第三章 材料表面预处理

1、第三章 材料表面预处理第三章 材料表面预处理实际表面实际表面我们所接触的表面我们所接触的表面不是理想表面，也不是清洁表面不是理想表面，也不是清洁表面，而是，而是实际实际表面表面，它的一些表面结构特点会影响到表面处理结果。，它的一些表面结构特点会影响到表面处理结果。实际表面实际表面是指暴露在是指暴露在未加未加控制的大气环境中控制的大气环境中的固体的固体表面，或者表面，或者经过一定加工经过一定加工处理（切割、研磨、抛光、处理（切割、研磨、抛光、清洗等），保持在常温和清洗等），保持在常温和常压（也可能是低真空或常压（也可能是低真空或高温）下的表面。又称高温）下的表面。又称真真实表面。实表面。金属实际

2、表面示意图第三章 材料表面预处理在表层的一薄层与体内性在表层的一薄层与体内性质有明显差别的质有明显差别的非晶态层非晶态层，称为称为贝尔比层贝尔比层，其厚度为，其厚度为5-5-10nm10nm。在距表面在距表面1 1mm内，晶粒尺内，晶粒尺寸与体内显著不同。离表面寸与体内显著不同。离表面越近，晶粒尺寸越细。越近，晶粒尺寸越细。贝尔比层贝尔比层成分及作用成分及作用：对于金属与合金来说，它们的抛光面：对于金属与合金来说，它们的抛光面大都大都有一层贝尔有一层贝尔比层，其成分是比层，其成分是金属和它的氧化物的混合金属和它的氧化物的混合。贝尔比层可起到。贝尔比层可起到耐蚀、强耐蚀、强化化的作用。的作用。第

3、三章 材料表面预处理表面预处理的意义：表面预处理的意义：表面工程实施前都要求对表面进行预处理。表面工程实施前都要求对表面进行预处理。预处理好坏决定各类覆层与基体的预处理好坏决定各类覆层与基体的结合强度结合强度，还影响，还影响表面生长表面生长层层的结晶粗细、致密度、组织缺陷、外观色泽及平整性等。的结晶粗细、致密度、组织缺陷、外观色泽及平整性等。清净的待加工表面清净的待加工表面是保证是保证表面技术顺利进行表面技术顺利进行和和得到高质量改性得到高质量改性层层的基础条件。的基础条件。3.1 3.1 表面预处理的目的表面预处理的目的表面预处理的目的表面预处理的目的：1 1）使工件表面几何形状满足涂镀层的

4、要求。）使工件表面几何形状满足涂镀层的要求。2 2）使工件表面清洁程度满足涂镀层的要求。）使工件表面清洁程度满足涂镀层的要求。3 3）除去化学覆盖层或化学吸附层。）除去化学覆盖层或化学吸附层。清净表面清净表面：是指去除自然形成的覆盖物，显露出金属自然光：是指去除自然形成的覆盖物，显露出金属自然光泽和表面晶体结构的表面。泽和表面晶体结构的表面。第三章 材料表面预处理表面预处理表面预处理是指用是指用机械机械、物理物理或或化学化学等方法清除表面原始覆盖层，等方法清除表面原始覆盖层，改善基体的表面原始状态，为后续加工提供良好的基础表面。改善基体的表面原始状态，为后续加工提供良好的基础表面。表面预处理表

5、面预处理的两个指标的两个指标粗糙度粗糙度清洁度清洁度清洁度过低清洁度过低会影响覆层的附着力、会影响覆层的附着力、完整性、耐蚀性、装饰性和功能完整性、耐蚀性、装饰性和功能性薄膜性能的连续性，严重时甚性薄膜性能的连续性，严重时甚至不能实施表面技术。至不能实施表面技术。不同的表面技术对零件或制不同的表面技术对零件或制品表面粗糙度的要求不一样品表面粗糙度的要求不一样（1）属于精饰范畴的表面技术属于精饰范畴的表面技术：电镀、化学镀、化学转化膜，要求：电镀、化学镀、化学转化膜，要求在预处理阶段制备出光滑的表面，以便生成结晶细致和外观质量符在预处理阶段制备出光滑的表面，以便生成结晶细致和外观质量符合要求的镀

6、层或膜层。合要求的镀层或膜层。（2）要求粗糙的待加工表面技术要求粗糙的待加工表面技术：涂装、喷涂等，表面粗糙以便增：涂装、喷涂等，表面粗糙以便增强抛锚效应和分子间相互作用，提高涂层与基体的总体结合力，需强抛锚效应和分子间相互作用，提高涂层与基体的总体结合力，需考虑表面粗化预处理。考虑表面粗化预处理。3.2 表面预处理工艺第三章 材料表面预处理机械清理、除油、电解抛光、化学抛光、浸蚀、水洗、机械清理、除油、电解抛光、化学抛光、浸蚀、水洗、超声波强化、表面调整（活化）超声波强化、表面调整（活化）定定 义：义：是借助机械力除去材料表面上的腐蚀产物、油污是借助机械力除去材料表面上的腐蚀产物、油污 及其

7、他各种杂物。及其他各种杂物。特特 点：点：工艺简单，适应性强，清理效果好。工艺简单，适应性强，清理效果好。应用范围：应用范围：除锈、除油、除型砂、去泥土和表面粗化。除锈、除油、除型砂、去泥土和表面粗化。清理方法：清理方法：磨光、抛光、滚光、光饰、喷砂、喷丸磨光、抛光、滚光、光饰、喷砂、喷丸3.2.1 机械清理机械清理3.2.1 机械清理机械清理（1 1）磨光：磨光：磨光是借助粘有研磨剂的特制磨光轮（或带）磨光是借助粘有研磨剂的特制磨光轮（或带）的旋转，以切削金属零件表面的过程。磨光可去掉零件表的旋转，以切削金属零件表面的过程。磨光可去掉零件表面的面的毛刺、锈蚀、划痕、焊瘤、焊缝、砂眼、氧化皮毛

8、刺、锈蚀、划痕、焊瘤、焊缝、砂眼、氧化皮等各等各种宏观缺陷，以提高零件的平整度种宏观缺陷，以提高零件的平整度 。磨光可根据零件表面。磨光可根据零件表面状态和质量要求高低进行一次磨光和几次（磨料粒度逐渐状态和质量要求高低进行一次磨光和几次（磨料粒度逐渐减小）磨光，磨光后零件表面粗糙度减小）磨光，磨光后零件表面粗糙度RaRa值可达值可达0.4m0.4m。 适用范围适用范围：磨光适用于加工一切金属材料和部分非金：磨光适用于加工一切金属材料和部分非金属材料。磨光效果主要取决于磨料的特性、磨料的质量，属材料。磨光效果主要取决于磨料的特性、磨料的质量，磨光轮的刚性韧性和轮轴的旋转速度。使用的磨轮分软轮磨光

9、轮的刚性韧性和轮轴的旋转速度。使用的磨轮分软轮和硬轮两种。和硬轮两种。第三章 材料表面预处理磨轮磨轮：通常采用皮革、毛毡、高强度纸等材质制成，是一：通常采用皮革、毛毡、高强度纸等材质制成，是一种弹性轮。种弹性轮。磨轮的磨轮的硬度和圆周速度硬度和圆周速度由工件性质决定。由工件性质决定。较硬磨轮较硬磨轮：工件材料硬度高、形状简单；圆周速度较高。：工件材料硬度高、形状简单；圆周速度较高。较软磨轮较软磨轮：工件材质软，形状较复杂；圆周速度较低。：工件材质软，形状较复杂；圆周速度较低。研磨剂研磨剂：研磨剂是用：研磨剂是用磨料磨料、分散剂分散剂（又称研磨液）和（又称研磨液）和辅助辅助材料材料制成的混合剂。

10、制成的混合剂。根据分散剂和辅助材料的成分及配比不同：研磨剂有根据分散剂和辅助材料的成分及配比不同：研磨剂有液态液态膏状膏状、固态固态。各成分的作用各成分的作用： 磨料磨料 切削切削 分散剂分散剂磨料载体、分散、稀释、润滑、冷却磨料载体、分散、稀释、润滑、冷却 辅助材料辅助材料乳化、润滑、吸附乳化、润滑、吸附分散剂分散剂：煤油、机油、动植物油、甘油、酒精等。：煤油、机油、动植物油、甘油、酒精等。辅助材料辅助材料：硬脂酸、脂肪酸、石蜡、油酸、环氧乙烷等。：硬脂酸、脂肪酸、石蜡、油酸、环氧乙烷等。磨料磨料：是一种具有较高硬度和一定机械强度的颗粒材料。：是一种具有较高硬度和一定机械强度的颗粒材料。磨料

11、需具备的条件磨料需具备的条件：（：（1 1）硬度较高；（）硬度较高；（2 2）适度抗破碎性及）适度抗破碎性及自锐性；（自锐性；（3 3）良好的热稳定性；（）良好的热稳定性；（4 4）一定的化学稳定性；）一定的化学稳定性；（5 5）便于加工成不同大小的颗粒。）便于加工成不同大小的颗粒。常用磨料常用磨料：人造金刚砂（碳化硅）、天然金刚砂、：人造金刚砂（碳化硅）、天然金刚砂、人造刚玉人造刚玉、硅藻土等。硅藻土等。（2 2）抛光：抛光：指在专用的抛光机上进行抛光，靠极细的抛指在专用的抛光机上进行抛光，靠极细的抛光粉与磨面间产生的光粉与磨面间产生的相对磨削和滚压相对磨削和滚压作用来消除微观不作用来消除微

12、观不平，使具有镜面般的外观，也能提高零部件的耐蚀性。平，使具有镜面般的外观，也能提高零部件的耐蚀性。 适用范围适用范围：主要在精密机械和光学工业中使用，是电镀：主要在精密机械和光学工业中使用，是电镀和化学镀技术、气相沉积技术、离子注入技术必须进行和化学镀技术、气相沉积技术、离子注入技术必须进行的表面预处理工艺。的表面预处理工艺。抛光机抛光机与磨光机类似，只是抛光机采用抛光轮，且转速与磨光机类似，只是抛光机采用抛光轮，且转速更高。更高。抛光轮抛光轮一般用一般用棉布和细毛毡棉布和细毛毡制成，两侧用金属圆制成，两侧用金属圆板夹紧，其轮缘涂敷由微粉磨料和油脂等均匀混合而成板夹紧，其轮缘涂敷由微粉磨料和

13、油脂等均匀混合而成的抛光剂。表面粗糙度一般可达的抛光剂。表面粗糙度一般可达Ra0.01 mRa0.01 m。（3 3）滚光（撞光）：滚光（撞光）：将成批将成批零件零件与磨削介质一起在与磨削介质一起在滚滚筒筒中作中作低速低速旋转旋转，靠零件和，靠零件和磨料磨料的的相对运动相对运动进行光饰处进行光饰处理的过程。理的过程。常使用的湿法加工磨削介质中含磨料、化学促进剂和常使用的湿法加工磨削介质中含磨料、化学促进剂和水水。有时也用干法加工，滚筒中只有磨料和零件。零件各部有时也用干法加工，滚筒中只有磨料和零件。零件各部位被位被磨削磨削的顺序是的顺序是锐角锐角 棱边棱边 外表面外表面 内表面内表面。对于复。

14、对于复杂零件的内表面往往很难产生滚光作用。滚光设备杂零件的内表面往往很难产生滚光作用。滚光设备成本成本低低，但，但耗时较长耗时较长，主要适用于形状不太复杂的中、小型，主要适用于形状不太复杂的中、小型零件。可以替代磨光和抛光。有酸滚、碱滚。零件。可以替代磨光和抛光。有酸滚、碱滚。 滚光磨料滚光磨料：铁屑、石英砂、皮革角：铁屑、石英砂、皮革角（4 4）光饰：光饰：也称光整，是一项工件表面光饰加工新工也称光整，是一项工件表面光饰加工新工艺。它是将一定比例的工件、磨料和填加剂放在光饰机艺。它是将一定比例的工件、磨料和填加剂放在光饰机的容器中，依靠容器的周期性振动，使工件和磨料运动的容器中，依靠容器的周

15、期性振动，使工件和磨料运动并相互磨削而达到加工工件的目的。并相互磨削而达到加工工件的目的。 光饰机光饰机有振动式光饰机、旋流式光饰机（分旋轴式有振动式光饰机、旋流式光饰机（分旋轴式和强力叉轴式两种）和磁性研磨光饰机等。振动式光饰和强力叉轴式两种）和磁性研磨光饰机等。振动式光饰机主要用于黑色金属、有色金属和非金属制成的各种机机主要用于黑色金属、有色金属和非金属制成的各种机械零件和铸件的械零件和铸件的去毛刺、去锈、倒角、倒圆和增加光亮去毛刺、去锈、倒角、倒圆和增加光亮。特别适用于大批量中小型零件、较大的盘型零件和长板特别适用于大批量中小型零件、较大的盘型零件和长板类零件等。类零件等。 光饰磨料光饰

16、磨料：鹅卵石、石英石、陶瓷、钢珠：鹅卵石、石英石、陶瓷、钢珠（5 5）喷砂喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、料（铜矿砂、石英砂石英砂、金刚砂、铁砂、氧化铝等）高速喷、金刚砂、铁砂、氧化铝等）高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面发生变化，由于磨射到需要处理的工件表面，使工件表面发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，工件表面的机械性能得到改善。的清洁度和不同的粗糙度，工件表面的机械性能得到改善。第三章 材料表面预处理喷丸喷丸：喷

17、丸与喷砂相似，只是用钢铁丸和玻璃丸代替喷砂：喷丸与喷砂相似，只是用钢铁丸和玻璃丸代替喷砂的磨料。喷丸能使部件产生的磨料。喷丸能使部件产生压应力压应力。作用作用：（：（1 1）提高工件疲劳强度和抗拉应力腐蚀的能力；）提高工件疲劳强度和抗拉应力腐蚀的能力； （2 2）对扭曲的薄壁件进行校正；）对扭曲的薄壁件进行校正； （3 3）用于表面消光、去氧化皮）用于表面消光、去氧化皮; ; （4 4）消除铸、锻、焊件的残余应力。）消除铸、锻、焊件的残余应力。第三章 材料表面预处理喷丸用弹丸喷丸用弹丸第三章 材料表面预处理喷砂与喷丸的区别：喷砂与喷丸的区别：（1 1）喷丸得到的铸件表面质量没有喷砂好，而且）喷

18、丸得到的铸件表面质量没有喷砂好，而且 能够去除一些能够去除一些 铸件难以清理的粘砂，而喷砂不行。铸件难以清理的粘砂，而喷砂不行。 （2 2）喷砂处理过的工件）喷砂处理过的工件硬度比喷丸的低硬度比喷丸的低。（3 3）喷砂比较精细，）喷砂比较精细，容易控制精度和平面度容易控制精度和平面度。第三章 材料表面预处理3.2.2 除油除油除油除油是利用有机溶剂去除金属表面是利用有机溶剂去除金属表面上的油，降低金属表面张力，提高上的油，降低金属表面张力，提高金属表面活性金属表面活性 。金属在存储、搬运和加工过程中，表面不可避免地被外界一些污物金属在存储、搬运和加工过程中，表面不可避免地被外界一些污物所污染。

19、这些污染物包括工厂为防锈、拉拔和机械加工或成形过程所污染。这些污染物包括工厂为防锈、拉拔和机械加工或成形过程中使用的机油、润滑油、动植物油等，在进行表面工程前必须除去中使用的机油、润滑油、动植物油等，在进行表面工程前必须除去油类污染物。除油是表面处理重要工序之一。因为油污会使涂膜的油类污染物。除油是表面处理重要工序之一。因为油污会使涂膜的附着力降低，还影响涂膜的其他性能，所以必须清洗干净。附着力降低，还影响涂膜的其他性能，所以必须清洗干净。除油剂除油剂：是由多种表面活性剂及：是由多种表面活性剂及助洗剂等配制而成。呈液状清洗剂，助洗剂等配制而成。呈液状清洗剂，因此使用简便。现代工业清洗中，因此使

20、用简便。现代工业清洗中，一般使用一般使用擦洗、浸洗、超声波清洗擦洗、浸洗、超声波清洗或或喷淋清洗。喷淋清洗。 物理除油法物理除油法( (有机溶剂法有机溶剂法) )是采用对油污是采用对油污( (动植物油或矿物油动植物油或矿物油) )具有具有物物理溶解力理溶解力的溶剂（汽油、酒精、丙酮，四氯化苯），把油污洗去的的溶剂（汽油、酒精、丙酮，四氯化苯），把油污洗去的方法。这种方法处理速度快，但多数溶剂方法。这种方法处理速度快，但多数溶剂易燃易爆易燃易爆，还有一定的，还有一定的毒毒性性，使用起来不太安全。该法适用于钢铁材料的冲压件、铸件、铝、，使用起来不太安全。该法适用于钢铁材料的冲压件、铸件、铝、铜及其

21、合金的加工件和压铸件。对用碱液难以除净的矿物油以及油铜及其合金的加工件和压铸件。对用碱液难以除净的矿物油以及油脂比较适用。脂比较适用。 第三章 材料表面预处理化学除油法：化学除油法：通过通过皂化作用皂化作用和和乳化作用乳化作用来除去工件表面上的各种油来除去工件表面上的各种油污。污。化学化学除油液主要成分是除油液主要成分是氢氧化钠氢氧化钠，在多数情况下还加入，在多数情况下还加入碳酸钠碳酸钠、偏偏硅酸钠硅酸钠、硅酸钠、磷酸钠、焦磷酸钠等。为了提高除油效果，在、硅酸钠、磷酸钠、焦磷酸钠等。为了提高除油效果，在碱液除油配方中添加碱液除油配方中添加润湿剂、洗涤剂润湿剂、洗涤剂等表面活性剂。表面活性剂一等

22、表面活性剂。表面活性剂一般是由般是由亲水基亲水基和和亲油基亲油基相结合构成的化合物，表面活性剂的用量一相结合构成的化合物，表面活性剂的用量一般在般在0.3%0.3%3%3%之间。将零件浸入除油液体中，经过一段时间，金属之间。将零件浸入除油液体中，经过一段时间，金属表面的油污即可除掉。表面的油污即可除掉。第三章 材料表面预处理乳化作用乳化作用是将一种是将一种液体液体分散分散到第二种到第二种不相不相溶的溶的液液体中去的体中去的过程过程 油脂在油脂在碱液碱液中因皂化作用，形成中因皂化作用，形成水溶性水溶性的肥皂和甘油而被清除掉，的肥皂和甘油而被清除掉，从而达到清浩物理表面的目的。从而达到清浩物理表面

23、的目的。 皂化作用皂化作用：简单来讲，废油变成肥皂的过程，化学上称为：简单来讲，废油变成肥皂的过程，化学上称为“皂化作皂化作用用”，因为当废油或其他脂肪遇上，因为当废油或其他脂肪遇上强碱强碱(如如氢氧化钠氢氧化钠)，脂肪便会被，脂肪便会被分解，然后会与钠结合，变成肥皂。分解，然后会与钠结合，变成肥皂。 电化学除油法电化学除油法是利用电解作用，是利用电解作用，将工件置于充满除油液的电解槽将工件置于充满除油液的电解槽中，作为阳极中，作为阳极( (或阴极或阴极) )，然后在，然后在短时间内通直流电，在电极极化短时间内通直流电，在电极极化作用下，油脂与溶液界面的表面作用下，油脂与溶液界面的表面张力下降

24、，同时由于电极上析出张力下降，同时由于电极上析出气泡，对油膜也起到清洗作用，气泡，对油膜也起到清洗作用，促使油膜从被涂物脱落下来，达促使油膜从被涂物脱落下来，达到除油目的。到除油目的。第三章 材料表面预处理阴极：阳极： 电化学除油是在一般有机溶剂除油或化学除油后电化学除油是在一般有机溶剂除油或化学除油后进行的。钢铁件的电化学除油也一般以氢氧化钠为进行的。钢铁件的电化学除油也一般以氢氧化钠为主，铝、铜等材料的电化学除油溶液一般以碳酸钠、主，铝、铜等材料的电化学除油溶液一般以碳酸钠、磷酸三钠为主。电化学除油溶液中磷酸三钠为主。电化学除油溶液中不宜加表面活性不宜加表面活性剂剂，因为表面活性剂有发泡性

25、，在电解过程中会在，因为表面活性剂有发泡性，在电解过程中会在阴、阳极产生含有大量氢氧混合气体的泡沫，有引阴、阳极产生含有大量氢氧混合气体的泡沫，有引起爆炸的危险。起爆炸的危险。第三章 材料表面预处理第三章 材料表面预处理阴极除油特点阴极除油特点：析氢量多，分散性好，气泡尺寸小，乳化作：析氢量多，分散性好，气泡尺寸小，乳化作用强烈，除油效果好，速度快，不腐蚀零件用强烈，除油效果好，速度快，不腐蚀零件 。但有。但有“氢脆氢脆”和和“挂灰挂灰”阳极除油的特点阳极除油的特点：1）氧析出泡少而大）氧析出泡少而大 ，乳化能力较差，效率，乳化能力较差，效率低；低；2）氢氧根离子放电，阳极表面溶液的）氢氧根离

26、子放电，阳极表面溶液的pH值降低，不利于值降低，不利于除油除油 ；3）氧气促使金属表面氧化，以致难于除去）氧气促使金属表面氧化，以致难于除去 ；4）些金）些金属或多或少地发生阳极溶解属或多或少地发生阳极溶解 。阴极一阳极联合除油阴极一阳极联合除油，取长补短，使电化学除油方法更趋于完，取长补短，使电化学除油方法更趋于完善。善。先阴极除油、再短时间阳极除油，最后工件在阳极出槽。先阴极除油、再短时间阳极除油，最后工件在阳极出槽。 无论是化学除油，还是电化学除油，除油后都必须对工件无论是化学除油，还是电化学除油，除油后都必须对工件进行严格地进行严格地冷水或热水清洗冷水或热水清洗，把吸附在工件表面的碱液

27、和，把吸附在工件表面的碱液和表面活性剂等表面活性剂等残余物清洗干净残余物清洗干净。水洗最好采用。水洗最好采用流动清水流动清水，为了保证水洗质量，应特别重视冷水和热水的纯度和质量，为了保证水洗质量，应特别重视冷水和热水的纯度和质量，定期更换水洗槽中水，以提高水洗质量和效果。定期更换水洗槽中水，以提高水洗质量和效果。超声波除油：超声波除油：在有机溶剂、在有机溶剂、化学、电化学除油过程中引化学、电化学除油过程中引入超声波，利用超声波震荡入超声波，利用超声波震荡使除油液产生大量的小气泡，使除油液产生大量的小气泡，这些小气泡在形成、生长和这些小气泡在形成、生长和析出时产生强大的机械力，析出时产生强大的机

28、械力，促使工件表面黏附的油脂、促使工件表面黏附的油脂、污垢迅速脱离。污垢迅速脱离。第三章 材料表面预处理第三章 材料表面预处理3.2.3 3.2.3 表面调整（活化）表面调整（活化）当工件完成整平、除油、除锈后，在进行设计的表面当工件完成整平、除油、除锈后，在进行设计的表面涂镀覆盖操作前需要对基体表面进行调整。为使下一涂镀覆盖操作前需要对基体表面进行调整。为使下一步表面处理工序顺利进行，提高涂镀层的质量的预处步表面处理工序顺利进行，提高涂镀层的质量的预处理工作称为理工作称为表面调整表面调整。目的目的：1）洗去前处理后表面刚生产的氧化膜，以提高附着力；）洗去前处理后表面刚生产的氧化膜，以提高附着

29、力；2）在基体表面沉积晶核，提高镀层的结晶质量；）在基体表面沉积晶核，提高镀层的结晶质量；3）在基体表面预镀其他金属，以改变基体表面的电化学）在基体表面预镀其他金属，以改变基体表面的电化学 状态使涂镀反应顺利进行。状态使涂镀反应顺利进行。第三章 材料表面预处理 浸蚀浸蚀浸蚀浸蚀是从零件表面清除是从零件表面清除金属氧化物金属氧化物的过程。它是除油后的的过程。它是除油后的工序工序，目的是使表面金属，目的是使表面金属活化活化。浸蚀溶液要根据。浸蚀溶液要根据金属的性金属的性材质材质，零件，零件表面的状况表面的状况而定。通常浸蚀液中主要含有某些而定。通常浸蚀液中主要含有某些无机无机酸酸作浸蚀剂作浸蚀剂(

30、etchant)(etchant)，如，如硫酸硫酸、盐酸盐酸、硝酸硝酸、氢氟氢氟酸酸、磷酸磷酸等等 。可分为可分为化学浸蚀化学浸蚀、电化学浸蚀电化学浸蚀和和弱浸蚀弱浸蚀。第三章 材料表面预处理第三章 材料表面预处理第三章 材料表面预处理（3 3）弱浸蚀：）弱浸蚀：零件经整平、除油和浸蚀后，在运送或储存零件经整平、除油和浸蚀后，在运送或储存过程中，表面会产生一层薄氧化膜，它将影响覆盖层与基体过程中，表面会产生一层薄氧化膜，它将影响覆盖层与基体金属的强度。在表面涂覆技术前还需最后一道工序金属的强度。在表面涂覆技术前还需最后一道工序弱浸蚀。弱浸蚀。 目的：目的：是零件表面活化，并产生轻微腐蚀作用，露

31、出金是零件表面活化，并产生轻微腐蚀作用，露出金属的结晶组织，以保证镀层与基体结合强度高。弱浸蚀又称属的结晶组织，以保证镀层与基体结合强度高。弱浸蚀又称活化处理。活化处理。 弱浸蚀溶液通常都较稀，不会破坏零件表面的光洁度。弱浸蚀溶液通常都较稀，不会破坏零件表面的光洁度。浸蚀时间一般只有几秒浸蚀时间一般只有几秒1min。（4 4）除油）除油- -浸蚀联合处理：浸蚀联合处理：零件的浸蚀一般在除油后进行。零件的浸蚀一般在除油后进行。为简化步骤，提高效率，当零件表面油污和锈蚀均不太严重为简化步骤，提高效率，当零件表面油污和锈蚀均不太严重的情况下，可将除油的情况下，可将除油- -浸蚀两道工序合并在一起进行

32、。浸蚀两道工序合并在一起进行。第三章 材料表面预处理例：不锈钢的表面调整例：不锈钢的表面调整不锈钢电镀适当的金属后，可改善其钎焊性，减少高不锈钢电镀适当的金属后，可改善其钎焊性，减少高温氧化，提高导热性和导电性。温氧化，提高导热性和导电性。原因原因：不锈钢表面容易生成一层薄而透明且：不锈钢表面容易生成一层薄而透明且附着牢固的附着牢固的耐蚀钝化膜耐蚀钝化膜，因此按一般钢铁零件的电镀工艺不能获得，因此按一般钢铁零件的电镀工艺不能获得附着力量好的镀层。在不锈钢进行电镀之前，除按一般附着力量好的镀层。在不锈钢进行电镀之前，除按一般钢铁件的除油和浸蚀外，通常还需要进行活化处理。钢铁件的除油和浸蚀外，通常

33、还需要进行活化处理。方法方法: 阴极活化法；浸渍活化法；镀锌活化法阴极活化法；浸渍活化法；镀锌活化法第三章 材料表面预处理浸渍活化法浸渍活化法：将不锈钢工件浸渍在活化液中，通过化学：将不锈钢工件浸渍在活化液中，通过化学反应除去不锈钢表面的钝化膜，但要考虑活化液对不锈反应除去不锈钢表面的钝化膜，但要考虑活化液对不锈钢基体的过腐蚀。钢基体的过腐蚀。镀锌活化处理镀锌活化处理：在不锈钢上镀一层很薄的金属锌，然后：在不锈钢上镀一层很薄的金属锌，然后浸入还原性酸中，由于锌与不锈钢的电极电位不同，在浸入还原性酸中，由于锌与不锈钢的电极电位不同，在介质中构成微电池使锌层腐蚀溶解，而不锈钢基体为阴介质中构成微电

34、池使锌层腐蚀溶解，而不锈钢基体为阴极，析出的氢气对其表面的氧化膜起还原活化作用，从极，析出的氢气对其表面的氧化膜起还原活化作用，从而提高覆盖层的结合力。可在重复镀锌、退锌（酸洗）而提高覆盖层的结合力。可在重复镀锌、退锌（酸洗）后对不锈钢表面进行电镀。后对不锈钢表面进行电镀。阴极活化法：阴极活化法：由于阴极表面析出氢气后，强烈的还原作由于阴极表面析出氢气后，强烈的还原作用活化了氧化膜，从而保持新鲜的不锈钢表面。用活化了氧化膜，从而保持新鲜的不锈钢表面。3.2.4 电解抛光电解抛光第三章 材料表面预处理定义定义：简称电抛光，是对金属制品进行精加工的一种电：简称电抛光，是对金属制品进行精加工的一种电

35、化学方法。化学方法。工艺工艺：将工件作阳极，和辅助阴极一起浸入抛光槽的电：将工件作阳极，和辅助阴极一起浸入抛光槽的电解液中，在通电过程中工件表面得到整平，达到工件表解液中，在通电过程中工件表面得到整平，达到工件表面光滑和外观光亮的要求。面光滑和外观光亮的要求。第三章 材料表面预处理第三章 材料表面预处理电解抛光过程如何使试样表面变得光亮如镜，目前还没有电解抛光过程如何使试样表面变得光亮如镜，目前还没有一种完善的理论能够说清楚电解过程的所有现象。薄膜理一种完善的理论能够说清楚电解过程的所有现象。薄膜理论被认为是较合理的假说。论被认为是较合理的假说。第三章 材料表面预处理（1）薄膜理论薄膜理论认为

36、，电解抛光时，电解液在试样上随着表面的凸凹认为，电解抛光时，电解液在试样上随着表面的凸凹高低不平形成了一层高低不平形成了一层薄厚不均匀的粘性薄膜薄厚不均匀的粘性薄膜。由于电解液的搅拌流动，。由于电解液的搅拌流动，在靠近试样表面在靠近试样表面凸起的地方，扩散流动得快，因而形成的膜较薄凸起的地方，扩散流动得快，因而形成的膜较薄；而靠；而靠近试样表面凹陷的地方，扩散流动得较慢，因而形成的膜较厚。试样之近试样表面凹陷的地方，扩散流动得较慢，因而形成的膜较厚。试样之所以能够抛光与这层厚薄不均匀的薄膜密切相关。膜的电阻很大，所以所以能够抛光与这层厚薄不均匀的薄膜密切相关。膜的电阻很大，所以膜很薄的地方，电

37、流密度很大膜很薄的地方，电流密度很大，膜很厚的地方，电流密度很小。试样磨，膜很厚的地方，电流密度很小。试样磨面上各处的电流密度相差很多，面上各处的电流密度相差很多，凸起顶峰的地方电流密度最大，金属迅凸起顶峰的地方电流密度最大，金属迅速地溶解于电解液中速地溶解于电解液中，而凹陷部分溶解较慢，而凹陷部分溶解较慢第三章 材料表面预处理第三章 材料表面预处理（2 2）氧化膜理论：氧化膜理论：在电解抛光过程中，当在电解抛光过程中，当阳极电位达到氧阳极电位达到氧的析出电位的析出电位时，由于析出氧的作用在金属表面形成一层时，由于析出氧的作用在金属表面形成一层氧氧化膜化膜，使阳极表面发生很大变化。同时，随着，

38、使阳极表面发生很大变化。同时，随着电位向正向电位向正向跃变跃变，电流密度有所下降，表明金属表面进入，电流密度有所下降，表明金属表面进入钝态钝态。但是，。但是，在抛光液中这层在抛光液中这层氧化膜是可以溶解的氧化膜是可以溶解的，即钝态并不完全稳，即钝态并不完全稳定。定。阳极表面微凸处电流密度较高，形成的氧化膜比较疏阳极表面微凸处电流密度较高，形成的氧化膜比较疏松松，且该处，且该处析出的氧气析出的氧气也较多，对溶液搅拌作用大，溶液也较多，对溶液搅拌作用大，溶液容易更新，有利于容易更新，有利于阳极溶液产物向溶液中扩散阳极溶液产物向溶液中扩散，促使氧化，促使氧化膜溶解加快，暴露出金属使氧化继续进行。氧化

39、膜生成和膜溶解加快，暴露出金属使氧化继续进行。氧化膜生成和溶解反复进行，就使微凸处被削平。溶解反复进行，就使微凸处被削平。第三章 材料表面预处理电解抛光的优缺点电解抛光的优缺点：优点优点：1 1）电解抛光是通过电化学过程来使被抛光表面平整，）电解抛光是通过电化学过程来使被抛光表面平整，因此表面不会产生机械抛光时所形成的变形层，不会有外因此表面不会产生机械抛光时所形成的变形层，不会有外来的物质夹杂。来的物质夹杂。2 2）抛光表面粗糙度低，反射能力强，抛去厚度易于控制。）抛光表面粗糙度低，反射能力强，抛去厚度易于控制。3 3）能抛光几何形状复杂的零部件，抛光速度快，效率高，）能抛光几何形状复杂的零

40、部件，抛光速度快，效率高，操作方便，易于掌握，劳动强度小。操作方便，易于掌握，劳动强度小。4 4）经过电解抛光的零件进行电镀，可提高镀层与基体的结）经过电解抛光的零件进行电镀，可提高镀层与基体的结合强度。合强度。缺点缺点: : 电解液成本高、使用周期短、再生困难，抛光液不电解液成本高、使用周期短、再生困难，抛光液不能对多种金属通用。另，电解抛光不能除去深的划痕和麻能对多种金属通用。另，电解抛光不能除去深的划痕和麻点，及非金属夹杂。点，及非金属夹杂。第三章 材料表面预处理影响电解抛光的主要因素：影响电解抛光的主要因素：（1）电解液成分）电解液成分（2）溶液搅拌）溶液搅拌（3）电极问题）电极问题（

41、4）电解液的配置）电解液的配置（5）抛光温度和时间）抛光温度和时间（6）抛光前检查）抛光前检查（7）工件与挂具）工件与挂具( (一）电解抛光电解液，电解液选用的合理与否是直接影响电解抛光效一）电解抛光电解液，电解液选用的合理与否是直接影响电解抛光效果的最基本因素之一。果的最基本因素之一。（二）溶液搅拌，直接影响黏膜厚度，使用阴极移动来搅拌溶液，可提（二）溶液搅拌，直接影响黏膜厚度，使用阴极移动来搅拌溶液，可提高抛光质量。高抛光质量。 （三）电解抛光电流密度和电压，通常应控制在极限扩散电流控制区，（三）电解抛光电流密度和电压，通常应控制在极限扩散电流控制区， 阳极极化曲线的平坦区，阳极极化曲线的

42、平坦区，1 1）低于此区的电流密度时，表面会出现腐蚀。）低于此区的电流密度时，表面会出现腐蚀。2 2）高于此电流密度区时，因有氧气析出，表面易出现气孔、麻点或条）高于此电流密度区时，因有氧气析出，表面易出现气孔、麻点或条纹。纹。3 3）平坦区不是固定不变的，它会随温度、配位剂的浓度和添加剂）平坦区不是固定不变的，它会随温度、配位剂的浓度和添加剂的种类而变化。的种类而变化。 （四）温度。温度较低，抛光速度较慢，光亮度下降，共建有浅蓝色阴（四）温度。温度较低，抛光速度较慢，光亮度下降，共建有浅蓝色阴影。温度过高，电流密度太大，液体对工件腐蚀加快，容易引起龚工件影。温度过高，电流密度太大，液体对工件

43、腐蚀加快，容易引起龚工件过度腐蚀，电解液有效成分也容易分解。过度腐蚀，电解液有效成分也容易分解。 （五）抛光时间，抛光时间过长，会导致过度溶解。若时间较短，工件抛光后，（五）抛光时间，抛光时间过长，会导致过度溶解。若时间较短，工件抛光后，从槽中取出容易出现褐色斑点。从槽中取出容易出现褐色斑点。 第三章 材料表面预处理 （六）电极。阴极材料通常可以选择铅，阳极阴极最佳距离为（六）电极。阴极材料通常可以选择铅，阳极阴极最佳距离为1 1030cm。工件棱角、尖端的部位电流过大，需要设置正确的电极。工件棱角、尖端的部位电流过大，需要设置正确的电极位置，必要时在棱角处设置屏蔽，否则抛光后工件棱角尖端易过

44、位置，必要时在棱角处设置屏蔽，否则抛光后工件棱角尖端易过腐蚀。腐蚀。（七）抛光前工件表面状态及金相组织。（七）抛光前工件表面状态及金相组织。1 1）被抛光工件表面的金）被抛光工件表面的金相组织越均匀，越细密，（如纯金属）越有利于抛光过程的进行，相组织越均匀，越细密，（如纯金属）越有利于抛光过程的进行，而且抛光效果也越好。而且抛光效果也越好。2 2）被抛光工件的材料为合金，特别是多组）被抛光工件的材料为合金，特别是多组分合金时，抛光工艺的控制比较麻烦。分合金时，抛光工艺的控制比较麻烦。3 3）当被抛光工件的金相组）当被抛光工件的金相组织不均匀，特别是含有非金属万分时，就会使电抛光体系呈现出织不均

45、匀，特别是含有非金属万分时，就会使电抛光体系呈现出不一致的电化学敏感性。不一致的电化学敏感性。4 4）工件在抛光前表面处理得越干净越细）工件在抛光前表面处理得越干净越细密，越有利于电抛光过程的进行，越容易获得预期的抛光效果。密，越有利于电抛光过程的进行，越容易获得预期的抛光效果。（八）工件与挂具。如果工件与挂具接触不良，则接触点无光泽（八）工件与挂具。如果工件与挂具接触不良，则接触点无光泽并有褐色斑点。挂具与工件接触点不牢固、电解液密度太低、电并有褐色斑点。挂具与工件接触点不牢固、电解液密度太低、电流密度过高，电解是容易出现打火现象，尽量多增加工件与挂具流密度过高，电解是容易出现打火现象，尽量

46、多增加工件与挂具的接触点。的接触点。第三章 材料表面预处理2.3.5 化学抛光化学抛光化学抛光化学抛光是一种可控条件下的化学腐蚀，在特定的抛光溶液是一种可控条件下的化学腐蚀，在特定的抛光溶液中进行化学浸蚀，通过控制金属选择性地溶解而使金属表面中进行化学浸蚀，通过控制金属选择性地溶解而使金属表面达到整平和光亮的金属加工过程。达到整平和光亮的金属加工过程。优点优点：设备简单，成本低廉，操作简单，效率高，不受制件：设备简单，成本低廉，操作简单，效率高，不受制件形状和结构的影响等优点。形状和结构的影响等优点。与电解抛光的区别与电解抛光的区别：不需电源，可处理形状较复杂的工件，：不需电源，可处理形状较复

47、杂的工件，生产效率高，但表面加工质量低于电解抛光。生产效率高，但表面加工质量低于电解抛光。缺点：缺点：1、化学抛光的质量不如电解抛光。、化学抛光的质量不如电解抛光。 2、化学抛光所用溶液的调整和再生比较困难，应用受限。、化学抛光所用溶液的调整和再生比较困难，应用受限。 3、化学抛光操作过程中，硝酸散发出大量黄棕色有害气体，、化学抛光操作过程中，硝酸散发出大量黄棕色有害气体， 对环境污染非常严重。对环境污染非常严重。第三章 材料表面预处理第三章 材料表面预处理化学抛光配方化学抛光配方双氧水、硫酸和磷酸、尿素、润湿剂、稳定剂、双氧水、硫酸和磷酸、尿素、润湿剂、稳定剂、温度和时间、溶液搅拌温度和时间

48、、溶液搅拌化学抛光的工艺流程化学抛光的工艺流程化学除油化学除油热水洗热水洗电化学除油电化学除油酸洗除锈（酸洗除锈（10%硫酸）硫酸）冷水洗冷水洗流动水洗流动水洗化学抛光化学抛光流动水洗流动水洗中和中和（3%NaNO3、2%Na2CO3）流动水洗流动水洗转入下一道处转入下一道处理工序理工序第三章 材料表面预处理化学抛光后处理化学抛光后处理钢铁零件的抛光，可以作为防护装饰性电镀的前处理工钢铁零件的抛光，可以作为防护装饰性电镀的前处理工序，也可以作为化学成膜如磷化发蓝的前处理工序。还序，也可以作为化学成膜如磷化发蓝的前处理工序。还可以直接应用（如抛光装饰性不锈钢、铜等可以直接应用（如抛光装饰性不锈钢

49、、铜等)。第三章 材料表面预处理3.3.6 3.3.6 水洗水洗原则上每一步预处理工序（机械处理例外）后都要进原则上每一步预处理工序（机械处理例外）后都要进行一次水洗，在化学除油槽和电解除油槽之间加设水行一次水洗，在化学除油槽和电解除油槽之间加设水洗槽，对减少生产线上的油污污染非常有效。洗槽，对减少生产线上的油污污染非常有效。水膜破裂试验水膜破裂试验：经常用来观察工件表面是否干净，这是：经常用来观察工件表面是否干净，这是基于经正确除油的表面具有保持一层水膜不破裂的能力。基于经正确除油的表面具有保持一层水膜不破裂的能力。正常情况下，表面脏，水膜就会破裂。正常情况下，表面脏，水膜就会破裂。但有时这

50、种观察结果在某些情况下是错误的。如在表面但有时这种观察结果在某些情况下是错误的。如在表面呈碱性或含有表面活性剂，或表面沉积有亲水性污渍时，呈碱性或含有表面活性剂，或表面沉积有亲水性污渍时，并不一定会使水膜破裂。可以用导电仪来检测。并不一定会使水膜破裂。可以用导电仪来检测。一、一、 水洗的质量要求水洗的质量要求 水洗的质量要求应该用镀件水洗的质量要求应该用镀件清洗后仍可能带有的污物清洗后仍可能带有的污物量量来表示，但这一指标较难测量，也不适用于工业控制。来表示，但这一指标较难测量，也不适用于工业控制。因此，通常用因此，通常用最后一级清洗槽中污物的浊度指标最后一级清洗槽中污物的浊度指标来表示水来表

51、示水洗质量。粗略地说，清洗水的污染物极限浓度是：工序间洗质量。粗略地说，清洗水的污染物极限浓度是：工序间清洗水清洗水7507501010-6-6，最后清洗水，最后清洗水1501501010-6-6，光亮电镀后的，光亮电镀后的清洗水清洗水40401010-6-6。 现在，已经有用电导法控制水质的现在，已经有用电导法控制水质的电导仪电导仪，用电导值，用电导值的高低直接反映出清洗水污物浓度的变化，检测方便，容的高低直接反映出清洗水污物浓度的变化，检测方便，容易监控。易监控。 第三章 材料表面预处理二、二、 水洗方法水洗方法 水洗的目的水洗的目的是为了把浸喷液中的各种盐类从镀件表面上清是为了把浸喷液中

52、的各种盐类从镀件表面上清洗干净，达到水洗质量要求。洗干净，达到水洗质量要求。金属表面处理水洗必须做到金属表面处理水洗必须做到3点：点：（1）用水水质必须达到工艺用水要求；）用水水质必须达到工艺用水要求；（2）采用合理的水洗方法，节约用水；）采用合理的水洗方法，节约用水；（3）水洗水通过净化处理循环使用。）水洗水通过净化处理循环使用。 第三章 材料表面预处理 单槽水洗方法单槽水洗方法 单槽水洗是在每两个镀槽中只设一个水洗槽。其主要方单槽水洗是在每两个镀槽中只设一个水洗槽。其主要方法有以下几种：法有以下几种： （1）浸洗：在不流动的水槽内清洗；）浸洗：在不流动的水槽内清洗； （2）漂洗：在流动的水

53、槽内清洗；）漂洗：在流动的水槽内清洗； （3）喷淋清洗：可以在专门的空槽内进行，这时喷淋）喷淋清洗：可以在专门的空槽内进行，这时喷淋管分层配置，也可以在浸洗或漂洗水槽的上方喷淋。喷淋管分层配置，也可以在浸洗或漂洗水槽的上方喷淋。喷淋水可以用新水或后一级槽的水。水可以用新水或后一级槽的水。 浸洗多用于回收清洗，漂洗则是最常用的清洗方法，而浸洗多用于回收清洗，漂洗则是最常用的清洗方法，而喷淋清洗很少单独使用，除非零件形状简单而且一致，否喷淋清洗很少单独使用，除非零件形状简单而且一致，否则多数情况下要和漂洗结合起来应用。则多数情况下要和漂洗结合起来应用。单槽水洗质量不能保证，而且用水量较大。单槽水洗

54、质量不能保证，而且用水量较大。第三章 材料表面预处理 多级清洗方法多级清洗方法 多级清洗方法中，往往采用多级清洗方法中，往往采用24支相同的水洗槽简单串联，支相同的水洗槽简单串联，也可以采取工件运动方向与水洗方向相反的逆流漂洗方式。也可以采取工件运动方向与水洗方向相反的逆流漂洗方式。 （1）多级浸洗：在几个不流动的水槽中多次清洗；）多级浸洗：在几个不流动的水槽中多次清洗； （2）多级漂洗：在几个流动的水槽中多次清洗，每个槽中）多级漂洗：在几个流动的水槽中多次清洗，每个槽中都有独立的进水管和出水管；都有独立的进水管和出水管； （3）逆流漂洗：多级漂洗槽中只有一个进水口和一个出水）逆流漂洗：多级漂洗槽中只有一个进水口和一个出水口，水