金属表面硬化处理专利（表面硬化处理技术）
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金属表面强化处理有哪些方法
磷化、发蓝、镀锌、镀镍、镀铬、钝化等，不同用途表面强化处理方法也不同，可根据工件的需求选择不同的强化方法。
金属热处理工艺的概述
金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。
合金：一种金属元素与另外一种或几种元素，通过熔化或其他方法结合而成的具有金属特性的物质。
相：合金中同一化学成分、同一聚集状态，并以界面相互分开的各个均匀组成部分。
固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。
固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。
金属化合物：合金的组元间以一定比例发生相互作用儿生成的一种新相，通常能以化学式表示其组成。
机械混合物：由两种相或两种以上的相机械的混合在一起而得到的多相集合体。
铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。
珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.77%）
高温莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%） 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。
早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。但在古代作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
1850～1880年，对于应用各种气体(如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。
二十世纪以来，金属物理的发展和其它新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳 ；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。 氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。
它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。
氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行。适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门等。
氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。
由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。
钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度及耐磨性。
氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火相比，变形小得多
(2).钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程，习惯上碳氮共渗又称作氰化。耐磨性和疲劳强度，低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
10.调质处理quenching and tempering：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。
11． 钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺 根据工件性能要求的不同，按其回火温度的不同，可将回火分为以下几种：
（一）低温回火（150－250℃）
低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58－64。
（二）中温回火（350－500℃）
中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。因此，（它主要用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35－50。
（三）高温回火（500－650℃）
高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。 （一）．气氛与钢铁的化学反应
1. 氧化
2Fe+O2→2FeO
Fe+H2O→FeO+H2
FeC+CO2→Fe+2CO
2. 还原
FeO+H2→Fe+H2O
FeO+CO→Fe+CO2
3. 渗碳
[C]+CO2→2CO
CH4→[C]+2H2
Fe+[C]→FeC
4.渗氮
2NH3→2[N]+3H2
Fe+[N]→FeN
（二）．各种气氛对金属的作用
氮气：在≥1000℃时会与Cr,CO,Al.Ti反应
氢气：可使铜，镍，铁，钨还原。当氢气中的水含量达到百分之0.2—0.3时，会使钢脱碳
水：≥800℃时，使铁、钢氧化脱碳，与铜不反应
一氧化碳：其还原性与氢气相似，可使钢渗碳
（三）． 各类气氛对电阻组件的影响
镍铬丝，铁铬铝：含硫气氛对电阻丝有害
铍青铜
铍青铜是一种用途极广的沉淀硬化型合金。经固溶及时效处理后，强度可达1250-1500MPa(1250-1500公斤)。其热处理特点是：固溶处理后具有良好的塑性，可进行冷加工变形。但再进行时效处理后，却具有极好的弹性极限，同时硬度、强度也得到提高。
1、铍青铜的固溶处理
一般固溶处理的加热温度在780-820℃之间，对用作弹性组件的材料，采用760-780℃，主要是防止晶粒粗大影响强度。固溶处理炉温均匀度应严格控制在±5℃。保温时间一般可按1小时/25mm计算，铍青铜在空气或氧化性气氛中进行固溶加热处理时，表面会形成氧化膜。虽然对时效强化后的力学性能影响不大，但会影响其冷加工时工模具的使用寿命。为避免氧化应在真空炉或氨分解、惰性气体、还原性气氛（如氢气、一氧化碳等）中加热，从而获得光亮的热处理效果。此外，还要注意尽量缩短转移时间（此淬水时），否则会影响时效后的机械性能。薄形材料不得超过3秒,一般零件不超过5秒。淬火介质一般采用水（无加热的要求），当然形状复杂的零件为了避免变形也可采用油。
2、铍青铜的时效处理
铍青铜的时效温度与Be的含量有关，含Be小于2.1%的合金均宜进行时效处理。对于Be大于1.7%的合金，最佳时效温度为300-330℃，保温时间1-3小时（根据零件形状及厚度）。Be低于0.5%的高导电性电极合金，由于熔点升高，最佳时效温度为450-480℃，保温时间1-3小时。而后在低温下长时间保温时效，这样做的优点是性能提高但变形量减小。为了提高铍青铜时效后的尺寸精度，可采用夹具夹持进行时效，有时还可采用两段分开时效处理。
3、铍青铜的去应力处理
铍青铜去应力退火温度为150-200℃，保温时间1-1.5小时，可用于消除因金属切削加工、校直处理、冷成形等产生的残余应力，稳定零件在长期使用时的形状及尺寸精度。
金属表面加硬的方法有哪些
根据金属的不同，方法也不同，如下：
一、阳极氧化
主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3（氧化铝）膜。这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。
工艺流程:
单色、渐变色：
抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化→中和→染色→封孔→烘干
双色：
①抛光/喷砂/拉丝→除油→遮蔽→阳极氧化1→阳极氧化2 →封孔→烘干
②抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化1 →镭雕→阳极氧化2 →封孔→烘干
技术特点:
1、提升强度
2、实现除白色外任何颜色
3、实现无镍封孔，满足欧、美等国家对无镍的要求
技术难点及改善关键点：
阳极氧化的良率水平关系到最终产品的成本，提升氧化良率的重点在于适合的氧化剂用量、适合的温度及电流密度，这需要结构件厂商在生产过程中不断探索，寻求突破。
产品推荐：
E+G弧形手柄，采用阳极氧化材质，环保、耐用。
二、电泳
用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。
工艺流程：
前处理→电泳→烘干
优点：
1、颜色丰富；
2、无金属质感，可配合喷砂、抛光、拉丝等；
3、液体环境中加工，可实现复杂结构的表面处理；
4、工艺成熟、可量产。
缺点：
掩盖缺陷能力一般，压铸件做电泳对前处理要求较高。
三、微弧氧化
在电解质溶液中（一般是弱碱性溶液）施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。
工艺流程：
前处理→ 热水洗→ MAO → 烘干
优点：
1、陶瓷质感，外观暗哑，没有高光产品，手感细腻，防指纹；
2、基材广泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其 合金等；
3、前处理简单，产品耐腐蚀性、耐候性极佳，散热性能佳。
缺点：
目前颜色受限制，只有黑色、灰色等较成熟，鲜艳颜色目前难以实现；成本主要受高耗电影响，是表面处理中成本最高的其中之一。
四、PVD真空镀
全称物理气相沉积，是一种工业制造上的工艺，是主要利用物理过程来沉积薄膜的技术。
工艺流程:
PVD前清洗→进炉抽真空→洗靶及离子清洗→镀膜→镀膜结束，冷却出炉→后处理（抛光、AFP）
技术特点:
PVD（Physical Vapor Deposition,物理气相沉积) 可以在金属表面镀覆高硬镀、高耐磨性的金属陶瓷装饰镀层
五、电镀
是利用电解作用使金属的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用的一种技术。
工艺流程：
前处理→无氰碱铜→无氰白铜锡→镀铬
优点：
1、镀层光泽度高，高品质金属外观；
2、基材为SUS、Al、Zn、Mg等；成本相对PVD低。
缺点：
环境保护较差，环境污染风险较大。
六、粉末喷涂
是用喷粉设备（静电喷塑机）把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层；粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异（粉末涂料的不同种类效果）的最终涂层。
工艺流程：
上件→静电除尘→喷涂→低温流平→烘烤
优点：
1、颜色丰富，高光、哑光可选；
2、成本较低，适用于建筑家具产品和散热片的外壳等；
3、利用率高，100%利用，环保；
4、遮蔽缺陷能力强；5、可仿制木纹效果。
缺点：
目前用于电子产品比较少。
金属表面用什么方法硬度变硬？
金属表面可以用QPQ处理工艺让金属工件变硬。
QPQ处理工艺是热处理工艺中金属表面硬化处理专利的一种金属表面硬化处理专利，能使被处理的机械工件增加硬度提高耐磨防腐蚀、抗咬死。
QPQ处理是一种复合处理技术金属表面硬化处理专利，是基于在渗氮盐浴和氧化盐浴中进行处理的工艺金属表面硬化处理专利，可同时实现渗氮和氧化的复合处理金属表面硬化处理专利，QPQ处理能大幅度提高金属表面的耐磨性和抗腐蚀性，比常规硬化处理高出60倍。
铝金属表面可以硬处理吗?
可以的，QPQ处理工艺。
QPQ处理工艺是热处理工艺中的一种，能使被处理的机械工件增加硬度提高耐磨防腐蚀、抗咬死。
QPQ处理是一种复合处理技术，是基于在渗氮盐浴和氧化盐浴中进行处理的工艺，可同时实现渗氮和氧化的复合处理，QPQ处理能大幅度提高金属表面的耐磨性和抗腐蚀性，比常规硬化处理高出60倍。
