金屬粉體材料表面改性技術(shù)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(shù)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(xiàn)代制造業(yè)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(shù)已開展大量的研究工作,然而目前還缺少相關(guān)對該領域成果進行較為系統(tǒng)介紹的研究報道。通過收集近年來大量相關(guān)文獻,依次介紹了鍍層技術(shù)、機械合金化技術(shù)、滲層技術(shù)、表面涂覆技術(shù)4種典型表面改性技術(shù)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(shù)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(shù)的優(yōu)缺點。鑒于該技術(shù)具有巨大的未來發(fā)展?jié)摿?基于不同表面改性技術(shù)的特點及當前的研究現(xiàn)狀,對加快未來金屬粉體表面改性技術(shù)發(fā)展給出了幾點關(guān)鍵思路。

關(guān)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(shù)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(jié)與展望：

      隨著各類金屬粉體材料固結(jié)技術(shù)的飛速發(fā)展以及各類功能性金屬粉體材料不斷地被研發(fā),市場對優(yōu)質(zhì)金屬粉體材料的需求越來越大,僅僅靠傳統(tǒng)的制粉工藝已經(jīng)無法滿足更高標準的需求。表面改性技術(shù)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(shù)手段,然而應用于金屬粉體的表面改性方面使得制備更優(yōu)異性能的金屬粉體材料成為可能。當然,各類表面改性技術(shù)也存在著其局限性,具體表現(xiàn)在:(1)鍍液排放導致較大的環(huán)境污染需要進一步被解決,電鍍技術(shù)應用于金屬粉體表面改性方面還有待于開發(fā);(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(shù)效率過慢,目前的設備無法滿足大批量生產(chǎn)的要求;(4)表面涂覆技術(shù)雜而不精,各方面研究淺顯,尚不成熟,離工業(yè)化應用還有很長的路要走。

      故未來研究者還需重點關(guān)注以下幾個方面:(1)對于鍍層技術(shù),優(yōu)化鍍液組分,提高廢液處理技術(shù),盡可能實現(xiàn)鍍液的循環(huán)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(jīng)成熟應用于塊體材料表面的改性技術(shù)向著粉體材料表面改性方面轉(zhuǎn)化,例如發(fā)展多年的滲氧、滲硫技術(shù)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(guān)注如何減小電流分布不均勻?qū)﹀兎圻^程產(chǎn)生的不利影響;(3)提高技術(shù)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(shù)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(jié)合第一性原理、有限元仿真等手段,結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)進一步優(yōu)化工藝方案,精準調(diào)控工藝參數(shù)。作為未來具有發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展前景的制造技術(shù),在努力解決如上問題的基礎之上,加大在工業(yè)上的應用,開發(fā)高能、高效且清潔的表面改性技術(shù)設備,充分發(fā)揮金屬粉體材料表面改性技術(shù)獨特的優(yōu)勢,從而加快對金屬粉體有重大需求領域的發(fā)展,這將會成為提高國家綜合實力,加快高新技術(shù)發(fā)展的助推器。