金属粉体材料表面改性技术及应用研究进展 

陈睿铎^1,2, 崔国栋^1,2, 陈大志^1,2, 张程菘^1,2

(1.西南交通大学材料科学与工程学院,四川 成都 610031; 

2.宜宾西南交通大学研究院,四川 宜宾 644002) 

摘　要：采用表面改性技术对金属粉体材料进行表面处理,可赋予金属粉体材料更多的组分和性能,满足现代制造业对多组分、多功能金属粉体材料的需求。目前针对金属粉体表面改性技术已开展大量的研究工作,然而目前还缺少相关对该领域成果进行较为系统介绍的研究报道。通过收集近年来大量相关文献,依次介绍了镀层技术、机械合金化技术、渗层技术、表面涂覆技术4种典型表面改性技术在金属粉体表面改性处理上的实验研究,重点描述了各类技术对于提升金属粉体材料性能方面的具体应用,分析了4种不同表面改性技术的优缺点。鉴于该技术具有巨大的未来发展潜力,基于不同表面改性技术的特点及当前的研究现状,对加快未来金属粉体表面改性技术发展给出了几点关键思路。

关键词：金属粉体;表面改性;研究进展;应用

引用格式：

陈睿铎,崔国栋,陈大志,张程菘. 金属粉体材料表面改性技术及应用研究进展[J]. 钢铁研究学报,2023,35(05):504-520.

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20220147

总结与展望：

      随着各类金属粉体材料固结技术的飞速发展以及各类功能性金属粉体材料不断地被研发,市场对优质金属粉体材料的需求越来越大,仅仅靠传统的制粉工艺已经无法满足更高标准的需求。表面改性技术本用来作为延长零件使用寿命和改善零件使用性能的重要技术手段,然而应用于金属粉体的表面改性方面使得制备更优异性能的金属粉体材料成为可能。当然,各类表面改性技术也存在着其局限性,具体表现在:(1)镀液排放导致较大的环境污染需要进一步被解决,电镀技术应用于金属粉体表面改性方面还有待于开发;(2)渗粉用气体利用率低,并且目前仅局限于渗氮、渗碳,应用范围过窄;(3)机械合金化技术效率过慢,目前的设备无法满足大批量生产的要求;(4)表面涂覆技术杂而不精,各方面研究浅显,尚不成熟,离工业化应用还有很长的路要走。

      故未来研究者还需重点关注以下几个方面:(1)对于镀层技术,优化镀液组分,提高废液处理技术,尽可能实现镀液的循环再利用,对溶液中金属元素分离回收,从废液中直接制备高价值材料;(2)尽量将已经成熟应用于块体材料表面的改性技术向着粉体材料表面改性方面转化,例如发展多年的渗氧、渗硫技术目前还没有在金属粉体表面改性方面的报道,而对于电镀,需要重点关注如何减小电流分布不均匀对镀粉过程产生的不利影响;(3)提高技术效率,提升机械合金化的制备效率(包括缩短制备时间,增加设备一次性的制粉量),改进渗层技术的设备,解决粉体受渗不均匀的问题,同时提高气体利用率;(4)增加并完善针对金属粉体材料表面改性的理论性研究,包括其热力学、动力学的研究,结合第一性原理、有限元仿真等手段,结合现代计算机技术进一步优化工艺方案,精准调控工艺参数。作为未来具有发展潜力和发展前景的制造技术,在努力解决如上问题的基础之上,加大在工业上的应用,开发高能、高效且清洁的表面改性技术设备,充分发挥金属粉体材料表面改性技术独特的优势,从而加快对金属粉体有重大需求领域的发展,这将会成为提高国家综合实力,加快高新技术发展的助推器。