Povrchová úprava kovů označuje procesy, které využívají moderní techniky ve fyzice, chemii, metalurgii a tepelném zpracování ke změně stavu povrchu a vlastností součástí. Tyto procesy jsou zaměřeny na optimalizaci kombinace povrchových a jádrových materiálů, aby byly splněny požadované výkonové specifikace.
Funkce povrchové úpravy:
Zvyšte odolnost proti korozi povrchu a odolnost proti opotřebení, zpomalte, odstraňte a opravte povrchové změny a poškození.
Běžným materiálům opatřete povrchy, které mají speciální funkce.
Úspora energie, snížení nákladů a zlepšení dopadu na životní prostředí.
Klasifikace procesů povrchové úpravy kovů:
Povrchová úprava: Tato metoda zahrnuje změnu morfologie povrchu materiálu, fázového složení, mikrostruktury, defektního stavu a napěťového stavu pomocí fyzikálních nebo chemických procesů, čímž se dosáhne požadovaných povrchových vlastností. Chemické složení materiálu zůstává nezměněno.
Technologie povrchové modifikace: Tato metoda využívá fyzikální metody k zavedení dalších materiálů do substrátu, čímž se vytvoří legovaná vrstva pro dosažení požadovaných povrchových vlastností.
Technologie povrchové slitiny: Tento proces zahrnuje použití chemických metod k tomu, aby přidané materiály reagovaly se substrátem a vytvořily transformační vrstvu pro dosažení požadovaných povrchových vlastností.
Technologie povrchové úpravy povrchové úpravy: Tento proces zahrnuje aplikaci fyzikálních a chemických metod k vytvoření povlaků, jako je pokovování nebo povlakování, na substrátu pro dosažení požadovaných povrchových vlastností, aniž by se substrát zapojil do tvorby povlaku.
I. Technologie povrchových úprav
Povrchové kalení Povrchové kalení je metoda tepelného zpracování, při které se povrch oceli rychle zahřeje na teplotu transformace austenitu a poté se kalí, aniž by se změnilo chemické složení oceli nebo struktura jádra. Mezi hlavní metody povrchového kalení patří kalení plamenem a indukční ohřev s využitím zdrojů tepla, jako jsou kyslíkoacetylenové nebo oxypropanové plameny.
Laserové povrchové kalení Laserové povrchové kalení zahrnuje zaostření laserového paprsku na povrch obrobku. Během velmi krátké doby se povrchová vrstva zahřeje nad svou transformační teplotu nebo bod tání a následuje rychlé ochlazení. Tento proces zpevňuje a zpevňuje povrch. Tepelně ovlivněná zóna je malá, deformace minimální a proces je snadno ovladatelný. Používá se hlavně pro lokalizované zpevnění součástí, jako jsou lisovací nástroje, klikové hřídele, vačky, vačkové hřídele, drážkované hřídele, přesné přístrojové kolejnice, nástroje z rychlořezné oceli, ozubená kola a vložky válců motoru.
Brokování Brokování zahrnuje vystřelování velkého počtu vysokorychlostních pelet na povrch obrobku, podobně jako drobná kladiva narážející na kovový povrch. To způsobí plastickou deformaci v povrchových a podpovrchových vrstvách, čímž součást zpevní. Výhody: Zvyšuje mechanickou pevnost, odolnost proti opotřebení, odolnost proti únavě a odolnost proti korozi. Používá se pro povrchovou matnou úpravu, odstraňování oxidových okují a eliminaci zbytkového pnutí v odlitcích, výkovcích a svarech.
Leštění válečkem Leštění válečkem zahrnuje působení tlaku tvrdými válečky nebo leštícími nástroji na rotující povrch obrobku při pokojové teplotě, který plasticky deformuje a vytvrzuje povrch, aby se dosáhlo hladkého, leštěného a zpevněného povrchu se specifickými vzory. Použití: Vhodné pro součásti s jednoduchými tvary, jako jsou válcové, kuželové a ploché povrchy.
Tažení drátu Tažení drátu se týká protlačování kovu matricí pod vnější silou, čímž se zmenšuje plocha průřezu kovu, aby se dosáhlo požadovaného tvaru a rozměrů. Kov se během tohoto procesu deformuje. Aplikace: Proces může vytvářet různé dekorativní povrchové úpravy, jako jsou rovné linie, náhodné vzory, vlny a spirálové vzory.
Leštění Leštění je proces povrchové úpravy, který upravuje povrch pro dosažení hladkého povrchu. I když nezvyšuje ani neudržuje rozměrovou přesnost, v závislosti na podmínkách předběžného zpracování mohou leštěné povrchy dosáhnout hodnot Ra od 1,6 μm do 0,008 μm.
II. Technologie povrchové legování
Chemické tepelné zpracování povrchu Typickým procesem technologie povrchového legování je chemické povrchové tepelné zpracování. V tomto procesu se obrobky umístí do specifického média a zahřejí se, aby umožnily aktivním atomům z média proniknout na povrch, čímž se změní chemické složení a struktura obrobku, aby se zlepšily jeho vlastnosti.
Ve srovnání s povrchovým kalením mění chemické povrchové tepelné zpracování nejen mikrostrukturu povrchu, ale také chemické složení. Běžné typy chemického tepelného zpracování zahrnují nauhličování, nitridaci, víceprvkovou ko-difúzi a další typy difúzních úprav prvků. Proces chemického tepelného zpracování zahrnuje tři hlavní fáze: rozklad, absorpci a difúzi.
Černění: Jedná se o proces, kdy se ocel nebo ocelové díly zahřívají ve vzduchové páře nebo chemickém roztoku, aby se na povrchu vytvořil černý nebo modrý oxidový film. Tento proces je také známý jako „modrání“.
Fosfátování: Fosfátování zahrnuje ponoření obrobku (vyrobeného z oceli, hliníku nebo zinku) do fosfátovacího roztoku, kde se na povrchu vytvoří krystalický fosfátový konverzní povlak, který je nerozpustný ve vodě.
Eloxování: Eloxování primárně odkazuje na proces eloxování hliníku a jeho slitin. Při tomto procesu jsou hliníkové díly ponořeny do kyselé elektrolytické lázně a vystaveny elektrickému proudu. Povrch tvoří trvanlivý oxidový povlak, který zajišťuje odolnost proti korozi, estetické úpravy, elektrickou izolaci a odolnost proti opotřebení. Použití: Běžně se používá pro ochranné úpravy automobilových a leteckých součástí a také pro dekorativní úpravy předmětů pro domácnost a hardwaru.
III. Technologie povrchového lakování
Tepelné stříkání Tepelné stříkání zahrnuje zahřátí kovů nebo nekovů do jejich roztaveného stavu a použití stlačeného vzduchu k jejich nástřiku na substrát. To vytváří povlak, který je pevně spojen se základním materiálem a propůjčuje požadované fyzikální a chemické vlastnosti, jako je opotřebení, korozi a tepelná odolnost, stejně jako elektrická izolace. Aplikace: Používá se v celé řadě průmyslových odvětví včetně letectví, jaderné energetiky, elektroniky a dalších.
Vakuové nanášení Vakuové nanášení je proces povrchové úpravy, který zahrnuje nanášení kovových a nekovových tenkých filmů na substráty za podmínek vakua pomocí technik, jako je napařování nebo naprašování. Výhody: Vakuové nanášení umožňuje tenké vrstvy s vynikající přilnavostí, vysokou rychlostí a minimální kontaminací.
Galvanické pokovování Galvanické pokovování je elektrochemický proces, při kterém je kov nanášen na substrát z roztoku obsahujícího kovové ionty. Například při pokovování niklem je kovový obrobek ponořen do roztoku soli niklu (NiSO4) a vystaven stejnosměrnému proudu, který způsobí usazování niklu na obrobku. Použití: Běžně se používá pro dekorativní i funkční nátěry, jako je odolnost proti korozi a zlepšení vlastností proti opotřebení.
Chemická depozice z plynné fáze (CVD) Chemická depozice z plynné fáze (CVD) je metoda používaná k nanášení tenkých vrstev na materiály zaváděním plynných chemických sloučenin, které se rozkládají na povrch substrátu. Výsledným filmem mohou být kovové nebo složené vrstvy, v závislosti na typu nanášení. Aplikace: CVD se široce používá v leteckém, automobilovém, elektronickém a energetickém průmyslu pro výrobu povlaků odolných proti opotřebení, korozi, teplu a elektricky vodivých povlaků.
Fyzikální depozice z plynné fáze (PVD) PVD je technika vakuového potahování, při které se materiál odpařuje do atomové nebo molekulární formy a poté se nanáší na substrát. Zahrnuje metody jako vakuové napařování, naprašování a iontové pokovování. PVD povlaky jsou známé svou silnou přilnavostí, rovnoměrnou tloušťkou a trvanlivostí.
Aplikace: PVD povlaky se používají v průmyslových odvětvích, jako je strojírenství, letecký průmysl, elektronika, optika a lehký průmysl k vytváření tenkých filmů s opotřebením, korozí, tepelnou odolností a dalšími speciálními vlastnostmi, jako je elektrická vodivost, izolace a magnetismus.