معالجة وتعديل الأسطح

الأسطح تغطي كل شيء. إن الجاذبية والوظائف التي توفرها لنا أسطح المواد ذات أهمية قصوى. لذلك SURFACE TREATMENT and_cc781905 daily-5cde-3194-bb3b-136bad5cf58d_SURFACE-MODIFICATION 136bad5cf58d_SURFACE-MODIFICATION 136 تؤدي معالجة وتعديل الأسطح إلى تحسين خصائص السطح ويمكن إجراؤها إما كعملية تشطيب نهائية أو قبل الطلاء أو الانضمام إلى العملية. ، تفصيل أسطح المواد والمنتجات من أجل:

 

 

 

- التحكم في الاحتكاك والتآكل

 

- تحسين مقاومة التآكل

 

- تعزيز التصاق الطلاءات اللاحقة أو الأجزاء المتصلة

 

- تغيير الخواص الفيزيائية الموصلية والمقاومة وطاقة السطح والانعكاس

 

- تغيير الخواص الكيميائية للأسطح بإدخال مجموعات وظيفية

 

- تغيير الأبعاد

 

- تغيير المظهر مثل اللون والخشونة… الخ.

 

- نظف و / أو عقم الأسطح

 

 

 

باستخدام المعالجة والتعديل السطحي ، يمكن تحسين وظائف المواد ومدة الخدمة. يمكن تقسيم طرق المعالجة والتعديل الشائعة للأسطح إلى فئتين رئيسيتين:

 

 

 

معالجة وتعديل الأسطح التي تغطي الأسطح:

 

الطلاءات العضوية: تستخدم الطلاءات العضوية الدهانات والأسمنت والرقائق والمساحيق ومواد التشحيم المنصهرة على أسطح المواد.

 

الطلاءات غير العضوية: الطلاءات غير العضوية المشهورة لدينا هي الطلاء الكهربائي ، الطلاء التحفيزي التلقائي (الطلاء غير الكهربائي) ، الطلاءات التحويلية ، البخاخات الحرارية ، الغمس الساخن ، الطلاء الصلب ، صهر الفرن ، الطلاءات الرقيقة مثل SiO2 ، SiN للمعادن ، الزجاج ، السيراميك ، ... إلخ. يتم شرح معالجة الأسطح وتعديلها بما في ذلك الطلاء بالتفصيل في القائمة الفرعية ذات الصلة ، من فضلكانقر هنا طلاءات وظيفية / طلاءات زخرفية / غشاء رقيق / غشاء سميك

 

 

 

معالجة وتعديل الأسطح التي تغير الأسطح: هنا في هذه الصفحة سنركز على هذه. ليست كل تقنيات معالجة وتعديل الأسطح التي نصفها أدناه على المقياس الجزئي أو النانوي ، لكننا مع ذلك سنذكر عنها بإيجاز لأن الأهداف والطرق الأساسية مشابهة إلى حد كبير لتلك الموجودة على نطاق التصنيع المصغر.

 

 

 

التصلب: تصلب السطح الانتقائي بالليزر واللهب والحث وشعاع الإلكترون.

 

 

 

معالجات عالية الطاقة: تشمل بعض علاجاتنا عالية الطاقة غرس الأيونات ، والزجاج بالليزر والانصهار ، ومعالجة شعاع الإلكترون.

 

 

 

معالجات الانتشار الرقيق: تشمل عمليات الانتشار الرقيقة تكربنة نيتروجين الحديد ، والبورون ، وعمليات تفاعل أخرى ذات درجة حرارة عالية مثل TiC ، و VC.

 

 

 

معالجات الانتشار الثقيل: تشمل عمليات الانتشار الثقيل لدينا الكربنة ، والنترة ، والنترة الكربونية.

 

 

 

المعالجات السطحية الخاصة: تؤثر المعالجات الخاصة مثل المعالجات المبردة والمغناطيسية والصوتية على الأسطح والمواد السائبة.

 

 

 

يمكن إجراء عمليات التصلب الانتقائية بواسطة اللهب ، الحث ، شعاع الإلكترون ، شعاع الليزر. يتم تقوية الركائز الكبيرة بعمق باستخدام تصليب اللهب. من ناحية أخرى ، يتم استخدام تصلب الحث للأجزاء الصغيرة. أحيانًا لا يتم تمييز تصلب شعاع الليزر والإلكترون عن تلك الموجودة في المعالجة ذات الطاقة العالية. عمليات المعالجة والتعديل السطحية هذه قابلة للتطبيق فقط على الفولاذ الذي يحتوي على محتوى كافٍ من الكربون والسبائك للسماح بالتصلب بالإخماد. تعد الحديد المصبوب والفولاذ الكربوني وفولاذ الأدوات وسبائك الفولاذ مناسبة لمعالجة السطح وطريقة التعديل. لا يتم تغيير أبعاد الأجزاء بشكل كبير من خلال هذه المعالجات السطحية المتصلبة. يمكن أن يختلف عمق التصلب من 250 ميكرون إلى عمق المقطع بالكامل. ومع ذلك ، في حالة المقطع بالكامل ، يجب أن يكون المقطع رقيقًا ، أقل من 25 مم (1 بوصة) ، أو صغيرًا ، لأن عمليات التصلب تتطلب تبريدًا سريعًا للمواد ، وأحيانًا في غضون ثانية. يصعب تحقيق ذلك في الفراغات الكبيرة ، وبالتالي في المقاطع الكبيرة ، يمكن فقط تقوية الأسطح. بصفتها عملية معالجة وتعديل سطحية شائعة ، فإننا نقوم بتقوية النوابض ، وشفرات السكين ، والشفرات الجراحية من بين العديد من المنتجات الأخرى.

 

 

 

العمليات عالية الطاقة هي طرق معالجة وتعديل سطحية جديدة نسبيًا. تتغير خصائص الأسطح دون تغيير الأبعاد. عمليات المعالجة السطحية ذات الطاقة العالية الشائعة لدينا هي معالجة شعاع الإلكترون ، وزرع الأيونات ، والمعالجة بأشعة الليزر.

 

 

 

معالجة شعاع الإلكترون: تعمل معالجة سطح الحزمة الإلكترونية على تغيير خصائص السطح عن طريق التسخين السريع والتبريد السريع - بترتيب 10Exp6 مئوية / ثانية (10exp6 فهرنهايت / ثانية) في منطقة ضحلة جدًا حوالي 100 ميكرون بالقرب من سطح المادة. يمكن أيضًا استخدام معالجة شعاع الإلكترون في التكسية الصلبة لإنتاج سبائك سطحية.

 

 

 

غرس الأيونات: تستخدم طريقة معالجة وتعديل السطح هذه شعاعًا إلكترونيًا أو بلازما لتحويل ذرات الغاز إلى أيونات ذات طاقة كافية ، وزرع / إدخال الأيونات في الشبكة الذرية للركيزة ، مع تسريعها بواسطة ملفات مغناطيسية في غرفة مفرغة. تجعل الفراغ من السهل على الأيونات أن تتحرك بحرية في الغرفة. يؤدي عدم التطابق بين الأيونات المزروعة وسطح المعدن إلى حدوث عيوب ذرية تؤدي إلى تصلب السطح.

 

 

 

معالجة شعاع الليزر: مثل معالجة وتعديل سطح شعاع الإلكترون ، فإن معالجة شعاع الليزر يغير خصائص السطح عن طريق التسخين السريع والتبريد السريع في منطقة ضحلة جدًا بالقرب من السطح. يمكن أيضًا استخدام طريقة معالجة وتعديل الأسطح هذه في التكسية الصلبة لإنتاج سبائك سطحية.

 

 

 

تتيح لنا الدراية الفنية بجرعات الزرع ومعايير المعالجة إمكانية استخدام تقنيات المعالجة السطحية عالية الطاقة هذه في مصانعنا.

 

 

 

المعالجات السطحية للانتشار الرقيق:

​

إن عملية تكربن النيتروكربنة من الحديد هي عملية تصلب العلبة التي تنشر النيتروجين والكربون في معادن حديدية في درجات حرارة دون الحرجة. عادة ما تكون درجة حرارة المعالجة 565 درجة مئوية (1049 فهرنهايت). عند درجة الحرارة هذه ، لا يزال الفولاذ والسبائك الحديدية الأخرى في طور الحديد ، وهو أمر مفيد مقارنة بعمليات تصلب الحالة الأخرى التي تحدث في الطور الأوستنيتي. تستخدم العملية لتحسين:

 

• مقاومة الجرجرة

 

• خصائص التعب

 

•المقاومة للتآكل

 

يحدث تشوه بسيط جدًا في الشكل أثناء عملية التصلب بفضل درجات حرارة المعالجة المنخفضة.

 

 

 

البورون ، هي العملية التي يتم فيها إدخال البورون في معدن أو سبيكة. إنها عملية تصلب وتعديل للسطح يتم من خلالها نشر ذرات البورون في سطح مكون معدني. نتيجة لذلك ، يحتوي السطح على بوريدات معدنية ، مثل بوريدات الحديد وبوريدات النيكل. تتمتع هذه البوريدات في حالتها النقية بصلابة عالية للغاية ومقاومة للتآكل. تتميز الأجزاء المعدنية المصنوعة من البورون بأنها شديدة المقاومة للتآكل وستستمر غالبًا لمدة تصل إلى خمس مرات أطول من المكونات المعالجة بمعالجات حرارية تقليدية مثل التصلب أو الكربنة أو النيتروجين أو الكربنة بالنيتروجين أو التصلب بالحث.

 

​

 

المعالجة والتعديل بالانتشار الثقيل للأسطح: إذا كان محتوى الكربون منخفضًا (أقل من 0.25٪ على سبيل المثال) ، فيمكننا زيادة محتوى الكربون في السطح للتصلب. يمكن معالجة الجزء بالحرارة عن طريق التبريد في سائل أو تبريده في هواء ساكن اعتمادًا على الخصائص المرغوبة. ستسمح هذه الطريقة فقط بالتصلب الموضعي على السطح ، ولكن ليس في القلب. هذا أمر مرغوب فيه للغاية في بعض الأحيان لأنه يسمح بسطح صلب بخصائص تآكل جيدة كما هو الحال في التروس ، ولكن له نواة داخلية صلبة من شأنها أن تؤدي أداءً جيدًا في ظل تحميل الصدمات.

 

 

 

في إحدى تقنيات معالجة وتعديل الأسطح ، وهي الكربنة نضيف الكربون إلى السطح. نعرض الجزء لجو غني بالكربون عند درجة حرارة مرتفعة ونسمح بالانتشار لنقل ذرات الكربون إلى الفولاذ. سيحدث الانتشار فقط إذا كان الفولاذ يحتوي على محتوى منخفض من الكربون ، لأن الانتشار يعمل على تفاضل مبدأ التركيزات.

 

 

 

حزمة الكربنة: يتم تعبئة الأجزاء في وسط عالي الكربون مثل مسحوق الكربون وتسخينها في فرن لمدة 12 إلى 72 ساعة عند 900 درجة مئوية (1652 فهرنهايت). في درجات الحرارة هذه ، يتم إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون وهو عامل اختزال قوي. يحدث تفاعل الاختزال على سطح الفولاذ المطلق للكربون. ثم ينتشر الكربون في السطح بفضل ارتفاع درجة الحرارة. يتراوح الكربون الموجود على السطح من 0.7٪ إلى 1.2٪ حسب ظروف العملية. الصلابة المحققة هي 60 - 65 RC. يتراوح عمق العلبة المكربنة من حوالي 0.1 مم إلى 1.5 مم. يتطلب كربنة العبوات تحكمًا جيدًا في توحيد درجة الحرارة والاتساق في التسخين.

 

 

 

كربنة الغاز: في هذا النوع من المعالجة السطحية ، يتم توفير غاز أول أكسيد الكربون (CO) إلى فرن ساخن ويحدث تفاعل الاختزال لترسب الكربون على سطح الأجزاء. تتغلب هذه العملية على معظم مشاكل كربنة العبوات. ومع ذلك ، فإن أحد المخاوف هو الاحتواء الآمن لغاز ثاني أكسيد الكربون.

 

 

 

الكربنة السائلة: الأجزاء الفولاذية مغمورة في حمام مصهور غني بالكربون.

 

 

 

النتردة هي عملية معالجة وتعديل للأسطح تنطوي على انتشار النيتروجين في سطح الفولاذ. يتكون النيتروجين من النيتريد بعناصر مثل الألومنيوم والكروم والموليبدينوم. تتم معالجة الأجزاء بالحرارة وخففتها قبل النتردة. يتم بعد ذلك تنظيف الأجزاء وتسخينها في فرن في جو من الأمونيا المنفصلة (التي تحتوي على N و H) لمدة 10 إلى 40 ساعة عند 500-625 درجة مئوية (932 - 1157 فهرنهايت). ينتشر النيتروجين في الفولاذ ويشكل سبائك نيتريد. يخترق هذا إلى عمق يصل إلى 0.65 ملم. الحالة صعبة للغاية والتشويه منخفض. نظرًا لأن العلبة رفيعة ، لا ينصح بطحن السطح ، وبالتالي قد لا تكون معالجة السطح بالنترة خيارًا للأسطح ذات متطلبات التشطيب السلس للغاية.

 

 

 

عملية المعالجة والتعديل بالنترة الكربونية هي الأكثر ملاءمة لسبائك الفولاذ منخفض الكربون. في عملية نيتروجين الكربون ، ينتشر كل من الكربون والنيتروجين في السطح. يتم تسخين الأجزاء في جو من الهيدروكربون (مثل الميثان أو البروبان) ممزوجًا بالأمونيا (NH3). ببساطة ، العملية عبارة عن مزيج من الكربنة والنترة. تتم معالجة سطح نيترة الكربون في درجات حرارة 760-870 درجة مئوية (1400-1598 فهرنهايت) ، ثم يتم إخمادها في جو غاز طبيعي (خالي من الأكسجين). عملية نيترة الكربون ليست مناسبة للأجزاء عالية الدقة بسبب التشوهات المتأصلة. الصلابة المحققة تشبه الكربنة (60 - 65 RC) ولكنها ليست عالية مثل النيترة (70 RC). يتراوح عمق العلبة بين 0.1 و 0.75 ملم. العلبة غنية بالنتريد وكذلك مارتينسيت. هناك حاجة إلى تلطيف لاحق لتقليل الهشاشة.

 

 

 

لا تزال عمليات المعالجة والتعديل الخاصة للأسطح في المراحل الأولى من التطوير ولم تثبت فعاليتها حتى الآن. هم انهم:

 

 

 

المعالجة المبردة: تُطبق بشكل عام على الفولاذ المقوى ، ثم تبرد الركيزة ببطء إلى حوالي -166 درجة مئوية (-300 فهرنهايت) لزيادة كثافة المادة وبالتالي زيادة مقاومة التآكل وثبات الأبعاد.

 

 

 

معالجة الاهتزاز: تهدف هذه إلى تخفيف الإجهاد الحراري المتراكم في المعالجات الحرارية من خلال الاهتزازات وزيادة عمر التآكل.

 

 

 

المعالجة المغناطيسية: تهدف هذه إلى تغيير تشكيلة الذرات في المواد من خلال المجالات المغناطيسية ونأمل في تحسين عمر التآكل.

 

 

 

لا يزال يتعين إثبات فعالية هذه المعالجة السطحية وتقنيات التعديل الخاصة. تؤثر هذه التقنيات الثلاثة المذكورة أعلاه أيضًا على المواد السائبة إلى جانب الأسطح.