Oppervlaktebehandelingen en modificatie

Oppervlakken bedekken alles. De aantrekkingskracht en functies die materiaaloppervlakken ons bieden, zijn van het grootste belang. Daarom SURFACE TREATMENT and SURFACE MODIFICATION_cc781905--53cdeb-onze industriële activiteiten Oppervlaktebehandeling en -modificatie leiden tot verbeterde oppervlakte-eigenschappen en kunnen worden uitgevoerd als een laatste afwerkingsbewerking of voorafgaand aan een coating- of verbindingsbewerking. De processen van oppervlaktebehandelingen en modificatie (ook wel aangeduid als SURFACE ENGINEERING) , stem de oppervlakken van materialen en producten af op:

 

 

 

- Controle wrijving en slijtage

 

- Verbeter de corrosieweerstand

 

- Verbeterde hechting van volgende coatings of verbonden onderdelen

 

- Verandering van fysische eigenschappen geleidbaarheid, soortelijke weerstand, oppervlakte-energie en reflectie

 

- Verander de chemische eigenschappen van oppervlakken door functionele groepen te introduceren

 

- Afmetingen wijzigen

 

- Verander het uiterlijk, bijv. kleur, ruwheid...etc.

 

- Reinig en/of desinfecteer de oppervlakken

 

 

 

Door oppervlaktebehandeling en modificatie kunnen de functies en levensduur van materialen worden verbeterd. Onze gebruikelijke methoden voor oppervlaktebehandeling en modificatie kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdcategorieën:

 

 

 

Oppervlaktebehandeling en modificatie die oppervlakken bedekt:

 

Organische coatings: De organische coatings brengen verven, cement, laminaten, gesmolten poeders en smeermiddelen aan op de oppervlakken van materialen.

 

Anorganische coatings: Onze populaire anorganische coatings zijn galvaniseren, autokatalytisch plateren (stroomloos plateren), conversiecoatings, thermische sprays, hot dompelen, hardfacing, smeltovens, dunne filmcoatings zoals SiO2, SiN op metaal, glas, keramiek, ... enz. Oppervlaktebehandeling en modificatie met betrekking tot coatings wordt in detail uitgelegd in het gerelateerde submenu, alstublieftklik hier Functionele coatings / decoratieve coatings / dunne film / dikke film

 

 

 

Oppervlaktebehandeling en modificatie die oppervlakken verandert: hier op deze pagina zullen we ons hierop concentreren. Niet alle oppervlaktebehandelings- en modificatietechnieken die we hieronder beschrijven, zijn op micro- of nanoschaal, maar we zullen ze toch kort vermelden, aangezien de basisdoelstellingen en -methoden in significante mate vergelijkbaar zijn met die op microproductieschaal.

 

 

 

Harden: Selectieve oppervlakteharding door laser, vlam, inductie en elektronenstraal.

 

 

 

Behandelingen met hoge energie: Sommige van onze behandelingen met hoge energie omvatten ionenimplantatie, laserbeglazing en -fusie en behandeling met elektronenstralen.

 

 

 

Dunne diffusiebehandelingen: Dunne diffusieprocessen omvatten ferritische nitrocarbonisatie, boronisatie en andere reactieprocessen bij hoge temperatuur zoals TiC, VC.

 

 

 

Zware diffusiebehandelingen: Onze zware diffusieprocessen omvatten carboneren, nitreren en carbonitreren.

 

 

 

Speciale oppervlaktebehandelingen: Speciale behandelingen zoals cryogene, magnetische en sonische behandelingen tasten zowel de oppervlakken als de bulkmaterialen aan.

 

 

 

De selectieve hardingsprocessen kunnen worden uitgevoerd door vlam, inductie, elektronenstraal, laserstraal. Grote substraten worden diep uitgehard door middel van vlamverharding. Inductieharden daarentegen wordt gebruikt voor kleine onderdelen. Laser- en elektronenbundelverharding worden soms niet onderscheiden van die in hardfacings of hoogenergetische behandelingen. Deze processen voor oppervlaktebehandeling en modificatie zijn alleen van toepassing op staalsoorten met voldoende koolstof- en legeringsgehalte om harden door afschrikken mogelijk te maken. Gietijzer, koolstofstaal, gereedschapsstaal en gelegeerd staal zijn geschikt voor deze oppervlaktebehandeling en modificatiemethode. Afmetingen van onderdelen worden niet significant gewijzigd door deze verhardende oppervlaktebehandelingen. De uithardingsdiepte kan variëren van 250 micron tot de gehele sectiediepte. In het geval van de hele sectie moet de sectie echter dun zijn, minder dan 25 mm (1 inch), of klein, aangezien de verhardingsprocessen een snelle afkoeling van materialen vereisen, soms binnen een seconde. Dit is moeilijk te bereiken bij grote werkstukken en daarom kunnen bij grote secties alleen de oppervlakken worden uitgehard. Als een populair oppervlaktebehandelings- en modificatieproces harden we veren, mesbladen en chirurgische bladen naast vele andere producten.

 

 

 

Hoogenergetische processen zijn relatief nieuwe methoden voor oppervlaktebehandeling en modificatie. Eigenschappen van oppervlakken worden gewijzigd zonder de afmetingen te wijzigen. Onze populaire hoogenergetische oppervlaktebehandelingsprocessen zijn elektronenstraalbehandeling, ionenimplantatie en laserstraalbehandeling.

 

 

 

Elektronenstraalbehandeling: Oppervlaktebehandeling met elektronenstraal verandert de oppervlakte-eigenschappen door snelle verwarming en snelle afkoeling - in de orde van 10exp6 Celsius/sec (10exp6 Fahrenheit/sec) in een zeer ondiep gebied rond 100 micron nabij het materiaaloppervlak. Elektronenstraalbehandeling kan ook worden gebruikt bij het oplassen om oppervlaktelegeringen te produceren.

 

 

 

Ionenimplantatie: deze methode van oppervlaktebehandeling en modificatie maakt gebruik van een elektronenstraal of plasma om gasatomen met voldoende energie om te zetten in ionen, en de ionen te implanteren/invoegen in het atomaire rooster van het substraat, versneld door magnetische spoelen in een vacuümkamer. Vacuüm maakt het gemakkelijker voor ionen om vrij in de kamer te bewegen. De mismatch tussen geïmplanteerde ionen en het oppervlak van het metaal creëert atomaire defecten die het oppervlak verharden.

 

 

 

Laserstraalbehandeling: Net als de oppervlaktebehandeling en -modificatie met elektronenstraal, verandert laserstraalbehandeling de oppervlakte-eigenschappen door snelle verwarming en snelle afkoeling in een zeer ondiep gebied nabij het oppervlak. Deze methode voor oppervlaktebehandeling en -modificatie kan ook worden gebruikt in hardfacing om oppervlaktelegeringen te produceren.

 

 

 

Een knowhow in implantaatdoseringen en behandelingsparameters maakt het voor ons mogelijk om deze hoogenergetische oppervlaktebehandelingstechnieken in onze fabricage-installaties te gebruiken.

 

 

 

Dunne diffusie oppervlaktebehandelingen:

​

Ferritische nitrocarburisatie is een hardingsproces dat stikstof en koolstof bij subkritische temperaturen in ferrometalen diffundeert. De verwerkingstemperatuur is meestal 565 Celsius (1049 Fahrenheit). Bij deze temperatuur bevinden staal en andere ferrolegeringen zich nog in een ferritische fase, wat voordelig is in vergelijking met andere hardingsprocessen die plaatsvinden in de austenitische fase. Het proces wordt gebruikt om te verbeteren:

 

•schuurweerstand

 

•vermoeidheidseigenschappen

 

•corrosieweerstand

 

Door de lage verwerkingstemperaturen treedt er tijdens het uithardingsproces zeer weinig vormvervorming op.

 

 

 

Boroniseren is het proces waarbij boor in een metaal of legering wordt gebracht. Het is een oppervlakteverhardings- en modificatieproces waarbij booratomen in het oppervlak van een metalen onderdeel worden gediffundeerd. Hierdoor bevat het oppervlak metaalboriden, zoals ijzerboriden en nikkelboriden. In zuivere staat hebben deze boriden een extreem hoge hardheid en slijtvastheid. Geboroniseerde metalen onderdelen zijn extreem slijtvast en gaan vaak tot vijf keer langer mee dan componenten die zijn behandeld met conventionele warmtebehandelingen zoals harden, carboneren, nitreren, nitrocarboneren of inductieharden.

 

​

 

Zware diffusie oppervlaktebehandeling en modificatie: Als het koolstofgehalte laag is (minder dan 0,25% bijvoorbeeld), kunnen we het koolstofgehalte van het oppervlak voor verharding verhogen. Het onderdeel kan ofwel met warmte worden behandeld door afschrikken in een vloeistof of afgekoeld worden in stilstaande lucht, afhankelijk van de gewenste eigenschappen. Deze methode laat alleen lokale uitharding toe aan het oppervlak, maar niet in de kern. Dit is soms zeer wenselijk omdat het een hard oppervlak mogelijk maakt met goede slijtage-eigenschappen zoals in tandwielen, maar een taaie binnenkern heeft die goed presteert onder impactbelasting.

 

 

 

Bij een van de oppervlaktebehandelings- en modificatietechnieken, namelijk Carburizing, voegen we koolstof toe aan het oppervlak. We stellen het onderdeel bloot aan een koolstofrijke atmosfeer bij een verhoogde temperatuur en laten diffusie toe om de koolstofatomen in het staal over te brengen. Diffusie vindt alleen plaats als het staal een laag koolstofgehalte heeft, omdat diffusie werkt volgens het differentiaal van het concentratieprincipe.

 

 

 

Pack Carburizing: Onderdelen worden verpakt in een medium met een hoog koolstofgehalte, zoals koolstofpoeder en 12 tot 72 uur in een oven verwarmd op 900 Celsius (1652 Fahrenheit). Bij deze temperaturen ontstaat CO-gas dat een sterk reductiemiddel is. De reductiereactie vindt plaats op het oppervlak van het staal waarbij koolstof vrijkomt. De koolstof wordt vervolgens door de hoge temperatuur in het oppervlak verspreid. De koolstof op het oppervlak is 0,7% tot 1,2%, afhankelijk van de procesomstandigheden. De bereikte hardheid is 60 - 65 RC. De diepte van de gecarbureerde behuizing varieert van ongeveer 0,1 mm tot 1,5 mm. Het carbureren van een pakking vereist een goede beheersing van de temperatuuruniformiteit en consistentie bij verwarming.

 

 

 

Gascarbureren: bij deze variant van oppervlaktebehandeling wordt koolmonoxidegas (CO) toegevoerd aan een verwarmde oven en vindt de reductiereactie van afzetting van koolstof plaats op het oppervlak van de onderdelen. Dit proces overwint de meeste problemen van het carboneren van de pakking. Een zorg is echter de veilige insluiting van het CO-gas.

 

 

 

Liquid Carburizing: De stalen onderdelen worden ondergedompeld in een gesmolten koolstofrijk bad.

 

 

 

Nitreren is een oppervlaktebehandeling en modificatieproces waarbij stikstof in het oppervlak van staal wordt verspreid. Stikstof vormt nitriden met elementen zoals aluminium, chroom en molybdeen. De onderdelen zijn warmtebehandeld en getemperd voordat ze worden genitreerd. De onderdelen worden vervolgens gereinigd en verwarmd in een oven in een atmosfeer van gedissocieerde ammoniak (met N en H) gedurende 10 tot 40 uur bij 500-625 Celsius (932 - 1157 Fahrenheit). Stikstof diffundeert in het staal en vormt nitridelegeringen. Deze dringt door tot een diepte van 0,65 mm. De behuizing is erg hard en de vervorming is laag. Omdat de behuizing dun is, wordt oppervlakteslijpen niet aanbevolen en daarom is nitreerbehandeling mogelijk geen optie voor oppervlakken met zeer gladde afwerkingseisen.

 

 

 

Het carbonitrerende oppervlaktebehandeling- en modificatieproces is het meest geschikt voor staalsoorten met een laag koolstofgehalte. Bij het carbonitreringsproces worden zowel koolstof als stikstof in het oppervlak gediffundeerd. De onderdelen worden verhit in een atmosfeer van een koolwaterstof (zoals methaan of propaan) gemengd met Ammoniak (NH3). Simpel gezegd, het proces is een mix van carboneren en nitreren. Carbonitrerende oppervlaktebehandeling wordt uitgevoerd bij temperaturen van 760 - 870 Celsius (1400 - 1598 Fahrenheit), het wordt vervolgens geblust in een aardgas (zuurstofvrije) atmosfeer. Het carbonitreringsproces is niet geschikt voor onderdelen met hoge precisie vanwege de inherente vervormingen. De bereikte hardheid is vergelijkbaar met carboneren (60 - 65 RC) maar niet zo hoog als nitreren (70 RC). De kastdiepte ligt tussen 0,1 en 0,75 mm. De behuizing is rijk aan nitriden en martensiet. Daaropvolgend temperen is nodig om de broosheid te verminderen.

 

 

 

Speciale oppervlaktebehandelings- en modificatieprocessen bevinden zich in een vroeg ontwikkelingsstadium en hun effectiviteit is nog niet bewezen. Zij zijn:

 

 

 

Cryogene behandeling: Over het algemeen toegepast op gehard staal, het substraat langzaam afkoelen tot ongeveer -166 Celsius (-300 Fahrenheit) om de dichtheid van het materiaal te verhogen en zo de slijtvastheid en dimensiestabiliteit te vergroten.

 

 

 

Trillingsbehandeling: Deze zijn bedoeld om de thermische spanning die is opgebouwd bij warmtebehandelingen door trillingen te verlichten en de levensduur te verlengen.

 

 

 

Magnetische behandeling: deze zijn bedoeld om de opstelling van atomen in materialen door magnetische velden te veranderen en hopelijk de levensduur van de slijtage te verbeteren.

 

 

 

De effectiviteit van deze speciale oppervlaktebehandelings- en modificatietechnieken moet nog worden bewezen. Ook deze drie technieken hierboven hebben invloed op het stortgoed naast de oppervlakten.