前言近年来.我国铸造业获得了飞跃式的发展，从2000年至2003年.中国铸件产量跃居世界首位.从2003年至今中国铸件产量依旧保持持续增长。这种趋势在近期内有可能将继续保持并保证中国铸造业的持续繁荣。但在铸造业繁荣的背后。也存在着形势严峻的一面。能源环境的制约以及国际铸造科技竞争加剧和知识产权的保护强化已成为我国铸造业发展的瓶颈，发展节约环保型、科技创新型铸造之路刻不容缓。一、铸渗材料的发展(1)表面合金化表面合金化是铸造技术与表面冶金强化技术的结合.是利用铸造时液态金属的热量将待渗元素熔化、分解、扩散，从而在铸件表面形成特殊性能的合金层。起到表面强化作用。铸造表面合金化的基本原理铸造表面合金化又称铸渗，首先将要铸渗的合金粉末或陶瓷颗粒等增强相预先同定(通过涂料或以膏块形式粘贴)在型壁的特定位置上，然后浇注金属液。让金属液通过孔隙渗透到合金涂层内，包围合金颗粒，在熔剂和其它添加剂的共同作用下。通过一系列高温冶金物化反应在原涂层所在位置形成合金化层。(2)外加强化相表面材料复合最常用的是加入陶瓷颗粒，陶瓷颗粒按稳定性从小到大依次为：碳化物、氮化物和氧化物，一般碳化物、氮化物用于常温磨损工况，而高温磨损工况最好采用氧化物。WC是使用最多的一种铸渗剂，与钢铁材料相比，WC具有高硬度和高红硬性，同时它的抗压强度、导热和杨氏模量比钢铁材料高2～4倍，更重要的是WC与钢铁熔体润湿性好，易形成铸渗层，也是经常使用的强化相，但由于其与钢铁溶体的润湿差，不适用于铸渗工艺;通过表面技术对AI：0进行Ni涂层和TiN涂层处理，改善了其与钢铁溶体的润湿性，并发现经Ni涂层AI0，颗粒增强的表面复合材料具有高的界面结合强度，表现极高的高温耐磨性。(3)内生强化相表面材料复合借助于材料合成的最新发展，把反应合成引入铸渗的技术，通过粉末之间的反应原位形成增强相。可以解决钢铁液对陶瓷相润湿性差的问题，如WC可作为增强相，是因为钢铁液对WC润湿，可通过铸渗形成铸渗层;相反，钢铁液对大多数陶瓷增强相不润湿，如与SiC、A1：O，的润湿角大于90。，无法形成铸渗层，这时通过反应铸渗，形成含有这些陶瓷相的铸渗层。采用铝粉、氧化铜粉、钨粉和碳粉，通过氧化铜和铝的放热反应诱发反应w+C=WC，在铸渗层中获得原位的WC陶瓷相。刮采用含强碳化物形成元素合金粉末等进行反应铸渗，分别得到Fe―TiC、Fe.VC、Fe.VC-石墨等表面复合材料。严有为、纪朝辉分别采用Fe、C、Ti元素粉末，同样通过反应铸渗得到Fe.TiC表面复合材料。二、铸渗工艺的发展(1)普通铸造工艺将增强粉末与粘接剂、溶剂等混制的涂料、膏剂或预制块覆在型腔表面需强化的部位，待铸型干燥后浇注。由于涂料中的无机物和有机物在铸件形成的过程中产生的夹渣和气体也极易残留在铸渗层内，且预制块、膏块放置和固定困难，仅适用于小批量的二次性试验，难以实现大规模行业生产。(2)V法铸渗工艺工艺原理简介：真空密封造型铸造亦称V法铸造。其基本原理：在带抽气室的砂箱内填入单一千砂，稍加微震紧实，然后对型面和砂箱背面覆有塑料薄膜的砂型抽真空刑用砂箱内外的压力差使铸型定型，然后起模、合箱，在保持真空状态下浇注金属液。其工艺程序见下图。面膜烘烤→覆面膜→安放浇冒口→喷涂料→放砂箱→加砂微震↑↓模样抽真空←真空罐→模样卸真空、砂箱抽真空↓卸压开箱←浇注冷却←合箱←下芯←起模←铸型覆背膜↓铸件清整V法铸造工艺程序简图V法铸造原则v法铸造通常采用水平分型，浇注时要求金属液快速平稳充型。为了保证型腔内液面平稳上升及防止金属液对型腔面膜的喷射冲刷，特别是浇注大平面时要倾斜浇注，以免金属液大面积烘烤型腔面，应尽量缩短浇注时间。最好采用底注式或中注(侧注)式，避免顶注，浇口按半封闭式设计，其浇道截面尺寸比例为：F内：F措：F直=1：(1.5～2)：(1～1.3)，注意浇冒口位置要避开砂箱加强筋。浇注时必须满浇注不断流。(3)V-EPC铸渗工艺V.EPC铸渗工艺，即实型负压铸渗工艺，是采用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)制备试样模型，埋入干砂的塑料模型经振实后，在负压下定型和浇注，将增强粉末塑料覆于模型的表面。同样，负压可及时排除EPS和粘胶剂气化产物，较好地避免了铸渗层的气孔和夹渣等缺陷。此外，由于不需分型、不需下芯和起膜，涂层膏块的放置方便，