金属表面改性技术分类

表面改性技术的定义：表面改性是指采用某种工艺手段是材料表面或得与基体材料的***结构、性能不同的一种技术。

技术优势：材料经过表面改性处理后，既能发挥基体材料的力学性能，又能使材料表面获得各种特殊性能；表面改性技术可以掩盖基体材料的表面缺陷，延长材料和构件的使用寿命；节约稀有 贵 重金 属材料，改善环境。

表面改性技术的分类：金属表面形变强化、表面热处理、金属表面化学热处理、离子束表面扩渗处理、高能束表面处理、离子注入表面改性。

金属表面形变强化

表面形变强化技术中常用的有喷丸、滚压、豪克能技术。喷丸使用高压或压缩空气作动力，比较灵活但动力消耗大；滚压大家都很清楚，结合金属冷做硬化的原理提升工件的硬度和耐磨性；豪克能技术是一项***的金属形变强化技术，采用30KHZ以上的振动频率的高频振动以及一定数值的静压力，形成对工件的强化加工，具有晶粒细化至纳米级、硬度耐磨性提升、同时工件表面Ra达0.2以下的显著效果；表面处理是通过一种材料经过加工转化为另一种物体表面的方式叫表面加工，主要是为了提高物体表面的美观感，金属表面工艺处理还可以保护材料不受环境污染***，目前我们常见的有烤漆和电镀两种。

表面热处理：仅对工件表面进行加热、冷却的工艺，从而改变表层***和性能而不改变成分的一种工艺。

金属表面化学热处理：利用元素的扩散性，使金属元素深入金属表层的一种热处理工艺。

离子束表面处理：用一定能量的离子轰击固体表面，使固体近表面层物理、化学性质发生变化的工艺技术，包括离子注入、离子束混合、离子溅射、离子刻蚀等技术。离子注入是将某种离子“打进”固体，改变固体近表面层的化学成分和固体结构。离子注入技术用于半导体掺杂和金属和其他材料的表面改性。离子束混合是用离子轰击镀有多层薄膜的金属，使各层原子因离子碰撞发生互混。MIM工艺的制程技术、材料和设备在国内已经越来越成熟，应用范围也非常广。

利用激光扫描过程中材料自身的***结构变化或引入其他材料实现工件表面性能的改善，该技术能选择性地处理工件表面，有利于在工件整体保持足够的韧性和强度的同时，表面获得较高的、特定的使用性能，如耐磨、耐蚀和kang疲 劳、kang氧化等。

电子束使金属材料表面很快上升到奥氏体相变退度(低于熔化温度)，持续一段时间后电子束停止轰击.热t很快向冷的荃体金属扩散，使加热表面自行淬火，其***转变为马氏体，表面硬度显著提离。

粉末冶金行业发展势不可挡

粉末冶金属于现代工业发展的朝阳产业，以制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。

　　我国粉末冶金行业起步较晚，但发展迅猛，特别是汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展，为粉末冶金行业带来了较大的发展机遇。

　　具体数据显示，1948年我国硬质合金产量仅有2-3万吨，但2000年后我国粉末冶金市场迅速崛起。2009年我国粉末冶金行业产量为11.30万吨，超过日本跃居亚洲首位。2014年粉末冶金行业销量达19.18万吨，2017年增长至20.08万吨，增幅为4.7%。发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。

　　从应用领域来看，现阶段，我国粉末冶金产品主要应用于汽车、家电、电动工具、摩托车、农业机械及工程机械等工业。随着我国汽车行业的快速发展，粉末冶金制品本土化需求不断扩大，2016年，应用于汽车方面的粉末冶金零件共10.09万吨，占比54.69%，同比上升6.55%。未来下游产业的发展将会继续拉动上游产业的发展，整个行业的容量仍在不停扩大。与机加工工艺相比，粉末冶金齿轮的经济批量一般取决于零件的大小、结构复杂程度、产品要求精度以及其它性能要求。

　　汽车领域应用较少，技术相对落后

　　在发达***如美国、欧洲、日本，粉末冶金产品主要应用于汽车领域，汽车粉末冶金产品占粉末冶金总产品的比例高达80%以上，其产品包括VVT(可变气门正时系统)、VCT(可变气门凸轮轴正时系统)、各类泵组件、链轮、同步环、行星齿轮等，种类覆盖十分齐全。粉末冶金齿轮是各种汽车发动机中普遍使用的粉末冶金零件，虽然在大批量的情况下是非常经济实用的，不过在其他方面也有待改进的地方。

　　而在我国，2017年，粉末冶金市场汽车应用占比仅为60%。我国粉末冶金汽车零件占比远低于发达***，占比提升潜力大。

　　单车用量方面，中国提升空间同样相对可观。2017年，北美粉末冶金零件单车用量可达18.6Kg，日本为8.0Kg，欧洲为7.2Kg，而中国仅为4.5Kg。这种差距产生的主要原因是，我国国内很多粉末冶金产品达不到要求的尺寸公差与性能参数，因此，汽车主机厂只能选择成本更高的锻造零件与机加工零件。粉末烧结气氛是指粉末冶金制品在烧结时，烧结炉内的实际气氛，常用的烧结气氛主要有保护气氛、可控气氛和空气。

　　国内企业成本优势显著，进口替代空间广阔

　　与国外公司相比，国内企业在人力成本、土地成本、原料成本等方面均具有优势，能够为主机厂与一级供应商提供更***的粉末冶金产品。同时，国内企业交货周期短，***服务快速、及时，能够为国内主机厂提供更优质的服务。

　　从技术角度来看，2015年，发布《中国制造2025》的通知，其中***提出要大力发展智能制造、增材制造、新材料、生物***等领域。我们认为在***政策的大力扶持下，国内粉末冶金技术有望得到快速发展，替代市场逐步由低端转向高技术。

　　另外，专利申请***量的持续增长彰显粉末冶金技术的不断成熟。2016年，我国铸造、粉末冶金专利申请***量为8295项，同比增长11.62%，近五年(2012-2016年)复合增长率为16.02%。

　　综合来看，国内粉末冶金产品进口替代空间十分广阔

快速模具技术

正常生产模具的制造成本通常很高，许多情况下需要制作实验模具去发现验证设计生产整个过程中可能遇到的问题，***终的模具肯定要修改。为适应这种情况，出现了许多快速或软模具技术用来制造满足几百件零件试制的实验模具。

目前铝合金、颗粒增强环氧树脂、铍铜、低碳钢、不锈钢及钴合金等已被用作制造软的金属***模具。由于容易成型，锌、铝和铋合金等偶尔也用于制造试验模具及样品原型。

但由于容易划伤和损坏，***终的生产模具会采用硬质材料。

利用有机硅橡胶模具工艺原理，制作使用寿命有限的MIM塑料注塑模具是一项较新的模具技术。将熔融塑料浇在母模型腔周围，凝固硬化后，剖开塑料取出母模模型。压入受限制的模架中，这样的塑料模具可以用来承受几百次的低压***试验。

激光快速原型技术是一种非常简单的模具或原型制造方法，采用激光扫描积分堆积塑料或金属粉末直接制造模具型腔。激光快速原型技术的另外一种模具制造工艺是利用堆积的树脂或纸质模型，采用精密铸造或电铸方法制造模具型腔。

这些方法制造的模具表面比较粗糙，精度较低，无法满足生产模具的苛刻要求。

非常大批量生产用的模腔或其组件，容易磨损，快速模具技术将是一种非常有效的工艺手段。