金属的表面处理

1、金屬的表面處理金屬表面處理 知 識金屬表面處理的分類金屬表面處理的分類 = = 化學處理方法化學處理方法 = = 机械處理方法机械處理方法金屬表面處理 知 識化學處理方法的定義化學處理方法的定義 金屬的化學處理法是通過化學或電化學手段,使金屬表面形成穩定的化合物膜層的方法,這種經過化學處理生成的膜層稱之為化學轉化膜金屬表面處理 知 識化學處理方法的分類化學處理方法的分類 電鍍電鍍( (電沉積電沉積) ) 化學鍍化學鍍 電化學及化學轉化電化學及化學轉化( (化學處理化學處理) ) 陽极氧化陽极氧化 化學氧化化學氧化 鉻酸鹽處理鉻酸鹽處理 磷酸鹽處理磷酸鹽處理 金屬表面處理 知 識電鍍處理的定義及

2、應用電鍍處理的定義及應用 定義定義: : 利用電解在制件表面形成均勻.致密.結合良好的金屬或合金沉積層的過程,使其具有防腐耐磨潤滑等作用,如:鍍各色鋅.鍍銅等;金屬表面處理 知 識電鍍處理的工藝要求電鍍處理的工藝要求 工件表面不能有明顯的划碰痕跡及無 法清除的銹斑 不銹鋼五金零件的電鍍很容易脫落鍍 層,所以一般不銹鋼材料不要求電鍍, 如有工件須鉚不銹鋼的五金零件且需 電鍍時,在工藝安排時必須考慮,如電 鍍后再鉚對工件有影響時,此時有必 要改變五金零件的材質(不鏽鋼改為 快削鋼)金屬表面處理 知 識電鍍處理的工藝要求電鍍處理的工藝要求 壓死邊的工件電鍍后死邊處的電鍍 殘液會滲出來腐蝕工件,工藝上

3、需 預留約0.3mm的間隙 電鍍前工件應強調加強加工人員的 防銹意識(戴手套,刷防銹油),因工 件上有手印會導致電鍍后出現花斑 .水印等不良現象金屬表面處理 知 識電鍍處理的工藝要求電鍍處理的工藝要求 如工件需組裝.一般情況下是先電 鍍再組裝,否則易出現工件變形.松 動及電鍍良現象(如抽孔鉚合可電 鍍后再鉚合) 彈簧螺釘的鉚合是在電鍍后進行金屬表面處理 知 識化學鍍的特性化學鍍的特性金屬表面處理 知 識(1) 不需要通電,將鍍件直接浸入溶液即可.(2) 可在金屬,半導體和非導體材料上直接進行.(3) 可在零件表面獲得厚度均勻的鍍層.(4) 通過自催化特性可得到任意厚度的鍍層.(5) 膜層空隙少

4、,致密,具有很好的耐蝕性,很高的硬度 和耐磨性.鍍液穩定性差,更新快,成本比電鍍高. 目前最常用的主要有化學鍍目前最常用的主要有化學鍍鎳和化學鍍銅鎳和化學鍍銅化學鍍鎳和電鍍鎳的比較化學鍍鎳和電鍍鎳的比較金屬表面處理 知 識化學鍍鎳膜層電鍍鎳層空隙少,致密多孔, 只有達到一定厚度(25微米以上)才能做到無孔.耐蝕必好,12.5微米厚的耐蝕性優于25微米厚的電鍍鎳層耐蝕性不如化學鍍鎳層光亮化學鍍鎳層的亮度不如電鍍亮鎳層的亮度管理,只能得到半光亮鍍層可得到全光亮的鍍層鍍層為鎳磷合金層,含磷10%以上的鍍層為非晶態鍍層.鍍層為純鎳組成,晶體結構無論是半光亮還是不光亮鍍層脆性均較大光亮鍍層脆性大,延性小

5、.半光亮層有一定的韌性,暗鎳有較好的韌性.成本高,在得到相同的鍍層的條件下,大約為電鍍鎳價格的5倍.成本比化學鍍鎳低.鍍前處理鍍前處理金屬表面處理 知 識鍍前處理鍍前處理: : 為使制件材質暴露出真實表面和消除內應力及其他特殊目的所需除去油污.氧化物等種種前置處理(如:粗化.敏化.浸亮.化學除油.電解除油.化學/机械拋光.刷化.超音波清洗等)鍍后處理鍍后處理金屬表面處理 知 識鍍后處理鍍后處理: : 為使鍍件增強防護性能.裝飾性及其它特殊目的所進行的電鍍后置技術處理(如:鈍化.熱溶.封閉.除氫.退火.熱擴散.著色等等)電化學及化學轉化電化學及化學轉化 化學轉化膜依形成膜時所采用的介質可分以下三

6、類: .氧化物膜(氧化) .磷酸鹽膜(磷化) .鉻酸鹽膜(鈍化)金屬表面處理 知 識鋼鐵的化學氧化鋼鐵的化學氧化 是指在含有氧化劑的溶液中進行處理,使其表面生成一層均勻的藍黑到黑色膜層(通常為0.61.5um,主要是由呈現藍黑色的四氧化三鐵組成)的過程,也稱鋼鐵的“發黑”或“發藍”金屬表面處理 知 識鋼鐵的化學氧化應用鋼鐵的化學氧化應用 由於其有很好的吸附性,經過填充處理的發藍膜有較好的耐蝕性.如早期的槍炮管大多使用化學氧化後涂油,烏黑的油高外表.發藍膜薄,不影響零件的裝配尺寸;對表面光潔度高或拋光的精密件,發藍後表面既亮又黑,具有防護和裝飾的雙重效果.因此發藍膜在精密儀器,光學儀器以及機械制

7、造上廣為應用.金屬表面處理 知 識鋁及鋁合金的化學氧化鋁及鋁合金的化學氧化 鋁及鋁合金經過化學氧化可得到厚度為0.54um的氧化膜,膜層多孔.具有良好的吸附性,可作為有機途層的底層,但其耐磨性和耐蝕性均不及陽极氧化膜好; 金屬表面處理 知 識鎂合金的化學氧化鎂合金的化學氧化 鎂合金的化學氧化可在表面上獲得0.53um的氧化膜.由于氧化膜薄而軟,使用中易損傷,所以一般用作有机涂料的底層,以提高涂料與機體的結合力和防護性能 金屬表面處理 知 識陽極氧化的定義及分類陽極氧化的定義及分類 陽極氧化是指有適當的電解液中,以金屬作為陽極,在外加電流作用下,使其表面生成氧化膜的方法,膜厚几到几百微米; 按處

8、理方法分為:硫酸陽極化/草酸陽極化/鉻酸監陽化/磷酸陽極化/硼酸陽極化;按膜硬度可分為:普通陽极化和硬質陽极化,金屬表面處理 知 識鋁及鋁合金陽極氧化膜的性質和用途鋁及鋁合金陽極氧化膜的性質和用途 氧化膜多孔性氧化膜多孔性:膜層的蜂窩狀多孔結搆對各種有機物.樹脂.地蠟.無幾物.燃料及油漆等表現出良好的吸附能力,可作為涂鍍層的底層.也可將氧化膜染成各種不同的顏色,提高金屬的裝飾效果; 氧化膜耐磨性氧化膜耐磨性:鋁氧化膜具有很高的硬度,可以提高金屬表面的耐磨性,當膜層吸附潤滑劑后,能進一步提高其耐磨性金屬表面處理 知 識鋁及鋁合金陽极氧化膜的性質和用途鋁及鋁合金陽极氧化膜的性質和用途 氧化膜絕熱性

9、氧化膜絕熱性:鋁氧化膜是一種良好的絕熱層,其穩定性可達1500,氧化膜的導熱率很低; 氧化膜電結合力氧化膜電結合力:陽極氧化膜與機體金屬的結合力很強,很難用機械方法將它分開,即使膜層隨集體彎曲直至破裂,膜層與集體金屬仍保持良好的結合;金屬表面處理 知 識鋁及鋁合金陽极氧化膜的性質和用途鋁及鋁合金陽极氧化膜的性質和用途 氧化膜耐蝕性氧化膜耐蝕性:鋁氧化膜在大氣中很穩定,因此具有很好的耐蝕性,為提高膜的耐蝕能力,陽極氧化后的膜層通常再進行封閉或噴漆處理; 氧化膜電絕緣性氧化膜電絕緣性:陽極氧化膜具有很高的絕緣電阻和擊穿電壓,可以用作電解電容器的電介質層和電器制品的絕緣層;金屬表面處理 知 識陽極氧

10、化與化學氧化的比較陽極氧化與化學氧化的比較金屬表面處理 知 識化學氧化化學氧化 陽極氧化陽極氧化成本低,生產效率高,收效快,可以大批量連續化生產. 成本較高.工藝穩定,操作方便,設備簡單,溶液易維護,零件大小和形狀不受限制.由於零外加電源,零件大小和形狀影響電力線和電流和分布.對鋼鐵,鋁,銅,銀,鋅,錫,鎘以及它們的合金均可進行化學氧化.此外化學氧化在某些功能性應用領域也得到了令人滿意的效果.因此,近年來化學氧化技術得到了很大的發展.常用的為鋁及其合金,鎂及鎂合金,鈦及其合金的等材料陽極氧化.膜薄,一般厚度為0.5-4微米.膜厚一般厚度為几十几百微米.質軟,不耐磨,抗蝕性和耐磨性低于陽极氧化膜

11、耐蝕性好,硬度高可得到某些陽極化膜不能具有的功能性膜層可得到某些特殊功能性的膜層,如在多孔膜中沉積磁性合金作記憶元件.如導電性氧化膜層太陽能吸收板,超高硬質膜等.工藝特點膜層特性金屬的磷酸鹽皮金屬的磷酸鹽皮膜膜( (磷化磷化) )處理處理 把金屬放入含有錳.鐵.鋅的磷酸鹽溶液中進行化學處理,使金屬表面生成一層難溶與水的磷酸鹽保護膜的方法,叫做金屬的磷酸鹽處理,簡稱磷化,;磷化膜層為微孔結構,與集體結合牢固,具有良好的吸附性.潤滑性,.耐蝕性.不粘附熔融金屬(Sn.Al.Zn)性及較高的電絕緣性等.磷化膜主要用作涂料的底層.金屬冷加工時的潤滑層.金屬表面保護層以及用做電機硅鋼片的絕緣處理.壓鑄模

12、具的防粘處理等.膜厚一般為520um.金屬表面處理 知 識磷酸鹽皮磷酸鹽皮膜的應用及特點膜的應用及特點 塗裝打底用皮膜塗裝打底用皮膜:致密.均勻.薄的適當,結晶粗大會吸入涂料而減少光澤,不均勻會降低塗裝后的耐蝕性;但因很硬很脆,過厚的皮膜塗裝后遭到彎曲或沖擊等外力時,有可能脫落 防銹用皮膜防銹用皮膜: :致密.均勻.越厚越好,孔隙率越低越好;金屬表面處理 知 識磷酸鹽皮磷酸鹽皮膜處理工藝及監控膜處理工藝及監控 脫脂脫脂-水洗水洗-(-(除銹除銹)-)-化成化成-水洗水洗-封閉處理或烤漆封閉處理或烤漆; ; 化成工序的監控參數化成工序的監控參數: :游離酸度游離酸度, ,全酸度全酸度, ,雜質含

13、量雜質含量; ; 脫脂工序的監控參數脫脂工序的監控參數: :游離鹼度游離鹼度, ,全鹼度全鹼度 金屬表面處理 知 識磷酸鹽皮磷酸鹽皮膜處理工藝及監控膜處理工藝及監控 表面調整表面調整: :由于脫脂溶液中的硅酸鹽使膜結晶粗糙,膜重增加,不适合塗裝,同時強鹼溶液如NaOH也使鋅鹽磷化膜粗糙變厚,并且降低磷化膜的耐蝕性和柔韌性.且活化晶核由于生成氫氧化物或氧化物的薄膜而減少,因此用弱鹼性的磷酸鈦鹽溶液或稀草酸溶液對鋼鐵表面進行處理,可使大多數的晶核重新活化和復原,細化晶粒,增加晶粒數.金屬表面處理 知 識磷化過程中產生的缺陷及原因磷化過程中產生的缺陷及原因 金屬表面處理 知 識缺陷狀態產生原因金屬表

14、面無磷化膜表面不變或發黑油銹去除不干凈磷化膜上起白霜磷化膜上覆蓋一層均勻細致的白色粉末氧化劑過量,溫度高磷化膜上有斑點發花,色澤不均勻磷痠鹽溶液變成醬油色前處理除油不良表面銹和氧化膜未除凈磷化膜耐腐蝕性差或變黃 表面呈鐵鏽的黃色表面有殘酸 缺陷缺陷: :磷酸鹽處理對零件本身影響不大,但對普通材質的五金零件具有腐蝕作用,因此必須考慮五金零件的鉚合工藝安排金屬的鉻酸鹽金屬的鉻酸鹽( (鈍化鈍化) )處理處理 把金屬或金屬鍍層放入含有某些含添加劑的鉻酸或鉻酸鹽溶液中,通過化學或電化學的方法使金屬表面生成由三价鉻和六价鉻組成的鉻酸鹽膜的方法,叫做金屬的鉻酸鹽處理,簡稱鈍化,;鉻酸鹽膜與機體結合牢固,具

15、有良好穩定性.耐蝕性.對機體有較好的保護作用;鉻酸鹽膜的顏色豐富,從無色透明或乳白色到黃色.金黃色.淡綠色.綠色.橄欖色.暗綠色.褐色.黑色,應有盡有;常用作提高金屬或金屬鍍層的耐蝕性,金屬表面處理 知 識金屬表面的机械處理方法金屬表面的机械處理方法金屬表面處理 知 識 噴砂處理方法噴砂處理方法 拉絲處理方法拉絲處理方法 研磨處理方法研磨處理方法噴砂處理的原理噴砂處理的原理 原理原理: :籍著壓縮空气或高速旋轉的籍著壓縮空气或高速旋轉的葉輪葉輪, ,將磨料加速噴向機體表面將磨料加速噴向機體表面, ,以沖以沖擊和研削而去除油污銹及殘留物擊和研削而去除油污銹及殘留物, ,使使機體表面清洁機體表面清

16、洁. .粗化粗化; ; 普通噴射方式有干式和濕式兩种普通噴射方式有干式和濕式兩种; ; 缺點缺點: :因噴射而粗化因噴射而粗化, ,不便于要求不便于要求精度的高級加工精度的高級加工; ;不适于小形而多的不适于小形而多的被塗物被塗物; ; 金屬表面處理 知 識噴砂工藝處理的注意事項噴砂工藝處理的注意事項 噴砂受高壓氣體沖擊噴砂受高壓氣體沖擊, ,使工件容使工件容易變形易變形, ,因此要有堅實的制具作為支因此要有堅實的制具作為支撐體撐體; ; 在外力的作用下在外力的作用下( (如折彎成型等如折彎成型等) )易使已噴沙工件的沙粒脫落或明顯壓易使已噴沙工件的沙粒脫落或明顯壓痕痕; ; 沙粒的型號與規格

17、的种類比較多沙粒的型號與規格的种類比較多, ,應根據客戶的要求進行選擇應根據客戶的要求進行選擇; ;金屬表面處理 知 識噴砂沙粒的种類及主要成分噴砂沙粒的种類及主要成分 激冷鋼砂激冷鋼砂: Fe: Fe 純氧化鋁純氧化鋁: Al: Al2 2O O3 3 金鋼砂金鋼砂: : 鐵石英鐵石英 標准砂標准砂: : 石英石英金屬表面處理 知 識拉絲處理的原理拉絲處理的原理 原理原理: :利用沙紙在一定利用沙紙在一定的壓力下使工件的表面形的壓力下使工件的表面形成均勻的紋路成均勻的紋路; ;此處理需此處理需特定的拉絲機特定的拉絲機, ,金屬表面處理 知 識拉絲工藝處理的注意事項拉絲工藝處理的注意事項 在工

18、程圖面上必須註明砂紙型號在工程圖面上必須註明砂紙型號, ,因不同型號的砂紙所形成的紋路不一因不同型號的砂紙所形成的紋路不一樣樣, ,砂紙的型號越大砂紙的型號越大, ,砂粒越細所形成砂粒越細所形成的紋路也就越淺的紋路也就越淺, ,反之反之, ,紋路也就越深紋路也就越深; ; 拉絲具有方向性拉絲具有方向性, ,工程圖面上必須工程圖面上必須註明是直紋路還是橫紋路註明是直紋路還是橫紋路, ,一般應采用一般應采用雙箭頭表示雙箭頭表示金屬表面處理 知 識拉絲工藝處理的注意事項拉絲工藝處理的注意事項 拉絲工件的拉絲面不能有任何凸起拉絲工件的拉絲面不能有任何凸起部分和材質硬度不一樣的五金小零件部分和材質硬度不一樣的五金小零件, ,否則易造成諸多不良否則易造成諸多不良; ; 拉絲時需充分考慮加工工藝的先后拉絲時需充分考慮加工工藝的先后順序順序, ,形狀不規則的需做制具形狀不規則的需做制具; ; 一般情況下拉絲后須在做電鍍一般情況下拉絲后須在做電鍍. .氧氧化等處理化等處理; ;如如: :鐵材的電鍍鐵材的電鍍. .鋁材的氧化鋁材的氧化及陽极處理及陽极處理金屬表面處理 知 識研磨處理的原理研磨處理的原理 原理原理: : 研磨與拉絲類研磨與拉絲類似似, ,利用砂紙或砂輪在一利用砂紙或砂