二、38CrMoAl钢表面搪瓷涂层的制备及性能
绪论
研究背景及意义
近年来世界经济、技术发展迅猛，人们的日常生活水平持续上升，经济的发展促进了塑料制品在日常生活的需求不断增长，注塑机的使用率大幅度上升，进而使塑料工业带来的效益在世界经济发展中的分量日益增大，资料记载截止到2012年，中国注塑机的产量已达到30多万台套，其中注塑机、挤出机大概占总产量的79%以上。伴随着技术的发展，塑料原料的种类越来越多，如出现了各种各样新式的改性、增强及特定功能性高分子材料，随之而来的是，注塑机的使用要求越来越高，仅凭产品的价格优势已经很难在激烈的产品竞争中生存，而技术优势才是真正的优势。现如今，发达国家注塑机的机型主要有高技术精密注塑机、大型注塑机等。经过这几年对发达国家注塑机关键部件的制作技术的引入与创新,我国在低端注塑机方面的制造水准与发达国家相比而言已基本没有太大差别。中国塑机不论是在生产还是消费方面其数量极大，目前基本处于全球领先地位，对于国内要求不是很高的塑料制品的加工,在技术上,国产的中低端塑机大都能达到其质量、精度要求，然而每年仍需花费巨额钱款引进国外的高端塑机。从总体看，低端注塑机在市场上很难再抢占先机，其市场竞争力也一直在减弱。例如：对于高端的Pc导光板进行注塑时，在注射速度(＞300mm/s)方面，国内注塑机达不到要求。因而，高精密注塑机尤其是其关键部件的高精度研发与制作迫在眉睫。
螺杆作为注塑机的主要零部件,使用率大大提升的同时,对其使用性能也提出了更高的要求。注塑时，螺杆旋转带动物料进入螺槽并向头部运送，运送过程中的物料不仅要受到螺杆的剪切力，还要承受料简传递的热量，在这两者的共同作用下不断慢慢地塑化，熔融和均化。此时，螺杆处于高温、高压状态下的应力腐蚀，极易因磨损、腐蚀使之与料简之间间隙过大而不能正常挤、注导致报废，从而极大地降低了注塑机螺杆的使用寿命。螺杆的实际工作状况表明，不单单要求其表面要有较高的硬度、强度、抗疲劳等性能，对其高温环境下的耐磨、耐蚀性能的要求更高。
近十几年来，制造塑机设备的很多厂家采用各种方式方法对螺杆的工作表面进行表面强化处理，目的在于有效的提升螺杆的使用寿命，但结果都差强人意。目前常规的螺杆强化处理包括：表面氮化工艺、电镀硬铬工艺、高速钢整体淬火工艺、等离子喷镀工艺、堆焊合金工艺、氧-乙炔喷焊工艺、化学镀Ni-P合金层工艺、热喷涂工艺等。然而以上这些常用的表面强化工艺都有各自的不足之处，比如：氮化处理的渗氮层厚度满足不了要求，使螺杆达不到理想的寿命；镀铬、热喷涂处理的表层耐磨性得到了改善,但与基体结合强度不是很高，导致其在作业途中极易脱落；堆焊(Cr、Vi、Co、W和B等材料)技术加工成本较高，工艺流程繁琐，加工过程易于在局部导致较高的残余应力，并且在后续的车削、精磨等工序中，上一道工序引起的残余应力得到释放将引起尺寸和形状的改变等。随着激光行业的发展，激光熔覆技术也将逐渐应用于螺杆的表面强化处理，激光对其表面处理后获得的熔覆层与基体间属于冶金结合，不仅有很高的结合强，而且熔覆层的硬度极高、耐磨性好，从而使基体免受磨损。然而激光熔覆的缺点是熔覆层残余应力过高而伴随裂纹的生成与扩展，常使得表面改性层的剥落，而且传统的激光熔覆大多为多道搭接工艺，不仅工艺复杂而且成型性差、工时长，大型激光设备导致成本较高，尤其在熔覆大尺寸零件时问题更为严重。因此，如何提高螺杆的寿命，是如今螺杆选材及表面处理的一个重要问题与难题，越来越受到人们的重视。
陶瓷材料具有非常优异的耐腐蚀性能，搪瓷技术应用于工业的关注度越来越高，因为将陶瓷材料涂覆于金属表面后，得到的复合材料既兼顾了金属材料优异的物理机械性能，又保存了陶瓷材料良好的耐腐蚀性。这些性能是其它任何材料难以同时拥有的，搪瓷技术在航天、化工、建筑等领域中已经被广泛使用。
搪瓷涂覆法是将玻璃釉料涂覆在金属基体表面，然后釉料被加热至熔融态，高温作用下熔融的釉料与金属基材会发生强烈护散，冷却后基材表面会形成一层致密且与其结合牢固的涂层，即搪瓷涂覆工艺。将搪瓷釉料熔覆于金属基板表面能够使其免受磨损、腐蚀，从而延长了其使用寿命，而且金属在高温环境下的优良力学性能和抗高温腐蚀性能不能同时满足的矛盾也迎刃而解。搪瓷涂层的厚度不宜过高，因为它的主要作用是保护基体金属不受外界侵蚀；而基体合金主要承担高温工作状态下的物理机械强度。由于基体合金和搪瓷涂层可以分别设计，所以高温下的搪瓷制品不仅有足够的机械强度，即具备高温力学性能，并且其表面的搪瓷涂层又具有非凡的耐腐蚀性能，在高温条件且有腐蚀介质的环境下特别耐用。因此，为了降低螺杆的磨损与腐蚀，提高螺杆的使用寿命，本文通过搪瓷技术在38CrMoAI钢表面烧制搪瓷涂层，为应用于注塑机螺杆表面提供理论依据。
