[科普中国]-电火花涂覆

电火花涂覆是利用电极材料与金属零部件表面的火花放电作用，把作为火花放电极的导电材料（如WC、TiC）熔渗于金属表面，形成表面合金化涂覆层的工艺方法，即是一种直接利用高密度电能对金属表面进行涂覆处理的技术。电火花涂覆能够有效地提高零部件表面的耐磨性、耐腐蚀性和耐热性等，而不影响基体内部的组织和性能，特别适于工模具和大型机械零部件的局部处理，广泛应用于电机、电器、机械、化工、轧钢等行业。1

电火花涂覆的原理电火花涂覆是采用硬质合金、石墨、合金钢、钢或铝等导电材料作为涂覆时的工具电极，在空气或特殊气体中，与被涂覆的金属工件之间产生火花放电，直接利用火花放出的电能，使电极材料溶渗和转移到工件表层，在工件表面构成所谓强化层，从而改善工件表面的物理化学性能，提高金属表面的硬度、耐磨性或耐腐蚀性，延长工件的使用寿命。下图为电火花涂覆原理图。

电火花涂覆的用途电火花涂覆层有较高的耐磨性，所以在工业、农业、国防和科研等各方面均得到广泛的应用。主要用途如下：

(1)冲模、锻模、塑料模、弯曲模等模具的涂覆强化，通常使用寿命可提高1~2倍。

(2)切削刀具，如车刀、拉刀，铣刀、锯刃、丝锥、钻头和凿子等的涂覆强化，可延长使用寿命或提高切削速度。

(3)机械零件如凸轮、导轨、导轮、导柱、刮板、轧辊等蘑损部位的涂覆强化。在农机零件的修复方面，涂覆强化主要用予磨损量小韵尺寸恢复及提嵩修复部位的耐磨性。2

涂覆强化工艺1、规范的选择

涂覆强化层的厚度与采用的脉冲电压及放电时间有关。电压高，放电时间长，则涂层厚，光洁度低。所以，一般的强化机都有粗、中、精加工规准。在强化开始时采用粗规准，以提高强化层厚度；强化结束时采用精规准，以提高表面光洁度。

2、电极材料

涂覆强化用电极材料多为各种合金和硬质合金。采用不同的电极材料可得到不同的效果。下图是采用不同的电极材料强化45号钢时的强化层的性能。

3、电火花强化的生产效率是以单位时间内所强化的面积来表示，如厘米2/分，或毫米2/秒。也有用强化单位面积所需时间来表示的，如分/厘米2，秒/毫米2。涂覆强化的生产率与设备的功率和频率有关，单个脉冲能量高，加工时脉冲放电频率高，生产率就高。当前设备所能达到的生产率一般在5分/厘米2或几厘米2/分。

4、强化操作

首先根据加工件的要求选择规准。选择适当的材料为电极，并将其夹持在振动杆上。强化时电极与工件要保持适当的压力，移动速度要均匀适当，移动方向如下图所示。

电极要与工件表面垂直或稍微倾斜，但不要正对工件的棱角，否则破坏棱角的锋利。强化开始时，火花呈黄色，且向四周强烈飞溅，然后火花逐渐变为蓝色，有微弱飞溅，说明已形成强化层。强化层应呈均匀细致的白色亮带。操作过程可重复进行。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学