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铜及其合金表面改性的工艺
论文作者:童鞋论文网  论文来源:www.txlunwenw.com  发布时间:2019/3/7 9:09:10  

摘要:表面改性是指在保持材料或制品原性能的前提下改善机械零件和构件表面性能,以提高疲劳强度和耐磨性能的工艺方法。对于铜及其合金来说,常见的表面处理手段按照改性原理主要可分为物理涂层、化学处理和机械力改性处理等。

关键词:铜 合金 表面改性

1铜及其合金表面物理改性处理

物理涂层工艺即在靶体表面涂覆一层有别于靶材性能的改性涂层,以达到改善其耐磨耐蚀等性能的目的。其中热喷涂涂层与基体之间的结合为机械力结合,结合强度较低,易出现早期剥落等缺陷;激光熔覆可以在基材上形成耐磨、耐腐蚀、耐热的合金化涂层,李岩[53, 54]等人研究了表面激光熔覆TiB2和Cu的纯铜摩擦磨损性能,结果表明采用表面熔覆处理确实能够很好的改善材料本身的耐磨性,但在加工过程中熔覆层的形成由于激光器本身的限制,处理后的试样表面具有较差的表面完整性。陈健等[55]人在其铜及其合金研究结果上总结了等离子喷涂在铜及其合金上的应用进展,他认为等离子喷涂作用与铜及其合金有非常深远的意义,但也存在很多问题需要去克服。张敬强等人就电弧喷涂铜锌合金及铜—不锈钢伪合金得组织及性能的变化情况做了一系列研究[56]。而Yik Tung等人[57]就增强颗粒类型对低压冷喷涂金属基复合涂层沉积效率和耐磨性的影响做了详细的研究,结果表明其耐磨性能够得到非常好的改善。

2铜及其合金表面化学改性处理

由于不同金属材料间特性差异及加工难易度不同,铜及其合金表面化学改性处理多不采用渗碳、渗氮等方法而是多是采用渗金属,化学气相沉积和离子镀工艺。徐金文等人[58]基于其自行研制的一套气体渗铝装置对纯铜表面进行渗铝处理进行了探索性的实验研究,结果表明不同温度条件下的渗铝铜表现出不同的抗氧化性及耐腐蚀性能。D. Saeidi等人[59]也就渗铝铜的沸腾传热特性做了较为系统性的研究。为研究气相沉积铜薄膜的特性,浙江大学刘鑫等人[60]就自组装单分子层上化学气相沉积铜薄膜特性进行了详细的研究。因此可以看出铜及其合金表面渗金属及化学气相沉积处理能够有效改善其传热,抗氧化及耐蚀等性能,但目前该处理工艺尚且多处于实验探究阶段,并未能大量投入生产实际应用。

3铜及其合金表面机械改性处理

所谓表面机械改性,即是利用机械力进行表面处理进而达到对被处理材料表面进行改性效果的一种工艺方法。目前针对铜及其合金的表面机械改性处理有很多,其中应用和研究最多的是喷丸、机械研磨等。江苏大学樊玉杰[61]对纯铜试样进行激光喷丸表面处理,采用理论、数值模拟以及实验相结合的方法,以期从制造源头解决铜制产品失效问题并对激光冲击铜合金效果的研究做出了参考和指导。中国科学院的兰姣霞等人[62]在改进传统喷丸表面机械改性方法的基础上,对喷丸硬气的纯铜晶粒的细化效果做出了说明,结果表明以喷丸为代表的表面机械改性处理工艺能够有效对细化被处理金属晶粒,以此获得优异的改性性能。侯利锋、王磊等人[63, 64]通过对纯铜表面机械研磨处理,辅助得到各项性能非常优异的合金层。以上的研究结果表明表面机械改性处理能够通过改变金属及其合金表层的内部结构,进而在材料表面获得具有良好力学或其它性能的强化层。

参考文献

[1]   王恭敏.国内外铜工业发展状况和我国铜工业政策, 2007上海铜铝峰会,中国上海, 2007.

[2]   王国英.中国有色金属价格话语权现状分析及对策研究[J].中国金属通报, 2016, 04: 30-32.

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[5]   王玲, 尹延国, 焦明华, 等.含银无铅铜铋滑动轴承材料摩擦学特性研究[J].轴承, 2013, 7: 51-55.

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