金属材料表面改性ppt课件

1、工程资料的外表防护工程资料的外表防护要求耐高温性耐高温性隐身性隐身性耐蚀性耐蚀性耐磨损性耐磨损性第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置10.1 10.1 转化膜处置转化膜处置 10.2 10.2 电镀电镀10.3 10.3 离子堆积离子堆积 10.3.1 10.3.1 化学气相堆积法化学气相堆积法 10.3.2 10.3.2 物理气相堆积法物理气相堆积法10.4 10.4 热喷涂热喷涂10.5 10.5 涂装涂装10.6 10.6 外表着色和染色外表着色和染色本章小结本章小结10.1 转化膜处置转化膜处置 转化膜处置是将工件浸入某些溶液中转化膜处置是将工件浸入某些溶液中,在一定

2、条件下使其外表在一定条件下使其外表构成一层致密的维护膜构成一层致密的维护膜,提高工件防腐蚀的才干提高工件防腐蚀的才干,添加装饰作用。常添加装饰作用。常用的转化膜处置有氧化处置和磷化处置用的转化膜处置有氧化处置和磷化处置.10.1.1 氧化处置氧化处置 1.钢的氧化处置钢的氧化处置(发蓝处置发蓝处置) 定义定义: 工艺过程工艺过程: 运用运用: 2.铝的氧化过程铝的氧化过程10.1.2 磷化处置磷化处置 定义定义: 工艺过程工艺过程: 运用运用:第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置钢铁工件发蓝处置工艺过程钢铁工件发蓝处置工艺过程化学除油化学除油 水洗水洗 酸洗酸洗 水洗水洗 氧

3、化氧化 水洗水洗 补充处置补充处置 水洗水洗吹干吹干 检验检验影响要素影响要素:碱浓度、温度、工件含碳量碱浓度、温度、工件含碳量第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置钢铁工件发蓝处置工艺过程钢铁工件发蓝处置工艺过程溶液组成及质量浓度溶液组成及质量浓度温度温度/时间时间/min1化学除油并水洗化学除油并水洗苛性钠苛性钠3050、碳酸、碳酸钠钠3050、磷酸三钠、磷酸三钠3040、水玻璃、水玻璃5106010152酸洗后水洗酸洗后水洗硫酸硫酸150200、缓蚀、缓蚀剂剂0.5150605103氧化并水洗氧化并水洗苛性钠苛性钠550650、硝、硝酸钠酸钠130180135145152

4、04补充处理补充处理重铬酸钾或肥皂重铬酸钾或肥皂3050859010155水洗水洗6吹干吹干7检验检验铝的氧化处置铝的氧化处置铝的氧化目的：铝的氧化目的：化学氧化工艺：碱性溶液化学氧化化学氧化工艺：碱性溶液化学氧化 酸性溶液化学氧化酸性溶液化学氧化 铬酸盐化学氧化铬酸盐化学氧化 磷酸盐磷酸盐铬酸盐化学氧化铬酸盐化学氧化电化学氧化工艺阳极氧化：电化学氧化工艺阳极氧化： 常用电解液有：硫酸常用电解液有：硫酸WH2SO4为为15%20%、 铬酸铬酸WCrO3为为3%10%、 草酸草酸WH2CO4为为2%10% 为了防止阳极氧化生成的多孔构造被腐蚀和污染，必需进为了防止阳极氧化生成的多孔构造被腐蚀和污

5、染，必需进行封锁处置。常用蒸汽封锁法、盐溶液封锁法、石蜡或油类行封锁处置。常用蒸汽封锁法、盐溶液封锁法、石蜡或油类或树脂类封锁法。或树脂类封锁法。第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置磷化处置工艺磷化处置工艺磷化工艺磷化工艺分类分类 溶液成分的质量浓度溶液成分的质量浓度 /g。L-1溶液温度溶液温度/C 处理时间处理时间/min低温磷化低温磷化磷酸锰铁盐磷酸锰铁盐 3040硝酸盐硝酸盐 140160氟化钠氟化钠 25 室温室温 3045中温磷化中温磷化磷酸二氢锌磷酸二氢锌 2540硝酸锌硝酸锌 80100 5070 1520高温磷化高温磷化磷酸锰铁盐磷酸锰铁盐 3035硝酸锌硝

6、酸锌 5565 9098 1015第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置10.2 电镀电镀 定义定义:在电解液中在电解液中- 零件外表镀上金属薄层零件外表镀上金属薄层, -维护和装饰作用维护和装饰作用, 也可用于部分修复也可用于部分修复. 对非金属资料电镀对非金属资料电镀,应先进展金属化处置应先进展金属化处置,如化学镀如化学镀.电镀工艺过程电镀工艺过程: 工件预处置工件预处置(除锈、除油、清洗除锈、除油、清洗 工件作阴极工件作阴极 被镀金属作阳极被镀金属作阳极 在电解液中电镀在电解液中电镀普通镀铬工艺普通镀铬工艺:运用运用:修复磨损、增大尺寸修复磨损、增大尺寸; 提高耐腐蚀性提

7、高耐腐蚀性; 提高耐磨性提高耐磨性; 提高外表美观装饰性提高外表美观装饰性; 特殊用途特殊用途,如如:防部分渗碳的镀铜、防部分渗碳的镀铜、 防部分渗氮的镀锡、防部分渗氮的镀锡、 提高导电性的镀银等提高导电性的镀银等. 刷镀刷镀第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置前往前往普通镀铬工艺普通镀铬工艺 预处置和镀前处置预处置和镀前处置 电镀电镀 规范镀铬溶液规范镀铬溶液 铬酐铬酐250 g/L、硫酸、硫酸2.5 g/L 电镀温度电镀温度 4250 C、 阳极阳极 铅常加铅常加 6%锑或锡、锑或锡、 电压电压 612 V， 电流密度电流密度 1640 A/dm2， 补充铬酐补充铬酐 使

8、溶液成分坚持稳定使溶液成分坚持稳定. 电镀后电镀后 处置处置 漂洗漂洗 烘烤除氢烘烤除氢 175180 第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置刷镀表示图刷镀表示图第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置1工件工件2镀液镀液3供液瓶供液瓶4棉花包套棉花包套5阳极阳极6镀笔镀笔7直流电源直流电源8接液盘接液盘镀铬的刷镀液的组成和工艺条件镀铬的刷镀液的组成和工艺条件组成和工艺条件组成和工艺条件质量浓度质量浓度 /g.L-1硝酸铬硝酸铬Cr(NO3)氨水氨水NH4OH水合肼水合肼草酸草酸丁二酸丁二酸F-53PH值值阳极阳极3804201103040180220160180

9、0.056.87.5石墨石墨第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置10.3.1 化学气相堆积法化学气相堆积法 定义定义:化学气相堆积是在高温下将炉内抽成真空或通入氢气化学气相堆积是在高温下将炉内抽成真空或通入氢气,然后通入反响气体并在炉内产生化学反响然后通入反响气体并在炉内产生化学反响,使工件外表构成覆使工件外表构成覆层的方法层的方法,简称简称CVD法法. 运用运用:刀具、模具、工具、零件等刀具、模具、工具、零件等,目的是提高其耐磨性目的是提高其耐磨性. TiCl4+CH4+H2 TiC+4HCl +H2 特点特点:反响温度高反响温度高,需通入大量氢气需通入大量氢气,工件易产生

10、氢脆工件易产生氢脆,且不平安且不平安,废气废气HCl有毒有毒.第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置气相堆积技术化学气相堆积气相堆积技术等离子体化学气相堆积10.3.2 物理气相堆积法物理气相堆积法定义定义:物理气相堆积法是把金属蒸气离子化后在高压静电场使离物理气相堆积法是把金属蒸气离子化后在高压静电场使离子加速并堆积于金属外表构成覆层的方法子加速并堆积于金属外表构成覆层的方法,简称简称PVD法法.特点特点:堆积温度低堆积温度低,速度快速度快,渗层成分和构造可控制渗层成分和构造可控制,无公害无公害. 1.真空溅射真空溅射: (以堆积以堆积TiC为例为例 工艺方法：在真空钟罩内通

11、入氩气，在真空度为工艺方法：在真空钟罩内通入氩气，在真空度为1。3310-1Pa的氩气中，作为阴极的碳化钛带有负的氩气中，作为阴极的碳化钛带有负14kV的高压。在阴极的高压。在阴极靶与任务台之间的两侧有两根钨丝作为灯丝，灯丝被加热到白靶与任务台之间的两侧有两根钨丝作为灯丝，灯丝被加热到白热形状并使其带有热形状并使其带有0100kV负偏压时发射电子，使钟罩内氩气负偏压时发射电子，使钟罩内氩气电离氩离子电离氩离子Ar+以极快速度轰击碳化钛靶，使碳化钛以分子以极快速度轰击碳化钛靶，使碳化钛以分子形状溅射并堆积于安装在任务台上作为阳极的任务外表，在工形状溅射并堆积于安装在任务台上作为阳极的任务外表，在

12、工件外表涂覆一层高硬度碳化钛。件外表涂覆一层高硬度碳化钛。 速度速度:1.11.5m/h、刀具碳化钛的厚度达、刀具碳化钛的厚度达46 m、模具的厚度、模具的厚度达达68 m，其硬度达，其硬度达2500-4000HV。第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置气相堆积技术物理气相堆积真空蒸镀真空蒸镀离子镀离子镀溅射镀膜溅射镀膜气相堆积技术物理气相堆积真空蒸镀真空蒸镀离子镀离子镀溅射镀膜溅射镀膜高频离子镀安装表示图高频离子镀安装表示图第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置1工件工件2-高频鼓励线圈高频鼓励线圈3钛钛4气体入口气体入口5针阀针阀6测温热电偶测温热电偶10.

13、4 热喷涂热喷涂定义定义:在高温热源作用下在高温热源作用下,将金属、合金、金属陶瓷、陶瓷等资料将金属、合金、金属陶瓷、陶瓷等资料熔化或部分熔化熔化或部分熔化,并经过高速气流使其成为雾化微粒并经过高速气流使其成为雾化微粒,喷向工件表喷向工件表面后构成喷涂层的方法称为热喷涂面后构成喷涂层的方法称为热喷涂.热喷涂工艺过程：外表制备、预热、预喷粉、喷熔、冷却、喷层热喷涂工艺过程：外表制备、预热、预喷粉、喷熔、冷却、喷层后期加工后期加工热喷涂方法：电弧喷涂、火焰喷涂、等离子弧粉末喷涂热喷涂方法：电弧喷涂、火焰喷涂、等离子弧粉末喷涂运用：运用： 用于钢材抗大气腐蚀时，喷铝层用于钢材抗大气腐蚀时，喷铝层0.

14、1mm，喷锌层，喷锌层0.15mm，在静止形状下可维护基体达在静止形状下可维护基体达10年之久。年之久。 用于耐热构件上，如任务温度用于耐热构件上，如任务温度500，那么喷铝，那么喷铝0.175mm后不需其他处置；任务温度后不需其他处置；任务温度900 ，喷铝合金后，在，喷铝合金后，在800900 加热分散；任务温度加热分散；任务温度1000，那么喷镍铬合金，那么喷镍铬合金0.375mm后再喷后再喷0.10的铝层，并涂煤膏沥青溶液，干后再进展加热分散。的铝层，并涂煤膏沥青溶液，干后再进展加热分散。 用于修缮磨损曲轴和机床传动轴时，先用镍拉毛后再用电用于修缮磨损曲轴和机床传动轴时，先用镍拉毛后再

15、用电弧热喷涂法喷钢弧热喷涂法喷钢45钢、弹簧刚，修复磨损外表。钢、弹簧刚，修复磨损外表。第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置20钢钢 喷涂喷涂G302铁基粉末铁基粉末 4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液变形颗粒空洞20 钢钢 喷涂喷焊喷涂喷焊M80S20 浸蚀剂：王水浸蚀剂：王水M80S20铁基非晶自熔合金粉末成分为铁基非晶自熔合金粉末成分为(Fe,Cr,Ni,W,Mo)80(B,Si,C)20树枝晶共晶热喷涂资料氧化铝-氧化钛复合粉末化学成分：20%TiO280%Al2O3消费工艺：聚会-烧结粒度范围：-200+400目作用：耐磨损、摩擦系数小，耐磨和抛光性能好，是优良的抗磨粒磨

16、损、硬面磨损、纤维磨损、粒子侵蚀和颗粒冲蚀磨损。氧化铝-氧化钛复合粉末AT20氧化铝-氧化钛复合粉末化学成分：20%TiO280%Al2O3氧化铝-氧化钛复合粉末AT40氧化铝-氧化钛复合粉末化学成分：40%TiO260%Al2O3氧化铝-氧化钛复合粉末AT3氧化铝-氧化钛复合粉末化学成分：3%TiO297%Al2O3氧化铝-氧化钛复合粉末AT13氧化铝-氧化钛复合粉末化学成分：13%TiO287%Al2O3氧化铬粉末资料化学成分：98%Cr2O3消费工艺：熔融-破碎氧化锆粉末资料化学成份：95%ZrO25%激光相变硬化激光相变硬化激光熔化凝固处置激光熔化凝固处置激光冲击硬化激光冲击硬化激光外

17、表合金化激光外表合金化激光外表熔覆激光外表熔覆10.5 激光烧结激光器激光器送粉器送粉器送粉头送粉头加工头加工头工工 件件反射镜反射镜聚光镜聚光镜激光束激光束反射镜反射镜激光熔覆：利用高能密度激光束将具有不同成分、性能的合激光熔覆：利用高能密度激光束将具有不同成分、性能的合金与基材外表快速熔化，在基材外表构成与基材具有完全金与基材外表快速熔化，在基材外表构成与基材具有完全不同成分和性能的合金层的快速凝固过程。不同成分和性能的合金层的快速凝固过程。激光合金化：利用高能密度激光束将合金元素和基材薄层熔激光合金化：利用高能密度激光束将合金元素和基材薄层熔化，使基体与合金元素混合构成适当的合金。化，使

18、基体与合金元素混合构成适当的合金。预涂层预涂层熔覆区熔覆区激光束激光束预涂层预涂层合金化区合金化区激光束激光束激光熔覆激光熔覆激光合金化激光合金化 20 喷涂喷涂M80S20 +激光重熔激光重熔 浸蚀剂：王水浸蚀剂：王水M80S20铁基非晶自熔合金粉末成分为铁基非晶自熔合金粉末成分为(Fe,Cr,Ni,W,Mo)80(B,Si,C)20树枝晶共晶M板条 20钢钢 喷涂喷涂M80S20 +激光重熔激光重熔 浸蚀剂：王水浸蚀剂：王水M80S20铁基非晶自熔合金粉末成分为铁基非晶自熔合金粉末成分为(Fe,Cr,Ni,W,Mo)80(B,Si,C)20树枝晶共晶 20钢钢 喷涂喷涂M80S20 +激光

19、重熔激光重熔 浸蚀剂：王水浸蚀剂：王水M80S20铁基非晶自熔合金粉末成分为铁基非晶自熔合金粉末成分为(Fe,Cr,Ni,W,Mo)80(B,Si,C)20树枝晶共晶M板条10.6 金属外表形变强化堆焊作用资料铁基钴基镍基铜基碳化物工艺10.7 金属外表堆焊10.8 涂装涂装 定义定义:利用放射、涂饰等方法，将有机涂料涂覆于工件外表并利用放射、涂饰等方法，将有机涂料涂覆于工件外表并构成与基体结实结合的涂覆层过程称为涂装。构成与基体结实结合的涂覆层过程称为涂装。 目的：提高耐磨性、美化工件外表粉饰外表缺陷、丰富色目的：提高耐磨性、美化工件外表粉饰外表缺陷、丰富色彩、维护外表免受外界空气、水分、阳

20、光及其他腐蚀介质彩、维护外表免受外界空气、水分、阳光及其他腐蚀介质侵蚀。还可颜色伪装、防红外伪装、电气绝缘等。侵蚀。还可颜色伪装、防红外伪装、电气绝缘等。 涂料普通由成膜资料、颜料、溶剂、助剂四部分组成。涂料普通由成膜资料、颜料、溶剂、助剂四部分组成。 方法：浸涂法方法：浸涂法 、空气喷涂法、空气喷涂法 、静电喷涂法、静电喷涂法 、电泳涂装法、电泳涂装法 、粉末涂装法粉末涂装法第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置浸涂法浸涂法 浸涂法是将工件浸入漆槽中进展涂装的方法，自动浸浸涂法是将工件浸入漆槽中进展涂装的方法，自动浸涂是将工件置放在悬链上，借悬链沿轨道的运动自动浸涂是将工件置

21、放在悬链上，借悬链沿轨道的运动自动浸入漆槽中涂漆。入漆槽中涂漆。 特点：工艺简单、省工省料、，便于实现自动化，常特点：工艺简单、省工省料、，便于实现自动化，常用于大批量消费的流水线上。用于大批量消费的流水线上。第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置空气喷涂法空气喷涂法 喷涂法是利用紧缩空气，用喷枪将油漆雾化并放射到喷涂法是利用紧缩空气，用喷枪将油漆雾化并放射到工件上的方法。工件上的方法。 特点：漆膜均匀、平滑、放射灵敏。适宜各种大小的特点：漆膜均匀、平滑、放射灵敏。适宜各种大小的工件。但漆的利用率低。工件。但漆的利用率低。第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置静

22、电喷涂静电喷涂 静电喷涂是用静电喷枪使油漆雾化并带有负电荷，与静电喷涂是用静电喷枪使油漆雾化并带有负电荷，与接地的工件间构成高压静电场，静电引力使漆雾均匀沉接地的工件间构成高压静电场，静电引力使漆雾均匀沉积在工件外表，构成均匀的漆膜。积在工件外表，构成均匀的漆膜。 特点：漆膜均匀、消费率高比空气喷涂高特点：漆膜均匀、消费率高比空气喷涂高13倍、倍、油漆利用率高可达油漆利用率高可达80%90%、污染少、易于实现、污染少、易于实现自动化。自动化。第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置电泳涂装电泳涂装 电泳涂装是将电泳漆用水稀释到固体成分为电泳涂装是将电泳漆用水稀释到固体成分为10%

23、15%工件作为直流电正极浸入电泳槽内，电泳漆中的树脂和工件作为直流电正极浸入电泳槽内，电泳漆中的树脂和颜料在电场作用下移向阳极并堆积于工件外表，构成不溶颜料在电场作用下移向阳极并堆积于工件外表，构成不溶于水的漆层，然后用水冲去附于工件外表的残液，烘干后于水的漆层，然后用水冲去附于工件外表的残液，烘干后构成均匀的漆层。构成均匀的漆层。 特点：漆膜厚度均匀、质量好、边缘覆盖好，涂料利用特点：漆膜厚度均匀、质量好、边缘覆盖好，涂料利用率高可达率高可达95%以上，消费率高，便于实现自动化，污以上，消费率高，便于实现自动化，污染小。染小。第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置粉末涂装粉末

24、涂装 粉末涂装的根本方法有静电喷涂法和硫化床法两种。粉末涂装的根本方法有静电喷涂法和硫化床法两种。1粉末静电喷涂的电源由高压静电发生器供应，其产生的高电压粉末静电喷涂的电源由高压静电发生器供应，其产生的高电压接到喷枪的内部或前端。粉末在供粉器中与空气流混合，进入喷接到喷枪的内部或前端。粉末在供粉器中与空气流混合，进入喷枪，在喷枪内部和出口处带上电荷。在静电场的作用下，粉末粒枪，在喷枪内部和出口处带上电荷。在静电场的作用下，粉末粒子飞向接地的工件上，当粉末涂覆一定厚度时，后来的粉末由于子飞向接地的工件上，当粉末涂覆一定厚度时，后来的粉末由于同性相斥而不能被吸附，使膜厚均匀地覆盖工件。被喷涂的工件

25、同性相斥而不能被吸附，使膜厚均匀地覆盖工件。被喷涂的工件在固化炉中将粉层熔融、流平和固化，构成均匀的膜层。在固化炉中将粉层熔融、流平和固化，构成均匀的膜层。2硫化床法是在容器内装一孔径为硫化床法是在容器内装一孔径为0.40.8m的多孔板，在板上的多孔板，在板上的粉末由于板下的紧缩空气通入而产生沸腾状，加热后的工件浸的粉末由于板下的紧缩空气通入而产生沸腾状，加热后的工件浸入沸腾的粉层而粘上粉末层，其厚度可根据工件浸入时间和工件入沸腾的粉层而粘上粉末层，其厚度可根据工件浸入时间和工件预热温度来调整，然后再经过烘烤进展固化，构成平滑的膜层。预热温度来调整，然后再经过烘烤进展固化，构成平滑的膜层。第第

26、10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置10.9 外表着色和染色外表着色和染色 金属的着色是经过化学或电化学等处置方法金属的着色是经过化学或电化学等处置方法,使金属本身外表使金属本身外表产生颜色的变化并坚持金属光泽的工艺产生颜色的变化并坚持金属光泽的工艺. 着色方法：化学法：是利用溶液与金属外表产生的化学反响生着色方法：化学法：是利用溶液与金属外表产生的化学反响生成氧化物、硫化物等有色化合物。置换法：是溶液中金属离子成氧化物、硫化物等有色化合物。置换法：是溶液中金属离子进展化学置换反响并堆积在工件外表，构成有色薄膜。热处置进展化学置换反响并堆积在工件外表，构成有色薄膜。热处置法：是将

27、工件置于一定环境气氛中热处置，使其外表构成具有适当法：是将工件置于一定环境气氛中热处置，使其外表构成具有适当构造和颜色的氧化膜。电解法：是将工件置于一定的电解液中进构造和颜色的氧化膜。电解法：是将工件置于一定的电解液中进行电解处置，使工件外表构成多孔、无色的氧化膜，然后再进展着行电解处置，使工件外表构成多孔、无色的氧化膜，然后再进展着色或染色处置，构成各种颜色的膜层。色或染色处置，构成各种颜色的膜层。 着色前处置：电镀钢铁着色前处置：电镀钢铁 着色后处置：涂覆一层透明的维护膜着色后处置：涂覆一层透明的维护膜 金属的染色是经过金属外表的微孔或吸附作用和化学反响将金属的染色是经过金属外表的微孔或吸附作用和化学反响将染料均匀涂覆在金属外表，也可利用电解法使金属离子与染料共同染料均匀涂覆在金属外表，也可利用电解法使金属离子与染料共同堆积在金属外表构成颜色。堆积在金属外表构成颜色。第第10章章 金属资料外表改性处置金属资料外表改性处置铜的着色处置铜的