第三章-金属表面预处理

1、1 第三章第三章 金属表面预处理金属表面预处理 n 表面预处理的目的表面预处理的目的 n 表面预处理工艺表面预处理工艺 n表面工程技术的作业环境表面工程技术的作业环境 2 n 清除被处理材料表面附清除被处理材料表面附 着的杂质，使处理后的材料着的杂质，使处理后的材料 本体表面的原子能和处理介本体表面的原子能和处理介 质（气相或液相）的原子相质（气相或液相）的原子相 接触，原子直接在材料本体接触，原子直接在材料本体 上沉积或向材料内部扩渗；上沉积或向材料内部扩渗； n 有利于提高涂层与基体有利于提高涂层与基体 材料之间的结合强度。材料之间的结合强度。 3.1 表面预处理的目的表面预处理的目的 3

2、 3.2.1 机械清理机械清理 去除被处理零件表面的固体杂物。去除被处理零件表面的固体杂物。 3.2 表面预处理工艺表面预处理工艺 1. 1. 机械打磨机械打磨 （1 1）砂轮：粗磨加工，除毛刺、铸件的）砂轮：粗磨加工，除毛刺、铸件的 表面、焊缝周围等。表面、焊缝周围等。 （2 2）布轮：精磨抛光，使处理后的零件）布轮：精磨抛光，使处理后的零件 表面光滑美观。表面光滑美观。 磨光机及不同磨光机及不同 形状的磨光轮形状的磨光轮 包括包括机械清理机械清理、脱脂脱脂处理和处理和浸蚀浸蚀处理。处理。 4 特点：手工操作，劳动强度大，有粉尘污染。特点：手工操作，劳动强度大，有粉尘污染。 （3 3）金属轮

3、（刷）：用金属丝摩擦金属表面，除氧化皮等。）金属轮（刷）：用金属丝摩擦金属表面，除氧化皮等。 5 特点：清理效率高，适用于大批量的小型零件。特点：清理效率高，适用于大批量的小型零件。 2. 2. 滚光滚光 工件和磨料、化学溶液一起在滚筒旋转滚动（工件和磨料、化学溶液一起在滚筒旋转滚动（滚筒转速滚筒转速 （3060转转/分钟）分钟） ，使工件和磨料之间发生滚动摩擦，起到清除，使工件和磨料之间发生滚动摩擦，起到清除 污垢的目的。污垢的目的。 6 磨料的选择磨料的选择 滚光磨料有浮石、石英砂、花岗石，皮革角、贝壳、滚光磨料有浮石、石英砂、花岗石，皮革角、贝壳、 铁屑，钢砂和陶瓷碎片等铁屑，钢砂和陶瓷

4、碎片等 。 7 n 需要滚光孔壁时，磨料粒子的直径应小于孔径。需要滚光孔壁时，磨料粒子的直径应小于孔径。 n 零件上有螺纹孔时，磨料粒子的直径应大于螺纹孔径。零件上有螺纹孔时，磨料粒子的直径应大于螺纹孔径。 n 不可选用粉状或过大尺寸的磨料。不可选用粉状或过大尺寸的磨料。 选择磨料粒子的原则选择磨料粒子的原则 8 装载量最少不低于装载量最少不低于30，最多不高于，最多不高于90。 滚光液的选择：滚光液的选择： n 碱性水溶液：氢氧化钠、碳酸纳、皂角粉等加少量乳化液；碱性水溶液：氢氧化钠、碳酸纳、皂角粉等加少量乳化液； n 酸性水溶液：盐酸、硫酸、皂角粉等加少量的缓蚀剂。酸性水溶液：盐酸、硫酸、

5、皂角粉等加少量的缓蚀剂。 滚筒装载量滚筒装载量 9 硬质颗粒高速撞击工件表面，以除污垢。硬质颗粒高速撞击工件表面，以除污垢。 喷砂清理的也有粗化零件表面的作用，可提高涂层结喷砂清理的也有粗化零件表面的作用，可提高涂层结 合强度。合强度。 喷砂对金属表面还有强化的作用。喷砂对金属表面还有强化的作用。 3. 喷砂（丸）喷砂（丸） 10 喷砂分干喷和湿喷两种。喷砂分干喷和湿喷两种。 特点：效率高，污染小，可清理各种形状零件，清理质量好。特点：效率高，污染小，可清理各种形状零件，清理质量好。 吸入式喷砂机外形吸入式喷砂机外形 压力式喷砂机外形压力式喷砂机外形 吸入式喷砂枪吸入式喷砂枪 11 喷砂设备喷

6、砂设备 12 1.1.溶剂法溶剂法 (1) (1) 有机溶剂：如汽油、苯、四氯化碳等。一般在常温下脱脂。有机溶剂：如汽油、苯、四氯化碳等。一般在常温下脱脂。 特点：脱脂速度快、效果好，但溶剂易挥发、易燃、有毒性，特点：脱脂速度快、效果好，但溶剂易挥发、易燃、有毒性， 使用时应注意通风。使用时应注意通风。 3.2.2 脱脂处理脱脂处理 去除被处理零件表面的油污。去除被处理零件表面的油污。 13 由表面活性剂、缓蚀剂等组成。用超声波清洗效果更好。由表面活性剂、缓蚀剂等组成。用超声波清洗效果更好。 特点：可在常温下脱脂，加温脱脂效果更好。使用安全、无特点：可在常温下脱脂，加温脱脂效果更好。使用安全、

7、无 污染、价格低。污染、价格低。 (2) 水溶性清洗剂水溶性清洗剂 14 利用碱溶液对皂化性油脂的皂化作用和表面活性物质对非皂利用碱溶液对皂化性油脂的皂化作用和表面活性物质对非皂 化性油脂的乳化作用，除去工件表面上的各种油污。化性油脂的乳化作用，除去工件表面上的各种油污。 2. 化学法化学法 15 各种因素的作用（以钢铁预处理为例）：各种因素的作用（以钢铁预处理为例）： n 氢氧化钠：有很强的皂化能力，但含量过高会形成肥皂难氢氧化钠：有很强的皂化能力，但含量过高会形成肥皂难 以清除，一般含量以清除，一般含量 100 100克克/ /升。升。 n 碳酸钠：呈弱碱性，有一定的皂化能力和对溶液碳酸钠

8、：呈弱碱性，有一定的皂化能力和对溶液pHpH值起缓值起缓 冲作用冲作用(pH8.5(pH10.2pH10.2则肥皂发生水解则肥皂发生水解) )。 n 磷酸三钠：呈弱碱性，有一定的皂化能力和缓冲磷酸三钠：呈弱碱性，有一定的皂化能力和缓冲pHpH值的作值的作 用，有助于水玻璃从工件表面洗去。用，有助于水玻璃从工件表面洗去。 n 水玻璃：有较强的乳化能力和一定的皂化能力。但残留在水玻璃：有较强的乳化能力和一定的皂化能力。但残留在 工件表面上的水玻璃较难洗净，应与磷酸三钠配合使用。工件表面上的水玻璃较难洗净，应与磷酸三钠配合使用。 16 n 乳化剂：分子具有亲水基团和憎水乳化剂：分子具有亲水基团和憎水

9、(亲油亲油)基团，在除油过程基团，在除油过程 中，其憎水基团指向油污而亲水基团指向溶液，降低油溶液中，其憎水基团指向油污而亲水基团指向溶液，降低油溶液 界面张力，油污以极细小的油珠脱离零件表面进入溶液中成乳界面张力，油污以极细小的油珠脱离零件表面进入溶液中成乳 浊液。浊液。 n 温度：提高温度可以提高皂化反应速度，加快溶液的循环，温度：提高温度可以提高皂化反应速度，加快溶液的循环， 降低油脂的粘度，油降低油脂的粘度，油溶液界面的表面张力减低，较易湿润。溶液界面的表面张力减低，较易湿润。 n 机械作用：抖动零件、搅拌或喷射溶液以及用超声波振荡都机械作用：抖动零件、搅拌或喷射溶液以及用超声波振荡都

10、 能加快除油过程。能加快除油过程。 化学法脱脂的特点：操作简单、脱脂能力强、安全可靠。化学法脱脂的特点：操作简单、脱脂能力强、安全可靠。 17 在电化学法脱脂液中，工件接直在电化学法脱脂液中，工件接直 流电，利用电解析出的氢气或氧气流电，利用电解析出的氢气或氧气 泡使油膜变成小油珠而脱离零件。泡使油膜变成小油珠而脱离零件。 3. 电化学法电化学法 特点：脱脂效果好，速度快。阴极特点：脱脂效果好，速度快。阴极 脱脂易引起高强钢氢脆；阳极脱脂易脱脂易引起高强钢氢脆；阳极脱脂易 对有色金属产生腐蚀。对有色金属产生腐蚀。 18 19 1.1.化学抛光化学抛光 零件浸在抛光液内，通过化学介质零件浸在抛光

11、液内，通过化学介质 对金属表面凸出部分的溶解降低表面粗对金属表面凸出部分的溶解降低表面粗 糙度，提高零件表面光亮度。糙度，提高零件表面光亮度。 特点：适合处理形状复杂的零件，生特点：适合处理形状复杂的零件，生 产效率高。产效率高。 3.2.3 抛抛 光光 提高被处理零件表面光亮度。提高被处理零件表面光亮度。 20 21 浸入电解液中的零件接阳极，浸入电解液中的零件接阳极， 金属表面凸出部分电流密度大，溶金属表面凸出部分电流密度大，溶 解速度快，结果表面的粗糙度减小，解速度快，结果表面的粗糙度减小， 光亮度提高。光亮度提高。 电解抛光成本高、效率低。但电解抛光成本高、效率低。但 抛光质量高。抛光

12、质量高。 2. 电解抛光电解抛光 22 23 1.1.化学浸蚀和电化学浸蚀化学浸蚀和电化学浸蚀 酸和氧化膜反应生成溶于水的盐：酸和氧化膜反应生成溶于水的盐： FeFe2 2O O3 3 + 6HCl = 2FeCl + 6HCl = 2FeCl3 3 + 3H + 3H2 2O O FeO + 2HCl = FeCl FeO + 2HCl = FeCl2 2 + H + H2 2O O 3.2.4 浸浸 蚀蚀 去除被处理零件表面较薄的锈或氧化膜。去除被处理零件表面较薄的锈或氧化膜。 酸液中加金属缓蚀剂可以减小酸对金属的腐蚀。酸液中加金属缓蚀剂可以减小酸对金属的腐蚀。 24 25 简化脱脂和浸蚀

13、工序，使脱脂和浸蚀一次完成，仅用在表简化脱脂和浸蚀工序，使脱脂和浸蚀一次完成，仅用在表 面油脂和锈蚀都轻微的场合。面油脂和锈蚀都轻微的场合。 3.2.5 脱脂脱脂-浸蚀综合处理浸蚀综合处理 26 机械清理机械清理脱脂脱脂水清洗水清洗化学浸蚀化学浸蚀水清洗水清洗中和中和水清水清 洗洗（甩干）（甩干）立即进行表面处理立即进行表面处理 典型的金属清洗工艺典型的金属清洗工艺 27 局部保护工艺局部保护工艺 对零件表面有一些不允许处理的特殊部位，如螺纹、精加对零件表面有一些不允许处理的特殊部位，如螺纹、精加 工配合面等，进行保护处理。但尽量不要采用保护措施，因为工配合面等，进行保护处理。但尽量不要采用保护措施，因为 n 增加工作量；增加工作量； n 保护处容易储存碱液或酸液，影响到下一工序。保护处容易储存碱液或酸液，影响到下一工序。 3.2.6 其它表面处理工艺其它表面处理工艺 28 1.1.喷涂工作环境的要求喷涂工作环境的要求 n 最好是在无人的封闭工作间内进行；最好是在无人的封闭工作间内进行； n 要有强排风装置，防止粉尘危害；要有强排风装置，防止粉尘危害； n 等离子喷涂应有防噪音措施，如戴耳塞。等离子喷涂应有防噪音措施，如戴耳塞。 3.3 表面工程技术的作业环境表面工程技术的作业环境 不同的