表面改性的方法有化学热处理、表面涂层和非金属涂层技术等。这些表面处理技术能够给予材料表面所需要的特性,提高材料可靠性、延长使用寿命,起到强化材料的作用。其中表面涂层技术包括低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积等
1。3。1 常用表面改性处理方法及存在的问题
热喷涂技术是采用热源将喷涂材料加热到熔化状态,在高速气流的作用下将熔化的喷涂材料喷射到基体金属表面形成涂层的一种技术。热喷涂是焊接技术的一个分支,目前大量用于制造复合零部件以及修复各类零件等,是提高产品和设备性能、延长设备使用寿命的一种有效的技术手段[16]。
热喷涂对设备及操作的熟练程度有要求,适于薄件或大面积的喷涂。热喷涂方法中,涂层与基体之间结合为机械结合,所以其结合强度低于金属热处理时的结合强度,且涂层的自身强度一般也低于基体金属自身的强度。热喷涂还对厚度有限制。此外,涂层存在一定气孔,不耐化学介质腐蚀。
堆焊是采用热源使熔覆金属熔化,与基体金属之间形成连接的一种表面涂层制备方法。一般以普通碳素钢为基体在上面进行堆焊。当有特殊要求时,也可以选用低合金钢、不锈钢、耐热钢等材料。堆焊层与基体之间的连接为冶金连接,因此堆焊工件的使用过程中,很少发生剥落现象[17]。同时,可以合理设计堆焊合金成分,从而获得的耐磨、耐侵蚀、耐高温氧化等性能各异的工件。
堆焊还是一种重要的制造和维修手段,主要用于制造零件和修复表面损坏的部件。采用堆焊技术通常可以使工件寿命提高30%至300%,降低生产成本,从而能够合理的使用材料和节约宝贵的金属,具有非常重要的意义。由于堆焊技术所具有的优异特性,因而在在机械行业的制造和修理中获得了广泛的应用。
堆焊及喷熔可能受热不均,会导致焊后产生较大残余应力和变形,表面成型差,同时熔化了的基体对涂层有稀释作用,将影响涂层的使用性能[18]。堆焊热输入量大。周期长,费用高,结合强度低,镀层厚度有限,现场处理难度大。易出现裂纹。
1。3。2 真空钎焊
钎焊工艺钎焊时变形较小且接头美观,利于焊接复杂精密或由不同材料组成的工件。钎焊时只有钎料熔化而母材不熔化,且不对焊件施加压力。
像硬质合金这种存在脆性高、韧性差等缺点的材料。用硬质合金制造形状复杂的制品时会很困难,成本也高,所以应用范围受到了很大的限制。为了解决这一问题,可以采用焊接的方法将硬质合金镶嵌在钢基体上使用,扩大其应用范围,具有重要的实用价值[19]。
本文是采用的真空钎焊工艺,当温度稍高于钎料熔点温度后,利用液态钎料在母材表面的润湿和填充,并与母材发生相互扩散以实现焊件连接[20]。真空钎焊,是指在真空中进行的一种焊接工艺,不需要使用钎剂。主要用于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接。真空的保护条件可有效排除空气对焊接工件的有害影响,因而可得到光亮致密,具有良好力学性能和抗腐蚀性能的焊接接头。
钎焊中,毛细流动及焊件和母材间成分的相互作用对实现焊接接头机械性连接有很大影响。在毛细填隙过程中,母材向液体钎料的溶解扩散使钎料成份合金化,有利于接头强度的提高,钎焊时,钎料组分也可向母材扩散。为了使钎料的附着能力增强,使钎焊接头的连接更为牢固,钎焊前须先使用钎剂对钎料和母材表面进行清理,避免在钎焊过程中焊件和液态钎料被氧化而影响液态钎料对焊件的润湿性[21]。