Беттік өңдеулер және модификациялар

Беткейлер бәрін жабады. Материалдық беттердің бізге беретін тартымдылығы мен функциялары өте маңызды. Therefore SURFACE TREATMENT and SURFACE MODIFICATION are among our everyday industrial operations. Беттік өңдеу және модификация беттің қасиеттерін жақсартуға әкеледі және оны соңғы өңдеу операциясы ретінде немесе жабу немесе біріктіру операциясы алдында орындауға болады.Бетті өңдеу және өзгерту процестері (сонымен бірге SURFACE ENGINEERING деп аталады) , материалдар мен бұйымдардың беттерін төмендегілерге бейімдеңіз:

 

 

 

- Үйкеліс пен тозуды бақылау

 

- коррозияға төзімділігін арттыру

 

- Кейінгі жабындардың немесе біріктірілген бөліктердің адгезиясын күшейтіңіз

 

- Өткізгіштіктің, меншікті кедергінің, беттік энергияның және шағылысудың физикалық қасиеттерін өзгерту

 

- функционалдық топтарды енгізу арқылы беттердің химиялық қасиеттерін өзгерту

 

- Өлшемдерді өзгерту

 

- Сыртқы түрін өзгерту, мысалы, түсі, кедір-бұдыры... т.б.

 

- Беттерді тазалаңыз және/немесе дезинфекциялаңыз

 

 

 

Беттік өңдеу мен модификацияны қолдану арқылы материалдардың функциялары мен қызмет ету мерзімін жақсартуға болады. Біздің жалпы бетті өңдеу және өзгерту әдістерін екі негізгі санатқа бөлуге болады:

 

 

 

Беттерді жабатын бетті өңдеу және өзгерту:

 

Органикалық жабындар: Органикалық жабындар материалдардың беттеріне бояулар, цементтер, ламинаттар, балқытылған ұнтақтар мен майлау материалдарын қолданады.

 

Бейорганикалық жабындар: Біздің танымал бейорганикалық жабындарымыз электропландау, автокаталитикалық жабындар (электрсіз жабындар), конверсиялық жабындар, термиялық спрейлер, ыстық суға түсіру, қатты қаптау, пешті балқыту, металл, шыны, керамикадағы SiO2, SiN сияқты жұқа үлбірлі жабындар және т.б. Қаптамаларды қамтитын бетті өңдеу және өзгерту тиісті ішкі мәзірде егжей-тегжейлі түсіндіріледімында басыңыз Функционалды жабындар / Сәндік жабындар / Жұқа пленка / Қалың пленка

 

 

 

Беттерді өзгертетін бетті өңдеу және өзгерту: Бұл бетте біз осыларға назар аударамыз. Біз төменде сипаттайтын бетті өңдеу және модификациялау әдістерінің барлығы микро немесе нано масштабта емес, бірақ біз олар туралы қысқаша айтып береміз, өйткені негізгі мақсаттар мен әдістер микроөндіріс ауқымындағыларға айтарлықтай дәрежеде ұқсас.

 

 

 

Шынықтыру: лазермен, жалынмен, индукциялық және электронды сәулемен бетті таңдамалы шынықтыру.

 

 

 

Жоғары энергия өңдеулері: Біздің жоғары энергия өңдеулеріміздің кейбіріне иондық имплантация, лазерлік жылтырату және балқыту және электронды сәулемен өңдеу кіреді.

 

 

 

Жұқа диффузиялық өңдеулер: жұқа диффузиялық процестерге ферритті-нитрокарбуризациялау, борлау, TiC, VC сияқты басқа жоғары температуралық реакция процестері жатады.

 

 

 

Ауыр диффузиялық өңдеулер: Біздің ауыр диффузиялық процестерге карбюризация, азоттау және карбонитриттеу кіреді.

 

 

 

Арнайы беттік өңдеулер: криогендік, магниттік және дыбыстық өңдеулер сияқты арнайы өңдеулер беттерге де, көлемді материалдарға да әсер етеді.

 

 

 

Селективті қатаю процестерін жалын, индукция, электронды сәуле, лазер сәулесі арқылы жүзеге асыруға болады. Үлкен негіздерді жалынмен шыңдау арқылы терең қатайтады. Екінші жағынан, индукциялық қатайту шағын бөлшектер үшін қолданылады. Лазерлік және электронды сәулелік қатайту кейде қатты қаптамалардағы немесе жоғары энергиялық өңдеулердегіден ерекшеленбейді. Бұл бетті өңдеу және модификациялау процестері сөндіргіш шыңдауға мүмкіндік беретін жеткілікті көміртегі мен қорытпасы бар болаттарға ғана қолданылады. Бұл бетті өңдеу және өзгерту әдісі үшін шойындар, көміртекті болаттар, аспаптық болаттар және легирленген болаттар қолайлы. Бөлшектердің өлшемдері бұл қатайтатын беттік өңдеулер арқылы айтарлықтай өзгермейді. Шынықтыру тереңдігі 250 микроннан бүкіл қима тереңдігіне дейін өзгеруі мүмкін. Дегенмен, бүкіл секция жағдайында қима жұқа, 25 мм (1 дюйм) кем немесе кішкентай болуы керек, өйткені қатаю процестері материалдарды жылдам салқындатуды қажет етеді, кейде секунд ішінде. Үлкен дайындамаларда бұған қол жеткізу қиын, сондықтан үлкен бөліктерде тек беттерді қатайтуға болады. Танымал бетті өңдеу және модификациялау процесі ретінде біз көптеген басқа өнімдердің арасында серіппелер, пышақ пышақтары және хирургиялық пышақтарды қатайтамыз.

 

 

 

Жоғары энергиялы процестер бетті өңдеу мен өзгертудің салыстырмалы жаңа әдістері болып табылады. Беттердің қасиеттері өлшемдерді өзгертпей өзгертіледі. Біздің танымал жоғары энергиялы бетті өңдеу процестері электронды сәулемен өңдеу, иондық имплантация және лазер сәулесін өңдеу болып табылады.

 

 

 

Электрондық сәулемен өңдеу: Электрондық сәуленің бетін өңдеу жылдам қыздыру және жылдам салқындату арқылы бет қасиеттерін өзгертеді — материал бетіне жақын 100 микрон шамасында өте таяз аймақта 10Exp6 Centigrad/s (10exp6 Fahrenheit/s) тәртібімен. Электрондық сәулемен өңдеуді беттік қорытпаларды алу үшін қатты қаптауда да қолдануға болады.

 

 

 

Ионды имплантациялау: бұл бетті өңдеу және модификациялау әдісі газ атомдарын жеткілікті энергиясы бар иондарға түрлендіру үшін электронды сәулені немесе плазманы пайдаланады және иондарды вакуумдық камерадағы магниттік катушкалар арқылы жеделдетілген субстраттың атомдық торына имплантациялайды/енгізеді. Вакуум иондардың камерада еркін қозғалуын жеңілдетеді. Имплантацияланған иондар мен металдың беті арасындағы сәйкессіздік бетті қатайтатын атомдық ақауларды тудырады.

 

 

 

Лазерлік сәулемен өңдеу: Электрондық сәуленің бетін өңдеу және модификациялау сияқты, лазер сәулесін өңдеу бетке жақын өте таяз аймақта жылдам қыздыру және жылдам салқындату арқылы бет қасиеттерін өзгертеді. Бұл бетті өңдеу және модификациялау әдісін беттік қорытпаларды алу үшін қатты қаптауда да қолдануға болады.

 

 

 

Импланттың дозалары мен өңдеу параметрлері бойынша ноу-хау бізге осы жоғары энергиялық бетті өңдеу әдістерін біздің зауыттарымызда қолдануға мүмкіндік береді.

 

 

 

Жұқа диффузиялық беттік өңдеулер:

​

Ферритті нитрокөміртендіру - бұл азот пен көміртекті қара металдарға субкритикалық температурада диффузиялайтын корпусты қатайту процесі. Өңдеу температурасы әдетте 565 C (1049 Фаренгейт) болады. Бұл температурада болаттар және басқа қара қорытпалар әлі де ферриттік фазада болады, бұл аустениттік фазада болатын басқа қатайту процестерімен салыстырғанда тиімді. Процесс жақсарту үшін қолданылады:

 

•сыруға төзімділік

 

•шаршау қасиеттері

 

• коррозияға төзімділік

 

Төмен өңдеу температураларының арқасында қатайту процесінде пішіннің өте аз бұрмалануы орын алады.

 

 

 

Борлау - бұл борды металға немесе қорытпаға енгізу процесі. Бұл металл құрамдас бөлігінің бетіне бор атомдары диффузияланатын бетті қатайту және модификациялау процесі. Нәтижесінде бетінде темір боридтері және никель боридтері сияқты металл боридтері бар. Таза күйінде бұл боридтер өте жоғары қаттылық пен тозуға төзімділікке ие. Бордалған металл бөлшектер тозуға өте төзімді және қатайту, көміртектеу, азоттау, нитрокөміртендіру немесе индукциялық қатайту сияқты кәдімгі термиялық өңдеулермен өңделген компоненттерге қарағанда жиі бес есе ұзағырақ қызмет етеді.

 

​

 

Ауыр диффузиялық бетті өңдеу және өзгерту: Егер көміртегі мөлшері төмен болса (мысалы, 0,25% -дан аз), онда біз қатайту үшін беттің көміртегі мазмұнын арттыра аламыз. Бөлшекті сұйықтықта сөндіру арқылы термиялық өңдеуге немесе қажетті қасиеттерге байланысты тынық ауада салқындатуға болады. Бұл әдіс тек бетінде жергілікті қатаюға мүмкіндік береді, бірақ өзекте емес. Бұл кейде өте қажет, өйткені ол берілістердегі сияқты жақсы тозу қасиеттері бар қатты бетке мүмкіндік береді, бірақ соққы жүктемесінде жақсы жұмыс істейтін қатты ішкі өзегі бар.

 

 

 

Бетті өңдеу және өзгерту әдістерінің бірінде, атап айтқанда, карбюризацияда біз бетіне көміртекті қосамыз. Біз бөлікті жоғары температурада көміртегіге бай атмосфераға шығарамыз және диффузияға көміртегі атомдарын болатқа көшіруге мүмкіндік береміз. Диффузия болаттың құрамында көміртегі аз болған жағдайда ғана болады, өйткені диффузия концентрациялардың дифференциал принципі бойынша жұмыс істейді.

 

 

 

Қаптаманы карбюризациялау: бөлшектер көміртегі ұнтағы сияқты жоғары көміртекті ортаға оралып, пеште 900 C (1652 Фаренгейт) 12-ден 72 сағатқа дейін қыздырылады. Бұл температураларда күшті тотықсыздандырғыш болып табылатын СО газы түзіледі. Тотықсыздану реакциясы көміртекті бөлетін болаттың бетінде жүреді. Содан кейін көміртегі жоғары температураның арқасында бетіне таралады. Бетіндегі көміртегі процесс жағдайларына байланысты 0,7% - 1,2% құрайды. Қол жеткізілген қаттылық 60 - 65 RC. Карбюрленген корпустың тереңдігі шамамен 0,1 мм-ден 1,5 мм-ге дейін. Қаптаманы карбюризациялау температураның біркелкілігін және қыздырудағы консистенцияны жақсы бақылауды талап етеді.

 

 

 

Газды көміртекті өңдеу: беттік өңдеудің бұл нұсқасында көміртегі тотығы (СО) газы қыздырылған пешке беріледі және бөлшектердің бетінде көміртегінің тұндыру реакциясы жүреді. Бұл процесс қаптаманы карбюризациялау проблемаларының көпшілігін жеңеді. Дегенмен, бір алаңдаушылық - CO газын қауіпсіз ұстау.

 

 

 

Сұйық көміртекпен өңдеу: болат бөліктері балқытылған көміртекке бай ваннаға батырылады.

 

 

 

Азоттау - бұл болат бетіне азоттың диффузиясын қамтитын бетті өңдеу және өзгерту процесі. Азот алюминий, хром және молибден сияқты элементтермен нитридтер түзеді. Бөлшектер азоттау алдында термиялық өңдеуден өтеді және шыңдалады. Содан кейін бөлшектер тазартылады және пеште диссоциацияланған аммиак атмосферасында (құрамында N және H бар) 500-625 C (932 - 1157 Фаренгейт) 10-40 сағат бойы қыздырылады. Азот болатқа диффузияланып, нитридті қорытпалар түзеді. Бұл 0,65 мм тереңдікке дейін енеді. Іс өте қиын және бұрмалану аз. Корпус жұқа болғандықтан, бетті тегістеу ұсынылмайды, сондықтан бетті азотпен өңдеу өте тегіс өңдеу талаптары бар беттер үшін опция болмауы мүмкін.

 

 

 

Төмен көміртекті легірленген болаттар үшін бетті көмірқышқылдандыру және өзгерту процесі ең қолайлы. Карбонитрлеу процесінде көміртек те, азот та жер бетіне таралады. Бөлшектер аммиакпен (NH3) араласқан көмірсутек (мысалы, метан немесе пропан) атмосферасында қыздырылады. Қарапайым тілмен айтқанда, бұл процесс карбюризация және азоттау қоспасы болып табылады. Карбонитрлеу бетін өңдеу 760 - 870 C (1400 - 1598 Фаренгейт) температурада орындалады, содан кейін ол табиғи газда (оттегісіз) атмосферада сөндіріледі. Карбонитрлеу процесі тән бұрмалануларға байланысты жоғары дәлдіктегі бөлшектерге жарамайды. Қол жеткізілген қаттылық карбюризацияға ұқсас (60 - 65 RC), бірақ азоттау (70 RC) сияқты жоғары емес. Корпустың тереңдігі 0,1 мен 0,75 мм аралығында. Корпус нитридтерге, сондай-ақ мартенситке бай. Морттақты азайту үшін кейіннен шынықтыру қажет.

 

 

 

Арнайы бетті өңдеу және өзгерту процестері дамудың бастапқы сатысында және олардың тиімділігі әлі дәлелденбеген. Олар:

 

 

 

Криогендік өңдеу: әдетте шынықтырылған болаттарға қолданылады, материалдың тығыздығын арттыру және осылайша тозуға төзімділік пен өлшем тұрақтылығын арттыру үшін субстратты шамамен -166 C (-300 Фаренгейт) дейін баяу суытыңыз.

 

 

 

Дірілмен өңдеу: Олар термиялық өңдеулерде термиялық кернеуді тербеліс арқылы жеңілдетуге және тозу мерзімін ұзартуға арналған.

 

 

 

Магниттік өңдеу: олар магниттік өрістер арқылы материалдардағы атомдардың тізбегін өзгертуге және тозу мерзімін жақсартуға үміттенеді.

 

 

 

Бұл арнайы бетті өңдеу және өзгерту әдістерінің тиімділігі әлі де дәлелденуі керек. Сондай-ақ жоғарыда аталған үш әдіс беттерден басқа көлемді материалға әсер етеді.