درمان و اصلاح سطح

سطوح همه چیز را می پوشاند. جذابیت و عملکردی که سطوح مواد در اختیار ما قرار می دهند بسیار مهم هستند. Therefore SURFACE TREATMENT and SURFACE MODIFICATION are among our everyday industrial operations. عملیات و اصلاح سطح منجر به بهبود خواص سطحی می شود و می تواند به عنوان عملیات تکمیل نهایی یا قبل از عملیات پوشش یا اتصال انجام شود. ، سطوح مواد و محصولات را به گونه ای تنظیم کنید:

 

 

 

- اصطکاک و سایش را کنترل کنید

 

- بهبود مقاومت در برابر خوردگی

 

- افزایش چسبندگی پوشش های بعدی یا قطعات به هم پیوسته

 

- تغییر خواص فیزیکی هدایت، مقاومت، انرژی سطح و بازتاب

 

- تغییر خواص شیمیایی سطوح با معرفی گروه های عاملی

 

- تغییر ابعاد

 

- تغییر ظاهر، به عنوان مثال، رنگ، زبری ... و غیره.

 

- سطوح را تمیز و / یا ضد عفونی کنید

 

 

 

با استفاده از تصفیه و اصلاح سطح، عملکرد و عمر مفید مواد را می توان بهبود بخشید. روش های متداول تصفیه و اصلاح سطح ما را می توان به دو دسته عمده تقسیم کرد:

 

 

 

درمان و اصلاح سطحی که سطوح را پوشش می دهد:

 

پوشش‌های ارگانیک: پوشش‌های ارگانیک رنگ، سیمان، لمینت، پودرهای ذوب شده و روان‌کننده‌ها را بر روی سطوح مواد اعمال می‌کنند.

 

پوشش‌های معدنی: پوشش‌های معدنی محبوب ما عبارتند از: آبکاری، آبکاری اتوکاتالیستی (آبکاری بدون الکترود)، پوشش‌های تبدیلی، اسپری‌های حرارتی، غوطه‌وری داغ، پوشش‌های سخت، ذوب کوره، پوشش‌های فیلم نازک مانند SiO2، SiN روی فلز، شیشه، سرامیک و .... اصلاح سطح و اصلاح پوشش‌ها در زیر منوی مربوطه به طور مفصل توضیح داده شده استاینجا را کلیک کنید پوشش های کاربردی / پوشش های تزئینی / لایه نازک / لایه ضخیم

 

 

 

درمان و اصلاح سطحی که سطوح را تغییر می‌دهد: در اینجا در این صفحه روی این موارد تمرکز می‌کنیم. تمام تکنیک‌های تصفیه و اصلاح سطحی که در زیر توضیح می‌دهیم در مقیاس میکرو یا نانو نیستند، اما با این وجود به طور مختصر به آنها اشاره خواهیم کرد زیرا اهداف و روش‌های اساسی تا حد قابل توجهی مشابه آن‌هایی است که در مقیاس ساخت میکرو هستند.

 

 

 

سخت شدن: سخت شدن سطحی انتخابی توسط لیزر، شعله، القایی و پرتو الکترونی.

 

 

 

درمان‌های با انرژی بالا: برخی از درمان‌های پرانرژی ما شامل کاشت یون، لعاب لیزری و همجوشی، و درمان پرتو الکترونی است.

 

 

 

درمان های انتشار نازک: فرآیندهای انتشار نازک شامل فریت-نیتروکربورسازی، بورون سازی، سایر فرآیندهای واکنش در دمای بالا مانند TiC، VC است.

 

 

 

درمان‌های انتشار سنگین: فرآیندهای انتشار سنگین ما شامل کربورسازی، نیترید کردن و کربونیتریدینگ است.

 

 

 

درمان‌های سطحی ویژه: درمان‌های ویژه‌ای مانند درمان‌های برودتی، مغناطیسی و صوتی هم روی سطوح و هم بر مواد حجیم تأثیر می‌گذارند.

 

 

 

فرآیندهای سخت شدن انتخابی را می توان با شعله، القاء، پرتو الکترونی، پرتو لیزر انجام داد. بسترهای بزرگ با استفاده از سخت شدن شعله سخت می شوند. از طرف دیگر سختی القایی برای قطعات کوچک استفاده می شود. سخت شدن لیزر و پرتوهای الکترونی گاهی اوقات از سختی‌های سخت‌افزاری یا درمان‌های پرانرژی متمایز نمی‌شود. این فرآیندهای تصفیه و اصلاح سطح فقط برای فولادهایی قابل اجرا هستند که دارای کربن و آلیاژ کافی برای سخت شدن خاموش شوند. چدن ها، فولادهای کربنی، فولادهای ابزار و فولادهای آلیاژی برای این روش تصفیه و اصلاح سطح مناسب هستند. ابعاد قطعات به طور قابل توجهی توسط این درمان های سطح سخت کننده تغییر نمی کند. عمق سخت شدن می تواند از 250 میکرون تا عمق کل مقطع متفاوت باشد. با این حال، در کل بخش، بخش باید نازک، کمتر از 25 میلی متر (1 اینچ)، یا کوچک باشد، زیرا فرآیندهای سخت شدن نیازمند خنک شدن سریع مواد، گاهی اوقات در عرض یک ثانیه است. دستیابی به این امر در قطعات کار بزرگ دشوار است و بنابراین در مقاطع بزرگ فقط سطوح را می توان سخت کرد. به‌عنوان یک فرآیند محبوب و اصلاح سطح، ما فنرها، تیغه‌های چاقو و تیغه‌های جراحی را در میان بسیاری از محصولات دیگر سخت می‌کنیم.

 

 

 

فرآیندهای پرانرژی، روش‌های اصلاح و تصفیه سطح نسبتاً جدیدی هستند. خواص سطوح بدون تغییر ابعاد تغییر می کند. فرآیندهای محبوب سطحی پر انرژی ما درمان پرتو الکترونی، کاشت یون و درمان پرتو لیزر است.

 

 

 

درمان با پرتو الکترونی: عملیات سطح پرتو الکترونی با گرم کردن سریع و خنک کردن سریع خواص سطح را تغییر می دهد - به ترتیب 10Exp6 سانتیگراد در ثانیه (10exp6 فارنهایت در ثانیه) در یک منطقه بسیار کم عمق در حدود 100 میکرون در نزدیکی سطح ماده. از عملیات پرتو الکترونی نیز می توان در سخت کاری برای تولید آلیاژهای سطحی استفاده کرد.

 

 

 

کاشت یونی: این روش اصلاح و درمان سطحی از پرتوهای الکترونی یا پلاسما برای تبدیل اتم‌های گاز به یون‌های با انرژی کافی و کاشت/وارد کردن یون‌ها در شبکه اتمی بستر استفاده می‌کند که توسط سیم‌پیچ‌های مغناطیسی در یک محفظه خلاء شتاب می‌گیرد. خلاء حرکت آزادانه یون ها را در محفظه آسان تر می کند. عدم تطابق بین یون های کاشته شده و سطح فلز باعث ایجاد نقص های اتمی می شود که سطح را سخت می کند.

 

 

 

درمان با پرتو لیزر: مانند درمان و اصلاح سطح پرتو الکترونی، درمان پرتو لیزر با گرم کردن سریع و خنک کردن سریع در یک منطقه بسیار کم عمق در نزدیکی سطح، خواص سطح را تغییر می‌دهد. این روش اصلاح و درمان سطحی همچنین می‌تواند در سخت‌افزار برای تولید آلیاژهای سطحی استفاده شود.

 

 

 

دانش در دوزها و پارامترهای درمان ایمپلنت این امکان را برای ما فراهم می کند تا از این تکنیک های درمان سطح با انرژی بالا در کارخانه های ساخت خود استفاده کنیم.

 

 

 

درمان‌های سطح انتشار نازک:

​

نیتروکربورسازی فریتی یک فرآیند سخت شدن موردی است که نیتروژن و کربن را به فلزات آهنی در دماهای زیر بحرانی پخش می کند. دمای پردازش معمولاً 565 درجه سانتیگراد (1049 فارنهایت) است. در این دما، فولادها و سایر آلیاژهای آهنی هنوز در فاز فریتی هستند، که در مقایسه با سایر فرآیندهای سخت شدن موردی که در فاز آستنیتی رخ می‌دهند، سودمند است. این فرآیند برای بهبود استفاده می شود:

 

•مقاومت در برابر سایش

 

•خواص خستگی

 

•مقاومت در برابر خوردگی

 

اعوجاج شکل بسیار کمی در طول فرآیند سخت شدن به لطف دمای پایین پردازش رخ می دهد.

 

 

 

بورونیزاسیون، فرآیندی است که در آن بور به یک فلز یا آلیاژ وارد می شود. این یک فرآیند سخت شدن و اصلاح سطح است که توسط آن اتم های بور در سطح یک جزء فلزی پخش می شوند. در نتیجه سطح دارای بوریدهای فلزی مانند بوریدهای آهن و بوریدهای نیکل است. این بوریدها در حالت خالص خود سختی و مقاومت سایشی بسیار بالایی دارند. قطعات فلزی بورنیزه بسیار مقاوم در برابر سایش هستند و اغلب تا پنج برابر بیشتر از قطعاتی که با عملیات حرارتی معمولی مانند سخت شدن، کربورسازی، نیتریدینگ، نیتروکربوریزه کردن یا سخت شدن القایی درمان می شوند، دوام خواهند داشت.

 

​

 

درمان و اصلاح سطح انتشار سنگین: اگر محتوای کربن کم باشد (به عنوان مثال کمتر از 0.25٪) می توانیم محتوای کربن سطح را برای سخت شدن افزایش دهیم. بسته به خواص مورد نظر، این قطعه را می توان با عملیات حرارتی با کوئنچ در مایع یا خنک شدن در هوای ساکن انجام داد. این روش فقط اجازه سفت شدن موضعی روی سطح را می دهد، اما نه در هسته. این گاهی اوقات بسیار مطلوب است زیرا اجازه می دهد تا سطح سختی با خواص سایش خوب مانند چرخ دنده ها ایجاد شود، اما دارای یک هسته داخلی سخت است که تحت بارگذاری ضربه ای عملکرد خوبی دارد.

 

 

 

در یکی از تکنیک‌های اصلاح و اصلاح سطح، یعنی کربورسازی، کربن را به سطح اضافه می‌کنیم. ما قطعه را در یک اتمسفر غنی از کربن در دمای بالا قرار می دهیم و به انتشار اجازه می دهیم تا اتم های کربن را به فولاد منتقل کند. انتشار فقط در صورتی اتفاق می‌افتد که فولاد محتوای کربن پایینی داشته باشد، زیرا انتشار بر اساس تفاضل اصل غلظت کار می‌کند.

 

 

 

Pack Carburizing: قطعات در یک محیط پر کربن مانند پودر کربن بسته بندی می شوند و در کوره به مدت 12 تا 72 ساعت در دمای 900 سانتیگراد (1652 فارنهایت) حرارت داده می شوند. در این دماها گاز CO تولید می شود که یک عامل احیا کننده قوی است. واکنش کاهش روی سطح کربن آزاد کننده فولاد رخ می دهد. سپس کربن به دلیل دمای بالا به سطح پخش می شود. کربن روی سطح بسته به شرایط فرآیند 0.7٪ تا 1.2٪ است. سختی به دست آمده 60 - 65 RC است. عمق کیس کربوره شده از حدود 0.1 میلی متر تا 1.5 میلی متر متغیر است. کربورسازی پک نیازمند کنترل خوب یکنواختی دما و ثبات در گرمایش است.

 

 

 

کربن‌سازی گاز: در این نوع عملیات سطحی، گاز مونوکسید کربن (CO) به یک کوره گرم داده می‌شود و واکنش کاهش رسوب کربن در سطح قطعات انجام می‌شود. این فرآیند بر اکثر مشکلات کربورسازی پک غلبه می کند. با این حال، یک نگرانی، مهار ایمن گاز CO است.

 

 

 

کربن‌سازی مایع: قطعات فولادی در حمام غنی از کربن مذاب غوطه‌ور می‌شوند.

 

 

 

نیتریدینگ یک فرآیند تصفیه و اصلاح سطحی است که شامل انتشار نیتروژن در سطح فولاد است. نیتروژن با عناصری مانند آلومینیوم، کروم و مولیبدن نیتریدها را تشکیل می دهد. قطعات قبل از نیترید شدن تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند و تمپر می شوند. سپس قطعات را تمیز کرده و در یک کوره در فضایی از آمونیاک تفکیک شده (حاوی N و H) به مدت 10 تا 40 ساعت در دمای 500-625 سانتیگراد (932 - 1157 فارنهایت) حرارت می دهند. نیتروژن در فولاد پخش می شود و آلیاژهای نیترید را تشکیل می دهد. این تا عمق 0.65 میلی متر نفوذ می کند. مورد بسیار سخت است و اعوجاج کم است. از آنجایی که بدنه نازک است، سنگ زنی سطح توصیه نمی شود و بنابراین عملیات سطحی نیتریدینگ ممکن است گزینه ای برای سطوحی با نیاز به پرداخت بسیار صاف نباشد.

 

 

 

فرآیند تصفیه و اصلاح سطح کربناترید برای فولادهای آلیاژی کم کربن مناسب ترین است. در فرآیند کربونیتریدینگ، کربن و نیتروژن هر دو در سطح پخش می شوند. قطعات در اتمسفر یک هیدروکربن (مانند متان یا پروپان) مخلوط با آمونیاک (NH3) گرم می شوند. به زبان ساده، این فرآیند ترکیبی از کربورسازی و نیتریدینگ است. عملیات سطحی کربونیتریدینگ در دمای 760 تا 870 درجه سانتیگراد (1400 تا 1598 فارنهایت) انجام می شود، سپس در یک اتمسفر گاز طبیعی (بدون اکسیژن) خاموش می شود. فرآیند کربونیترید برای قطعات با دقت بالا به دلیل اعوجاج های ذاتی مناسب نیست. سختی به‌دست‌آمده مشابه کربن‌سازی (60 - 65 RC) است اما به اندازه Nitriding (70 RC) نیست. عمق کیس بین 0.1 تا 0.75 میلی متر است. کیس سرشار از نیتریدها و همچنین مارتنزیت است. برای کاهش شکنندگی نیاز به تلطیف بعدی است.

 

 

 

فرآیندهای اصلاح و درمان سطح ویژه در مراحل اولیه توسعه هستند و اثربخشی آنها هنوز اثبات نشده است. آن ها هستند:

 

 

 

درمان برودتی: معمولاً روی فولادهای سخت شده اعمال می شود، به آرامی بستر را تا حدود -166 سانتیگراد (300- فارنهایت) خنک کنید تا چگالی مواد افزایش یابد و در نتیجه مقاومت به سایش و پایداری ابعاد افزایش یابد.

 

 

 

درمان ارتعاشی: اینها قصد دارند استرس حرارتی ایجاد شده در عملیات حرارتی را از طریق ارتعاشات کاهش دهند و عمر سایش را افزایش دهند.

 

 

 

درمان مغناطیسی: اینها قصد دارند ردیف اتم ها را در مواد از طریق میدان های مغناطیسی تغییر دهند و امیدواریم عمر سایش را بهبود بخشند.

 

 

 

اثربخشی این تکنیک‌های اصلاح و درمان سطح ویژه هنوز ثابت مانده است. همچنین این سه تکنیک فوق بر روی مواد توده ای علاوه بر سطوح تأثیر می گذارد.