Tratamente de suprafață și modificare

Suprafețele acoperă totul. Atractia si functiile pe care ni le ofera suprafetele materiale sunt de cea mai mare importanta. Therefore SURFACE TREATMENT and SURFACE MODIFICATION are among our everyday industrial operations. Tratarea și modificarea suprafeței conduc la proprietăți îmbunătățite ale suprafeței și pot fi efectuate fie ca o operațiune finală de finisare, fie înainte de o operație de acoperire sau îmbinare. Procesele de tratamente de suprafață și modificare (denumite și ca SURFACE ENGINEERING) , adaptați suprafețele materialelor și produselor pentru:

 

 

 

- Controlați frecarea și uzura

 

- Îmbunătățește rezistența la coroziune

 

- Îmbunătățiți aderența straturilor ulterioare sau a pieselor îmbinate

 

- Modificarea proprietăților fizice conductivitatea, rezistivitatea, energia de suprafață și reflexia

 

- Modificarea proprietăților chimice ale suprafețelor prin introducerea grupelor funcționale

 

- Schimbați dimensiunile

 

- Schimbați aspectul, de exemplu, culoarea, rugozitatea... etc.

 

- Curățați și/sau dezinfectați suprafețele

 

 

 

Folosind tratamentul și modificarea suprafeței, funcțiile și durata de viață a materialelor pot fi îmbunătățite. Metodele noastre comune de tratare și modificare a suprafețelor pot fi împărțite în două categorii majore:

 

 

 

Tratarea suprafeței și modificarea care acoperă suprafețele:

 

Acoperiri organice: Acoperirile organice aplică vopsele, cimenturi, laminate, pulberi topite și lubrifianți pe suprafețele materialelor.

 

Acoperiri anorganice: Acoperirile noastre anorganice populare sunt placarea galvanică, placarea autocatalitică (placări fără electro), acoperiri de conversie, spray-uri termice, scufundare la cald, acoperire dur, topire în cuptor, acoperiri cu film subțire, cum ar fi SiO2, SiN pe metal, sticlă, ceramică etc. Tratamentul și modificarea suprafeței care implică acoperiri sunt explicate în detaliu în submeniul aferent, vă rugămfaceți clic aici Acoperiri funcționale / Acoperiri decorative / Film subțire / Film gros

 

 

 

Tratarea suprafeței și modificarea care modifică suprafețele: Aici, pe această pagină, ne vom concentra asupra acestora. Nu toate tehnicile de tratare și modificare a suprafeței pe care le descriem mai jos sunt la scară micro sau nano, dar vom menționa totuși despre ele pe scurt, deoarece obiectivele și metodele de bază sunt similare într-o măsură semnificativă cu cele care se află la scara microproducției.

 

 

 

Călire: Călirea selectivă a suprafeței prin laser, flacără, inducție și fascicul de electroni.

 

 

 

Tratamente de înaltă energie: Unele dintre tratamentele noastre de înaltă energie includ implantarea ionică, glazura cu laser și fuziunea și tratamentul cu fascicul de electroni.

 

 

 

Tratamente de difuzie subțire: Procesele de difuzie subțire includ feritic-nitrocarburare, borozare, alte procese de reacție la temperatură înaltă, cum ar fi TiC, VC.

 

 

 

Tratamente cu difuzie grea: Procesele noastre de difuzie grea includ cementarea, nitrurarea și carbonitrurarea.

 

 

 

Tratamente speciale de suprafață: tratamentele speciale, cum ar fi tratamentele criogenice, magnetice și sonice afectează atât suprafețele, cât și materialele în vrac.

 

 

 

Procesele de întărire selectivă pot fi efectuate prin flacără, inducție, fascicul de electroni, fascicul laser. Substraturile mari sunt întărite în profunzime folosind călirea la flacără. Pe de altă parte, călirea prin inducție este utilizată pentru piesele mici. Întărirea cu laser și fascicul de electroni nu se deosebește uneori de cele din suprafețe dure sau tratamente cu energie înaltă. Aceste procese de tratare și modificare a suprafeței sunt aplicabile numai oțelurilor care au conținut suficient de carbon și aliaj pentru a permite călirea prin călire. Fontele, oțelurile carbon, oțelurile pentru scule și oțelurile aliate sunt potrivite pentru această metodă de tratare și modificare a suprafețelor. Dimensiunile pieselor nu sunt modificate semnificativ de aceste tratamente de suprafață de întărire. Adâncimea de întărire poate varia de la 250 microni până la adâncimea întregii secțiuni. Cu toate acestea, în cazul întregii secțiuni, secțiunea trebuie să fie subțire, mai mică de 25 mm (1 in), sau mică, deoarece procesele de întărire necesită o răcire rapidă a materialelor, uneori într-o secundă. Acest lucru este dificil de realizat în piesele de prelucrat mari și, prin urmare, în secțiuni mari, doar suprafețele pot fi întărite. Ca proces popular de tratare și modificare a suprafețelor, întărim arcurile, lamele de cuțit și lamele chirurgicale, printre multe alte produse.

 

 

 

Procesele de înaltă energie sunt metode relativ noi de tratare și modificare a suprafețelor. Proprietățile suprafețelor sunt modificate fără a modifica dimensiunile. Procesele noastre populare de tratare a suprafeței de înaltă energie sunt tratamentul cu fascicul de electroni, implantarea ionică și tratamentul cu fascicul laser.

 

 

 

Tratamentul cu fascicul de electroni: Tratamentul suprafeței cu fascicul de electroni modifică proprietățile suprafeței prin încălzire rapidă și răcire rapidă - de ordinul a 10 Exp6 centigrade/sec (10exp6 Fahrenheit/sec) într-o regiune foarte mică în jurul a 100 de microni lângă suprafața materialului. Tratamentul cu fascicul de electroni poate fi, de asemenea, utilizat la suprafațare pentru a produce aliaje de suprafață.

 

 

 

Implantarea ionică: Această metodă de tratament și modificare a suprafeței folosește fascicul de electroni sau plasmă pentru a converti atomii de gaz în ioni cu energie suficientă și pentru a implanta/introduce ionii în rețeaua atomică a substratului, accelerată de bobine magnetice într-o cameră de vid. Vacuumul facilitează mișcarea liberă a ionilor în cameră. Nepotrivirea dintre ionii implantați și suprafața metalului creează defecte atomice care întăresc suprafața.

 

 

 

Tratamentul cu fascicul laser: La fel ca tratamentul și modificarea suprafeței fasciculului de electroni, tratamentul cu fascicul laser modifică proprietățile suprafeței prin încălzire rapidă și răcire rapidă într-o regiune foarte mică în apropierea suprafeței. Această metodă de tratare și modificare a suprafeței poate fi folosită și la suprafațare pentru a produce aliaje de suprafață.

 

 

 

Un know-how în dozările implantului și parametrii de tratare ne face posibilă utilizarea acestor tehnici de tratare a suprafețelor cu energie înaltă în fabricile noastre de fabricație.

 

 

 

Tratamente de suprafață cu difuzie subțire:

​

Nitrocarburarea feritică este un proces de întărire care difuzează azotul și carbonul în metale feroase la temperaturi subcritice. Temperatura de procesare este de obicei de 565 grade Celsius (1049 Fahrenheit). La această temperatură oțelurile și alte aliaje feroase sunt încă într-o fază feritică, ceea ce este avantajos în comparație cu alte procese de cementare care au loc în faza austenitică. Procesul este utilizat pentru a îmbunătăți:

 

•rezistenta la zgarieturi

 

•proprietăţi de oboseală

 

•rezistență la coroziune

 

În timpul procesului de întărire apare foarte puțină distorsiune a formei datorită temperaturilor scăzute de prelucrare.

 

 

 

Bornizarea, este procesul prin care borul este introdus într-un metal sau aliaj. Este un proces de întărire și modificare a suprafeței prin care atomii de bor sunt difuzați în suprafața unei componente metalice. Ca rezultat, suprafața conține boruri metalice, cum ar fi boruri de fier și boruri de nichel. În stare pură, aceste boruri au duritate și rezistență la uzură extrem de ridicate. Piesele metalice cu bor sunt extrem de rezistente la uzură și vor dura adesea de până la cinci ori mai mult decât componentele tratate cu tratamente termice convenționale, cum ar fi călirea, cementarea, nitrurarea, nitrocarburarea sau întărirea prin inducție.

 

​

 

Tratamentul și modificarea suprafeței cu difuzie grea: Dacă conținutul de carbon este scăzut (mai puțin de 0,25% de exemplu), atunci putem crește conținutul de carbon al suprafeței pentru întărire. Piesa poate fi fie tratată termic prin călire într-un lichid, fie răcită în aer calm, în funcție de proprietățile dorite. Această metodă va permite doar întărirea locală pe suprafață, dar nu și în miez. Acest lucru este uneori foarte de dorit, deoarece permite o suprafață dură cu proprietăți bune de uzură, ca în cazul angrenajelor, dar are un miez interior dur care va funcționa bine la încărcare la impact.

 

 

 

Într-una dintre tehnicile de tratare și modificare a suprafeței, și anume Carburarea, adăugăm carbon pe suprafață. Expunem piesa la o atmosferă bogată în carbon la o temperatură ridicată și permitem difuziei să transfere atomii de carbon în oțel. Difuzia se va produce numai dacă oțelul are un conținut scăzut de carbon, deoarece difuzia funcționează pe principiul diferențial al concentrațiilor.

 

 

 

Carburarea pachetului: piesele sunt ambalate într-un mediu cu conținut ridicat de carbon, cum ar fi pulberea de carbon și încălzite într-un cuptor timp de 12 până la 72 de ore la 900 de grade Celsius (1652 Fahrenheit). La aceste temperaturi se produce CO gaz care este un agent reducător puternic. Reacția de reducere are loc pe suprafața oțelului eliberând carbon. Carbonul este apoi difuzat în suprafață datorită temperaturii ridicate. Carbonul de pe suprafață este de 0,7% până la 1,2%, în funcție de condițiile procesului. Duritatea realizată este de 60 - 65 RC. Adâncimea carcasei carburate variază de la aproximativ 0,1 mm până la 1,5 mm. Cementarea pachetelor necesită un control bun al uniformității temperaturii și al consistenței la încălzire.

 

 

 

Carburarea cu gaz: În această variantă de tratare a suprafeței, monoxidul de carbon (CO) gazos este furnizat unui cuptor încălzit și reacția de reducere a depunerii carbonului are loc pe suprafața pieselor. Acest proces depășește majoritatea problemelor cementării pachetului. Cu toate acestea, o preocupare este limitarea în siguranță a gazului CO.

 

 

 

Carburarea lichidă: piesele din oțel sunt scufundate într-o baie bogată în carbon topit.

 

 

 

Nitrurarea este un proces de tratare și modificare a suprafeței care implică difuzarea azotului pe suprafața oțelului. Azotul formează nitruri cu elemente precum aluminiu, crom și molibden. Piesele sunt tratate termic și revenite înainte de nitrurare. Piesele sunt apoi curățate și încălzite într-un cuptor într-o atmosferă de amoniac disociat (conținând N și H) timp de 10 până la 40 de ore la 500-625 Celsius (932 - 1157 Fahrenheit). Azotul difuzează în oțel și formează aliaje de nitrură. Aceasta pătrunde la o adâncime de până la 0,65 mm. Carcasa este foarte grea și distorsiunea este scăzută. Deoarece carcasa este subțire, șlefuirea suprafeței nu este recomandată și, prin urmare, tratamentul suprafeței cu nitrurare poate să nu fie o opțiune pentru suprafețele cu cerințe de finisare foarte netede.

 

 

 

Procesul de tratare și modificare a suprafeței de carbonitrurare este cel mai potrivit pentru oțelurile aliate cu conținut scăzut de carbon. În procesul de carbonitrurare, atât Carbonul, cât și Azotul sunt difuzate în suprafață. Părțile sunt încălzite într-o atmosferă de hidrocarbură (cum ar fi metanul sau propanul) amestecată cu amoniac (NH3). Pur și simplu, procesul este un amestec de carburare și nitrurare. Tratamentul de suprafață cu carbonitrurare se efectuează la temperaturi de 760 - 870 Celsius (1400 - 1598 Fahrenheit), apoi este stins într-o atmosferă de gaz natural (fără oxigen). Procesul de carbonitrurare nu este potrivit pentru piesele de înaltă precizie din cauza distorsiunilor care sunt inerente. Duritatea obținută este similară cu cementarea (60 - 65 RC), dar nu la fel de mare ca nitrurarea (70 RC). Adâncimea carcasei este între 0,1 și 0,75 mm. Carcasa este bogată în nitruri, precum și în martensită. Este necesară călirea ulterioară pentru a reduce fragilitatea.

 

 

 

Procesele speciale de tratare a suprafeței și modificare sunt în stadiile incipiente de dezvoltare și eficacitatea lor este încă nedovedită. Sunt:

 

 

 

Tratament criogenic: Aplicat în general pe oțeluri întărite, răciți lent substratul la aproximativ -166 Celsius (-300 Fahrenheit) pentru a crește densitatea materialului și astfel crește rezistența la uzură și stabilitatea dimensională.

 

 

 

Tratamentul vibrațiilor: Acestea au scopul de a ameliora stresul termic acumulat în tratamentele termice prin vibrații și de a crește durata de viață la uzură.

 

 

 

Tratament magnetic: Acestea intenționează să modifice alinierea atomilor din materiale prin câmpuri magnetice și, sperăm, să îmbunătățească durata de viață.

 

 

 

Eficacitatea acestor tehnici speciale de tratament și modificare a suprafeței rămâne încă de dovedită. De asemenea, aceste trei tehnici de mai sus afectează materialul în vrac în afară de suprafețe.