如果要根据材料形成的方法来对铜合金进行分类则分为变形铜合金和铸造铜合 金。实际上,大部分铜合金一方面能够用于变形加工,另一方面又能用于铸造。一 般变形铜合金能够用来铸造,然而大部分铸造铜合金却不可以实行深冲、锻造、挤 压和拉拔等变形加工。
众所周知铜合金具备许多优秀的性能,比如它有很好的化学及物理性能。纯铜 的导热性、导电性都十分优秀,铜合金的导电、导热性也很好。铜合金还有良好的 加工性能:它有很好的塑性,冷、热成形都十分容易;但是由于铜和铜合金的硬度 相对较软,其耐磨性能较差,因此导致服役寿命不长[3,4]。铜及铜合金对大气和水的 抗蚀能力很高,所以有很好的抗氧化性。铜合金还存在一些特殊机械性能:比如它 有良好的耐磨性和减摩性 (如部分黄铜和青铜),并且它的疲劳极限和弹性极限也较 高(如铍青铜等)。铜合金作为一种优秀的减摩和耐腐蚀材料,在许多领域都发挥着 极其重要的作用。
1。2 改善铜合金表面性能的方法
材料表面改性技术的基本原理是采用化学、物理或机械的方法使材料的表面具
有特殊的物质又或是让原材料和新材料之间相互结合、元素间相互混合,然后得到 具有优良性能的材料表面。如今比较常见的表面改性技术是电镀和热喷涂这两种方 法[5],但是,最近这些年也兴起了使用激光熔覆技术来进行材料表面改性[6]。
1。2。1 电镀法
在铜合金表面改性的问题上,电镀法被认为是目前最有效的也是最常用的方法 之一。原因是电镀需要的设备十分简单,容易操控其工艺,并且与其他的表面改性 的方法比较起来它的成本也较低,因此被广泛地应用[7]在材料表面处理技术中。电 镀的基本原理是指在已经含有欲镀金属的盐类溶液中,把电镀基体金属当做阴极, 然后把其它不溶性的材料或是镀层材料当做阳极,在直流电流的作用下,在基体的 表面形成结合稳固的镀层的方法[8]。在现今的实验研究中:在铜合金的表面改性方 面,电镀法不仅能形成单一的镀层,还能够实现复合涂层的电镀。
电镀法作为现在普遍使用的表面改性技术之一,有以下一些优点:
(1)对于将要进行表面改性的零部件,对于它的形状没有具体要求,便于实 行;
(2)有非常多的合金成分能够被电镀使用,并且选择范围广泛;
(3)它的操作方法十分简单,还不需要较大的成本;
(4)当进行大批量工件加工时,能够实现机器自动化控制,大幅度提高了生产 效率。
然而,电镀法也存在一些问题[9]:
(1)在电镀的过程中,镀层内部可能会出现孔隙从而致使镀层的耐磨性变差, 硬度降低,影响材料的性能;
(2)电镀法的原理是采用金属离子获得电子从而形成金属单质积累在镀层的表 面,这可能会使镀层出现起皮和剥落等现象;
(3)电镀法使用后的废弃金属溶液,排放时会污染环境。
1。2。2 热喷涂
与电镀法不同的是,热喷涂技术的基本原理是先将实验所要采用的喷涂材料在 高温下进行加热,当到达需要的半熔融或者是熔融的状态,利用设备喷出的高速气 流带动这些处于熔融状态的材料,使它们快速冲击到被镀零件的表面,最后慢慢的
在镀件表面累积下来形成涂层[10]。采用热喷涂技术还可以对结晶器铜板的表面性能 进行改善[11]。在国内研究铜结晶器方面,霍树斌等研究人员[12,13]采用高速火焰喷涂 的手段在结晶器的表面进行了 Co 合金涂层的喷涂,这可以大幅度地增强结晶器的热 疲劳性能。采用热喷涂技术获得的涂层,在抗高温、耐磨性、耐腐蚀性上均有所提 升,因此热喷涂技术作为材料表面改性技术的一种方法,在许多领域都发挥着重要 的作用,关于热喷涂技术特点如下所示: