Povrchová úprava kovov sa vzťahuje na procesy, ktoré využívajú moderné techniky vo fyzike, chémii, metalurgii a tepelnom spracovaní na zmenu stavu povrchu a vlastností komponentov. Tieto procesy sú zamerané na optimalizáciu kombinácie povrchových a jadrových materiálov, aby spĺňali požadované výkonnostné špecifikácie.
Funkcie povrchovej úpravy:
Zvýšte odolnosť povrchu proti korózii a opotrebeniu, spomaľte, odstráňte a opravte povrchové zmeny a poškodenia.
Poskytnite bežným materiálom povrchy, ktoré majú špeciálne funkcie.
Šetrite energiu, znížte náklady a zvýšte dopad na životné prostredie.
Klasifikácia procesov povrchovej úpravy kovov:
Povrchová úprava: Táto metóda zahŕňa zmenu morfológie povrchu materiálu, fázového zloženia, mikroštruktúry, stavu defektu a stavu napätia prostredníctvom fyzikálnych alebo chemických procesov, čím sa dosiahnu požadované vlastnosti povrchu. Chemické zloženie materiálu zostáva nezmenené.
Technológia povrchovej úpravy: Táto metóda využíva fyzikálne metódy na zavedenie ďalších materiálov do substrátu, čím sa vytvorí legovaná vrstva na dosiahnutie požadovaných povrchových vlastností.
Technológia povrchovej zliatiny: Tento proces zahŕňa použitie chemických metód, aby pridané materiály reagovali so substrátom, čím sa vytvorí transformačná vrstva na dosiahnutie požadovaných povrchových vlastností.
Technológia povrchovej konverzie povrchovej úpravy: Tento proces zahŕňa aplikáciu fyzikálnych a chemických metód na vytváranie povlakov, ako je pokovovanie alebo poťahovanie, na substráte, aby sa dosiahli požadované vlastnosti povrchu, bez zapojenia substrátu do tvorby povlaku.
I. Technológie povrchovej úpravy
Povrchové kalenie Povrchové kalenie je metóda tepelného spracovania, pri ktorej sa povrch ocele rýchlo zahreje na teplotu transformácie austenitu a potom sa ochladí bez toho, aby sa zmenilo chemické zloženie ocele alebo štruktúra jadra. Medzi hlavné metódy povrchového kalenia patrí kalenie plameňom a indukčný ohrev s použitím zdrojov tepla, ako sú oxyacetylénové alebo oxypropánové plamene.
Laserové povrchové kalenie Laserové povrchové kalenie zahŕňa zaostrenie laserového lúča na povrch obrobku. Vo veľmi krátkom čase sa povrchová vrstva zahreje nad svoju transformačnú teplotu alebo teplotu topenia, po čom nasleduje rýchle ochladenie. Tento proces vytvrdzuje a spevňuje povrch. Tepelne ovplyvnená zóna je malá, deformácia je minimálna a proces je ľahko ovládateľný. Používa sa hlavne na lokálne spevnenie komponentov, ako sú lisovacie lisovnice, kľukové hriadele, vačky, vačkové hriadele, drážkované hriadele, presné prístrojové koľajnice, nástroje z rýchloreznej ocele, ozubené kolesá a vložky valcov motora.
Otryskávanie brokovnicou Ostrekovanie brokovnicou zahŕňa vystreľovanie veľkého počtu vysokorýchlostných peliet na povrch obrobku, podobne ako malé kladivá narážajúce na kovový povrch. To spôsobuje plastickú deformáciu v povrchových a podpovrchových vrstvách, čím sa komponent spevní. Výhody: Zvyšuje mechanickú pevnosť, odolnosť proti opotrebovaniu, odolnosť proti únave a odolnosť proti korózii. Používa sa na povrchovú matnú úpravu, odstraňovanie oxidových okují a elimináciu zvyškových napätí v odliatkoch, výkovkoch a zvaroch.
Leštenie valčekom Leštenie valčekom zahŕňa vyvíjanie tlaku tvrdými valčekmi alebo leštiacimi nástrojmi na rotujúci povrch obrobku pri izbovej teplote, ktorý plasticky deformuje a vytvrdzuje povrch, aby sa dosiahol hladký, leštený a spevnený povrch so špecifickými vzormi. Použitie: Vhodné pre komponenty s jednoduchými tvarmi, ako sú valcové, kužeľové a ploché povrchy.
Ťahanie drôtu Ťahanie drôtu sa týka pretláčania kovu cez matricu pod vonkajšou silou, čím sa zmenšuje plocha prierezu kovu, aby sa dosiahol požadovaný tvar a rozmery. Kov počas tohto procesu podlieha deformácii. Aplikácie: Proces môže vytvárať rôzne dekoratívne úpravy, ako sú rovné čiary, náhodné vzory, vlny a špirálové vzory.
Leštenie Leštenie je proces povrchovej úpravy, ktorý upravuje povrch tak, aby sa dosiahol hladký povrch. Hoci to nezlepšuje ani neudržiava rozmerovú presnosť, v závislosti od podmienok predbežného spracovania môžu leštené povrchy dosiahnuť hodnoty Ra od 1,6 μm do 0,008 μm.
II. Technológia povrchovej zliatiny
Chemické povrchové tepelné spracovanie Typickým procesom technológie povrchového legovania je chemické povrchové tepelné spracovanie. V tomto procese sú obrobky umiestnené do špecifického média a zahrievané, aby umožnili aktívnym atómom z média preniknúť na povrch, čím sa mení chemické zloženie a štruktúra obrobku, aby sa zlepšili jeho vlastnosti.
Chemické tepelné spracovanie povrchu v porovnaní s povrchovým kalením nielen mení mikroštruktúru povrchu, ale mení aj chemické zloženie. Bežné typy chemického tepelného spracovania zahŕňajú nauhličovanie, nitridáciu, viacprvkovú ko-difúziu a iné typy difúzneho spracovania prvkov. Proces chemického tepelného spracovania zahŕňa tri hlavné fázy: rozklad, absorpciu a difúziu.
Černenie: Ide o proces, pri ktorom sa oceľ alebo oceľové diely zahrievajú vo vzduchovej pare alebo chemickom roztoku, aby sa na povrchu vytvoril čierny alebo modrý oxidový film. Tento proces je známy aj ako „modrenie“.
Fosfátovanie: Fosfátovanie zahŕňa ponorenie obrobku (vyrobeného z ocele, hliníka alebo zinku) do fosfátovacieho roztoku, kde sa na povrchu vytvorí kryštalický fosfátový konverzný povlak, ktorý je nerozpustný vo vode.
Eloxovanie: Eloxovanie sa týka predovšetkým procesu eloxovania hliníka a jeho zliatin. Pri tomto procese sú hliníkové diely ponorené do kyslého elektrolytického kúpeľa a vystavené elektrickému prúdu. Povrch tvorí odolný oxidový povlak, ktorý poskytuje odolnosť proti korózii, estetickú úpravu, elektrickú izoláciu a odolnosť proti opotrebovaniu. Aplikácie: Bežne sa používa na ochranné úpravy automobilových a leteckých komponentov, ako aj na dekoratívne úpravy domácich predmetov a hardvéru.
III. Technológia povrchovej úpravy
Tepelné striekanie Tepelné striekanie zahŕňa zahrievanie kovov alebo nekovov do ich roztaveného stavu a použitie stlačeného vzduchu na ich striekanie na substrát. To vytvára povlak, ktorý je pevne spojený so základným materiálom a dodáva požadované fyzikálne a chemické vlastnosti, ako je opotrebenie, korózia a tepelná odolnosť, ako aj elektrická izolácia. Aplikácie: Používa sa v širokej škále priemyselných odvetví vrátane letectva, jadrovej energie, elektroniky a ďalších.
Vákuové nanášanie Vákuové nanášanie je proces povrchovej úpravy, ktorý zahŕňa nanášanie kovových a nekovových tenkých vrstiev na substráty vo vákuu pomocou techník, ako je odparovanie alebo naprašovanie. Výhody: Vákuové nanášanie umožňuje vytváranie tenkých vrstiev s vynikajúcou priľnavosťou, vysokou rýchlosťou a minimálnou kontamináciou.
Galvanické pokovovanie Galvanické pokovovanie je elektrochemický proces, pri ktorom sa kov nanáša na substrát z roztoku obsahujúceho kovové ióny. Napríklad pri pokovovaní niklom sa kovový obrobok ponorí do roztoku soli niklu (NiSO4) a vystaví sa jednosmernému prúdu, čím sa nikel usadí na obrobku. Aplikácie: Bežne sa používa na dekoratívne aj funkčné nátery, ako je odolnosť proti korózii a zlepšenie vlastností opotrebovania.
Chemická depozícia z plynnej fázy (CVD) Chemická depozícia z plynnej fázy (CVD) je metóda používaná na nanášanie tenkých vrstiev na materiály zavedením plynných chemických zlúčenín, ktoré sa rozkladajú na povrchu substrátu. Výsledným filmom môžu byť kovové alebo zložené vrstvy, v závislosti od typu nanášania. Aplikácie: CVD sa široko používa v leteckom, automobilovom, elektronickom a energetickom priemysle na výrobu povlakov odolných voči opotrebovaniu, korózii, teplu a elektricky vodivým náterom.
Fyzikálne nanášanie z plynnej fázy (PVD) PVD je vákuová nanášacia technika, pri ktorej sa materiál odparí do atómovej alebo molekulárnej formy a potom sa nanesie na substrát. Zahŕňa metódy ako vákuové naparovanie, naprašovanie a iónové pokovovanie. PVD povlaky sú známe svojou silnou priľnavosťou, rovnomernou hrúbkou a trvanlivosťou.
Aplikácie: PVD povlaky sa používajú v odvetviach ako strojárstvo, letecký priemysel, elektronika, optika a ľahký priemysel na vytváranie tenkých vrstiev s opotrebovaním, koróziou, tepelnou odolnosťou a ďalšími špeciálnymi vlastnosťami, ako je elektrická vodivosť, izolácia a magnetizmus.
