金屬粉體材料表面改性技術及應用研究進展 

陳睿鐸^1,2, 崔國棟^1,2, 陳大志^1,2, 張程菘^1,2

(1.西南交通大學材料科學與工程學院,四川 成都 610031; 

2.宜賓西南交通大學研究院,四川 宜賓 644002) 

摘　要：采用表面改性技術對金屬粉體材料進行表面處理,可賦予金屬粉體材料更多的組分和性能,滿足現代制造業對多組分、多功能金屬粉體材料的需求。目前針對金屬粉體表面改性技術已開展大量的研究工作,然而目前還缺少相關對該領域成果進行較為系統介紹的研究報道。通過收集近年來大量相關文獻,依次介紹了鍍層技術、機械合金化技術、滲層技術、表面涂覆技術4種典型表面改性技術在金屬粉體表面改性處理上的實驗研究,重點描述了各類技術對于提升金屬粉體材料性能方面的具體應用,分析了4種不同表面改性技術的優缺點。鑒于該技術具有巨大的未來發展潛力,基于不同表面改性技術的特點及當前的研究現狀,對加快未來金屬粉體表面改性技術發展給出了幾點關鍵思路。

關鍵詞：金屬粉體;表面改性;研究進展;應用

引用格式：

陳睿鐸,崔國棟,陳大志,張程菘. 金屬粉體材料表面改性技術及應用研究進展[J]. 鋼鐵研究學報,2023,35(05):504-520.

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20220147

總結與展望：

      隨著各類金屬粉體材料固結技術的飛速發展以及各類功能性金屬粉體材料不斷地被研發,市場對優質金屬粉體材料的需求越來越大,僅僅靠傳統的制粉工藝已經無法滿足更高標準的需求。表面改性技術本用來作為延長零件使用壽命和改善零件使用性能的重要技術手段,然而應用于金屬粉體的表面改性方面使得制備更優異性能的金屬粉體材料成為可能。當然,各類表面改性技術也存在著其局限性,具體表現在:(1)鍍液排放導致較大的環境污染需要進一步被解決,電鍍技術應用于金屬粉體表面改性方面還有待于開發;(2)滲粉用氣體利用率低,并且目前僅局限于滲氮、滲碳,應用范圍過窄;(3)機械合金化技術效率過慢,目前的設備無法滿足大批量生產的要求;(4)表面涂覆技術雜而不精,各方面研究淺顯,尚不成熟,離工業化應用還有很長的路要走。

      故未來研究者還需重點關注以下幾個方面:(1)對于鍍層技術,優化鍍液組分,提高廢液處理技術,盡可能實現鍍液的循環再利用,對溶液中金屬元素分離回收,從廢液中直接制備高價值材料;(2)盡量將已經成熟應用于塊體材料表面的改性技術向著粉體材料表面改性方面轉化,例如發展多年的滲氧、滲硫技術目前還沒有在金屬粉體表面改性方面的報道,而對于電鍍,需要重點關注如何減小電流分布不均勻對鍍粉過程產生的不利影響;(3)提高技術效率,提升機械合金化的制備效率(包括縮短制備時間,增加設備一次性的制粉量),改進滲層技術的設備,解決粉體受滲不均勻的問題,同時提高氣體利用率;(4)增加并完善針對金屬粉體材料表面改性的理論性研究,包括其熱力學、動力學的研究,結合第一性原理、有限元仿真等手段,結合現代計算機技術進一步優化工藝方案,精準調控工藝參數。作為未來具有發展潛力和發展前景的制造技術,在努力解決如上問題的基礎之上,加大在工業上的應用,開發高能、高效且清潔的表面改性技術設備,充分發揮金屬粉體材料表面改性技術獨特的優勢,從而加快對金屬粉體有重大需求領域的發展,這將會成為提高國家綜合實力,加快高新技術發展的助推器。