Principios, características y escenarios de aplicación de 19 métodos de tratamiento de superficies para materiales comunes

1. Galvanoplastia

Principio: Aplique un campo eléctrico a una solución que contenga sales metálicas a recubrir, con la parte revestida como cátodo y el metal revestido como ánodo. Después de encender, los iones metálicos en la solución forman un recubrimiento en el cátodo bajo la acción de la diferencia de potencial, y el metal del ánodo ingresa a la solución para mantener la concentración de iones.

Características:

① Puede mejorar la apariencia, haciendo que la superficie del producto sea brillante, hermosa y uniforme en color metálico, y tiene buenas propiedades decorativas.

② Puede mejorar la resistencia a la corrosión y el recubrimiento puede aislar el sustrato del contacto con medios corrosivos externos y extender la vida útil.

③ Mejore la conductividad y algunas capas de galvanoplastia (como el revestimiento de plata y el revestimiento de oro) tienen una conductividad excelente para satisfacer las necesidades de los componentes electrónicos.

④ El espesor del recubrimiento se puede controlar con precisión para cumplir con diferentes requisitos.

Escenarios de aplicación: comúnmente utilizado en piezas de automóviles (como manijas de puertas, parachoques), campos electrónicos y eléctricos (circuitos de placas de circuito impreso, conectores) y productos de hardware diarios (grifos, manijas de puertas), etc., con estética y protección.

II. Recubrimiento electroforético

Principio: Bajo la acción del campo eléctrico de CC, los cationes se mueven al cátodo y se depositan, y los aniones se mueven al ánodo. Al mismo tiempo, existen cuatro efectos: electroforesis, electrodeposición, electrólisis y electroósmosis. Para el recubrimiento se utiliza pintura soluble en agua.

Características:

① Buena protección del medio ambiente, utilizando agua como medio, reduciendo el uso de disolventes orgánicos, reduciendo la contaminación y los riesgos de incendio.

② Alta eficiencia de recubrimiento, la tasa de utilización del recubrimiento alcanza el 90% -95%, lo que puede hacer que todas las partes de la pieza de trabajo obtengan una película de pintura uniforme, adecuada para piezas de trabajo de formas complejas.

③ Excelente rendimiento del recubrimiento, con las características de un recubrimiento completo, uniforme, plano y liso, y excelente dureza, adhesión, resistencia a la corrosión y otras propiedades.

Escenario de aplicación: Ampliamente utilizado en operaciones de líneas de montaje a gran escala en las industrias automotriz, militar, ferretera y otras.

III. Oxidación anódica

Principio: coloque el material metálico como ánodo en la solución electrolítica y, después de encender, los cationes forman una película de óxido con microporos en la superficie del ánodo, lo que implica dos procesos: disolución del metal y formación de película de óxido.

Características:

① Mejora la dureza y la resistencia al desgaste, la película de óxido tiene una alta dureza y mejora la resistencia al desgaste del sustrato.

② Tiene buena resistencia a la corrosión, bloquea eficazmente la corrosión externa y se adapta a entornos hostiles.

③ Tiene propiedades decorativas y funcionales, se puede teñir en varios colores según las condiciones del proceso y la película de óxido está firmemente adherida al sustrato.

Escenarios de aplicación: se usa ampliamente en la industria aeroespacial (piezas de aleación de aluminio), productos de consumo electrónicos (tabletas, carcasas de computadoras portátiles) y decoración arquitectónica (puertas y ventanas de aleación de aluminio, muros cortina) y otros campos, que son hermosos y duraderos.

IV. Recubrimiento químico

Principio: Confíe en reacciones químicas para depositar recubrimientos metálicos en la superficie del sustrato, y los iones metálicos en la solución de revestimiento se reducen a átomos y se depositan bajo la acción de un agente reductor, sin necesidad de una fuente de alimentación externa.

Características:

① No se requiere equipo de suministro de energía, el funcionamiento es sencillo y no está limitado por la forma y el tamaño del sustrato. Se puede obtener un recubrimiento uniforme en la superficie de piezas complejas.

② El recubrimiento tiene buena uniformidad y las piezas estructurales complejas con orificios y ranuras profundas también se pueden recubrir bien.

③ Se puede recubrir con una variedad de metales y aleaciones para cumplir con diferentes requisitos de rendimiento y también puede mejorar la dureza, la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión del sustrato.

Escenarios de aplicación: Aplicado a la industria petroquímica (tuberías, válvulas), campo de fabricación de moldes (mejora del desmoldeo del molde y resistencia al desgaste) y la industria electrónica (componentes electrónicos pequeños y complejos), etc., para mejorar el rendimiento relevante de los componentes.

V. Pulverización térmica

Principio: utilice llamas de alta temperatura, arcos y otras fuentes de calor para calentar el material de pulverización hasta un estado fundido o semifundido y luego rocíelo sobre la pieza de trabajo con un flujo de aire de alta velocidad para formar un recubrimiento.

Características:

① Se puede seleccionar una variedad de materiales de pulverización, como metales, cerámicas, plásticos, etc., y se pueden seleccionar según sea necesario para lograr diferentes funciones (como metales para mejorar la resistencia al desgaste, cerámica para resistir altas temperaturas y aislamiento térmico).

② El espesor del recubrimiento se puede ajustar en un amplio rango, desde decenas de micrones hasta varios milímetros.

③ Es adecuado para una variedad de materiales de sustrato y tiene un sólido rendimiento de reparación. Puede reparar piezas dañadas a un costo menor que reemplazar piezas nuevas.

Escenarios de aplicación: comúnmente utilizado en la industria energética (tuberías de calderas de centrales eléctricas), industria metalúrgica (rodillos) y campos de reparación mecánica (ejes desgastados, engranajes), etc., para mejorar el rendimiento de los componentes, extender la vida útil y ahorrar costos.

VI. Enchapado al vacío

Principio: se inyecta argón al vacío, el argón golpea el material objetivo y las moléculas del material objetivo son adsorbidas por materiales conductores para formar una capa superficial similar a un metal.

Características:

① Se pueden obtener buenas propiedades decorativas, una apariencia de textura metálica uniforme y brillante.

② Buena protección del medio ambiente, menos contaminación ambiental.

③ Amplia gama de materiales aplicables, que abarcan metales, plásticos blandos y duros, materiales compuestos, cerámica y vidrio, etc.

Escenarios de aplicación: comúnmente utilizado en carcasas de productos electrónicos, decoraciones de plástico, interiores de automóviles, etc., para mejorar la calidad y el grado de apariencia.

VII. Pulido electrolítico

Principio: Los átomos de la pieza de trabajo sumergidos en el electrolito se convierten en iones y se eliminan bajo la acción de la corriente, eliminando rebabas finas y mejorando el brillo.

Características:

① Alto acabado superficial, puede eliminar rebabas y rayones en la superficie de la pieza de trabajo y mejorar la calidad de la superficie.

② Alto grado de automatización y bajos costos laborales.

③ El uso de productos químicos más suaves puede prolongar la vida útil de materiales como el acero inoxidable y retrasar la corrosión.

Escenarios de aplicación: Se utiliza principalmente en productos de acero inoxidable, piezas mecánicas de precisión, equipos médicos y otros campos con altos requisitos de acabado y resistencia a la corrosión, como vajillas de acero inoxidable e instrumentos quirúrgicos.

VIII. Tratamiento de pasivación

Principio: Mediante métodos químicos o electroquímicos, se forma una película de óxido o una película compuesta densa y estable sobre la superficie del metal para evitar una mayor reacción del metal.

Características:

① Fácil operación, simplemente remoje la pieza de trabajo en la solución de pasivación para completar el tratamiento.

② Mejore significativamente la resistencia a la corrosión, aísle eficazmente los medios corrosivos y mejore la resistencia a la corrosión.

③ Básicamente no cambia el tamaño ni la apariencia de la pieza de trabajo, adecuado para piezas con requisitos de tamaño estrictos.

Escenarios de aplicación: Ampliamente utilizado en productos de acero inoxidable (vajilla, utensilios de cocina, equipos médicos, componentes decorativos arquitectónicos), campos de procesamiento de hardware (piezas pequeñas de precisión) y producción de piezas de automóviles, etc., para garantizar la durabilidad del producto.

IX. Tratamiento de fosfatación

Principio: Sumergir la pieza de metal en una solución ácida que contenga fosfato dihidrógeno. Bajo ciertas condiciones, la solución reacciona con la superficie del metal para formar una película de cristal de fosfato, que proporciona una base para el recubrimiento posterior.

Características:

① Mejorar la adherencia del recubrimiento. La estructura porosa de la película de fosfatación favorece la adhesión del recubrimiento, haciendo que el recubrimiento y el sustrato se unan más firmemente.

② Mejorar la resistencia a la corrosión. Tiene cierta capacidad de barrera contra la corrosión y coopera con el recubrimiento para mejorar el rendimiento general.

③ Mejora el rendimiento de la lubricación y puede desempeñar un papel lubricante y reductor de la fricción en algunas piezas que coinciden con la fricción.

Escenarios de aplicación: Comúnmente utilizado en la industria de fabricación de maquinaria (pretratamiento de piezas mecánicas antes de pintar), la industria automotriz (carrocería, marco y otras piezas) y la industria de fabricación de ferretería y muebles (archivadores metálicos, estanterías), etc., para optimizar la calidad de la superficie y mejorar la durabilidad.

X. Tratamiento de ennegrecimiento (tratamiento de azulado)

Principio: Coloque los productos de acero en una solución alcalina que contenga un oxidante e hidróxido de sodio, y una reacción química generará una película de óxido cuyo componente principal es el óxido ferroférrico, que aparece de color negro o negro azulado.

Características:

① Bajo costo, composición simple de la solución de tratamiento, bajos requisitos de equipo y buena economía.

② Tiene cierta capacidad antioxidante, puede bloquear el aire y la humedad en un corto período de tiempo y satisfacer las necesidades de algunas ocasiones.

③ Da una apariencia única, presentando un efecto visual simple y tranquilo.

Escenarios de aplicación: se utiliza para piezas mecánicas (piezas pequeñas como pernos y tuercas comunes), fabricación de herramientas (herramientas de montaje) y algunas fabricación de armas (armas antiguas, cuchillos civiles), etc., para lograr la prevención de la oxidación y la decoración de la apariencia.

XI. Oxidación por microarco

Principio: bajo alta intensidad de campo eléctrico, se genera un fenómeno de descarga de microarco de plasma en la microárea de la superficie del metal, de modo que los átomos de la superficie del metal reaccionan con los iones del electrolito y se cultiva una película de óxido cerámico in situ. La capa de película está firmemente unida al sustrato y tiene una estructura porosa.

Características:

① Alta dureza y resistencia al desgaste, la película de óxido cerámico tiene alta dureza, mejora significativamente la resistencia al desgaste y se adapta a condiciones de alto desgaste.

② Fuerte resistencia a la corrosión, capa de película densa, puede resistir ambientes hostiles de corrosión, como el ambiente marino.

③Buen aislamiento, adecuado para piezas con requisitos de aislamiento eléctrico.

④Se puede lograr una personalización funcional y las propiedades de la película se pueden ajustar ajustando los parámetros para ampliar el alcance de la aplicación.

Escenarios de aplicación: Tiene importantes aplicaciones en el campo aeroespacial (piezas estructurales de aleación de aluminio de aeronaves, piezas de motores), la industria electrónica (carcasas de aluminio de equipos electrónicos) y el campo biomédico (uniones artificiales de aleación de titanio), etc., para mejorar el rendimiento de los componentes y satisfacer necesidades especiales.

XII. Deposición de vapor

Principio: Se divide en deposición física de vapor (PVD) y deposición química de vapor (CVD). PVD convierte el material de origen en estado gaseoso mediante métodos físicos y luego lo deposita sobre el sustrato para formar una película; CVD utiliza precursores gaseosos para reaccionar químicamente en condiciones de activación para generar películas depositadas en estado sólido.

Características:

①El recubrimiento tiene alta calidad, alta pureza, buena densidad, espesor uniforme y buena unión con el sustrato, y los parámetros se pueden controlar con precisión.

②Se puede preparar una variedad de recubrimientos funcionales, que cubren metales, aleaciones, cerámicas, semiconductores, etc., para lograr resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas, óptica, electricidad y otras funciones.

③Tiene poco impacto en el sustrato y es adecuado para piezas de trabajo de precisión y formas complejas.

Escenarios de aplicación: se utiliza ampliamente en el campo óptico (fabricación de lentes ópticas, filtros, reflectores), industria de la información electrónica (fabricación de chips semiconductores, fabricación de pantallas electrónicas) y campo de recubrimiento de herramientas (herramientas de corte de metales), etc., para mejorar el rendimiento del producto.

Trece, implantación de iones

Principio: Utilice una fuente de iones para generar iones, que se aceleran y concentran para bombardear la superficie de materiales sólidos y se inyectan en la red para cambiar la composición química, la microestructura y las propiedades físicas de la superficie.

Características:

① Puede controlar con precisión la composición y la profundidad, y puede seleccionar con precisión el tipo de iones, la energía y la dosis para personalizar las propiedades de la superficie.

② Puede mejorar múltiples propiedades de la superficie al mismo tiempo sin afectar el rendimiento general y la forma del sustrato, lo cual es adecuado para piezas de precisión.

③ Está firmemente adherido al sustrato, no hay riesgo de que el recubrimiento se desprenda y se garantiza la estabilidad a largo plazo.

Escenarios de aplicación: se utiliza en piezas aeroespaciales (palas de motores, cojinetes), campos de equipos médicos (articulaciones artificiales, implantes dentales) y fabricación de semiconductores (que regulan las propiedades eléctricas de dispositivos semiconductores), etc., para optimizar el rendimiento de los componentes y garantizar el efecto de uso.

Catorce, granallado

Principio: utilice proyectiles de alta velocidad para golpear la superficie de las piezas de trabajo metálicas, provocando deformación plástica del material de la superficie, generando tensión de compresión residual, refinando los granos, aumentando la densidad de dislocación, etc.

Características:

① Mejorar la resistencia a la fatiga. La tensión de compresión residual puede compensar la tensión de tracción generada por cargas alternas y extender la vida útil de la pieza de trabajo.

② Mejore la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste, aumente la dureza de la superficie, mejore la resistencia al desgaste y extienda la vida útil de las piezas que se desgastan fácilmente.

③ El proceso es simple y el costo es moderado. El equipo es fácil de operar. El coste recae principalmente en el material del proyectil y el equipo de pulverización.

Escenarios de aplicación: en el campo aeroespacial (tren de aterrizaje de aviones, vigas de ala), industria de fabricación de automóviles (cigüeñales de motores, bielas, engranajes de transmisión) y campos de fabricación mecánica e industria pesada (ejes de transmisión, rodillos de laminación), etc., mejoran la durabilidad de los componentes y reducen la frecuencia de mantenimiento.

Quince, tratamiento de bruñido con rodillo.

Principio: Coloque la pieza de trabajo, el abrasivo, los aditivos químicos y el agua en el tambor, y gire el tambor para hacer que la pieza de trabajo y el abrasivo choquen y se froten entre sí, elimine las rebabas, las incrustaciones, el óxido, etc. de la superficie y alise la superficie.

Características:

① Buen efecto para eliminar defectos de la superficie, puede tratar eficazmente las impurezas en la superficie de piezas de trabajo de formas complejas, hacer que la superficie sea lisa y plana y tener una alta eficiencia.

② Bajo costo y fácil operación, equipo simple, bajo costo de material, operación fácil de dominar.

③ Se puede lograr un procesamiento por lotes, adecuado para el pretratamiento de piezas de trabajo pequeñas y medianas en producción por lotes.

Escenarios de aplicación: en la industria de procesamiento de hardware (pequeños accesorios metálicos), la fabricación de piezas mecánicas (piezas pequeñas irregulares) y el campo de procesamiento de joyas (piezas en blanco para joyas de oro y plata), etc., mejoran la apariencia y el rendimiento de la pieza de trabajo y la preparan para procesos posteriores.

Dieciséis, tratamiento de superficie con láser.

Principio: utilice un rayo láser de alta densidad de energía para irradiar la superficie del material y generar interacciones fototérmicas, fotoquímicas y de otro tipo según diferentes propósitos, como revestimiento láser, enfriamiento por láser, etc.

Características:

① Controla con precisión el área de procesamiento, puede modificar con precisión piezas de trabajo pequeñas y complejas localmente y tiene una gran flexibilidad.

② Velocidad de procesamiento rápida y pequeña zona afectada por el calor, tiempo de acción del láser corto, energía concentrada, no afecta la forma general ni la mayor parte del rendimiento de la pieza de trabajo, adecuado para piezas de precisión.

③ Puede lograr una variedad de modificaciones funcionales, incluido fortalecimiento, aleación de superficies, limpieza y otras funciones.

Escenarios de aplicación: Desempeña un papel importante en la industria de fabricación de moldes (enfriamiento y reparación de superficies de moldes), campo de procesamiento mecánico (eje de alta precisión, fortalecimiento de piezas de engranajes) y campo de restauración y limpieza de reliquias culturales (eliminación de suciedad en la superficie de reliquias culturales, etc.), y mejora el rendimiento y el estado de piezas o reliquias culturales.

Diecisiete, tratamiento superficial ultrasónico

Principio: Coloque la pieza de trabajo en un campo ultrasónico que contenga abrasivos y soluciones químicas, elimine las impurezas de la superficie de la pieza de trabajo y cambie la rugosidad de la superficie mediante el impacto, la fricción y la cavitación generadas por la vibración de alta frecuencia.

Características:

① La limpieza y activación de la superficie eficientes pueden eliminar completamente las impurezas de la superficie, mejorar la adhesión de recubrimientos y enchapados posteriores y mejorar la calidad del procesamiento.

② Buena adaptabilidad a formas complejas, puede penetrar en partes complejas de piezas de trabajo para garantizar un efecto de tratamiento uniforme.

③ Respetuoso con el medio ambiente y seguro de operar, la solución química es suave y no hay peligro de altas temperaturas ni altas presiones durante el proceso de tratamiento.

Escenarios de aplicación: en la industria electrónica y eléctrica (placas de circuito impreso), campos de mecanizado de precisión (engranajes de precisión, rodamientos pequeños) y campos de producción de dispositivos médicos (instrumentos quirúrgicos, dispositivos médicos implantables), etc., optimizan el estado de la superficie de la pieza de trabajo y garantizan el buen progreso de los procesos posteriores.

XVIII. Tratamiento de carburación

Principio: Coloque piezas de trabajo de acero con bajo contenido de carbono o de acero aleado con bajo contenido de carbono en un medio rico en carbono y permita que los átomos de carbono activo penetren en la superficie de la pieza de trabajo a alta temperatura. Después del enfriamiento y revenido a baja temperatura y otros procesos de tratamiento térmico, la superficie obtiene una estructura martensítica de alta dureza y alta resistencia al desgaste, y el núcleo mantiene cierta tenacidad y resistencia.

Características:

① Mejora significativamente la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste, y la estructura martensítica mejora en gran medida la resistencia al desgaste de la superficie de la pieza de trabajo.

② El núcleo mantiene un buen rendimiento, lo que puede prevenir la fractura frágil general al tiempo que garantiza la resistencia al desgaste de la superficie y el rendimiento está equilibrado.

③El proceso está maduro y tiene una amplia gama de aplicaciones. Se puede utilizar para piezas de trabajo relacionadas de diversas formas y tamaños.

Escenarios de aplicación: se usa ampliamente en la fabricación de piezas de automóviles (engranajes de transmisión, semiejes del eje trasero), campos de transmisión mecánica (engranajes de transmisión, ruedas dentadas, piezas de eje) y campos industriales pesados ​​como maquinaria de minería y maquinaria de ingeniería (engranajes de trituradora, engranajes de desplazamiento), etc., para mejorar la resistencia al desgaste y la fatiga de las piezas y extender su vida útil.

XIX. Tratamiento de nitruración

Principio: coloque la pieza de trabajo en un medio que contenga nitrógeno y permita que los átomos de nitrógeno penetren en la superficie de la pieza de trabajo a una temperatura determinada para formar una capa endurecida rica en nitrógeno, que contiene una fase de nitruro y tiene una variedad de propiedades excelentes.

Características:

① Alta dureza y buena resistencia al desgaste. La capa de nitruro aún puede mantener una buena dureza a altas temperaturas y adaptarse a condiciones de alta temperatura, alta velocidad y alta fricción.

② Excelente resistencia a la corrosión, bloqueo eficaz de medios corrosivos y buena protección en entornos hostiles.

③ Pequeña deformación, para piezas de precisión o piezas de trabajo con requisitos de alta precisión dimensional, puede cumplir con los requisitos de diseño después del tratamiento.

Escenarios de aplicación: se utiliza en la industria aeroespacial (álabes de turbinas de motores de aviones, componentes de cámaras de combustión), fabricación de moldes (moldes de fundición a presión, moldes de inyección de plástico) y componentes de precisión en fabricación mecánica (tornillos de precisión, piezas de eje de alta precisión) para mejorar el rendimiento de los componentes y garantizar los requisitos de trabajo.