Felületkezelések és módosítások

A felületek mindent beborítanak. Az anyagfelületek vonzereje és funkciói rendkívül fontosak számunkra. Therefore SURFACE TREATMENT and SURFACE MODIFICATION are among our everyday industrial operations. A felületkezelés és módosítás a felületi tulajdonságok javulását eredményezi, és akár végső befejező műveletként, akár bevonási vagy ragasztási művelet előtt is elvégezhető. Felületkezelési és módosítási folyamatok (más néven SURFACE ENGINEERING) , az anyagok és termékek felületeit a következőkre szabja:

 

 

 

- A súrlódás és a kopás szabályozása

 

- Javítja a korrózióállóságot

 

- Javítja a későbbi bevonatok vagy az összeillesztett részek tapadását

 

- A fizikai tulajdonságok megváltoztatása: vezetőképesség, ellenállás, felületi energia és visszaverődés

 

- A felületek kémiai tulajdonságainak megváltoztatása funkciós csoportok bevezetésével

 

- Méretek módosítása

 

- A megjelenés megváltoztatása, pl. szín, érdesség stb.

 

- Tisztítsa meg és/vagy fertőtlenítse a felületeket

 

 

 

Felületkezeléssel és módosítással javítható az anyagok funkciója és élettartama. Általános felületkezelési és módosítási módszereink két nagy csoportra oszthatók:

 

 

 

Felületkezelés és a felületeket lefedő módosítások:

 

Szerves bevonatok: A szerves bevonatok festékeket, cementeket, laminátumokat, olvasztott porokat és kenőanyagokat visznek fel az anyagok felületére.

 

Szervetlen bevonatok: Népszerű szervetlen bevonataink a galvanizálás, autokatalitikus bevonat (elektromos bevonat), konverziós bevonatok, hőpermetek, melegbemerítés, keménybevonatok, kemencében történő olvasztás, vékonyréteg-bevonatok, mint például SiO2, SiN fémen, üvegen, kerámián stb. A felületkezelést és a bevonatokkal járó módosításokat a kapcsolódó almenüben kérjük részletesen ismertetnikattintson ide Funkcionális bevonatok / Dekoratív bevonatok / Vékony fólia / Vastag fólia

 

 

 

Felületkezelés és módosítások, amelyek megváltoztatják a felületeket: Ezen az oldalon ezekre fogunk koncentrálni. Az alábbiakban ismertetett felületkezelési és -módosítási technikák közül nem mindegyik van mikro- vagy nanoléptékű, de röviden említést teszünk róluk, mivel az alapvető célok és módszerek jelentős mértékben hasonlóak a mikrogyártási léptékűekhez.

 

 

 

Edzés: Szelektív felületkeményítés lézerrel, lánggal, indukcióval és elektronsugárral.

 

 

 

Nagy energiájú kezelések: Nagy energiájú kezeléseink közé tartozik az ionimplantáció, a lézeres üvegezés és fúzió, valamint az elektronsugaras kezelés.

 

 

 

Vékony diffúziós kezelések: A vékony diffúziós eljárások közé tartozik a ferrites-nitrokarburizálás, a bórozás és más magas hőmérsékletű reakciófolyamatok, mint például a TiC, VC.

 

 

 

Erős diffúziós kezelések: Erős diffúziós folyamataink közé tartozik a karburálás, a nitridálás és a karbonitridálás.

 

 

 

Speciális felületkezelések: Az olyan speciális kezelések, mint a kriogén, mágneses és szonikus kezelések mind a felületekre, mind az ömlesztett anyagokra hatással vannak.

 

 

 

A szelektív keményedési folyamatok végrehajthatók lánggal, indukcióval, elektronsugárral, lézersugárral. A nagy aljzatokat lángkeményítéssel mélykeményítik. Az indukciós edzést viszont kis alkatrészekhez használják. A lézer- és elektronsugaras edzést néha nem különböztetik meg a keményburkolatoknál vagy a nagy energiájú kezeléseknél alkalmazottaktól. Ezek a felületkezelési és módosítási eljárások csak olyan acélokra alkalmazhatók, amelyek elegendő szén- és ötvözettartalommal rendelkeznek ahhoz, hogy lehetővé tegyék az edzést. Az öntöttvas, szénacél, szerszámacél és ötvözött acél alkalmas erre a felületkezelési és módosítási módszerre. Az alkatrészek méreteit ezek a keményedő felületkezelések nem változtatják meg jelentősen. Az edzés mélysége 250 mikrontól a teljes metszetmélységig változhat. A teljes metszet esetében azonban a metszetnek vékonynak, 25 mm-nél (1 hüvelyknél) kisebbnek vagy kicsinek kell lennie, mivel a keményedési folyamatokhoz az anyagok gyors lehűlése szükséges, néha egy másodpercen belül. Ez nagy munkadaraboknál nehezen valósítható meg, ezért nagy szakaszokon csak a felületek edzhetők. Népszerű felületkezelési és módosítási eljárásként rugókat, késpengéket és sebészeti pengék edzését számos egyéb termék mellett végezzük.

 

 

 

A nagyenergiájú eljárások viszonylag új felületkezelési és módosítási módszerek. A felületek tulajdonságai a méretek megváltoztatása nélkül változnak. Népszerű, nagy energiájú felületkezelési eljárásaink az elektronsugaras kezelés, az ionimplantáció és a lézersugaras kezelés.

 

 

 

Elektronsugaras kezelés: Az elektronsugaras felületkezelés gyors melegítéssel és gyors hűtéssel megváltoztatja a felület tulajdonságait – 10 Exp6 Celsius/sec (10exp6 Fahrenheit/sec) nagyságrendben egy nagyon sekély, 100 mikron körüli területen az anyag felületéhez közel. Az elektronsugaras kezelés kemény felületkezelésben is alkalmazható felületi ötvözetek előállítására.

 

 

 

Ionbeültetés: Ez a felületkezelési és -módosító módszer elektronsugarat vagy plazmát használ a gázatomok megfelelő energiájú ionokká történő átalakítására, és az ionok beültetésére/behelyezésére a szubsztrát atomrácsába, vákuumkamrában mágnestekercsekkel felgyorsítva. A vákuum megkönnyíti az ionok szabad mozgását a kamrában. A beültetett ionok és a fém felülete közötti eltérés atomi hibákat hoz létre, amelyek megkeményítik a felületet.

 

 

 

Lézersugaras kezelés: Az elektronsugaras felületkezeléshez és -módosításhoz hasonlóan a lézersugaras kezelés is megváltoztatja a felület tulajdonságait gyors melegítéssel és gyors hűtéssel egy nagyon sekély területen a felszín közelében. Ez a felületkezelési és -módosítási módszer a keményítésnél is használható felületi ötvözetek előállítására.

 

 

 

Az implantátum adagolásával és kezelési paramétereivel kapcsolatos know-how lehetővé teszi számunkra, hogy ezeket a nagy energiájú felületkezelési technikákat gyártóüzemeinkben alkalmazzuk.

 

 

 

Vékony diffúziós felületkezelések:

​

A ferrites nitrokarburizálás olyan keményedési eljárás, amely a nitrogént és a szenet vasfémekké diffundálja a kritikus alatti hőmérsékleten. A feldolgozási hőmérséklet általában 565 Celsius-fok (1049 Fahrenheit). Ezen a hőmérsékleten az acélok és más vasötvözetek még ferrites fázisban vannak, ami előnyös az ausztenites fázisban előforduló egyéb keményedési folyamatokhoz képest. Az eljárást a következők javítására használják:

 

•kopásállóság

 

•fáradási tulajdonságok

 

•korrozióállóság

 

Az alacsony feldolgozási hőmérsékletnek köszönhetően nagyon kis alaktorzulás lép fel az edzési folyamat során.

 

 

 

A bórozás az a folyamat, amelyben a bórt egy fémbe vagy ötvözetbe juttatják. Ez egy felületkeményítési és -módosítási eljárás, amelynek során a bóratomokat egy fémkomponens felületére diffundálják. Ennek eredményeként a felület fém-boridokat, például vas-boridokat és nikkel-boridokat tartalmaz. Ezek a boridok tiszta állapotukban rendkívül nagy keménységgel és kopásállósággal rendelkeznek. A bórozott fém alkatrészek rendkívül kopásállóak, és gyakran akár ötször tovább tartanak, mint a hagyományos hőkezeléssel, például keményítéssel, karburizálással, nitridálással, nitrokarburizálással vagy indukciós edzéssel kezelt alkatrészek.

 

​

 

Erős diffúziós felületkezelés és módosítás: Ha a széntartalom alacsony (pl. 0,25% alatt), akkor a felület széntartalmát növelhetjük az edzéshez. Az alkatrész a kívánt tulajdonságoktól függően hőkezelhető folyadékban történő hűtéssel vagy csendes levegőn hűthető. Ez a módszer csak a felületen teszi lehetővé a helyi keményedést, a magban nem. Ez néha nagyon kívánatos, mert kemény felületet tesz lehetővé, jó kopási tulajdonságokkal, mint a fogaskerekek esetében, de szívós belső magja van, amely ütési terhelés alatt is jól működik.

 

 

 

Az egyik felületkezelési és -módosító technikánál, nevezetesen a karburálásnál szenet adunk a felülethez. Az alkatrészt szénben gazdag atmoszférának tesszük ki emelt hőmérsékleten, és lehetővé tesszük a diffúziót, hogy a szénatomok átkerüljenek az acélba. A diffúzió csak akkor megy végbe, ha az acél alacsony széntartalmú, mert a diffúzió a koncentrációkülönbség elvén működik.

 

 

 

Csomagolási karburálás: Az alkatrészeket magas széntartalmú közegbe, például szénporba csomagolják, és kemencében 12-72 órán át 900 Celsius-fok (1652 Fahrenheit) hőmérsékleten hevítik. Ezen a hőmérsékleten CO gáz keletkezik, amely erős redukálószer. A redukciós reakció az acél felületén megy végbe, amely szenet szabadít fel. A szén ezután a magas hőmérsékletnek köszönhetően a felületbe diffundál. A felületi szén mennyisége a folyamat körülményeitől függően 0,7-1,2%. Az elért keménység 60-65 RC. A karburált ház mélysége körülbelül 0,1 mm-től 1,5 mm-ig terjed. A csomagolóanyag-karburálás megköveteli a hőmérséklet egyenletességének és a fűtés konzisztenciájának megfelelő szabályozását.

 

 

 

Gázkarburálás: A felületkezelés ezen változatánál a szén-monoxid (CO) gázt egy fűtött kemencébe vezetik, és a szén lerakódásának redukciós reakciója az alkatrészek felületén megy végbe. Ez a folyamat megoldja a csomagkarburálás legtöbb problémáját. Az egyik gond azonban a CO-gáz biztonságos elszigetelése.

 

 

 

Folyékony karburálás: Az acél alkatrészeket olvadt szénben gazdag fürdőbe merítik.

 

 

 

A nitridálás egy felületkezelési és -módosítási folyamat, amely magában foglalja a nitrogén diffúzióját az acél felületébe. A nitrogén nitrideket képez olyan elemekkel, mint az alumínium, króm és molibdén. Az alkatrészeket nitridálás előtt hőkezelik és temperálják. Az alkatrészeket ezután megtisztítják és kemencében (N-t és H-t tartalmazó) disszociált ammónia atmoszférájában hevítik 10-40 órán át 500-625 Celsius-fok (932-1157 Fahrenheit) hőmérsékleten. A nitrogén bediffundál az acélba és nitridötvözeteket képez. Ez akár 0,65 mm mélységig behatol. A tok nagyon kemény és csekély a torzítás. Mivel a ház vékony, a felület csiszolása nem javasolt, ezért a nitridálásos felületkezelés nem biztos, hogy választható a nagyon sima felületkezelést igénylő felületeken.

 

 

 

A karbonitridáló felületkezelési és módosítási eljárás a legalkalmasabb az alacsony széntartalmú ötvözött acélokhoz. A karbonitridálás során a szén és a nitrogén egyaránt diffundálódik a felületbe. Az alkatrészeket ammóniával (NH3) kevert szénhidrogén (például metán vagy propán) atmoszférában hevítik. Egyszerűen fogalmazva, a folyamat a karburálás és a nitridálás keveréke. A karbonitridáló felületkezelést 760-870 Celsius-fok (1400-1598 Fahrenheit) hőmérsékleten hajtják végre, majd földgáz (oxigénmentes) atmoszférában lehűtik. A karbonitridálási eljárás nem alkalmas nagy pontosságú alkatrészekhez a benne rejlő torzulások miatt. Az elért keménység hasonló a karburáláshoz (60-65 RC), de nem olyan magas, mint a nitridálásnál (70 RC). A tok mélysége 0,1 és 0,75 mm között van. A tok nitridekben és martenzitben gazdag. A ridegség csökkentése érdekében utólagos temperálásra van szükség.

 

 

 

A speciális felületkezelési és módosítási eljárások a fejlesztés korai szakaszában járnak, hatékonyságuk egyelőre nem bizonyított. Ők:

 

 

 

Kriogén kezelés: Általában edzett acélokon alkalmazzák, lassan hűtse le az aljzatot körülbelül -166 Celsius fokra (-300 Fahrenheit), hogy növelje az anyag sűrűségét, és ezáltal növelje a kopásállóságot és a méretstabilitást.

 

 

 

Vibrációs kezelés: Céljuk, hogy enyhítsék a hőkezelések során felhalmozódott hőfeszültséget a vibráció révén, és növeljék a kopás élettartamát.

 

 

 

Mágneses kezelés: Ezek célja, hogy a mágneses mezők hatására megváltoztassák az anyagok atomjainak felépítését, és remélhetőleg javítsák a kopási élettartamot.

 

 

 

Ezeknek a speciális felületkezelési és módosítási technikáknak a hatékonysága még bizonyításra vár. A fenti három technika a felületeken kívül az ömlesztett anyagot is érinti.