«مهندسی سطح» به عنوان یک شاخه مهم در مهندسی مواد، امکان افزایش کارایی و عملکرد قطعات را با انجام فرایندهای سطحی فراهم می آورد. افزایش مقاومت به سایش، فرسایش و خوردگی از جمله نیازهای اصلی صنایع است که با این تکنیک قابل دستیابی می باشد. در این نوشتار صرفا انواع روشهای مهندسی سطح بطور خلاصه وار آورده شده است:

سعی شده است نکات کلیدی بحث خلاصه وار مطرح شود:
1- «مهندسی سطح» به دسته ای از فرایندها اطلاق می شود که با اعمال فرایندهای آن خواص سطحی اعم از سایش، خوردگی، فرسایش دچار تغییر و بهبود می شود. همچنین برای کاربردهای تزئینی دارای کاربردهای گسترده ای است.
2- فرایندهای «مهندسی سطح» به دو دسته اصلی فرایندهای «اصلاح سطحی» و فرایندهای «پوشش سطحی» تقسیم بندی می شود که در دسته اول، افزایش خواص و تغییرات فقط در سطح داخلی قطعه (به عمق 100 تا 500 میکرومتر) اتفاق می افتد، اما در دسته دوم، یک لایه چمقاوم (از ضخامت نانومتر تا چند میلیمتر) بر قطعه کار ایجاد می شود.
3- فرایندهای «اصلاح سطحی» خود شامل دو بخش اصلی است: تغییر خواص سطحی با روشهای حرارتی-شیمیایی (نفوذی) و تغییر خواص سطحی با روشهای مکانیکی (مانند شات بلاست و شات پینینگ). روشهای موجود در دسته اول به دلیل نیاز به پدیده نفوذ، نوعا در دماهای بالا قابل انجام است اما روشهای دسته دوم در دمای اتاق نیز قابل انجام و اعمال می باشد.
4- فرایندهای «حرارتی-شیمیایی» (زیر دسته اصلاح سطحی)، دارای دو دسته «نفوذ بین نشینی» و «نفوذ جانشینی» است که دسته اول شامل فرایندهای کربن دهی، نیتروژن دهی و بوردهی می باشد و دسته دوم شامل فرایندهای آلومینایزینگ (آلومینیوم دهی) و کرومایزینگ (کروم دهی) و ... می شود.

surface eng.
5- از جمله اصلی ترین فرایندهای نفوذی (حرارتی-شیمیایی) که در دنیا و ایران تجاری شده است، فرایند «نیتروژن دهی پلاسمایی» می باشد که به دلیل انجام فرایند در خلا و در دمای زیر دمای 500 درجه، هیچ گونه اعوجاج و تابیدگی در قطعه نهایی ایجاد نمی شود.
6- فرایندهای «پوشش سطحی» دارای تنوع بسیار بالایی می باشد که با توجه به محیط فراوری و ایجاد پوشش به سه دسته «فراوری از جامد»، «فراوری از مایع» و «فراوری از بخار» تقسیم بندی می شود. لذا محیط ایجاد پوشش در این دسته بندی تعیین کننده می باشد. به عنوان مثال روش پاشش (اعم از پاشش حرارتی، VPS، HVOF و پاشش پلاسمایی) و نیز روش روکش کاری Cladding در دسته «فراوری از جامد» قرار دارد. همچنین پوششهای اعمال شده با استفاده از روش آبکاری الکتروشیمیایی و الکترولسی در دسته «فراوری از مایع» قرار می گیرد. در نهایت روشهای پر کاربرد رسوب فیزیکی از فاز بخار (PVD) و رسوب شیمیایی از فاز بخار (CVD) در خانواده «فراوری از بخار» قرار دارد. که در نوشتار آتی در خصوص مقایسه روشهای نامبرده توضیحاتی آورده خواهد شد.
نگاهی کلی بر فرایندهای مهندسی سطح:
overview


منبع: کتاب «مهندسی نانوپوشش سخت و مقاوم» نوشته: دکتر حسن علم خواه