材料加工與製造

表面處理(surface treatment)

表面處理是指只對零件的外皮做處理,使它更硬、更耐疲勞、更耐腐蝕或更美觀,而不改變底下的整體材料。想想把鋼柵欄鍍鋅、把鋁製手機殼陽極處理、或對彈簧做珠擊。這個做法之所以有效,是因為腐蝕、磨耗、疲勞開裂等許多失效都始於表面,所以只改善表面就能便宜地換來很大的好處。

這個家族範圍很廣。珠擊用微小的珠子噴擊表面,使外皮塑性伸展,最終處於壓應力狀態,而這種壓縮殘留應力把疲勞裂縫擠合,這正是彈簧、齒輪、飛機零件要做珠擊的原因。塗層加上一層保護:油漆、電鍍或熱浸鍍鋅、薄硬的物理氣相沉積(PVD)膜。陽極處理以電解在鋁上長出又厚又硬的保護氧化層。表面硬化(滲碳或氮化)把碳或氮擴散進表面,在強韌的心部之上做出一層硬皮。

誠實的一點是:表面處理是一層皮,它的好處只維持到這層皮還在為止。珠擊的壓縮層很薄,一旦裂縫長過它、或表面被切削掉,保護就消失了。被刮穿的塗層反而可能加速局部腐蝕,而硬皮覆蓋在軟心之上時,若心部在其下變形,硬皮可能剝落。所以表面處理既有威力又便宜,但只有在表面保持完好時,才能防護對應的威脅。

鋼氣門彈簧經珠擊:以珠子噴擊使表面留下壓縮殘留應力,而因為疲勞裂縫始於表面,這層被擠壓的皮可使彈簧的疲勞壽命增加數倍。

珠擊不加入材料;它植入一層壓縮的皮,在表面疲勞裂縫萌生前就與之對抗。

表面處理只保護表面:它的好處止於被處理的皮的邊界,被刮穿的塗層或被裂縫穿過的珠擊層,可能使零件不比未處理更好,甚至在局部更糟。

又称
surface engineeringsurface finishing表面工程