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表面處理與表面改性具體是什么？
表面處理與表面改性 改性或稱為表面處理,是采用化學(xué)物理的方法改變材料或工件表面的化學(xué)成分或組織結(jié)構(gòu)以提高部件的耐腐蝕性.化學(xué)熱處理（滲氮\滲碳\滲金屬等）\激光重熔復(fù)合\離子注入\噴丸\納米化\軋制復(fù)合金屬等是比較常用的表面處理方法.第三 種是改變表層的材料成分,中間兩種是改變表面材料的組織結(jié)構(gòu),后者則是在材料表面復(fù)合一層更加耐腐蝕的材料. 雖然對于大面積的海上構(gòu)筑物可以采用重防腐涂料等防護(hù)技術(shù),但對于許多形狀復(fù)雜的關(guān)鍵部件,如管件\閥門\帶腔體\鋼結(jié)構(gòu)螺栓\接頭等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件,在其內(nèi)部刷涂層比較困難,傳統(tǒng)的防腐涂料無法進(jìn)行有效保護(hù)并很難達(dá)到使用要求.因此一方面通過提高材料等級來防腐,例如：使用黃銅\哈氏合金\蒙乃爾合金\鈦等金屬材料來制作復(fù)雜的零部件.另一方面,亟需發(fā)展先進(jìn)的低成本表面處理等防腐技術(shù).例如：隨著超深\高溫\高壓\高硫\高氯和高二氧化碳油氣田尤其是海上油氣田的相繼投產(chǎn),傳統(tǒng)單一的材料及其防腐技術(shù)已不能滿足油氣田深度開發(fā)的需要,雙金屬復(fù)合管的應(yīng)用正在迅速擴(kuò)大,即采用更耐腐蝕的材料作為管道的內(nèi)層金屬實(shí)現(xiàn)抗腐蝕. 鈦合金密度小\比強(qiáng)度高\(yùn)可加工性好及耐海水腐蝕性強(qiáng),是一種優(yōu)異的船舶材料.常常可用作復(fù)合材料的頂層（當(dāng)然也可以單獨(dú)使用）以耐腐蝕.然而鈦合金較低的耐磨性能\耐高溫氧化性能及其對異種金屬的電偶腐蝕等制約了其在船舶中的實(shí)際應(yīng)用.通過微弧氧化在鈦合金表面原位生長氧化物陶瓷層,可明顯改善鈦合金的以上性能. 對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件,常采用化學(xué)鍍鎳進(jìn)行表面處理.近年來銀 / 鈀貴金屬納米膜化學(xué)鍍是一種新的方法,它與基體形成化學(xué)電偶,銀 / 鈀將誘使基體金屬陽極鈍化或在鈍化膜被破壞時(shí)在鈀提供的陽極電流作用下將有更好的自修復(fù)能力,從而起到較好的防護(hù)作用.
海洋工程中使用的關(guān)鍵運(yùn)動部件,如柴油機(jī)汽缸套\燃機(jī)輪機(jī)葉片\傳動系統(tǒng)減速箱\齒輪\蝸輪\蝸桿\各類傳動軸\鉆鋌\鉆頭\井下打孔工具\(yùn)穩(wěn)定器\推進(jìn)器\滾軸等,常服役于高溫\高壓\高濕\高磨損\高沖蝕等惡劣環(huán)境條件下,其腐蝕\磨損速率比陸地嚴(yán)重?cái)?shù)倍以上.這些關(guān)鍵部件發(fā)生故障,除了要負(fù)擔(dān)新件的高額成本外,還要承擔(dān)由此造成的重大停工\停產(chǎn)損失甚至包括人員傷亡損失.關(guān)鍵部件的安全運(yùn)行與高可靠性往往標(biāo)志著一個(gè)國家海洋工程裝備技術(shù)的先進(jìn)程度.這些部件通常都需要進(jìn)行表面處理或改性. 以先進(jìn)熱噴涂技術(shù)\先進(jìn)薄膜技術(shù)\先進(jìn)激光表面處理技術(shù)\冷噴涂為替代的現(xiàn)替代面處理技術(shù),是提高海洋工程裝備關(guān)鍵部件性能的重要技術(shù)手段. 超音速火焰噴涂（HVOF）是 20 世紀(jì) 80 年代出現(xiàn)的一種熱噴涂方法,它克服了以前的熱噴涂涂層孔隙多\結(jié)合強(qiáng)度不高的弱點(diǎn).HVOF 制備耐磨涂層替代電鍍硬鉻層是其更典型的應(yīng)用之一,已應(yīng)用在球閥\艦船的各類傳動軸\起落架\泵類等部件中.近年來,低溫超音速火焰噴涂（LT － HVOF）以其焰流溫度低\熱量消耗少\沉積效率高而成為 HVOF 的發(fā)展趨勢.應(yīng)用 LT －HOVF 可獲得致密度更高\(yùn)結(jié)合強(qiáng)度更好的金屬陶瓷涂層\金屬涂層.如：在鋼表面制備致密的鈦涂層,提高鋼的耐海水腐蝕性能;在艦船螺旋槳表面制備NiTi 涂層,提高螺旋槳的抗空蝕性能. 等離子噴涂是以高溫等離子體為熱源,將涂層材料融化制備涂層的熱噴涂方法.由于等離子噴涂具有火焰溫度高的特點(diǎn),非常適合制備陶瓷涂層,如Al 2 O 3 \Cr 2 O 3 涂層,從而提高基體材料的耐磨\絕緣\耐蝕等性能.但是,等離子噴涂制備的涂層存在孔隙率高\(yùn)結(jié)合強(qiáng)度低的不足.近年來發(fā)展的超音速等離子噴涂技術(shù)克服了這些不足,成為制備高性能陶瓷涂層的極具潛力的新方法. 氣相沉積薄膜技術(shù)主要包括物***相沉積和化學(xué)氣相沉積.利用氣相沉積薄膜技術(shù)可在材料表面制備各種功能薄膜.如起耐磨\耐沖刷作用的 TiN\TiC薄膜,兼具耐磨與潤滑功能的金剛石膜,耐海水腐蝕的鋁膜等.
激光表面處理是用激光的高輻射亮度\高方向性\高單色性特點(diǎn)作用于金屬材料特別是鋼鐵材料表面,可明顯提高材料的硬度\強(qiáng)度\耐磨性\耐蝕性等一系列性能,從而延長產(chǎn)品的使用壽命并降低成本,如利用激光熔敷技術(shù)對扶正器進(jìn)行表面強(qiáng)化來提高其表面耐磨\耐蝕性能.激光技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用則是對廢舊關(guān)鍵部件進(jìn)行再制造,即以明顯低于制造新品的成本,獲得質(zhì)量和性能不低于新品的再制造產(chǎn)品,如對船用大型曲軸和扶正器的再制造等. 冷噴涂是俄羅斯發(fā)明的一種技術(shù),由于噴涂溫度低,在海洋工程結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值. 總之,現(xiàn)替代面工程技術(shù)是提高海洋工程裝備關(guān)鍵部件表面的耐磨\耐腐蝕\抗沖刷等性能,滿足海洋工程材料在苛刻工況下的使役要求,延長關(guān)鍵部件使用壽命與可靠性\穩(wěn)定性的有效方法,也是提升我國海洋工程裝備整體水平的重要途徑.
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