7鉻——高光潔度的后處理

鈦(tai)(tai)是一種很(hen)特別的(de)金屬(shu)，質地非常(chang)輕(qing)盈，卻又十分堅韌和耐(nai)腐(fu)蝕，在常(chang)溫下終(zhong)身保持本(ben)身的(de)色調。鈦(tai)(tai)的(de)熔點與鉑(bo)金相(xiang)差不多，因此常(chang)用于航天.軍工精密部(bu)件。加上電流和化學處理后，會(hui)產生不同(tong)的(de)顏色。鈦(tai)(tai)有優異(yi)的(de)抗酸(suan)堿腐(fu)蝕性(xing)在“王水”中浸泡(pao)了幾年的(de)鈦(tai)(tai)，依舊锃亮，光(guang)彩照人。若(ruo)把鈦(tai)(tai)加到不銹鋼中，只加百分之一左右，就大大提高抗銹本(ben)領。

鈦(tai)具有(you)密度(du)(du)小、耐(nai)高溫(wen)(wen)、耐(nai)腐蝕等優良(liang)的(de)(de)特性(xing)，鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)密度(du)(du)是鋼(gang)鐵的(de)(de)一半而強度(du)(du)和鋼(gang)鐵差不多;鈦(tai)既耐(nai)高溫(wen)(wen)，又耐(nai)低溫(wen)(wen)。在-253℃~500℃這樣寬的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)圍內都能保持高強度(du)(du)。這些(xie)優點(dian)正是太空(kong)金(jin)(jin)屬所必備(bei)的(de)(de)。鈦(tai)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)是制做火箭發動機的(de)(de)殼體(ti)及人造(zao)衛星、宇宙(zhou)飛船的(de)(de)好材料，有(you)“太空(kong)金(jin)(jin)屬”之稱。由(you)于(yu)鈦(tai)有(you)這些(xie)優點(dian)，所以50年代以來(lai)，一躍成為突出的(de)(de)稀有(you)金(jin)(jin)屬。

鈦是一種純(chun)(chun)性(xing)(xing)金(jin)(jin)屬(shu)，正因為鈦金(jin)(jin)屬(shu)的“純(chun)(chun)”，故(gu)物質和它(ta)接觸的時候，不會(hui)(hui)產生化學反應。也(ye)(ye)就(jiu)是說，因為鈦的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)、穩定性(xing)(xing)高，使它(ta)在和人(ren)長期接觸以(yi)后也(ye)(ye)不影響其本質，所(suo)以(yi)不會(hui)(hui)造成(cheng)人(ren)的過敏，它(ta)是唯一對人(ren)類植物神經和味覺沒(mei)有任何影響的金(jin)(jin)屬(shu)，被人(ren)們稱為“親生物金(jin)(jin)屬(shu)”。

鈦最大的缺(que)點(dian)，是提煉(lian)比(bi)較困難。這主要(yao)(yao)是因為鈦在高溫下可(ke)以(yi)與(yu)氧、碳、氮以(yi)及其他許多(duo)元素化(hua)合。所以(yi)人們曾把(ba)鈦當作“稀有金屬”,其實，鈦的含量(liang)約占(zhan)地殼重量(liang)的6‰，比(bi)銅、錫、錳、鋅的總和還要(yao)(yao)多(duo)10多(duo)倍。

材料特性：非常高的強度、重量比優良的抗腐蝕性、難以進行冷加工、良好的可焊接性、大約比鋼輕40%，比鋁重60%、低導電性、低熱脹率、高熔點。

典型用途： 高爾夫球桿、網球拍、便攜式電腦、照相機、行李箱、外科手術植入物、飛行器骨架、化學用具以及海事裝備等。另外，鈦也被用作紙張、繪畫以及塑料等所需的白色顏料。

利用現代物理(li)、化學(xue)、金屬學和熱處(chu)理等學科的技術來改變零件表面的狀況和性質，使之與心部材料作優化組合，以達到預定性能要求的工藝方法，稱為表面處理工藝。

表面處理的作用：

• 提高表面耐蝕性和耐磨性，減緩、消(xiao)除(chu)和修復材料(liao)表面的變化及損傷；

• 使(shi)普通材料獲得具有特殊功能的表面(mian)；

• 節約能源、降低成(cheng)本、改(gai)善(shan)環(huan)境。

總共可以分為4大類：表面改性技術、表面合金化技術、表面轉化膜技術和表面覆膜技術。

表面淬火(huo)是指在不改變(bian)鋼的化(hua)學(xue)成(cheng)分及心部組織情況下，利用快速(su)加(jia)熱(re)將表層奧氏(shi)體化(hua)后進(jin)行淬火以強(qiang)化(hua)零(ling)件(jian)表面的熱(re)處理方法(fa)。

表面淬火的主要方法有火(huo)焰淬火(huo)和感應加熱，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰等。

激光表(biao)面強化是(shi)用聚焦的(de)(de)激(ji)光束射向(xiang)工件(jian)表面，在(zai)(zai)極短時間內將(jiang)工件(jian)表層(ceng)極薄的(de)(de)材料加熱到相(xiang)變溫度(du)(du)或熔點以(yi)上的(de)(de)溫度(du)(du)，又在(zai)(zai)極短時間內冷卻，使工件(jian)表面淬硬強化。

激光表面強化可以分為激光相變強化處理、激光(guang)表面合金化處理和激光熔覆處理等。

激光表面強(qiang)化的熱影響區(qu)小，變形小，操作(zuo)方便，主要用(yong)于局部強(qiang)化的零件，如沖裁模、曲軸(zhou)、凸輪(lun)(lun)、凸輪(lun)(lun)軸(zhou)、花鍵軸(zhou)、精密(mi)儀器導(dao)軌、高速鋼刀具、齒輪(lun)(lun)及內燃機缸套等。

噴丸強化是將大(da)量(liang)高(gao)速運動的(de)彈丸噴射到零件表(biao)面上，猶如無(wu)數個小錘(chui)錘(chui)擊金屬表(biao)面，使零件表(biao)層和次表(biao)層發生一定的(de)塑性變(bian)形而實(shi)現強化的(de)一種技術。

作用：

• 提高零件機(ji)械(xie)強度以及耐(nai)磨性(xing)(xing)、抗疲勞和耐(nai)蝕性(xing)(xing)等；

• 用于(yu)表面消光、去氧化皮；

• 消除(chu)鑄、鍛、焊件(jian)的殘余(yu)應力等。

滾壓是在常(chang)溫下(xia)用(yong)硬質滾柱或滾輪(lun)施壓于旋轉的工件(jian)表(biao)面(mian)，并沿(yan)母線(xian)方向(xiang)移動，使工件(jian)表(biao)面(mian)塑性變形、硬化，以獲得準確、光潔和強化的表(biao)面(mian)或者特定花紋的表(biao)面(mian)處理工藝(yi)。

應用：圓柱面(mian)、錐面(mian)、平面(mian)等形狀比較簡單的(de)零件。

拉絲是指在外力作用下使金屬強行通過模具，金屬橫截面積被壓縮，并獲得所要求的橫截面積形狀和尺寸的表面處理方法稱為金屬拉絲工藝。

拉絲可以根據裝飾需要，制成直紋(wen)、亂紋、波紋和旋紋(wen)等幾種。

拋光是對零件表面進行修飾的一種光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高甚至不能保持原有的加工精度，隨預加工狀況不同，拋光后的Ra值可達1.6~0.008μm。

一般分為機(ji)械拋光和化學拋(pao)光。

表面合金化技術的典型工藝就是化學表面(mian)熱處理。是將工(gong)件置于特定(ding)介質中加熱保(bao)溫，使介質中活性(xing)原子(zi)滲入工(gong)件表層從(cong)而(er)改(gai)變工(gong)件表層化學成分和組織，進而(er)改(gai)變其(qi)性(xing)能的熱處理(li)工(gong)藝。

與表面淬火相比，化學表面熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學成分。根據滲入的元素不同，化學熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。 化學熱處理過程包括分解(jie)、吸收、擴散三個基本過程。

化學表面熱處理最主要的兩種方式就是滲碳和滲氮。

發(fa)黑(hei)：

鋼(gang)(gang)材或(huo)鋼(gang)(gang)件在空氣(qi)(qi)-水蒸氣(qi)(qi)或(huo)化學(xue)藥(yao)物中加(jia)熱(re)到適當溫度使其表面形成(cheng)一層藍色(se)或(huo)黑色(se)氧(yang)化膜的工藝。也成(cheng)為發藍。

磷化：

工件(jian)（鋼(gang)鐵或(huo)鋁、鋅件(jian)）浸入(ru)磷化液（某些酸(suan)式磷酸(suan)鹽(yan)為主的溶液），在表面(mian)沉(chen)積(ji)形成一層不溶于水的結晶型磷酸(suan)鹽(yan)轉(zhuan)換膜的過程，稱之為磷化。

主要(yao)是(shi)指鋁及(ji)鋁合(he)金的(de)陽極(ji)氧(yang)化。陽極(ji)氧(yang)化是(shi)將鋁或鋁合(he)金制件浸沉于酸性(xing)電解液中，在(zai)外電流(liu)作用(yong)下作為陽極(ji)，在(zai)制件表面(mian)上形(xing)成與基體牢固結合(he)的(de)防(fang)蝕氧(yang)化膜層。這(zhe)層氧(yang)化膜具(ju)有防(fang)護性(xing)、裝飾性(xing)、絕(jue)緣性(xing)、耐磨(mo)性(xing)等特(te)殊特(te)性(xing)。

陽極氧化前要經過拋光、除油、清洗(xi)等預處理，其后要進行沖洗、著色和封閉等處理。

應(ying)用：常用于汽車、飛機的某些特殊部件的防護處理以及工藝品和日用五金制品的裝飾性處理。

熱噴涂(tu)是將金屬或(huo)非金屬材料加熱熔化(hua)，靠壓(ya)縮(suo)氣體連續吹噴到制件表(biao)面(mian)上，形成與基(ji)體牢固結合的(de)涂(tu)層，從制件表(biao)層獲得(de)所需(xu)要的(de)物理化(hua)學(xue)性能(neng)。

利用熱噴涂技術可改(gai)善(shan)材(cai)料(liao)的耐磨性(xing)、耐蝕性(xing)、耐熱性(xing)及絕緣(yuan)性(xing)等。

應(ying)用：航空航天、原子能、電子等尖端技術在內的幾乎所有領域。

真空(kong)鍍，就是在真空(kong)條件下，通過蒸餾或濺射等方式(shi)在金(jin)屬表(biao)面(mian)沉積各(ge)種(zhong)金(jin)屬和非金(jin)屬薄膜的(de)表(biao)面(mian)處理工(gong)藝。

通過真空鍍的(de)方式可以得到非(fei)常薄(bo)的(de)表面(mian)鍍層(ceng)，同時具(ju)有(you)速度快、附著(zhu)力好、污染物少等優(you)點。

真空濺射鍍原理

按照工藝不同，真空鍍可以分為真空蒸鍍、真空濺射鍍(du)、真(zhen)空離(li)子鍍。

電鍍是一種電化學(xue)和氧化還(huan)原(yuan)的過程。以鍍鎳(nie)(nie)為(wei)(wei)例：將金屬(shu)(shu)制(zhi)件浸在(zai)金屬(shu)(shu)鹽（NiSO4）的溶液中作為(wei)(wei)陰極，金屬(shu)(shu)鎳(nie)(nie)板(ban)作為(wei)(wei)陽極，接通直流電源(yuan)后(hou)再制(zhi)件上就會沉積出金屬(shu)(shu)鍍鎳(nie)(nie)層。

電鍍方法分為普(pu)通(tong)電鍍和特種電鍍。

氣相(xiang)沉(chen)(chen)積(ji)(ji)技術(shu)是指將含(han)有沉(chen)(chen)積(ji)(ji)元素的(de)氣相(xiang)物(wu)質，通過物(wu)理或化學的(de)方法(fa)沉(chen)(chen)積(ji)(ji)在(zai)材料表面形(xing)成薄膜的(de)一種新型鍍(du)膜技術(shu)。

根據沉積過程的原理不同，氣相沉積技術可分為物理(li)氣相沉積(PVD)和化學氣相(xiang)沉積(CVD)兩大類。

物(wu)理氣(qi)相沉積(ji)是指(zhi)在真空條件下，用物(wu)理的方法，使材料汽化成原子、分子或電離(li)(li)成離(li)(li)子，并通過(guo)氣(qi)相過(guo)程(cheng)，在材料表面沉積(ji)一層薄膜的技(ji)術(shu)。

物理沉積技術主要包括真(zhen)空蒸鍍、濺射鍍、離子鍍三種基本方法。

物(wu)理氣相(xiang)沉積具有(you)適用的(de)基體(ti)材(cai)(cai)料(liao)(liao)和膜(mo)層(ceng)(ceng)材(cai)(cai)料(liao)(liao)廣泛；工(gong)藝簡單、省材(cai)(cai)料(liao)(liao)、無污(wu)染(ran)；獲(huo)得的(de)膜(mo)層(ceng)(ceng)膜(mo)基附著力強(qiang)、膜(mo)層(ceng)(ceng)厚度均勻、致密(mi)、針孔少等優(you)點。

廣泛用于機械、航空(kong)航天、電(dian)子、光(guang)學(xue)和輕工業等領域制備(bei)耐(nai)(nai)磨、耐(nai)(nai)蝕、耐(nai)(nai)熱、導(dao)電(dian)、絕緣、光(guang)學(xue)、磁(ci)性、壓電(dian)、滑(hua)潤、超導(dao)等薄(bo)膜。

化(hua)學(xue)氣相沉積是(shi)指在一(yi)定(ding)溫度下，混合(he)(he)氣體(ti)與基體(ti)表面相互(hu)作(zuo)用而在基體(ti)表面形成(cheng)金屬(shu)或(huo)化(hua)合(he)(he)物薄膜的(de)方(fang)法。

由(you)于化學氣相(xiang)沉積膜(mo)層具有(you)良好的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及電學、光學等特殊性能，已被(bei)廣(guang)泛用(yong)于機械制造、航空航天、交通運(yun)輸、煤化工等工業領域(yu)。