第3章 基体表面前处理00

1、现代表面工程技术现代表面工程技术Modern Modern Surface Engineering and Surface Engineering and technologytechnology哈理工荣成学院哈理工荣成学院 张伟张伟1234 清除被处理材料表清除被处理材料表面附着的面附着的杂质杂质，使处，使处理后的材料本体表面理后的材料本体表面的原子能和处理介质的原子能和处理介质（气相或液相）的原（气相或液相）的原子相接触，原子直接子相接触，原子直接在材料本体上沉积或在材料本体上沉积或向材料内部扩渗；向材料内部扩渗； 有利于提高涂层与有利于提高涂层与基体材料之间的基体材料之间的结合结合强度强

2、度。 表面整平：表面整平： 磨光与抛光、成批光饰磨光与抛光、成批光饰 表面清洗：表面清洗： 除油、除锈除油、除锈 表面特殊处理：表面特殊处理： 磷化、钝化磷化、钝化 表面整平一般采用磨光、抛光、滚光及振动表面整平一般采用磨光、抛光、滚光及振动磨光和刷光。磨光和刷光。1. 磨光磨光魔光轮机魔光轮机魔光带机魔光带机2. 抛光抛光2. 抛光抛光超生波模具抛光机超生波模具抛光机3. 滚光滚光 工件和工件和磨料磨料、化学溶液化学溶液一起在滚筒旋转滚动（一起在滚筒旋转滚动（滚滚筒转速（筒转速（30603060转转/ /分钟分钟） ，使工件和磨料之间发，使工件和磨料之间发生滚动摩擦，起到清除污垢的目的。生滚

3、动摩擦，起到清除污垢的目的。特点：清理效率高，适用于特点：清理效率高，适用于大批量大批量的的小型零件小型零件。3. 滚光滚光3. 滚光滚光 滚光磨料有浮石、石英砂、花岗石，皮革角、滚光磨料有浮石、石英砂、花岗石，皮革角、贝壳、铁屑，钢砂和陶瓷碎片等贝壳、铁屑，钢砂和陶瓷碎片等 。4. 喷砂、喷丸喷砂、喷丸 喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强力强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强力的的撞击作用撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程。理或修饰目的的过程。 喷丸的原理和设备与喷砂相似，只是采

4、用喷丸的原理和设备与喷砂相似，只是采用的的磨料不同磨料不同。它是用钢铁丸、玻璃或陶瓷。它是用钢铁丸、玻璃或陶瓷取代砂子。取代砂子。 4. 喷砂、喷丸喷砂、喷丸喷砂分喷砂分干喷干喷和和湿喷湿喷两种。两种。特点：效率高，污染小，可清理各种形状零件，清理特点：效率高，污染小，可清理各种形状零件，清理质量好。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4. 喷砂、喷丸喷砂、喷丸压力式喷砂机压力式喷砂机4. 喷砂、喷丸喷砂、喷丸1、除油、除油 （1） 有机溶剂有机溶剂 如如汽油、苯、四氯化碳等。一般在常温下脱脂。汽油、苯、四氯化碳等。一般在常温下脱脂。 特点：脱脂速度快、

5、效果好，但溶剂易挥发、特点：脱脂速度快、效果好，但溶剂易挥发、易燃易燃、有毒性有毒性，使用时应注意通风。，使用时应注意通风。1、除油、除油 （2） 化学除油化学除油 皂化皂化 乳化乳化 利用利用碱溶液碱溶液对对皂化性油脂皂化性油脂的皂化作用和的皂化作用和表面活性物表面活性物质质对对非皂化性油脂非皂化性油脂的乳化作用，除去工件表面上的各的乳化作用，除去工件表面上的各种油污。种油污。 化学法脱脂的特点：操作简单、化学法脱脂的特点：操作简单、脱脂能力强脱脂能力强、安全、安全可靠。可靠。1、除、除油（油（2） 化学除油化学除油 常用金属高温碱液脱脂的工艺规范 钢 铁 铜及铜合金 铝及铝合金 含量（g/

6、L） 1 2 3 4 5 6 7 8氢氧化钠(NaOH)50100 20 2030 1015碳酸钠(Na2CO3) 2040 20 3040 2030 1020 4050 1520 1520磷酸钠(Na3PO412H2O) 3040 20 3040 5070 1020 4050碳酸氢钠(NaHCO3) 510焦磷酸钠(Na4P2O710H2O) 1015 1015硅酸钠(Na2SiO3) 510 10 510 510 1015 1015 1015表面活性剂 12 12OP 乳化剂 23 13海鸥洗涤剂(mL/L) 24pH 值 10温度() 8095 7090 6090 8095 70 70

7、4070 60801、除、除油（油（2） 化学除油化学除油 各种因素的作用（以钢铁预处理为例）： 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 100克/升。 碳酸钠：呈弱碱性，有一定的皂化能力和对溶液pH值起缓冲作用(pH10.2则肥皂发生水解)。 磷酸三钠：呈弱碱性，有一定的皂化能力和缓冲pH值的作用，有助于水玻璃从工件表面洗去。 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。1、除、除油（油（2） 化学除油化学除油 乳化剂：分子具有亲水基团和憎水(亲油)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

8、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浊液。 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，油溶液界面的表面张力减低，较易湿润。 机械作用：抖动零件、搅拌或喷射溶液以及用超声波振荡都能加快除油过程。1、除油、除油 （3） 电化学除油电化学除油 在电化学法脱脂液中，工件在电化学法脱脂液中，工件接直流电，利用电解析出的接直流电，利用电解析出的氢氢气气或或氧气泡氧气泡使油膜变成小油珠使油膜变成小油珠而脱离零件。而脱离零件。 特点：脱脂效果好，速度快。特点：脱脂效果好，速度快。阴极脱脂易引起高强钢阴极脱脂易引起高强钢氢脆氢脆；阳；阳极脱脂易对有色金属产生极

9、脱脂易对有色金属产生腐蚀腐蚀。1、除、除油（油（3） 电化学除油电化学除油 表45 电化学脱脂液的组成和工艺规范 钢 铁 铜及其合金 铝及其合金 含量（g/L） l 2 3 4 5 6 7 8 氢氧化钠(NaOH) 1030 4060 50 1015 510 25 10 05 碳酸钠(Na2CO3) 60 4 2030 1020 23 020 磷酸钠(Na3PO412H2O) 1530 5070 2030 硅酸钠(Na2SiO3) 3050 35 40 1015 2030 40 40 表面活性剂 12 40线性烷基磺酸钠 1 2 5 三聚磷酸钠(Na5P3O10) 5 10 40 温度() 8

10、0 7080 7090 60 4070 电流密度(Adm3) 10 25 38 510 510 阴极脱脂时间(min) l 58 l 510 阳极脱脂时间(min) 0 20 5 510 0.30.5 零件浸在抛光液内，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，生产效率高。 常见金属化学抛光工艺规范 钢 铁 不锈钢铜及铜合金 铝及铝合金 含量1 2345678硝酸硫酸盐酸过氧化氢磷酸草酸冰乙酸氟化氢铵尿素苯甲酸铬酐乙醇酸性橙黄染料水0.1305025407080202011.5606510011040505102340mL230mL

11、70mL660mL180550270506043047026070 6010080030500PH温度 ()时间 (min)1530230 2.115300.52 7085 255080320室温1220450.51.59011012室温0.51 浸入电解液中的零件接阳浸入电解液中的零件接阳极，金属表面凸出部分极，金属表面凸出部分电流密电流密度度大，溶解速度快，结果表面大，溶解速度快，结果表面的粗糙度减小，光亮度提高。的粗糙度减小，光亮度提高。 电解抛光成本高、效率低。电解抛光成本高、效率低。但抛光质量高。但抛光质量高。 常见金属电化学抛光工艺规范 钢 铁 不锈钢 铜及铜合金 铝及铝合金 含量 1 2345678硫酸磷酸铬酐明胶水 72 23 566701214182020305060 20400mL560mL50 克78 克40mL 72