表面处理基本常识

1、第二讲 表面处理基本知识简介第一章 表面预处理 第一节 粗糙度与光饰 为提高镀涂的质量（均匀性、附着力），镀涂表面应达到一定的光洁度要求。对机加件一般要进行磨光或抛光处理。磨光可以去掉零件表面的毛刺、氧化皮、锈蚀、砂眼、划伤、焊瘤与焊渣，提高表面的平整度。抛光是在较平整的表面进行的，目的是进一步降低零件表面的粗糙度，获得光亮的外观。此外，因抛光对金属的磨耗小，还可用于镀后表面的装饰第二节 脱脂与浸蚀 脱脂又名除油，按除油方法可分为有机溶剂除油、化学除油、电化学除油、擦拭除油及超声波除油 浸蚀包括酸洗与活化。酸洗是使用酸洗液（一般为三酸）除去金属表面的锈蚀物、氧化物等碱性物质的过程，活化是镀前处

2、理的最后一道工序（水洗除外），是将零件置于稀酸中极短时间酸洗，增加活性。第三节 喷 砂喷砂是以磨料强力撞击零件，对零件表面进行清理和修饰加工的过程。主要目的是除去表面的锈蚀、毛刺及其它杂质，同时掩盖表面的局部轻微缺陷，提高表面粗糙度，从而提高表面涂层附着力。磨料可以是氧化铝、石英砂、碳化硅等，使用较多的是石英砂，铝件表面的石英砂粒度一般在0.5毫米以下。第四节 电 解电解一般是将工件作阳极，在特定的溶液（与酸洗液相近）中进行。作用是使工件表面平整，同时获得一层较薄的氧化膜。整平时一般只能将突出部分削平，而对凹坑的填补作用较小，原因是突出点的电流密度大，溶解速度快。氧化膜薄且不均匀。此外电解后的

3、工件反光性较好。第二章 电 镀本章主要内容 电镀基本原理 常见的电镀方式I.重点介绍镀锌II.简要介绍镀镍III.简介镀铬第一节 电镀基本理论电镀是在电流的作用下将镀层金属涂敷到工件表面的工艺。电镀一般是利用镀层金属的活性、耐冲击性或耐磨性等来保护被镀金属。电镀过程中被镀工件作阴极，镀层金属作阳极。在阳极金属原子被氧化成为金属离子，在阴极则是金属离子被还原成为金属沉积在工件的表面。第二节 常见的电镀形式2.1 镀锌一、概述锌是银白色金属，既溶于酸，又溶于碱，属两性金属，耐腐蚀性较差，对被镀金属有较好的保护作用，对铁基体属阳极镀层。未经处理的锌镀层呈银白色，对工件表面既有机械保护作用，又有化学保

4、护作用。锌镀层经钝化、染色或涂覆护光剂后，防护性和装饰性能都会显著提高。二、工艺特点镀液有碱性镀液（如氰化物镀液）、酸性镀液（如硫酸盐镀液）、中性镀液（氯化钾）氰化物镀锌层结晶细致、光泽性好，有较好的均镀和深度能力硫酸盐镀锌的镀层结晶较粗、均镀能力差，只适用于外形简单的结构无氨氯化钾的镀层结晶细致光亮，镀液整平性好，适用范围广，但镀层钝化膜附着性差，厚镀层脆性大总之，镀锌是广泛采用的一种镀涂工艺，工艺种类很多，镀层质量与工艺的相关性很大。三、后处理1.一般流程：清洗-去氢-钝化-浸热水-老化（洪干）-其它特定处理2.去氢：在电镀的过程中有可能在镀层和基体金属的晶格中渗氢，造成晶格扭歪，内应力增

5、加，即所谓的氢脆。为消除氢脆，一般采用镀后热处理，使氢逸出，去氢的效果与处理的温度和时间有关，温度一般在200250度之间，时间月2H3.钝化处理：与钝化对应的概念是活化，钝化就是降低表面的活性（一般使用强氧化剂），使表面处于钝态，此外还能起改变色彩的作用。钝化的方式很多，主要有以下几种。I.彩色钝化：在铬酸盐的作用下，三价的铬合物与六价的铬合物混合，随着膜厚的减薄，色彩变化趋势为红褐色玫瑰红色-金黄色-橄榄绿色-绿色-紫红色 -浅黄色-青白色2.白色钝化：白色钝化膜可以通过对未经老化的彩钝膜浸入漂白液或直接钝化产生。色泽有银白和蓝白两种，白色钝化膜的抗腐蚀性差，银白比蓝白还差3.黑色钝化：钝

6、化液中加入发黑剂可产生黑色钝化膜此外，还有五酸草绿色钝化和金黄色钝化四、质量问题镀层一般要求厚度、色泽均匀，表面光洁。I.外观：光亮程度、覆盖程度、平整性、针孔、起泡、脱皮、毛刺、麻点、烧焦、树枝状或海绵状沉积层等II.结合力：也叫附着力，可用加热法测试（100-300度）、弯曲法或划格法III.厚度IV.耐蚀性：模拟使用环境实验V.孔隙率：单位面积上的孔隙数2.2 镀镍镍是白色金属，在空气中和湿气中有较好的化学稳定性，对铁基体而言属阴极镀层，耐碱性较好，耐酸性较差，镍镀层有装饰和防护作用。但因镀层孔隙率较大，防护性较差，加之镍镀层表面在空气中颜色会变暗，故镍镀层表面通常再镀铬2.3 镀铬铬是

7、银灰色金属，耐磨、耐蚀、耐热、化学稳定性好，铬表面容易形成钝化膜，在空气中稳定，不易变色和失去光泽。根据镀层的用途不同可以分为：I.防护装饰性镀层II.耐蚀镀铬层III.硬铬层：镀层较厚，达0.1-0.2mm，硬度大，耐磨性好IV.黑铬层：使用填加剂，用于吸光、吸热第三章 氧化本章主要内容简介v重点介绍铝的氧化 化学氧化 阳极氧化v简介钢铁的氧化v简介钢铁的磷化第一节 铝及其合金氧化一、概述 铝的性质较活泼，在自然环境中其表面很容易形成一层极薄（0.010.02m）氧化膜，该膜有一定的防腐性能，但结构疏松，防腐性能较差。为利用氧化膜的特性，常在铝制件的表面进行氧化处理。铝表面氧化有两种方法：化

8、学氧化与电化学氧化。氧化膜的结构和性能随氧化液和氧化条件的变化而变化。化学氧化是导电氧化，氧化膜较薄。电化学氧化又名阳极氧化，氧化膜不导电，膜层性能较好。二、化学氧化1.基本原理化学氧化是在强酸/弱减的情况下进行的（AL AL3+）。铝离子再与溶液中的氧及氢氧根结合，生成三氧化二铝及氢氧化铝的薄膜，同时溶液中的酸或碱可溶解生成的氧化膜，溶液中一般还含有一定浓度的铬酸盐或铬酐使氧化膜的形成与溶解保持一定的速度，当膜层达到一定的厚度时可阻止氧化的继续进行。二、化学氧化 （续） 2.工艺特点：氧化膜薄（0.54 m）、多孔、吸附能力好、质软不耐磨、抗腐蚀性差，用于有特殊要求的制件表面，如要求导电的表

9、面，或涂装的底层及大型零件（组合件）。化学氧化按所用溶液分为酸性或碱性氧化两大类。如磷酸盐氧化：溶液配方H3PO4CrO3NH4HF2(NH4)2HPO4H3BO3工艺条件温度：3040时间：28分膜层特点：无色至带红绿的浅兰色。膜致密，厚0.53 m，硬度较高，抗腐蚀性较好续3.镀液要求液面要保持清洁，不允许有油污和机械杂质漂浮；溶液一般半年过滤一次，以清除杂质；定期分析溶液，按分析结果及产品质量经常调整溶液4.后处理经化学氧化后的零件，应立即清洗干净。酸性氧化要进行填充处理，碱性氧化的要进行钝化处理三、阳极氧化（电化学氧化）1。基本原理阳极氧化在强酸性的环境中进行，H2O电解产生初生态的O

10、，氧原子与AL产生氧化铝，形成氧化膜，氧化膜阻止氧化过程 的继续发生，但同时部分氧化膜被强酸溶解，有利于氧化膜的继续形成，起初形成氧化膜的速度大于氧化膜被溶解的速度，随着氧化膜的加厚，成膜速度减慢，最终达成平衡。氧化法 厚度颜色特点H2SO4520无色、透明硬度高、孔隙多、利于着色、抗蚀较高CrO315灰白至深灰质软、孔隙少、着色困难、抗蚀性很高、膜层与有机涂层结合力好草酸820银白色、黄铜色、青铜色弹性好、电绝缘性好，膜层性质与电流方式、合金成分有关硬质250300膜层厚且硬，绝缘绝热性好四、氧化膜着色（一般只有阳极氧化的氧化膜才适于着色）1.化学染色法：化学着色主要是使染料吸附在膜层的孔隙

11、内，膜的颜色易被擦掉，而且耐光性差（故不适于户外使用的装饰面）。在染色过程中也有化学作用发生，氧化膜分子（AL2O3）或其中的铝离子与染料分子或其阴离子化合而存在于膜的孔隙中。一般使用有机染料。在染色前一般要将氧化膜清洗干净。2.电解着色法：电解着色是在电流的作用下将着色金属的离子还原成金属颗粒沉积在氧化膜的孔内，由于沉积颗粒的直径不均匀，使得散射光的波长不均匀，从而呈现不同的色彩。电解法产生的颜色不易被擦掉，耐光性好，但色彩没化学着色鲜艳。 电解着色最主要的问题是着色不均匀，产生不均匀的原因主要有原材料成分、表面状态、装挂的方式、氧化膜厚度的均匀性及清洗状况五、质量问题第二节 钢铁件的氧化钢

12、铁的氧化又称发蓝，实质是将钢铁表面的铁原子在酸性或碱性的环境里氧化形成一层氧化膜，以保护基体材料。氧化膜的颜色随材质和工艺有所差异，一般呈黑色或蓝黑色。含硅较高的钢的氧化膜则呈褐色或黑褐色。氧化膜的厚度约为0.61.5微米之间。含碳量高的钢容易氧化，含碳量低的钢则较难氧化。温度也是影响氧化膜质量的重要因素，增加温度，氧化膜的致密度提高，但温度太高，则因氧化膜的溶解速度提高，使成膜速度降低第三节 钢铁件的磷化磷化是钢铁在磷酸盐的溶液中表面生成一层磷酸盐保护膜的过程。磷化膜呈暗灰色或黑色，具有微孔结构，经填充、浸油、浸漆处理后，在大气条件下有较好的抗蚀性，磷化膜的吸附性好，常用作涂料的底层。此外膜

13、层还有较好的润滑性、电绝缘性。第三章 喷 涂第四章 镀涂表示法本章主要内容v金属镀覆表示法v化学处理表示法v涂料涂敷表示法v常用符号含义4.1 金属镀覆表示法基体材料镀覆方法镀覆层名称后处理镀覆层厚度镀覆层特征例：Cu/Ep.Ni5b.P4.2 化学处理表示法基体材料处理方法处理名称处理特征处理（颜色）4.3 涂料涂覆表示法涂覆符号涂料颜色及型号外观等级使用环境条件用涂的第一个汉语拼音T表示色板编号分四级，I、II、III、IV从I到IV标准依次降低Y-一般环境E-恶劣环境H-海洋环境T-特殊环境4.4 符号含义 Fe-铁、钢 Cu-铜及铜合金 Al-铝及铝合金 Zn-锌及锌合金 电镀-Ep 化学镀-Ap基体材料镀覆方法镀覆层名称用镀层的化学元素符号表示，合金元素用“