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1、 目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论11.1 选题的背景与意义11.1.1 化学热处理技术11.1.2 电刷镀技术21.1.3 热喷涂技术41.1.4 气相沉积镀膜71.2 电火花沉积81.2.1 电火花沉积工艺的发展概况91.2.2 电火花沉积的理论研究现状101.2.3 电火花沉积工艺的发展趋势121.3研究容与方法131.3.1 研究容131.3.2 测试工具13第二章 电火花沉积原理与沉积设备142.1 电火花沉积原理、过程与特点142.1.1 电火花沉积原理142.1.2 电火花表面强化的沉积过程142.1.3 电火花沉积强化的特点152.2 沉积设备的结构162.3
2、电火花沉积材料的选择17第三章 实验过程与分析193.1 表面预处理193.2 基材的选取与制备203.2.1 试样沉积213.2.2 沉积层线切割223.2.3 镶样处理233.2.4 后期处理243.3 实验方法253.4 实验结果与分析273.4.1 电火花沉积层显微观察273.4.2 电火花沉积层成分分析283.4.3 电火花沉积层相结构分析293.4.4 电火花沉积层随时间变化规律.293.6 本章小结30第四章 结 论32参考文献33致 35附录一 任务书36附录二 开题报告39附录三 中文译文47附录四 外文原文55 / 摘 要 本文通过采用新型电火花沉积设备，以WC-Co硬质合
3、金为电极材料，以H13钢为基体材料进行电火花沉积工艺实验。通过工艺试验，研究沉积时间对沉积层厚度的影响规律，用X射线衍射仪分析沉积层的组织结构，通过硬度实验和抗磨损实验测定沉积层的硬度和抗磨损性能，得出电火花沉积时间对沉积层相结构产生影响。 由实验结果分析可知，基材（H13钢）在随时间变化沉积时，沉积层厚度并不是随着时间的延长而无限增厚,达到一定厚度后延长沉积时间反而会使沉积层变薄；通过金相照片可以看见白亮层情况恶化，沉积层破碎减薄,孔隙较多,产生撕裂、碎化的倾向更严重,有的地方出现脱落现象,沉积层质量较差；经过电火花沉积强化后，沉积层的硬度和抗磨损性能提高。电火花沉积后组成工件和电极的各元素
4、均发生扩散和移动，在极短的时间形成分布，工件元素和电极元素呈一定的梯度分布。关键词: 电火花沉积； WC-Co沉积层；沉积层厚度；沉积时间Abstract The new spark deposition equipment uses WC-Co carbide as electrode materials, and H13 steel as substrate material to make spark deposition process experiments,which leads to a more in-depth study aboutthe organizational st
5、ructure of the electric spark deposition layer. Through the process test, effect of deposition timeondepositionlayer thickness,microstructure ofdeposited layerby X ray diffraction,hardnessand wear resistance oftheexperimentaldetermination ofthe hardness of deposited layerexperiment andwear resistanc
6、e,theelectric sparkdeposition timeimpacton phase structure ofsedimentarylayer.From the analysis of experimental results,the substrate(H13steel)in the change with time of deposition,deposition layer thickness and not with the extension of time and infinite thickening,prolong the deposition time reach
7、es a certain thickness but will make the deposition layer becomes thinner;through metallographic photos can see white bright layer condition worsens,sedimentary layer breaking thinning,pore more,have a propensity to tearing,breaking the more serious,shedding phenomenon appeared in some places,the po
8、or quality of the deposition layer;After the electric spark deposition strengthening,coating hardness and abrasion resistance.The elemental composition of workpiece and electrode spark deposition occurred after the diffusion and distribution of mobile,formed in a very short period of time,a certain
9、gradient distribution of workpiece and electrode elements are elements.Key words： spark deposition; WC-Co coatings；Sediment thickness; deposition time第一章 绪 论1.1 选题的背景与意义 自改革开放以来，工业技术的发展极大的推动了我国经济的崛起。其中，在各表面加工行业中，设备的表面由于长期接触高温高压，雨雪天气，以与高速重载等相对恶劣的环境中，因此一些大型设备和关键设备的部件很容易收到侵蚀、磨损和破坏，对生产加工的进度和精度等产生了极大的影响，
10、也影响了经济效益。在以往，由于工具的加工表面以与一些细微零件的表面磨损失效，腐蚀，开裂等引起产品不合格的事故时有发生。因此，对于设备的表面，各行业都非常重视其性能，对其性能也提出了相当高的要求。因此，为了增加经济效益，提高产品的质量和性能，以与工具的寿命，对加工工具和零件的表面进行强化处理已经迫在眉睫，各行业也急需这方面技术的研究。在传统的表面加工工艺研究中，很难达到目前加工行业的要求水准，一种崭新的表面强化处理技术呼之欲出。出现的技术之一是零件表面强化处理，这可以有效的提高零件和加工工具的使用寿命和实用性。在这技术当中，激光、电子束表面处理，等离子表面熔敷，电刷度，热喷涂，电火花沉积等都可以
11、提高零件的耐磨性和可靠性，对于经济效益和规模效益的提升也是显而易见的，因此得到了充分的开发和应用。 在这些表面处理方法中，主要包括化学热处理技术、电刷镀技术、热喷涂技术、气相沉积镀膜技术等；近几十年中发展起来的表面处理技术包括电火花沉积、热喷涂、TD处理等都具有自己的优势和特色。面对众多的表面处理技术，如何选择成为一个问题，因此，选择一种技术性和经济性相结合的表面强化技术已成为重中之重。1.1.1 化学热处理技术 化学热处理是一种金属热处理工艺，目的是为了使零件的表层成分和组织结构发生变化，一般采用的是化学反应，有时候也使用物理方法进行辅助，最终使材料达到更好的技术经济效益。一般来说，很多的零
12、件和加工工具长时间工作在相对比较恶劣的环境，如雨雪环境、高温、高压等，很容易引起零件表面发生化学变化，从而导致零件表层磨损、开裂、腐蚀等问题，从而使零件失效，加工精度降低。经过化学热处理后的零件表层由于发生了结构和成分的变化，相当于把表层替换成了一种新的深入合金元素的的物质材料，而底部仍然是原始的母材。由于底部和心部之间结合紧密，耐磨性和实用性均得以提升，所以相对于电镀等表面复护技术更具有优势，性能也更好。 化学热处理的方法有很多，应该根据性能的需要以与综合经济性等各方面的影响因素来综合选取。一般来讲，热处理的方法可用渗入元素来命名，如渗铝、渗氮、渗碳、渗硼、渗硫等，也可以形成的化合物来命名，
13、如硫氰共渗、碳氮共渗、碳（氮）化钛覆盖等。渗入不同的元素会产生不同的效果，所以应根据实际情况来进行选择。如要提高零件的耐磨性，可以考虑渗氮或者渗碳，既可以满足质量的要求，又比较节省资本投入。对于零件尺寸要求条件比较苛刻时，可以考虑渗氮处理，在低温550左右的条件下进行，可大大提高尺寸精度的要求，但是渗氮层的堆积比较缓慢，所需时间比较长，因此也是一种不是很经济的方法。 化学热处理的效果：1、疲劳强度的提升。利用渗碳、渗氮等表面热处理工艺，可以有效的提高零件的疲劳强度，在零件表面强化的同时形成残余压应力。2、抗蚀性和抗高温氧化性的提高。零件暴露在外，往往在空气中收到腐蚀，而采用渗氮技术则可提高其耐
14、腐蚀性能；同时，为了得到稳定的保护膜，可以对钢件进行渗铬、渗铝等可有效提高温、抗氧化性。3、耐磨性的改善。不同的钢件采用化学热处理后会得到不同的组织，例如，为了获得合金钢件的弥散硬化表层，也可用渗氮方法可实现；为了得到高碳马氏体硬化表层，可以考虑采用钢件渗碳淬火法。运用这些方法得到的表层厚度可以达到相当强的硬度。为了得到较高的耐磨性，也可在钢件表面形成抗粘结薄膜，减磨等降低磨损程度。化学热处理工艺包括参数的确定，化学成分和比例的确定，工件的准备，渗透温度和时间，渗透分解反应过程控制，渗透程序和热处理后冷却，工件的化学清理，装炉量等等。在渗碳中，按照渗碳剂的不同，具体可划分为气体渗、固体渗和液体
15、渗碳，在实际加工生产过程中，体渗较为常用。渗碳零件必须淬火和回火，经过渗碳处理后，零件的抗疲劳性和韧性得以提高，同时，表面强度和耐磨性也更好。渗碳过程中，应用围的优点和缺点主要有：气体渗碳操作方便，具有较高的生产效率，易于控制渗碳淬火后渗层的质量，具有广泛的应用前景，可用于大规模生产，但需要操作很长一段时间；液体渗碳操作简单，快速加热，渗碳，淬火，直接适用于大批量生产，但大多数的渗碳剂是有毒的，如果工件表面沾有剩余的盐，是需要清理的;固体渗碳时间长，工作条件差，控制层质量差，只适合适合小批量生产。1.1.2 电刷镀技术电刷镀（electrochemical machining ），是一种在工件表面利用电解的方法获取镀层的加工过程。通过电刷镀加工，加工工件的耐磨性、耐腐蚀性、外观性等得以改善，表面性能得以强化和提高，另一方面，表层的物理性能，如特殊光、电、磁、热性能也得到改善，同时在机械配合、改变工件尺寸以与修复磨损、超差而报废的工件等方面也有着特殊的功效，因此，这一技术被广
