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金屬表面處理--粉末冶金

金屬表面處理工藝是怎么的流程?表面處理是通過一種材料經過加工轉化為另一種物體表面的方式叫表面加工，主要是為了提高物體表面的美觀感，金屬表面工藝處理還可以保護材料不受環境污染破壞，目前我們常見的有烤漆和電鍍兩種。

一、電鍍

電鍍是一種化學過程，它是在外界直流電源的作用下通過兩類導電在陽極和陰極兩個電極上進行氧化還原反應的過程。其生產工藝流程為：

電鍍工藝過程一般包括電鍍前預處理﹐電鍍及鍍后處理(鈍化處理)三個階段。

1、鍍前預處理

鍍前預處理的目的是為了得到干凈新鮮的金屬表面﹐為最后獲得高質量鍍層作準備。主要進行脫脂﹐去銹蝕﹐去灰塵等工作。步驟如下﹕1 使表面粗糙度達到一定要求﹐可通過表面磨光﹐拋光等工藝方法來實現。2.去油脂﹐可采用溶劑溶解以及化學﹐電化學等方法來實現。第三步 除銹﹐可用機械﹐酸洗以及電化學方法除銹。第四步 活化處理﹐一般在弱酸中侵蝕一定時間進行鍍前活化處理。金屬熱處理有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝，俗稱“四把火”。

二、鈍化處理

所謂鈍化處理是指在一定的溶液中進行化學處理﹐在鍍層上形成一層堅實致密的﹐穩定性高的薄膜的表面處理方法。鈍化使鍍層耐蝕性大大提高并能增加表面光澤和抗污染能力。這種方法用途很廣﹐電鍍后一般都可進行鈍化處理。

三、烤漆

烤漆一般分為粉體和液體兩種。烤漆的特點是使用性較廣泛，價格相對便宜。烤漆工藝流程：

除油——除銹——水洗——中和——表調——磷化——水洗——烤干——色澤處理

噴漆前的所有工序都稱為前處理，其目的是為了得到良好的涂層，由于沖壓件在制造，加工搬運，保存期間會有油脂，氧化物銹皮，灰塵，銹及腐蝕物等在上面，若不去除將直接影響到涂層的性能，外觀等，所以前處理在涂裝的工藝中占有極為重要的地位。

粉末冶金生胚強度

粉末冶金生胚強度的概念粉末冶金生坯強度是指冷壓的粉末壓坯的機械強度。粉末冶金零件生坯具有適當的強度是必要的，以便壓坯從陰模中脫出和將其運送到燒結爐而不會損壞。生坯強度取決于金屬粉末的種類與施加的壓力。軟金屬的粉末、不規則顆粒形狀或多孔性顆粒結構的粉末都具有較高的生坯強度。對于軟金屬，用較低的壓力即可生產出能夠進行搬運的壓坯。較硬的粉末則需要較高的壓力。缺點：目前顏色受限制，只有黑色、灰色等較成熟，鮮艷顏色目前難以實現。

要理解粉末冶金生坯強度，就必須知道哪種力使金屬之間產生黏著。當使清潔的金屬表面相互接觸時，由于它們之間的接觸面積小，從而它們之間的黏著力小。施加壓力使接觸面積增大，不管顆粒形狀和表面粗糙度如何，這種接觸面積大體上正比于施加的壓力。對粉末冶金生坯強度的這種解釋就將重點放在了建立顆粒之間原子與原子的金屬接觸。如上所述，與球形顆粒粉末相比，不規則形狀顆粒壓制的壓坯具有較高的生坯強度。這種較高的強度來自于粉末冶金壓坯中不規則形狀顆粒之間的相互聯鎖。對相互聯鎖現象的解釋仍然有爭議，但看起來可能是由于在由不規則顆粒壓制的壓坯中，在相當大程度上，相鄰顆粒之間形成了較好的原子接觸。現在問題MIM改進措施及建議美國、歐洲及日本等世界工業發達國家上世紀90年代初基本完成MIM技術向MIM產業發展的轉變，我國MIM行業與國外總體水平差距大概在10-15年。

粉末冶金工藝很適用于大批量生產這類的零件。它可以為各種形狀復雜的零件生產設計且不浪費材料。不過，制造鐵框在技術上并非易事。在早期開發中，使用傳統潤滑劑，諸如硬脂酸鋅與EBS臘等進行過生產試驗，生坯廢品率高達50%。目前，有通過用溫壓提高生坯密度和通過采用模壁潤滑減少或消除混合粉中的潤滑劑的方法來提高生坯強度。中性氣氛：中性氣氛主要包括氮氣、氨氣和真空，真空燒結能夠避免氣氛中的有害成分對粉末冶金零件造成污染等不利影響。

影響MIM不銹鋼喂料的流動性的三大因素

金屬注射成形工藝(簡稱MIM)是將金屬粉末和有機粘結劑經過混煉、造粒成混合料顆粒，再通過注射成形的方式制造成特定性狀制品的方法，特別適合于小型、復雜精密金屬零件的制造，也得到了相當所的精密零件制造商的認可和使用，在當今金屬制品成形領域占有重要地位。十、PVD真空鍍物理氣相沉積（PVD）：是一種工業制造上的工藝，是主要利用物理過程來沉積薄膜的技術。

    該工藝需要事先準備好注射料，也就是常說的MIM喂料，且對喂料的流變性有著比較苛刻的要求。MIM當前常用的兩種喂料是鐵基喂料（如Fe2Ni，Fe8Ni）和不銹鋼喂料（如SUS316L，SUS630即17-4，SUS304等），隨著近年來不銹鋼制品的需求越來越大，關于不銹鋼喂料的研究也迅速升溫。MIM技術是目前金屬零部件成型最科學的精凈成型技術，其特點在于成本低，性能優異，可根據不同需求靈活調整各項性能指數，應用領域非常廣泛。

    喂料的特性，直接影響后續所有工藝的參數以及成品的品質特性。今天小編就已常用的不銹鋼為例為例，和大家一起來看一下生產工藝參數中影響不銹鋼喂料流動性的三大因素。

一， 粉末裝載量。粉末裝載量是一個比值，指的是粉末體積占喂料總體積的百分數。粉末裝載量越大，說明喂料中粉末所占的比重越大，此時喂料的粘度增大，流變性相應變差;當粉末裝載量變小時，粘結劑所占比重相應變大，此時喂料的粘度減小，流動性轉好。但也不是粘結劑越多越好。還要考慮粘結劑的量對后續其他工藝的影響。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布，稱為片狀珠光體。

二， 剪切速率。在注射成形過程中，不銹鋼喂料在高的剪切速率下而流動，所以喂料受到高剪切力發熱，發熱之后粘度降低，因此流動性強;反之當喂料在低的剪切速率下流動，受到較低的剪切力發熱較慢，粘度不會明顯降低，流動性也相應比較差。

三， 溫度。這里主要指的是注射成形時的注射溫度以及進入模腔后的溫度。☆使用性能如果使用性能很重要，則MIM的高密度形成的性能經常都有競爭力。溫度的影響對于不銹鋼喂料來講是個加熱的過程，溫度通過對著喂料粘度的影響而影響其流動性，當溫度升高時，喂料的粘度會變小，相應的流動性變強，當溫度降低時，喂料粘度變大，流動性也會比較差

我國近十年來粉末冶金成形新技術綜述

粉末冶金是一項集材料制備與零件成形于一體，節能、節材、高效、最終成形、少污染的先進制造技術，在材料和零件制造業中具有不可替代的地位和作用，已經進入當代材料科學的發展前沿。

   目前粉末冶金技術正向著高致密化、高性能化、低成本方向發展，本文著重介紹幾種近十年來粉末冶金零件的成形新技術。

   一、溫壓技術

   溫壓技術是粉末冶金領域近幾年發展起來的一項新技術，可生產出高密度、高強度，具有非常廣泛的應用前景。所謂溫壓技術就是采用te制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統，將加有特殊潤滑劑的預合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動控制在±2．5℃以內，然后和傳統粉末冶金工藝一樣進行壓制、燒結而制得粉末冶金零件的技術。其技術關鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統。這種方式的重要長處是不需龐雜設備,可以拋光外形龐雜的工件,可以同時拋光很多工件,效率高。

   與傳統工藝相比，溫壓成形的壓坯密度約有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可達7.45g／cm3。在相同的壓制壓力下，溫壓材料的屈服強度比傳統工藝平均高11％，極限拉伸強度平均高13．5％，沖擊韌性可提高33％。另外，溫壓零件的生坯強度高，可達2O～30MPa，比傳統方法提高50—100％，不僅降低生坯搬運過程中的破損率而且能對生坯進行機加工，表面光潔度好。此外，溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小，同時零件性能均一，產品精度高，材料利用率高。一、電鍍電鍍是一種化學過程，它是在外界直流電源的作用下通過兩類導電在陽極和陰極兩個電極上進行氧化還原反應的過程。

   溫壓工藝還有一個特點是工藝簡單，成本低廉。研究表明，假如一次壓制、燒結的普通粉末冶金工藝的成本為1.0，則粉末鍛造的相對成本為2.0，復壓復燒的相對成本為1.5，滲銅的相對成本為1.4，而溫壓技術的相對成本為1．25。目前，采用溫壓技術生產的粉末冶金零件已達200多種，零件重量在5—1200g。例如，德國SinterstahlGmbH公司用溫壓技術生產復雜的摩擦傳動用同步齒環，在美國新奧爾蘭舉行的PM2TEC2001國際會議上獲獎。該零件的齒部密度超過7.3g／cm，環體密度超過7.1g／cm，生坯強度達到28MPa。采用了擴散合金化的燒結硬壓粉末，zui低抗拉強度為850MPa。由于使用了溫壓技術和采用粉末冶金零件，使得綜合成本降低了38％。在傳動過程中，可由電機同步轉速，經彈性聯軸器至減速機后，由輸出裝置傳動快漿，使其達到規定的轉速，也可由變頻器進行調速。

   二、流動溫壓技術

   流動溫壓技術(Warm Flow Compaction，簡稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎上，結合了金屬粉末注射成形工藝的優點而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術。其關鍵技術是提高混合粉末的流動性。它通過提高了混合粉末的流動性、填充能力和成形性，從而可以在8O～130~C溫度下，在傳統壓機上精密成形具有復雜幾何外形的零件，如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件，而不需要其后的二次機加工。WFC技術既克服了傳統粉末冶金在成形復雜幾何形狀方面的不足，又避免了金屬注射成形技術的高成本，是一項極具潛力的新技術，具有非常廣闊的應用前景。鐵碳合金的基本組織①奧氏體：碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。

   WFC技術作為一種新型的粉末冶金零部件近凈成形技術，其主要特點如下：(1)可成形具有復雜幾何形狀的零件；(2)壓坯密度高、密度均勻；(3)對材料的適應性較好；(4)工藝簡單，成本低。