1、概述
機械產(chǎn)品的故障往往是個別零件失效造成的，而零件失效往往是由于局部表面失效造成的，腐蝕從零件表面開始，摩擦磨損在零件表面發(fā)生，疲勞裂紋有表面向里延伸。應(yīng)用表面工程技術(shù)可將那些易損零件的易損表面的失效期處長，使產(chǎn)品的整體性能得到提高。
軸承是典型的表面工作零件，軸承表面有細(xì)微的磨損、疲勞、腐蝕等失效出現(xiàn)，就可使整套的軸承失效，可通過表面工程技術(shù)改善軸承工作表面的狀態(tài)，提高軸承的壽命。
①表面工程技術(shù)是經(jīng)表面預(yù)處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成份、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀況，以獲得所需要的表面性能的系統(tǒng)工程。
②表面工程技術(shù)是為機電產(chǎn)品適應(yīng)高溫、高壓、高速、重載及腐蝕介質(zhì)、惡劣工況條件的需要而于近十多年形成并迅速發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，具有多學(xué)科交叉、綜合、復(fù)合的顯著特色，可有效推進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提高和環(huán)境保護(hù)改善。表面工程技術(shù)在解決耐磨和防腐以及提供功能性涂層方面，具有突出的成效。
③表面工程技術(shù)的主要功能：
A、提高表面耐磨性或耐腐蝕、抗疲勞、抗氧化、防輻射性能；
B、改善表面的傳熱性或隔熱性；
C、改善表面的導(dǎo)電性或絕緣性；
D、改善表面的導(dǎo)磁性或電磁屏蔽性；
E、改善表面的增光性、反光性或吸波性；
F、改善表面的粘著性或不粘性；
G、改善表面的吸油性或干摩性；
H、改善表面的摩擦系數(shù)(提高或降低)；
I、改善表面的裝飾性或仿古做舊性。
④表面工程技術(shù)是系統(tǒng)工程技術(shù)，包括
A、表面工程基礎(chǔ)理論：
表面失效分析理論；表面摩擦磨損理論；表面腐蝕與防護(hù)理論；表面界面結(jié)合與復(fù)合理論。
B、表面工程技術(shù)及復(fù)合表面工程技術(shù)：
復(fù)合表面技術(shù)；化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)；表面涂層(厚膜)技術(shù)；表面薄膜技術(shù)；表面化學(xué)粘涂技術(shù)；磨擦化學(xué)膜技術(shù)；表面機械強化技術(shù)。
C、表面加工技術(shù)：
表面預(yù)處理技術(shù)；表面層的機械加工技術(shù)；表面層的特種加工技術(shù)。
D、表面質(zhì)量檢測與控制：
表面幾何特性與檢測；表面力學(xué)特性與檢測；物理及化學(xué)特性與檢測；表面分析技術(shù)。
E、表面工程技術(shù)設(shè)計：
表面層結(jié)構(gòu)設(shè)計；表面層材料設(shè)計；表面層工藝設(shè)計；表面工程車間設(shè)計及表面工程車；表面工程技術(shù)經(jīng)濟分析。
F、常用的表面技術(shù)：
堆焊技術(shù)；熔接技術(shù)(低真空熔接、激光熔敷等)；電鍍、電刷鍍及化學(xué)鍍；熱噴涂技術(shù)(火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂、高能超聲速噴涂)；粘結(jié)技術(shù)；涂裝技術(shù)；物理與化學(xué)氣相沉積技術(shù)(真空蒸鍍、離子濺射、離子鍍等)；化學(xué)熱處理、激光相變硬化、激光非晶化、激光合金化、電子束相變硬化、離子注入等。
G、表面工程技術(shù)在軸承的滾動體中應(yīng)用的意義
(A)在表面滾動體制備性能優(yōu)異的表面功能薄層，使其具有比基體材料更高的耐磨性、抗腐蝕性和耐高溫等性能，如碳鋼球通過表面處理代替不銹鋼用于腐蝕性場合，帶動滾動制造的技術(shù)創(chuàng)新。
(B)對特種中大型軸承，改變“用后丟棄”的維修觀念，向“再制造”的觀念轉(zhuǎn)變，變原樣修復(fù)為實現(xiàn)超過原始性能的改進(jìn)性修復(fù)。推動維修觀念的創(chuàng)新。
(C)節(jié)能接材，有利于環(huán)境保護(hù)，符合國家可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略。
(D)推動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2、離子注入表面的處理技術(shù)
①基本原理的定義：
離子注入表面處理是把某種元素的原子電離成離子，并使其在機十至幾百千伏的電壓下進(jìn)行加速，在獲得較高速度后射入方在真空靶室中的工件表面的一種離子束加工技術(shù)。
②離子注入技術(shù)特點：
A、明顯改善材料的耐磨性、抗蝕性、耐高溫性及光、電、超導(dǎo)等性能；
B、表面合金層不受相平衡、固溶體等傳統(tǒng)合金化規(guī)則的限制，原則上任何元素都可以注入到任何基體金屬中；
C、離子注入層與基體材料之間無界面，不存在結(jié)合不良產(chǎn)生剝落的問題；
D、無環(huán)境污染
③離子注入設(shè)備：
離子注入機主要包括一個產(chǎn)生離子的離子源和一個帶有抽真空系統(tǒng)的靶室。
離子源有固體離子源、氣體離子源及固體/氣體離子源。
④離子注入技術(shù)的應(yīng)用：
A、用于工具、刀具、模具等離子注入，大幅提高滾動體工模具的壽命
B、用于大型軸承的滾子和鋼球的表面處理，獲得所需的高溫、耐蝕、電磁、自潤滑等特性，尤其對于大尺寸零件基體可采用價格相對較低的材料，進(jìn)行離子注入，獲得所需的表面合金化層，結(jié)合高能離子束或激光表面處理技術(shù)，即可達(dá)到所需性能，解決整體材料普遍熱處理或加工方法無法實現(xiàn)的零件制造。
3、激光束表面改性技術(shù)
激光束表面改性技術(shù)是在材料表面施加極高的能量，使之發(fā)生物理化學(xué)變化，可顯著提高材料的硬度、強度、耐磨性、耐蝕性和高溫性能等，從而大大提高產(chǎn)品質(zhì)量，成倍地延長產(chǎn)品使用壽命和降低成本，取得巨大的經(jīng)濟效益。 #p#分頁標(biāo)題#e#
①激光束表面改性技術(shù)的優(yōu)點
A、加熱處理深度小，易于控制；
B、激光光斑的能量密度大，可準(zhǔn)確地引導(dǎo)至表面地不同部位；
C、處理后變形小；
D、易于傳輸、切換和自動控制。
E、無化學(xué)污染，利于保護(hù)環(huán)境。
激光表面改性包括相變硬化、熔凝、涂敷、合金化、非晶化和微晶化、沖擊強化等。
②激光表面合金化
激光表面合金化是在高能束激光作用下，將一種或多種合金元素與基體表面快速熔凝，從而使價廉材料表層獲得具有預(yù)定高合金特地技術(shù)。
③特點：
A、普通金屬能獲得高級合金的性能；
B、層深和層寬可精密控制；
C、材料利用率高；
D、結(jié)合強度高；
E、對基體金屬性能影響少。
④應(yīng)用：
用于滾動體的表面改性，如碳鋼球經(jīng)渡鉻后，用激光束表面改性，可獲得不銹鋼球的性能。
4、物理氣相沉積(PVD)技術(shù)
物理氣相沉積技術(shù)(PVD)是利用熱蒸發(fā)、離子濺射或輝光放電等物理過程，在基體表面沉積所需涂層的技術(shù)。
物理氣相沉積可鍍制金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物等膜層；膜層附著能力強，工藝溫度低，一般無或很少變形。
包括真空蒸鍍、離子濺射、離子鍍等。
①離子濺射鍍膜技術(shù)：
離子濺射鍍膜技術(shù)是在真空室中，利用荷能粒子轟擊靶材表面，通過粒子的動量傳遞打出靶材中的原子及其他粒子，并使其沉積在基體上形成薄膜的技術(shù)。
粒子濺射鍍膜可實現(xiàn)大面積快速沉積，鍍膜密度高，附著性好。
②應(yīng)用：
濺射鍍膜材料不受限制，凡能制成靶的材料均可以濺射成膜，廣泛應(yīng)用于機械、電子、化學(xué)、光學(xué)、塑料等行業(yè)。
離子濺射MoS2用于軸承解決了軸承的潤滑問題，實現(xiàn)了固體自潤滑。
化學(xué)氣相沉積技術(shù)是一種化學(xué)氣相生長法，是把含有構(gòu)成薄膜元素的一種或幾種化合物、單質(zhì)氣體供給基體，借氣相作用或在基體表面上的化學(xué)反應(yīng)生成要求的薄膜。
可鍍膜層：TiC、TiN、Ti(CN)、Al2O3、ZrO2、TiO2金剛石或類金剛石等。
利用CVD技術(shù)可實現(xiàn)鋼球或滾子的陶瓷化，在金屬球或滾子表面形成陶瓷層，提高滾動體的耐磨性、耐溫性、潤滑性、耐蝕性等性能。如飛機艙門軸承球。
