在精密五金加工领域,纳米级表面处理工艺能够改善五金件的性能与品质,满足制造对表面精度、耐磨性、耐腐蚀性等方面的严苛要求。以下为几种常见的纳米级表面处理工艺。
化学沉积工艺
化学沉积是在特定的化学溶液中,通过化学反应使金属或非金属材料在五金件表面沉积形成纳米级薄膜。其中,化学镀镍磷合金工艺应用广泛,它无需外接电源,利用还原剂在金属表面发生自催化反应,形成均匀、致密的镍磷合金层。该合金层具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和硬度,在电子、机械等领域的精密五金件上,能有效保护基体材料。例如,在手机金属外壳的加工中,化学镀镍磷合金层可增强外壳的抗刮耐磨能力,同时提升其电磁屏蔽性能。
气相沉积工艺
气相沉积(PVD)通过物理过程将材料气化成原子或分子,然后沉积在五金件表面形成纳米级薄膜。常见的 PVD 工艺包括真空蒸镀、溅射镀膜和离子镀。真空蒸镀是将镀膜材料加热至蒸发,蒸发后的原子或分子在真空环境中沉积到五金件表面;溅射镀膜则是利用高能粒子轰击靶材,使靶材原子溅射到五金件表面形成薄膜;离子镀结合了蒸发和溅射原理,在镀膜过程中,离子会对薄膜表面进行轰击,使薄膜更加致密。PVD 工艺制备的薄膜纯度高、附着力强,常用于在精密刀具、模具表面镀制氮化钛、氮化铬等超硬耐磨涂层,提高工具的使用寿命和加工精度。
表面改性工艺
表面改性工艺不添加额外材料,而是通过物理或化学方法改变五金件表面的组织结构和性能。其中,纳米喷丸技术是将高速运动的纳米级弹丸喷射到五金件表面,使表面产生塑性变形,形成纳米晶结构,从而提高表面硬度、疲劳强度和耐腐蚀性。此外,激光表面处理也是常用的改性工艺,利用高能量密度的激光束快速加热和冷却五金件表面,使表面发生相变、熔凝或形成合金层,改善表面的硬度、耐磨性和抗氧化性。例如,在航空航天精密五金件的加工中,激光表面处理可有效提升部件的高温性能。
自组装单分子膜技术
自组装单分子膜技术是利用分子间的相互作用,使表面活性剂分子在五金件表面自发形成有序排列的单分子膜。这种薄膜厚度在纳米级别,能够准确控制表面的润湿性、摩擦性和腐蚀性。在微机电系统(MEMS)精密五金件的加工中,自组装单分子膜可降低部件间的摩擦阻力,提高系统的可靠性和使用寿命。