材料表面处理是一种增强零件表面性能和延长零件使用寿命的经济适用的工艺。传统表面处理应用较多的是电镀铬工艺,在电镀过程中会产生有毒物质,还会释放致癌酸雾,给环境和操作工人的健康带来很大的危害。为了解决这个问题,有必要研究新的环保而抗蚀耐磨的金属表面处理工艺。等离子无毒表面覆铬工艺是笔者提出的一种新工艺。试验证明:本工艺利用等离子弧加热、特制焊枪和数控技术,可在金属零件表面形成一层薄而分布均匀的高铬合金层,而且在形成合金层的过程中,不会出现由于表面温升过大而导致零件变形报废的现象。本文主要研究内容如下:(1)针对传统工业电镀工艺中的严重缺陷,提出并设计新的环保且抗蚀耐磨的金属表面处理工艺。同时对国内外表面处理技术的研究现状进行介绍,分析各工艺的优缺点。在现有技术的基础上设计并实施了一种等离子无毒表面覆铬工艺。(2)对焊枪结构进行深入研究。利用FLUENT软件对焊枪喷嘴结构参数进行优化,为零件表面覆盖一层薄而均匀的高铬合金层打下坚实基础。(3)设计了一种新型钨针内腔送粉装置。利用钨针的内部空间来完成送粉的任务,实现等离子气通道、粉末通道、保护气通道和冷却水通道完美耦合。这种送粉装置明显增加了合金粉末的预热时间,并排除了粉末内的水分和杂质,使合金层的质量显著提高。(4)对焊枪运动路径的控制方法进行研究。提出利用数控技术控制焊枪行走轨迹、移动速度和间距,实现对焊枪运动路径的精确控制以获得合理的合金层厚度。(5)建立单道熔覆层工艺模型,分析研究工艺参数对合金层质量的影响。并利用中心复合试验法取得了较佳的工艺参数匹配。(6)试验结果证明:本文提出的等离子无毒表面覆铬工艺是可以在圆柱型及平板类零件表面获得厚度不大于1mm,高低差不超过0.3mm的高铬合金层。