零件表面处理工艺

零件表面处理知识分享Since2015零件表面处理工艺目录一、表面淬火二、化学热处理三、表面氧化处理四、表面镀层五、化学镀镍磷六、表面喷涂七、电解抛光为适应各种工况要求，零件必须进行各种表面处理，比如，碳钢、低合金钢零件为防止表面氧化（生锈），一般情况下做表面发黑处理或表面镀锌处理，使之表面生成氧化膜或镀层，隔绝零件与大气中氧发生氧化反应；零件要求表面耐磨，心部有一定的强度和韧性，那就需要进行零件的表面热处理或化学热处理等等，以下我们就分别对各种表面处理进行分类。一、表面淬火淬火定义：被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。淬火目的：1）获得马氏体组织；2）获得表面层硬而耐磨；3）心部有足够塑性、韧性。感应加热表面淬火工艺过程：将工件放入感应器中，使工件表层产生感应电流，在极短的时间内加温到淬火温度后，立即喷水冷却，使工件表层淬火，从而获得非常细小的针状马氏体组织，根据电流频率不同，感应加热表面淬火，可分为：a、高频淬火：100-1000kHz;b、中频淬火：1-10kHz；c、工频淬火：50Hz。特点：a、表层硬度比普通淬火高2-3HRC，并具有较低的脆性；b、疲劳强度、冲击韧度都有所提高，一般工件可提高20-30%；c、变形小；d、淬火层深度易于控制；e、淬火时不易氧化和脱碳；f、可采用较便宜的低淬透性钢；g、操作易于实现机械化和自动化，生产率心高；h、电流频率愈高，淬透层愈薄，例如高频淬火一般1-2mm,中频淬火3-5mm,工频淬火能到10-15mm；j、处理复杂零件比渗碳困难。应用范围：常用中碳钢（ωc0.4-0.5%）和中碳合金结构钢，也可用于高碳工具钢和低合金工具钢，以及铸铁，一般零件淬透层深度为半径的1/10左右时，强度、耐疲劳性和韧性最佳。对于小直径（10-20mm）的零件，建议用较深的淬透层深度，即可半径的1/5；对于截面较大的零件，可取较小的淬透层深度，即小于1/10以下。加工实例：各类转轴，导轨，旋盖凸轮以及有相对运动的耐磨零件。火焰表面淬火工艺过程：用氧-乙炔或煤气的混合气体燃烧的火焰，喷射到零件表面上，快速加热，当达到淬火温度后，立即喷水或乳化液进行冷却。特点：淬透层深度一般为2-6mm，过深往往引起零件表面严重过热，易产生淬火裂纹，表面硬度，钢可达HRC65,铸铁为HRC40-48,合金铸件可达HRC43-52，这种方法简便无需特殊设备，但易于过热，淬火效果不稳定，因而限制了它的应用。应用范围：适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具和零件，如大型的轴类，大模数齿轮等，常采用钢材为中碳钢，如35、45钢以及中碳合金钢（合金元素＜3%），如40Cr，65Mn等，还可以用于灰铸铁件件，合金铸铁件。含碳量过低，淬火后硬度低，而碳和合金元素过高，侧易碎裂，因此，以含碳量ωc0.35-0.5%的碳素钢最适宜。表面淬火我司一般只采用这两种形式。二、化学热处理定义：将工件放置于某种渗入元素的活性介质中，通过加热、保温和冷却，使渗入元素被吸附并扩散渗入工件表面层，以改变表面层化学成分和组织，从而使其表面具有与心部不同的特殊性能的一种工艺。经化学热处理后，工件表面的化学成分及组织状态与心部有很大的不同，再经过适当的热处理方法，能显著提高工件的耐磨性、抗蚀性，疲劳强度或接触疲劳强度等性能指标。根据渗入元素的不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮，碳氮共渗，渗硫，渗硼等。化学热处理常用渗入元素及其作用（一）渗入元素C工艺方法：渗碳常用钢材：低碳钢低碳合金钢热作模钢（本司所用材料为20CrMnTi)。渗层组成：淬火后为碳化物+马氏体+残余奥氏体。渗层深度/（mm）：0.3-1.6；表面硬度：HRC57-63。作用与特点：可提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度，能承受重载荷。处理温度较高，工件变形较大。应用举例：齿轮、轴、活塞销、链条万向联轴器(吹瓶机模架中轴和摆轴）。工艺方法：渗碳后整体淬火+回火（回火温度视硬度而定）。（二）渗入元素N工艺方法：渗氮（氮化）。常用钢材：含铝低合金钢中碳含铬低合金钢，含5%Cr的热作模具钢铁素体、马氏体、奥氏体不锈钢，沉淀硬化不锈钢（本司所用材料40Cr，42CrMo，38CrMoAlA）。渗层组成：合金氮化物+含氮固溶物。渗层深度/（mm）：0.1-0.6；表面硬度：HV700-900。作用与特点：提高表面硬度、耐磨性、抗咬合性、疲劳强度、抗蚀性（不锈钢例外）以及抗回火软化能力。硬度、耐磨性比渗碳者高，渗氮温度低，工件变形小，处理时间长，渗层脆性大。应用举例：镗杆、轴、量具、模具齿等（本司主要用于凸轮，导轨和重要的轴类）。工艺方法：零件放入渗氮气氛炉中，加温—保温—再加温—再保温—继续加温—继续保温—至工艺要求时间，降温至工艺规定开炉冷却）。（三）渗入元素N、C工艺方法：碳、氮共渗。常用钢材：低、中碳钢,低、中碳合金钢（常用材料：20，20Cr，20CrMnTi，45，40Cr等）。渗层组成：淬火后为碳氮化合物+含氮马氏体+残余奥氏体。渗层深度/（mm）：0.25-0.6；表面硬度：HRC58-63。作用与特点：提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度，共渗温度比渗碳低，工件变形小，厚层共渗较难。应用举例：齿轮、轴、链条。此工艺共渗有两种温度：A、中温共渗，工件在碳氮气氛炉中温度780-850°C中处理。B、另一种是工件在碳氮气氛炉中温度880-950°C中处理，叫做高温碳氮共渗。这两种碳氮共渗后还要进行淬火处理，变形也很严重。工艺方法—低温氮碳共渗（软渗氮）常用钢材：碳钢合金钢高速钢铸铁不锈钢（本司常用材料马氏体不锈钢，25，45，40Cr，42CrMo，304，316等）。渗层组成：碳氮化合物+含氮固溶物。渗层深度/（mm）：0.007-0.02/0.3-0.5；表面硬度：HV500-700(HRC50-68)。作用与特点：提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度，温度低，工件变形小，硬度较一般渗氮低。应用举例：齿轮、轴、工模具、液压件（本司有部分零件已进行了氮碳共渗，如导轨、板类）。三：表面氧化处理1、碳钢的表面氧化处理通常将工件浸入强氧化性的化学溶液中。例如沸腾温度为147~152℃的氢氧化钠(600g/cm3)及亚硝酸钠(100g/cm3)水溶液中，经一定时间使表面生成一层美观、较致密且具有防锈作用的黑色氧化铁薄膜。此项工艺有时也混称"发蓝"。广泛应用于钟表、指针、游丝、螺钉、仪表外壳及某些机械的零件等。机械制造上常用NaOH溶液加热来对工件进行发黑处理，相对于镀锌镀铬成本较低，效果不错。发黑形成的黑色氧化膜，其厚度为0.5-1.5μm，抗腐蚀能力比其它化学膜低。2、磷化处理磷化：工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。磷化是常用的前处理技术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属(如铝、锌)件也可应用磷化。磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀;用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑作用。磷化的分类：（1）浸渍磷化适用：高、中、低温磷化。特点：设备简单，仅需加热槽和加热设备，最好用不锈钢或橡胶衬里的槽子，不锈钢加热管道应放在槽两侧。（2）喷淋磷化适用：中、低温磷化工艺，可处理大面积工件，如汽车、冰箱、洗衣机壳体。特点：处理时间短，成膜反应速度快，效率高，且这种方法获得的磷化膜结晶致密、均匀、膜薄、耐蚀性好。（3）刷涂磷化上述两种方法无法实施时，采用本法，在常温下操作，易涂刷，可除锈蚀，磷化后工件自然干燥，防锈性能好，但磷化效果不如前两种。3、铝合金表面氧化（1）阳极氧化：铝合金阳极氧化是一种电解氧化，在该过程中铝合金的表面通常转化为一层氧化膜，这层膜具有保护性、装饰性以及其他一些功能。特性：1）氧化膜的硬度高，其硬度大约在196-490HV，因为硬度高决定了氧化膜的耐磨性比较好。2）铝合金氧化膜在大气、土壤中都很稳定，同基体的结合力也很强，一般情况下氧化后都会进行染色封孔或喷涂处理，使其耐腐蚀进一步增强。3）氧化膜的结合力强，氧化膜于基体金属的结合很强，很难用机械的方法将它们分离，即使膜层随金属弯曲，仍于基体金属保持良好的结合，但氧化膜的塑性小，脆性大，当膜层受到较大的冲击负荷和弯曲变形时，会产生龟裂，所以这种氧化膜不易在机械作用下使用，但可以作油漆层的底层。（2）铝合金硬质阳极氧化特性：1）铝合金硬质阳极氧化和普通氧化膜相比有以下特点：氧化膜比较厚（一般厚度不小于25μm），硬度比较高（大于350HV），耐磨性较好，空隙率较低，耐击穿电压较高，但表面平整性可能显得稍差一点。工艺特点：硬质阳极氧化和普通氧化的原理、设备、工艺和检测等各方面没有本质的区别。硬质阳极氧化设法降低氧化膜的溶解性，主要特点为：A、槽液温度较低（普通20℃左右，硬质5℃以下），一般情况下温度低生成的氧化膜硬度高。B、槽液浓度低（普通硫酸浓度20%，硬质15%以下），深度低对膜溶解性小。C、槽液里添加有机酸，硬度里面加草酸或者酒石酸。D、外加电流、电压较高（普通电流1.5A/平方dm，电压18V以下；硬质电流2-5A/平方dm，电流35V以止，最高可达100V）。E、外加电压宜采用逐步递增电压的方法，因其电压高，电流大，处理时间长，因此能耗大，同时硬质氧化常采用脉冲电源或者特殊波形电流。3）铸造铝合金硬质阳极氧化铸造铝合金通常需要硬质阳极氧化来提高其性能，铸造铝合金常用铝/硅系合金，铝硅系合金具有良好的铸造性能和耐磨性能而用量最大，广泛应用于结构件和零部件，有时添加铜和镁，改善力学性能和耐热性。铝铜系也是常用的铸造合金，主要用于承受大的动静载荷和形状不复杂的砂型铸件，铸造铝合金因含有非金属等元素，需要对电解液和电源波形进行改进。电解液一般可在硫酸中加某些金属盐或有机酸，硫酸—草酸—酒石酸溶液；硫酸—干油溶液；电源形式一般改为交直流叠加不对称电流、脉冲电流等，其中脉冲效果较好。铸件氧化前应对棱角导圆或去除毛刺等，防止电流集中。4、铝合金氧化膜的电解着色（1）铝合金氧化膜的常用着色工艺1）整体着色法：包括自然发色和电解发色两种。自然发色指阳极氧化过程使铝合金中添加成分（Si、Fe、Mn等），氧化而发生的氧化膜的着色；电解发色指电解液组成及电解条件的变化而引起的氧化膜的着色。2）染色法：以一次氧化膜为基础，用无机颜料或者有机染料进行染色的氧化膜。3）电解着色法：以一次氧化膜为基础，在金属盐溶液中用直流或交流电进行电解着色。电解着色的耐候性、耐光性和使用寿命比染色法要好，其成本远低于整体着色法，目前广泛应用于建筑铝型材的着色。国内外工业化的电解着色槽液基本上都是镍盐和锡盐（包括镍/锡混合盐溶液两大类），颜色大体上都是从浅到深的古铜色系。（2）电解着色的原理多孔型阳极氧化膜的有规律和可控制微孔，通过电解着色在孔的底部沉积非常细的金属和（或）氧化物颗粒，由于光的散射效应可以得到不同的颜色。颜色的深浅和沉积颗粒的数量有关，也就是与着色时间和外加电压有关。一般来说，电解着色颜色类似，都是从香槟色浅到深的青铜色一直到黑色，色调又不完全相同，这与析出颗粒的尺寸分布有关。目前电解着色只有古铜色、黑色、金黄色和枣红色等几种。（3）电解着色的应用Sn盐和Sn-Ni混合盐是我国和欧美主要的着色方法，其盐为SnSO4,是利用Sn2+电解还原在阳极氧化的微孔中析出而着色；Sn2+稳定性差，易被氧化成没有染色能力的Sn4，因此锡盐着色的关键是槽液成分和锡盐稳定性是此工艺的关键；锡盐对杂质不敏感，着色均匀性比较好，对水污染不大。Ni盐电解着色在日本比较普遍，它常用于浅色系（仿不锈钢、浅香槟色），它着色速度快，槽液稳定性好，但对杂质敏感，目前除杂质设备已成熟，但需要一次性投资大。5、不锈钢表面钝化处理（1）概述奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，而且还有良好的冷热加工性能，因此被广泛地用于制造各类具有防腐要求的设备以及食品机械的各类零件。奥氏体不锈钢表面的钝化膜，对其耐腐蚀性能有很大的影响。奥氏体不锈钢的钝化膜主要是通过对其表面进行酸洗钝化处理来实现的。（2）酸洗钝化的原理A、钝化：金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称为金属的钝化。其钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由金属与氧化性介质作用，作用时，在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能牢固地附着在金属表面上的钝化膜。这层膜能独立存在，通常是氧和金属的化合物，它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解。奥氏体不锈钢经氧化性介质处理后，其表面能形成满足上述要求的钝化膜，但该钝化膜在起活化作用的Cl离子、Br离子、F离子等卤素离子作用下，极易受到破坏。这也就是虽然经酸洗钝化处理的奥氏体不锈钢的零件、管道及液缸等在进行水压试验后若不能将水清除干净，但应控制不了的Cl离子含量不能超过25ppm的原因之一。另外，并非任何金属的氧化膜都可视作为钝化膜，如碳钢在高温氧化后形成的氧化膜，由于不能满足牢固地附着在金属表面的要求而不能当作钝化膜。B、对于奥氏体不锈钢，一般采用氧化性强的以硝酸为主剂的溶液来进行处理，为确保钝化处理的效果，在钝化前先对被外表面进行酸洗处理。整个处理过程就称为酸洗钝化处理，简称酸洗钝化。（3）酸洗钝化适用材料及零件1）适用于所有200、300系列不锈钢（包括9Cr18止旋刀）。2）我司对灌装机所有304、316系列材料的零、部件必须进行酸洗钝化的处理。a、零件能入酸洗钝化池的必须用酸洗钝化液来进行酸洗钝化；b、大型零件，如机架、液缸、封窗以及大型焊接件用酸洗钝化膏进行酸洗钝化。（4）酸洗钝化处理的常规工艺过程为了确保酸洗钝化质量，酸洗钝化首先需考虑采用酸洗钝化液浸泡的方式，在不便于采用液体浸泡的情况下，才考虑用涂刷酸洗钝化膏的方式，但不宜使用涂刷酸洗钝化液的方式（使用酸洗钝化液必须是浸泡方式）。当采用酸洗钝化液浸泡的方式时，需定期对浸泡液进行测试和化验。1）预处理a：去除焊缝及母材表面的飞溅、焊渣灰尘等，必要时焊缝打磨光滑。b：去除油污，必要时可采用碱洗或洗涤液清洗，洗后须用清水将表面冲洗干净。2）酸洗（池洗）及冲洗a：酸洗时应严格控制酸洗温度和时间，温度低则时间长，温度高则时间短。防止达不到酸洗效果或过分酸洗而引起的基体腐蚀的现象，必要时还可在酸洗液中添加腐蚀剂，酸洗浸泡时间一般在2-5min。对被酸洗产品上的碳钢零件，能拆卸的必须拆卸，不能拆卸的用涂刷酸洗钝化（二合一）膏的工艺方法对其不锈钢件进行酸洗钝化。b：酸洗后必须要用清水彻底冲洗，使之表面不留存残液，以利于此后的钝化处理。3）钝化（池洗）及冲洗严格控制钝化时间，浸泡时间一般5~30min，使之形成良好的钝化膜，钝化后也要彻底冲洗，不留存残液。4）酸洗钝化（二合一）酸洗钝化（二合一）液（池洗）及冲洗使用酸洗钝化（二合一）液可使酸洗钝化一次完成，其它都可参照前述进行。5）酸洗钝化（二合一）膏（涂刷）及冲洗a：将膏均匀地涂刷于需要酸洗钝化表面（一般先涂刷焊缝处），氧化层较厚处可涂厚一些。b：保持足够的时间。c：在膏未干透前用棉纱或棉布擦去锈蚀及氧化物等。d：对表面进行彻底的冲洗，直至工件表面呈均匀的银白色。6）后处理酸洗钝化后对钝化表面需采用一定的保护措施，以防护钝化膜的破坏，钝化表面不得接触硬物（包括不锈钢丝和钢丝刷），禁止焊接和打磨等。四、表面镀层1、表面镀锌镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。现在主要采用的方法是热镀锌。主要特点：1）外观光滑，无锌瘤、毛刺，呈银白色；2）厚度均为可控，在5-107μm之内任意选择；3）无氢脆、无温度危害，可保证材料力学性能不变；4）可代替部分需热镀锌的工艺；5）耐腐蚀性好，中性盐雾试验达240小时。应用范围钢钉、铁钉、紧固件、自来水管接头、脚手架扣件、钢丝绳马钢夹头等，本司主要使用在较重要的零、部件的防锈。2、电镀锌与热镀锌的比较（1）电镀锌由于锌在干燥空气中不易变化，而在潮湿的空气中，表面能生成一种很致密的碳酸锌薄膜，这种薄膜能有效保护内部不再受到腐蚀。并且当某种原因使镀层发生破坏而露出不太大的基体时，锌与钢基体形成微电池，使紧固件基体成为阴极而受到保护。在汽车运输等行业中应用较广，但需要的是三价铬钝化层、锌镍合金镀封闭涂层，减少六价铬钝化有害、有毒层。锌镀层较厚，结晶细致、均匀且无孔隙，抗腐蚀性良好；电镀所得锌层较纯，在酸、碱等雾气中腐蚀较慢，有效保护紧固沙件基体，镀锌层经铬酸钝化后形成白色、彩色、军绿色等，美观大方，具有一定的装饰性，由于镀锌层具有良好的延展性，因此可进行冷冲、轧制、折弯等各种成型而不损坏镀层。电镀锌所涉及的领域越来越广泛，紧固件产品的应用已遍及机械制造、制作镀锌勾花网、电子、精密仪器、化工、交通运输、航天等在国民经济中有重大意义。（2）热镀锌热浸锌层是锌在液态下，分三个步骤形成的，铁基表面被锌液溶解形成锌、铁合金相层；合金层中的锌离子进一步向基体扩散形成锌、铁互溶层；合金层表面包裹着锌层。具有较厚致密的纯锌层覆盖在钢铁紧固件表面上，它可以避免钢铁基体与任何腐蚀溶液的接触，保护钢铁紧固件基体免受腐蚀。在一般大气中，锌层表面形成一层很薄而密实的氧化锌层表面。它很难溶于水，故对钢铁紧固件基体起着一定保护作用。如果氧化锌与大气中其它成分生成不溶性锌盐后，则防腐蚀作用更理想；具有锌—铁合金合金层，结合致密，在海洋性盐雾大气及工业性大气中表现特有抗腐蚀性；由于结合牢固，锌—铁互溶，具有很强的耐磨性；由于锌具有良好的延展性，其合金层与钢铁基体附着牢固，因此热镀锌可进行冷冲、轧制、拉丝、弯曲等各种成型工序，不损伤镀层；钢结构件热浸锌后，相当于一次退火处理，能有效改善钢铁基体的机械性能，消除钢件成型焊接时的应力，有利于对钢结构件进行车削加工；热浸锌后的紧固件表面光亮美观；纯锌层是热浸锌中最富有塑性的一层镀锌层，其性质基本接近于纯锌，具有良好的延展性。3、镀铬铬是一种微带蓝色的银白色金属，相对原子质量51.99，密度6.98~7.21g/cm3，熔点为1875~1920℃，标准电极电位为尤什/c，-0.74V，老"/c，"-0.41V和P甚e+/Cr抖-1.33V，金属铬在空气中极易钝化，表面形成一层极薄的钝化膜，从而显示出贵金属的性质。镀铬层具有很高的硬度，根据镀液成分和工艺条件不同，其硬度可在很大范围400~1200HV内变化。镀铬层有较好的耐热性，在500℃以下加热，其光泽性、硬度均无明显变化，温度大于500℃开始氧化变色，大于700℃硬度开始降低。镀铬层的摩擦系数小，特别是干摩擦系数，在所有的金属中是最低的。所以镀铬层具有很好的耐磨性。铬镀层具有良好的化学稳定性，在碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸中均不发生作用，但能溶于氢氯酸(如盐酸)和热的硫酸中。在可见光范围内，铬的反射能力约为65%，介于银(88%)和镍(55%)之间，且因铬不变色，使用时能长久保持其反射能力而优于银和镍。工艺过程1）镀铬电解液的主要成分不是金属铬盐，而是具有强氧化性的铬酸。2）电流效率很低，一般为13～16%，最高只能达到23%左右，因而在镀铬过程中氢气大量析出，带出有毒液雾，需要有良好的吸风装置和采用铬雾抑制剂。3）溶液中必须添加少量外加的阴离子，如SO42-、F-、SiF62-等，还要在电解液中维持一定量的三价铬。4）分散能力低，对于形状比较复杂的零件，必须采用象形阳极、保护阴极等，才能得到良好的镀层。5）采用的电流密度很高，有时比一般镀种的电流密度高几十倍。镀铬过程的槽电压也较高，常常需要采用12伏以上的电源，而其它镀种用6伏的电源也就可以了。6）温度和电流密度的控制要求严格，两者之间还要紧密配合。电流密度固定，温度只能变动1～2℃，温度固定，电流密度变动2～3A/d㎡。7）镀铬所用阳极不是金属铬，而是采用铅、铅锡合金或铅锑合金等不溶性阳极。8）因铬层容易钝化，在一般情况下电镀过程中不允许中途断电。特点从常用的铬酸镀液镀铬，与其他单金属镀液相比，镀铬液成分简单，但镀铬过程却相当复杂，并具有如下特点。1）镀铬液的主要成分不是金属铬盐，而是铬的含氧酸——铬酸，属于强酸性镀液。电镀过程中，阴极过程复杂，阴极电流大部分消耗在析氢及六价铬还原为三价铬两个副反应上，故镀铬的阴极电流效率很低（10%～l8%）。而且有三个异常现象：电流效率随铬酐浓度的升高而下降l随温度的升高而下降；随电流密度的增加而升高。2）在镀铬液中，必须添加一定量的阴离子，如SO42-、SiF62一、F一等，才能实现金属铬的正常沉积。3）镀铬液的分散能力很低，对于形状复杂的零件，需采用象形阳极或辅助阴极，以得到均匀的镀铬层。对挂具的要求也比较严格。4）镀铬需采用较高的阴极电流密度，通常在20A/dm2以上，比一般的镀种高l0倍以上。由于阴极和阳极大量析出气体，使镀液的电阻较大，槽压升高，对电镀电源要求高，需采用大于l2V的电源，而其他镀种使用8V以下的电源即可。5）镀铬的阳极不用金属铬，而采用不溶性阳极。通常使用铅、铅一锑合金及铅一锡合金。镀液内由于沉积或其他原因而消耗的铬需靠添加铬酐来补充。6）镀铬的操作温度和阴极电流密度有一定的依赖关系，改变二者关系可获得不同性能的铬镀层。成分铬酐的水溶液是铬酸，是铬镀层的惟一来源。实践证明，铬酐的浓度可以在很宽的范围内变动。例如，当温度在45～50℃，阴极电流密度l0A/dm2时，铬酐浓度在50～500g/L范围内变动，甚至高达800g/L时，均可获得光亮镀铬层。但这并不表示铬酐浓度可以随意改变，一般生产中采用的铬酐浓度为l50～400g/L之间。铬酐的浓度对镀液的电导率起决定作用，图4—19所示为铬酐浓度与镀液电导率的关系。可知在每一个温度下都有一个相应于最高电导率的铬酐浓度；镀液温度升高，电导率最大值随铬酐浓度增加向稍高的方向移动。因此，单就电导率而言，宜采用铬酐浓度较高的镀铬液。但采用高浓度铬酸电解液时，由于随工件带出损失严重，一方面造成材料的无谓消耗，同时还对环境造成一定的污染。而低浓度镀液对杂质金属离子比较敏感，覆盖能力较差。铬酐浓度过高或过低都将使获得光亮镀层的温度和电流密度的范围变窄。含铬酐浓度低的镀液电流效率高，多用于镀硬铬。较浓的镀液主要用于装饰电镀，镀液的性能虽然与铬酐含量有关，最主要的取决于铬酐和硫酸的比值。五、化学镀镍磷化学镀镍磷适用于铁件、钢件、锌合金、浸锌处理后的铝合金及铜合金表面镀镍磷合金层。无毒、无重金属、环保。不需电镀设备。只需恒温装置，镀层是光亮的镍磷合金层，耐蚀性极好，结合力极佳。镀液稳定性强，寿命超过12个周期。广泛应用于各种金属、非金属表面化学镀镍磷。化学镀镍磷基合金镀层，能获得均匀、致密、光亮的镍磷合金镀层，有金属光泽。因其硬度高、厚度均匀及耐磨性优异,在工业中得到了广泛应用。适用于金属表面镀镍（如：铁，不锈钢，铝，铜等等），同样适用于非金属表面镀镍，且不需要昂贵的沉钯，成本低。比如：陶瓷镀镍，玻璃镀镍，金刚石镀镍，碳片镀镍，塑料镀镍，树脂镀镍，等等。槽液维护简单。成本低，不需要电镀设备特点:（1）耐腐蚀性强：该工艺处理后的金属表面为非晶态镀层，抗腐蚀性特别优良，经硫酸、盐酸、烧碱、盐水同比试验，其腐蚀速率低于1Cr18Ni9Ti（304）不锈钢。（2）耐磨性好：由于催化处理后的表面为非晶态，即处于基本平面状态，有自润滑性。因此，磨擦系数小，非粘着性好，耐磨性能高，在润滑情况下，可替代硬铬使用。（3）光泽度高：催化后的镀件表面光泽度为Ra0.4-0.1，可与不锈钢制品媲美，呈白亮不锈钢颜色。工件镀膜后，表面光洁度不受影响，无需再加工和抛光。工艺流程（1）工件前处理:前处理对镀层质量至关重要,要使镀前的工件表面无污染，并且是处于活化状态，此过程主要有：除油，除锈，抛光，水洗。（2）酸洗活化：用酸洗活化剂浸泡工件2-3分钟，再水洗干净。（3）用热离子水冲洗工件，使工件升温，以避免下一步施镀时，冷工件吸收镀液热量而降温，导致停镀。（4）按照0.5-1.5dm2/升的装载比分散地吊挂在镀液中，控制镀液温度在意85-92摄氏度。（5）施镀过程中要有适度的轻搅拌，使温度及镀液分布均匀，从而保证化学镀镍的稳定进行，和镀层的一致性。同时，要对镀液进行循环过滤。滤网：孔径1-8微米，耐100摄氏度，耐酸。六、表面喷涂1、表面喷涂达克罗达克罗是DACROMET译音和缩写，简称达克罗、达克锈、迪克龙。国内命名为锌铬涂层，是一种新型的耐腐涂层，与传统的电镀锌相比：锌铝涂层耐腐蚀性能极强，是镀锌的7—10倍，无氢脆性，特别适用于高强度受力件，高耐热性、耐热温度300℃，尤其适用于汽车、摩托车发动机部件的高强度构件，高渗透性、高附着性、高减磨性、高耐气候性、高耐化学品稳定性、无污染性。达克罗技术的基体材料范围：钢铁制品及有色金属如铝、镁及其合金，铜、镍、锌等及其合金。而且涂覆全过程中无污染，在金属表面处理历史上是一场革命，是当今世界上金属表面处理富有代表性的高新技术。最初仅用于国防工业和国产化的汽车零部件，现已发展到电力、建筑、海洋工程、家用电器、小五金及标准件、铁路、桥梁、隧道、公路护栏、石油化工、生物工程、医疗器械粉末冶金等多种行业。（1）优点1）无污染和公害：达克罗在生产加工及工件涂覆的整个过程中，不会产生对环境有污染的废水废气，不用三废治理，降低了处理成本。2）高耐热性：达克罗可以耐高温腐蚀，耐热温度可达300℃以上。而传统的镀锌工艺，温度达到100℃时就已经起皮报废了。3）超强的耐蚀性能：达克罗膜层的厚度仅为4-8μm，但其防锈效果却是传统电镀锌、热镀锌或涂料涂覆法的7-10倍以上。采用达克罗工艺处理的标准件、管接件经耐盐雾试验1200h以上未出现红锈。4）良好的渗透性：由于静电屏蔽效应，工件的深孔、狭缝，管件的内壁等部位难以电镀上锌，因此工件的上述部位无法采用电镀的方法进行保护。达克罗则可以进入工件的这些部位形成达克罗涂层。5）无氢脆性：达克罗的处理工艺决定了达克罗没有氢脆现象，所以达克罗非常适合受力件的涂覆。6）结合力及再涂性能好：达克罗涂层与金属基体有良好的结合力，而且与其他附加涂层有强烈的粘着性，处理后的零件易于喷涂着色，与有机涂层的结合力甚至超过了磷化膜。（2）缺点1）达克罗的烧结温度较高、时间较长，能耗大。2）达克罗涂层的导电性能不是太好，因此不宜用于导电连接的零件，如电器的接地螺栓等。3）达克罗中含有对环境和人体有害的铬离子，尤其是六价铬离子具有致癌作用。4）达克罗涂层的表面颜色单一，只有银白色和银灰色，不适合汽车发展个性化的需要。不过，可以通过后处理或复合涂层获得不同的颜色，以提高载重汽车零部件的装饰性和匹配性。5）达克罗的表面硬度不高、耐磨性不好，而且达克罗涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不锈钢的零部件接触与连接，因为它们会产生接触性腐蚀，影响制品表面质量及防腐性能。2、表面喷涂PVD（1）PVD是英文PhysicalVaporDepositionr的缩写，中文意思是“物理气相沉积”，是指在真空条件下用物理的方法使材料沉积在被镀工件的薄膜制备技术。PVD镀膜技术的应用主要分为装饰镀和工具镀。1）装饰镀的目的主要是为了改善工件的外观装饰性能和色泽，同时使工件更耐磨、耐腐蚀，延长其使用寿命，这方面主要应用五金行业的各个领域，如门窗、五金、锁具和卫浴五金等行业。2）工具镀的目的主要是为了提高工件的表面硬度和耐磨性，降低表面摩擦系数，提高工件的使用寿命，这方面主要应用在各种切削刀具（如车刀、铣刀、钻头、锯片）等产业中。（2）PVD镀膜的具体原理。离子镀膜（PVD镀膜）技术，其原理是在真空条件下采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发物质电离，在电场的作用下。使被蒸发物质或反应产物沉积在工件上。（3）PVD镀膜能够镀出如下的膜层种类。PVD镀膜技术是一种能够真正获得微米级镀层鼐无污染的环保型表面处理方法，它能够制备各种单一金属膜（如铝、钛、锆、铬等），氮化物（TiN[钛金]、ZrN[锆金]、CrN、TiAlN）和碳化物（TiC、TiCN）以及氧化物膜（如TiO等）。（4）PVD镀膜层的厚度。PVD镀膜层的厚度为微米级，一般为0.1μm-5μm，装饰镀膜层的厚度为0.1μm-1μm，因此可在几乎不影响工件原来尺寸的情况下提高工件表面各种物理性能和化学性能，并能够维持工件尺寸基本不变，镀后不需再加工。（5）涂层的特性。1）硬度。涂层带来的高表面硬度是提高刀具寿命的最佳方式之一，一般而言，材料或表面硬度越高，刀具的寿命越长，氮碳化钛（TiCN）涂层比氮化钛（TiN）涂层具有更高的硬度。由于增加了含碳量，使TiCN涂层硬度提高了33%，其硬度变化范围约为HV3000-4000。2）耐磨性。耐磨性是指涂层抵抗磨损的能力。虽然某些工件材料本身硬度可能并不太高，但在生产过程中添加的元素和采用的工艺可能会引起刀具切削刃崩裂或磨钝。3）表面润滑性。高摩擦系数会增加切削热，导致涂层寿命缩短甚至失效，可以大大延长刀具寿命。细腻光滑或纹理规则的涂层表面有助于降低切削热，因此光滑的表面可以切屑迅速滑离前刀面而减少热量的产生。与未涂层刀具相比，表面润滑性更好的涂层刀具还能以更高的切削速度进行加工，从而避免与工件发生高温熔焊。4）氧化温度。氧化温度是指涂层原开始分解时的温度值。温度值越高，对在高温条件下的切削加工越有利。虽然TiAlN涂层的常温硬度也许低于TiCN涂层，但事实证明它在高温加工中要比TiCN有效得多。TiAlN涂层在高温下仍然能保持其硬度的原因在于可在与切屑之间形成一层氧化膜，氧化铝层可将热量从刀具传入工件或切屑。5）抗粘结性。涂层的抗粘结性可防止或减轻刀具与被加工材料发生化学反应，避免工件材料沉积在刀具上。在加工非铁族金属（如铝、黄铜等）时，刀具上经常会产生积屑瘤，一旦被加工材料开始粘附在刀具上，粘附就会不断扩大，从而造成刀具崩刃或工件尺寸超差。具有良好抗粘结性的涂层甚至在冷却性不良或深度不足的加工场合也能起到很好的作用。（6）常用的涂层。1）氮化钛（TiN）涂层是一种通用型涂层，可提高刀具的硬度并具有较高的氧化温度。2）氮碳化钛涂层（TiCN）：涂层中添加的碳元素可提高涂层的硬度并获得更好的表面润滑性，是高速钢刀具的理想涂层。3）氮铝钛或氮钛铝涂层（TiAlN/AlTiN）中形成的氧化铝层可以有效提高刀具的高温加工寿命。4）氮化铬涂层（CrN）有良好的抗粘结性，使其在容易产生积屑瘤的加工中成为首选涂层。5）超级氮化钛涂层（Superntride)有很高的含铝量，可形成稳定的氧化层（氧化温度大于1000℃），它比一般的TiAlN涂层更硬更致密，更耐高温，适用于高速钢切削，干式切削和硬切削的刀具，可加工硬度高达HRC58以上的淬火钢。七、电解抛光原理金属表面上凸出部分在电解过程中的溶解速率大于凹陷部分的溶解速率，经一段时间的电解可使表面达到平滑而有光泽的要求。电抛光时，工件作为阳极，铅板作为阴极，故在含有磷酸、硫酸和铬酐(CrO3)的电解液中进行电解，阳极(工件)铁溶解：Fe-2e-→Fe2，然后Fe2与溶液中的的Cr2O7离子(CrO3在酸性介质中形成Cr2O7)发生下述氧化还原反应：6Fe2十Cr2O72-十14H→6Fe3十2Cr3十7H20Fe3进一步与溶液中的磷酸氢根和硫酸根离子形成Fe2(HPO4)3和Fe2(SO4)3.随着阳极附近盐的浓度不断增加,在金属表面形成一黏性薄膜,从而使电解液浓度增大,导电性降低.由于在金属不平表面上的液膜厚度分布不均匀，凹入的部分膜较厚，因而电流