表面处理技术06971课件

6.5表面处理技术

⑤表面修复处理一、表面处理概述1．表面处理概念利用现代物理化学、金属学和热处理等学科的边缘性新

技术来改变零件表面的状况和性质，使之与心部材料作优化

组合，以达到预定性能要求的工艺方法，称为表面处理。2．表面处理技术的分类①表面强化处理②表面洁化处理③表面装饰处理④表面防蚀处理3．常用表面处理方法⑦喷漆与喷塑等①热喷涂、喷丸、表面滚压②表面胀光、离子镀③激光表面强化、抛光④普通电镀、特种电镀⑤钢铁发蓝、钢铁磷化⑥铝阳极氧化及着色处理二、热喷涂

热喷涂是将金属或非金属材

料加热熔化，靠压缩气体连续吹

喷到制件表面上，形成与基体牢

固结合的涂层，从制件表层获得

所需要的物理化学性能。1．热喷涂原理2．热喷涂的特点④生产效率高。每小时喷涂材料重量从几千克到几十千克，沉

积效率很高。①工艺灵活，适用范围广。热喷涂施工对象可大可小，小的可

到10mm内孔(线爆喷涂)，大的可到桥梁、铁塔(火焰线材喷

涂或电孤喷涂)，可在室内喷涂，也可在野外现场作业；可

整体喷涂，也可以局部喷涂。②基体及喷涂材料广泛。可通过喷涂不同材料，使工件表面获

得所需的各种物理化学性能。③工件应力变形小。基体可保持较低的温度，工件产生的应力

变形很小。3．热喷涂的应用③特殊功能层:通过喷涂获得表层某些特殊

性能，如耐高温、隔热、导电、绝缘、

防幅射等，在航空航天和原子能等部门

应用较多。①防腐蚀:主要用于大型水闸钢闸门、造纸

机烘缸、煤矿井下钢结构、高压输电铁

塔、电视台天线、大型钢桥梁、化工厂

大罐和管道的防腐喷涂。②防磨损:通过喷涂修复已磨损的零件，或

在零件易磨损部位预先喷涂上耐磨材料，

如风机主轴、高炉风口、汽车曲轴、机

床主轴、机床导轨、柴油机缸套、油田

钻杆、农用机械刀片等。三、喷丸①喷丸处理是利用高速喷射出的砂丸和铁丸，对工件表

面进行撞击，以提高零件的部分力学性能和改变表面状

态的工艺方法。说明：四、表面滚压和胀光①滚压外圆及

所用工具

1．表面滚压②滚压内圆及所用工具③滚压可在卧式车床上进行，可滚压金属零件上的外圆、内圆

和平面等。说明：①表面滚压是在常温上用硬质滚柱或滚轮施压于施转的工件

表面上，并沿母线方向移动，使工件表面塑性变形硬化，以

获得准确、光洁和强化的表面。②滚压余量通常为表面微观不平度的平均高度(0.01～0.02mm)。

滚压后，尺寸公差等级可达IT7～IT6,Ra值可达0.8～0.1mm，

表层硬度可提高5～10%，硬化层深度可达0.2～2mm，疲劳

强度可提高10～30%。2．表面胀光(挤光或挤压)③胀光一般在压力机或拉床上进行，用于2～45孔壁较

厚的金属零件。说明：①表面胀光是在常温下将直径稍大于孔径的钢球或其他形

状的胀光工具挤过工件已加工的内孔，以获得准确，光洁

和强化的表面。②胀光余量一般为0.07～0.015mm。胀光后尺寸公差等级可

达IT7～IT5，Ra值可达0.8～0.025m。六、激光表面强化②激光表面强化可分为激光相变强化处理、激光表面合金化

处理和激光熔覆处理等。说明：①激光表面强化是用聚焦的激光束射向钢件表面，在极短时

间内将工件表层极薄的材料加热到相变温度或熔点以上的

温度，又在极短时间内冷却，使工件表面淬硬强化。③激光表面强化的热影响区小，变形小，工件表面清洁，

操作方便。⑤激光表面强化主要用于局部强化的零件，如冲裁模、曲

轴、凸轮、凸轮轴、花键轴、精密仪器导轨、高速钢刀

具、齿轮及内燃机缸套等。④激光表面强化的设备昂贵，硬化层深度较浅，一般为0.3～

0.5mm。七、抛光抛光是对零件表面进行修饰的一种光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高甚至不能保持原有的加工精度，随预加工状况不同，抛光后的Ra值可达1.6～0.008m。抛光的分类：2)滚筒抛光和振动抛光将工件、磨料和抛光液装入滚筒或振动箱内，滚筒缓慢滚动或振动箱振动，使工件与工件，工件与磨料相互摩擦，加上抛光液的化学作用，除去工件表面的油污、锈层，磨去凸峰，从而获得光滑的表面。用于细小而量大零件的抛光，后者比前者生产率高，抛光效果更好。将金属零件浸入特制

的化学溶液中，利用金属

表面凸起部位比凹洼部位

溶解速度快的现象实现零

件表面的抛光。电化学抛光与化学抛光类似，不同点是还要通以直流电，

工件接阳报，产生阳极溶解，也是利用金属表面凸起部位比凹

洼部位溶解速度快的现象进行抛光的。2．化学抛光3．电化学抛光八、电镀

电镀是一种电化学和氧化还原过程。以镀镍为例；将金属制件浸在金属盐(NiSO4)的溶液中作为阴极，金属镍板作为阳极，接通直流电源后在制件上就会沉积出金属镀镍层。②在阳极上的反应为：Ni－2e→Ni2+(阴极溶解)4OH－－4e→2H2O+O2↑2Ni＋3[O]→Ni2O32Cl-’－2e→Cl2↑电镀有槽镀(普通电镀)和

特种电镀等。1．电镀原理①在阴极上的反应为：Ni

2++2e→Ni(形成镀层)2H++2e→H2↑2．槽镀钢铁零件上镀锌主要作用是防腐蚀，用量占全部电镀零件的1/3至1/2，是所有电镀品种中产量最大的一个镀种。镀锌具有成本低、抗蚀性好、美观和耐贮存等优点，在轻工、机电、农机和国防等工业中得到广泛应用。钢铁零件上镀镉，在海洋和湿热大气环境中，其保护性能

比锌好，航空、航海及电子工业中的零件大多采用镀镉。但镉

盐有毒，且对环境污染严重，使镀镉的应用受到限制。锡的腐蚀产物对人类无害，且

易于钎焊，镀锡广泛用于食品罐头

包装制品、饮具、餐具及电子工

业中很多需要钎焊的零件。1)镀锌2)镀镉3)镀锡3．特种电镀刷镀不用镀槽，旋转的工件接直流电源的负极，镀笔接正极，镀笔前端用脱脂棉包住，浇注的镀液浸贮在脱脂棉套内，镀液中的金属正离子在电场力作用下在工件表面(阴极)获得电子而沉积于表面上，形成电镀层。④刷镀主要用于大型零件的局部电镀或

大中型零件的局部修复。1)刷镀说明：①镀层厚度可达0.01～0.5mm，镀层质

量好，结合强度高，速度比槽镀快。②刷镀设备简单，操作灵活，可进行局

部电镀和野外作业。③对于大批量中小型零件或大面积镀覆

的工件进行装饰性或尺寸电镀时，刷

镀不如槽镀。2)非金属电镀④非金属电镀制品主要用于汽车、飞机某些装饰性零部件以

及印刷线路板、电子仪器屏蔽和碳纤维等。说明：①非金属电镀是指对塑料、玻璃、陶瓷、纤维等非金属制品

电镀。②非金属电镀的关键工艺是表面金属化，使非金属基体上生

成导电层以便进行导电。表面金属化的方法有化学镀法、

喷涂法、烧渗银法和涂刷法等。③塑料电镀是非金属电镀中应用最广泛的一种。通过电镀可

提高塑料制品的强度，防止老化，使其具有导电性、电磁

性、焊接性和装饰性的外观。九、钢铁发蓝与磷化

③发蓝后呈蓝黑色和深黑色，可提高零件的耐蚀性、润滑性，

可改善外观。1．钢铁发蓝说明：①发蓝是对钢铁零件进行的一种氧化处理，使其表面生成一

层极薄的Fe304氧化膜。②常用碱性化学溶液氧化法：用氢氧化钠和亚硝酸纳的水溶液，

在135～145℃温度下处理60～90min，再在肥皂液中浸泡3～

5min，最后水洗、干燥及浸油。十、铝阳极氧化与着色处理④阳极氧化和着色处理常用于汽车、飞机的某些装饰性零件

及工艺品和日用五金制品作装饰性处理。说明：①阳极氧化是将铝或铝合金制件浸沉于酸性电解液中，在外

电流作用下作为阳极，在制件表面上形成与基体牢固结合

的防蚀氧化膜层。②阳极氧化前要经抛光、除油、清洗等预处理，其后要进行

冲洗、着色和封闭等处理。③阳极氧化的氧化膜可染成黑色、红色、蓝色、绿色、金黄

色和茶色等。十一、涂装(喷漆与喷塑)④颜料：成膜物质一般为无色透明。颜料有遮盖、美观、

增加漆膜强度等作用1．涂料(油漆)1)涂料组成①成膜物质：构成涂料的基础，是涂层的主要物质②溶剂：又称稀释剂，使涂料保持溶解状态，调整涂料粘

度便于操作。不同涂料有不同溶剂。③助剂：改善涂料施工性能，有催干剂、增韧剂、固化剂

等。2)常用涂料(油漆)④磁漆(树脂漆)：用清漆与着色颜料调配的色漆，有酚醛磁漆、醇

酸磁漆等。①清漆：不含颜料的透明漆，由树脂、溶剂及催干剂制成的

涂料。②厚漆：由干性油、颜料混合而成的涂料。使用时用清油调到合

适粘度。该漆干燥慢、漆膜软，炎热潮湿天气有反粘现象③调合漆：已调制好，不用加任何材料即可使用的涂料，分油性

调和漆和磁性调和漆两种。2．常用涂装工艺几种常用涂装工艺传统涂装工艺方法有刷涂、喷涂、浸涂和淋涂等。1)高压无气喷涂③适宜喷涂高粘度涂料，一次可获100～300mm厚度涂层。说明：①利用低压(0.4～0.6MPa)压缩空气带动高压泵，将涂料加压

到10～20MPa的压力，经高压喷枪的特殊喷嘴喷出形成涂层。②高压无气喷涂的特点是：没有一般压缩空气喷涂时的涂料

微粒回溅及漆雾飞扬现象；生产率高，比压缩空