几种常见金属表面处理工艺

几种常见金属表面处理工艺最新文档(可以直接使用，可编辑最新文档，欢迎下载）

金属表面处理种类简介几种常见金属表面处理工艺最新文档(可以直接使用，可编辑最新文档，欢迎下载）电镀镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。电泳电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。电泳表面处理工艺的特点：电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。电泳工艺优于其他涂装工艺。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。电镀与电泳的区别电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电泳:溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。电泳又名——电着(著)，泳漆，电沉积。发黑钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。其原理是将钢铁制品表面迅速氧化,使之形成致密的氧化膜保护层，提高钢件的防锈能力。

发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。A3钢用碱性发黑好一些。在高温下（约550℃）氧化成的四氧化三铁呈天蓝色，故称发蓝处理。在低温下（约350℃）形成的四氧化三铁呈暗黑色，故称发黑处理。在兵器制造中，常用的是发蓝处理；在工业生产中，常用的是发黑处理。采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。

发蓝（发黑）的操作流程：工件装夹→去油→清洗→酸洗→清洗→氧化→清洗→皂化→热水煮洗→检查。所谓皂化，是用肥皂水溶液在一定温度下浸泡工件。目的是形成一层硬脂酸铁薄膜，以提高工件的抗腐蚀能力。金属表面着色金属表面着色，顾名思义就是给金属表面“涂”上颜色，改变其单一的、冰冷的金属色泽，代之以五颜六色，满足不同行业的不同需求。给金属着色后一般都增加了防腐能力，有的还增加了抗磨能力。但表面彩色技术主要的应用还在装饰领域，即用来美化生活，美化社会。抛丸抛丸的原理是用电动机带动叶轮体旋转(直接带动或用V型皮带传动)，靠离心力的作用，将直径约在0.2～3.0的弹丸(有铸钢丸、钢丝切丸、不锈钢丸等不同类型)抛向工件的表面，使工件的表面达到一定的粗糙度，使工件变得美观，或者改变工件的焊接拉应力为压应力，提高工件的使用寿命。通过提高工件表面的粗糙度，也提高了工件后续喷漆的漆膜附着力。其寓意即为抛丸处理可以为喷漆工艺的前道工序。喷砂喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂）高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。喷砂工艺与其它清理工艺（如酸洗，工具清理）相比有以下特点：

一、喷砂处理是最彻底、最通用、最迅速、效率最高的清理方法。

二、喷砂处理可以在不同粗糙度之间任意选择，而其它工艺是没办法实现这一点的。手工打磨可以打出毛面但速度太慢，化学溶剂清理则清理表面过于光滑不利于涂层粘接。喷丸的特点：1、清理的灵活性大。容易清理复杂工件的内外表面和管件的内壁；并且不受场地的限制，可以将其移至到特大型工件附近进行清理。2、设备结构简单，整机投资少，易损件少，维修费用低。3、消耗能量大，必须配备大功率的空压站4、清理表面易有潮气，容易生绣。5、清理效率低，操作人员多，劳动强度大。抛丸的特点：1、灵活性差。受场地的限制，清理工件有些盲目性，在工件内卫表面易产生清理不到的死角、2、不用压缩空气加速弹丸，不必设置大功率的空压站，3、清理表面不易有潮气，不容易生绣。4、设备结构比较复杂，易损件多，特别是叶片等零件，维修工时多，费用高。5、清理效率高，费用低，操作人员少，容易实现自动化控制，适用于大批量生产。喷丸喷丸shotpeening。用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe3O4和Fe2O3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。喷丸与抛丸的区别喷丸使用高压风或压缩空气作动力，而抛丸一般为高速旋转的飞轮将钢砂高速抛射出去。抛丸效率高，但会有死角，而喷丸比较灵活，但动力消耗大。两种工艺虽喷射动力和方式不同，但都是高速冲击工件为目的,其效果也基本相同,相比而言,喷丸比较精细，容易控制精度,但效率不及抛丸之高,适形状复杂的小型工件,抛丸比较经济实用，容易控制效率和成本，可以控制丸料的粒度来控制喷射效果,但会有死角,适合于形面单一的工件批量加工.两种工艺的选用主要取决工件的形状和加工效率.喷丸与喷砂的区别喷丸与喷砂都是使用高压风或压缩空气作动力,将其高速的吹出去冲击工件表面达到清理效果,但选择的介质不同,效果也不相同.喷砂处理后,工件表面污物被清除掉,工件表面被微量破坏,表面积大幅增加,从而增加了工件与涂/镀层的结合强度.经过喷砂处理的工件表面为金属本色,但是由于表面为毛糙面,光线被折射掉,故没有金属光泽,为发暗表面.喷丸处理后,工件表面污物被清除掉,工件表面被微量而不被破坏,表面积有所增加.由于加工过程中,工件表面没有被破坏,加工时产生的多余能量就会引会工件基体的表面强化.经过喷丸处理的工件表面也为金属本色,但是由于表面为球状面,光线部分被折射掉,故工件加工为亚光效果.磷化磷化（phosphorization）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。磷化的目的主要是：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使用。钝化其钝化的机理可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性质作用，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、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜。这层膜成独立相存在，通常是氧化金属的化合物。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接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防腐蚀的作用。钝化的优点1、与传统的物理封闭法相比，钝化处理后具有绝对不增加工件厚度和改变颜色的特点、提高了产品的精密度和附加值，使操作更方便；2、由于钝化的过程属于无反应状态进行，钝化剂可反复添加使用，因此寿命更长、成本更经济。3、钝化促使金属表面形成的氧分子结构钝化膜、膜层致密、性能稳定，并且在空气中同时具有自行修复作用，因此与传统的涂防锈油的方法相比，钝化形成的钝化膜更稳定、更具耐蚀性。金属或合金受一些因素影响，化学稳定性明显增强的现象，称为钝化。由某些钝化剂（化学药品）所引起的金属钝化现象，称为化学钝化。如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化剂都可使金属钝化。金属钝化后，其电极电势向正方向移动，使其失去了原有的特性，如钝化了的铁在铜盐中不能将铜置换出。此外，用电化学方法也可使金属钝化，如将Fe置于H2SO4溶液中作为阳极，用外加电流使阳极极化，采用一定仪器使铁电位升高一定程度，Fe就钝化了。由阳极极化引起的金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。喷涂利用压力或静电力将油漆或粉末附着在工件表面,使工件有防腐和外观装饰作用.烤漆在基材上打上底漆、面漆，每上一遍漆，都送入无尘衡温烤房，烘烤。浸渗是一种微孔（细缝）渗透密封工艺。将密封介质（通常是低粘度液体）通过自然渗透（即微孔自吸）、抽真空和加压等方法渗入微孔（细缝）中，将缝隙填充满，然后通过自然(室温）、冷却或加热等方法将缝隙里的密封介质固化，达到密封缝隙的作用。喷油将油漆喷在产品表面，自然风干的方式。抛光利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光不能提高工件的尺寸精度或几何形状精度，而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的，有时也用以消除光泽（消光）。通常以抛光轮作为抛光工具。抛光轮一般用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成，两侧用金属圆板夹紧，其轮缘涂敷由微粉磨料和油脂等均匀混合而成的抛光剂。抛光时，高速旋转的抛光轮（圆周速度在20米／秒以上）压向工件，使磨料对工件表面产生滚压和微量切削，从而获得光亮的加工表面，表面粗糙度一般可达Ra0.63～0.01微米;当采用非油脂性的消光抛光剂时，可对光亮表面消光以改善外观。对产品表面要求稍低时，常采用滚筒抛光的方法。粗抛时将大量磨料和产品放在罐状滚筒中，滚筒转动时，使产品与磨料等在筒内随机地滚动碰撞以达到去除表面凸锋而减小表面粗糙度的目的。超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。紧固件的表面处理：紧固件表面处理的选择

由于几乎所有商业紧固件都是由碳钢、合金钢制成，一些种类的紧固件希望能防止腐蚀，即使使用防腐蚀材料的紧固件，仍然需要表面处理来防止不同材料的腐蚀。此外，表面处理的镀层必须附着牢固，不能在安装和卸下的过程中脱落，对螺纹紧固件，镀层还需足够薄，使得镀后螺纹仍能旋合。一般镀层的温度限制比紧固件材料要低，因此还需考虑紧固件所处的工作温度要求。对于表面处理，人们一般关注的是美观和防腐，但紧固件的主要功能是紧固零部件，而表面处理对紧固件的紧固性能也有很大的影响，所以，选择表面处理时，也应考虑紧固性能的因素，即安装扭矩—预紧力的一致性。一名高水平的设计者，不仅应考虑设计，还因注意到装配的工艺性，甚至环保要求。下面根据上述因素简要介绍一些紧固件常用的镀层，以供设计人员和紧固件从业人员参考。

电镀锌

电镀锌是商业紧固件最常用的镀层。它比较便宜，外观也较好看，可以有黑色、军绿色。然而，它的防腐性能一般，其防腐性能是锌镀（涂）层中最低的。一般电镀锌中性盐雾试验在72小时之内，也有采用特殊封闭剂，使得中性盐雾试验达200小时以上，但价格贵，是一般镀锌的5~8倍。

电镀锌加工过程易产生氢脆，所以10.9级以上的螺栓一般不采用镀锌的处理.虽然镀后可以用烘箱去氢，但因钝化膜在60℃以上时将遭破坏，因此去氢必须在电镀后钝化前进行。如此可操作性差，加工成本高。在现实中，一般生产厂不会主动去氢，除非特定客户的强制要求。

电镀锌的紧固件扭矩—预紧力一致性较差，且不稳定，一般不用于重要部位的连接。为了改善扭矩—预紧力一致性，也可采用镀后涂覆润滑物质的方法改善和提高扭矩—预紧力一致性。

磷化（磷化相对镀锌便宜，耐腐蚀性能比镀锌差）

磷化相对镀锌便宜，耐腐蚀性能比镀锌差。磷化后应涂油，其耐腐蚀性能的高低与所涂油的性能有很大的关系。例如，磷化后涂一般的防锈油，中性盐雾试验也只有10~20小时。涂高档的防锈油，则可达72~96小时。但其价格是一般磷化涂油的2~3倍。

紧固件磷化常用的两种，锌系磷化和锰系磷化。锌系磷化润滑性能比锰系磷化好，锰系磷化抗腐蚀性，耐磨性镀锌较好。它的使用温度可达华氏225度到400度（107~204℃）。

工业用紧固件很多用磷化涂油处理。因为它扭矩—预紧力一致性很好，装配时能保证达到设计所预期的紧固要求，所以在工业中使用较多。特别是一些重要零部件的连接。如，钢结构连接副，发动机的连杆螺栓、螺母，缸盖、主轴承、飞轮螺栓，车轮螺栓螺母等。

高强度螺栓采用磷化，还可以避免氢脆问题，所以在工业领域10.9级以上的螺栓一般采用磷化表面处理。

氧化（发黑）

发黑+涂油是工业紧固件很流行的镀层，因为它最便宜，并且在油耗尽之前看起来不错。由于发黑几乎无防锈能力，所以无油后它很快就会生锈。就是在有油状态下，其中性盐雾试验也只能达到3~5小时。发黑的紧固件扭矩—预紧力一致性也很差。如需提高，可以在装配时在内处螺纹上涂抹油脂后再旋合。

电镀镉（价格约是电镀锌的15~20倍）

镉镀层耐腐蚀性能很好，特别是在海洋性大气环境下的耐腐蚀性较其他表面处理好。电镀镉的加工过程中的废液处理费用大，成本高，其价格约是电镀锌的15~20倍。所以在一般行业不使用，只用于一些特定的环境。如，用于石油钻井平台和海航飞机用紧固件。

电镀铬

铬镀层在大气中很稳定，不易变色和失去光泽，硬度高耐磨性好。在紧固件上用铬镀层一般是作为装饰作用。在防腐性要求较高的工业领域很少使用，因为好的铬电镀紧固件与不锈钢同样昂贵，只是使用不锈钢强度不够时，才用镀铬紧固件代替。

为了防止腐蚀，镀铬前应首先镀铜和镍。铬镀层可以承受华氏1200度（650℃）的高温。但也与电镀锌一样存在氢脆问题。

镀银、镀镍

银镀层既可以防腐蚀，又可以作为紧固件的固体润滑剂。由于成本原因，螺母使用镀银，螺栓不用，有时小螺栓也镀银。银在空气中失去光泽，但可以在华氏1600度下作用。所以，人们利用其耐高温和润滑的特性，用于在高温下工作的紧固件，以防止螺栓、螺母的氧化咬死。

紧固件镀镍，主要用于既要防腐，又要导电性好的地方。如车辆电瓶的引出端子等。

热浸锌

热浸锌为锌加热到液体下热扩散涂层。其镀层厚度在15~10μm，并且不易控制，但搞腐蚀性好，多用于工程中。热浸锌加工过程中污染严重，有锌废料和锌蒸汽等。

由于镀层厚，在紧固件中引发了内外螺纹难以旋合的问题。解决此问题有两种方法。一种是在镀后再攻内螺纹，虽然解决了螺纹旋合的问题。但也降低了防腐性能。一种是在螺母攻丝时，使螺纹大于标准纹约有0.16~0.75mm(M5~M30)，然后再热浸锌这样虽然也可解决旋合难题，但付出了强度降低的代价。目前，有一种防松螺纹——美国“施必牢”内螺纹可以解决此难题。因其内螺纹与外螺纹未紧固时容隙大，可以用于容得下厚的涂层，所以不影响旋合性，同时防腐性能和强度亦保持原样，不受影响。

因热浸锌加工的温度原因，它不能用于10.9级以上的紧固件。

渗锌

渗锌为锌粉固态冶金热扩散涂层。其均匀性好，螺纹、盲孔内都能获得均匀层。镀层厚度为10~110μm，并且误差可控制在10%。它与基体的结合强度和防腐性能在锌涂层中（电镀锌、热浸锌、达克罗）是最好的。其加工过程无污染，最环保。达克罗

不存在氢脆问题，并且扭矩—预紧力一致性能很好。如不考虑六价铬的环保问题，它实际上最适用于高防腐要求的高强度紧固件。其他涂层

上述镀层之外，还有许多金属或非金属涂层。这些涂层由各公司详细阐明。如美加力（MAGNI）、拉斯派特（RUSPERT）、耐美特（NanoMate）、美国TIODIZE公司的铝伏龙、钛伏龙。表面处理工艺金属镀覆金属镀覆工艺范围为达到一定的防护性、装饰性、功能性要求，通常会对不同材料进行多种表面处理镀层设计，在工业上获得金属镀层较多应用的金属镀覆表面处理工艺如表7-1所示：表7-1金属镀覆工艺汇总镀覆方法主要适用范围电镀法(electroplating)传统五金、电子产品外表面防护和装饰热浸法(hotdipplating)户外工程、建筑防护塑料电镀(plasticplating)塑胶终端产品外观和功能提供渗透镀(diffusionplating)精密电子器件真空蒸发镀(vacuumplating)灯罩、防光镜等复合电镀(compositeplating提供高耐磨镀层，如气缸内壁穿孔电镀(through-holeplating)PCB板电镀电铸(electroforming)

标牌、铭牌、工艺品化学镀法(electrolessplating)

提供耐蚀并导电的镀层熔射喷镀法(sprayplating)

户外工程机械浸渍电镀(immersionplating)提供特定的化学置换层阴极溅镀(cathodespattering)提供电磁屏蔽等功能或外观装饰层合金电镀(alloyplating)提供更高性能或替代单金属镀层局部电镀(selectiveplating)

同一零件满足两种外观或性能要求笔电镀(penplating)零件修复在通讯行业，大量采用钣金件和其它金属机加工件，主要的功能要求是耐腐蚀性和少量的装饰性，获得这些功能的最常用和最廉价的方式是传统电镀法。电镀基础介绍金属的标准电极电位电极电位是表示某种离子或原子获得电子而还原的趋势。如将某一金属放入它的溶液中（规定溶液中金属离子的浓度为lM），在25℃时，金属电极与标准氢电极（电极电位指定为零）之间的电位差，叫做该金属的标准电极电位。金属活动性顺序表（钾钙钠镁铝锌铁锡铅（氢）铜汞银铂金）自左向右活性由强变弱，标准电极电位由负变正。电极电位越负，金属越活泼，自然界没有金属态存在，如钠、钾、铝；电极电位越正，金属越稳定，自然界有金属态存在，如铜、银、金。表7-2部分材料标准电极电位E°（25℃）金属电对E°金属电对E°Li+/Li—3.01Pb2+/Pb—0.13Mg2+/Mg—2.37H+/H20Al3+/Al—1.80Cu2+/Cu+0.34Ti+/Ti—1.63O2/OH-+0.40Zn2+/Zn—0.76Ag+/Ag+0.80Cr3+/Cr—0.74Au3+/Au+1.50Fe2+/Fe—0.44Au+/Au+1.70Cd2+/Cd—0.40Co2+/Co—0.28Sn4+/Sn2++0.15Ni2+/Ni—0.25Cu2+/Cu++0.15Sn2+/Sn—0.14Fe3+/Fe2++0.77阳极性镀层在一定的介质中，镀层金属的电极电位比基体金属的电极电位负时，此镀层为阳极性镀层（如钢上镀锌）。此类镀层完整性破坏后，仍可依靠电化学作用保护基体。阴极性镀层在一定的介质中，镀层金属的电极电位比基体金属的电极电位正时，此镀层为阴极性镀层（如钢上镀铜）。阴极性镀层只能依靠自身的致密膜层保护基体金属，当镀层完整性较差或破坏之后，将加速基体金属的腐蚀。金属镀覆设计注意事项环境条件分类良好条件：不暴露在大气中，相对湿度不大于70%，密封条件下，不受腐蚀介质作用。一般条件：非露天，一般大气条件，相对湿度不大于95%。恶劣条件：户外、露天，受各种腐蚀介质作用，相对湿度会大于95%。特殊条件：高温、低温、耐磨、特殊介质环境。接触偶两种材料的电位差大小决定了接触偶的大小（见表7-3）。电位差越大，腐蚀越快。一般条件下，标准电极电位差不超过0.5伏时，可以安全使用。表7-3常用材料和镀覆层相互接触时的接触腐蚀等级接触材料铜及铜合金0铜镀镍00铜镀锡10~10铜镀银00~110铜镀锌，钝化221~220不锈钢0~100~1020钢镀铬①10~110~1200钢镀镍②0~100~10~11~2000锡(焊料)1100~11110~10钢③和铸铁11~222211~21~21~20钢镀锌，钝化22220221~20~120铝21~20~120~1221~20~120~10铝，氧化210~120~1111020~100炭制品----1--------------2----0油漆覆盖层0000--000------00--0铜及铜合金铜镀镍铜镀锡铜镀银铜镀锌，钝化不锈钢钢镀铬①钢镀镍②锡(焊料)钢③和铸铁钢镀锌，钝化铝铝，氧化炭制品油漆覆盖层注：①钢镀铬为铜、镍、铬复合镀层②钢镀镍为铜、镍复合镀层③钢指碳素钢和低合金钢接触偶等级：0级——不引起接触腐蚀可安全使用；1级——引起接触腐蚀，但影响不严重，在多数场合下可以使用，热带海洋环境例外。（需进行涂装）；2级——引起严重的接触腐蚀，除在有空调的干燥室内或密封良好的条件下，一般不宜采用。（必须用绝缘垫片隔离）。接触偶设计过程中，应尽量避免大阴极小阳极现象出现。镀覆层设计原则镀覆层设计时须考虑以下各项因素：零件的材料、结构、形状、配合公差，如M3的螺纹镀层厚度超过6微米，就会影响形状和旋合；零件储存和使用环境条件特征；金属镀覆层的特性和分类、应用范围、厚度系列与选择原则；金属材料接触偶级别；镀覆的目的和各种性能要求；镀覆层的表示方法。几个特定的注意事项电化学特征，结构设计中尽量避免两端盲孔等溶液无法进入或流动的区域和结构，当孔较小、较深时，要增加工艺横孔，以提高溶液流动性和改善电场分布，提高镀层均匀性和可镀性；由于前处理和电镀溶液很容易在组合件缝隙中残留，带有螺纹连接、压合、搭接、铆接、点焊、单面焊等组件，因存在缝隙，原则上不可以进行镀覆。焊接整体机柜电镀难度很大，良率较低，机柜外部和内部镀层厚度差别较大，设计中应尽量避免整机电镀；黑色金属电镀后会不同程度的产生氢脆抗疲劳性能下降，需要受力的高强度钢和薄壁零件，要注意氢脆、疲劳和应力集中等；镀层组合不可随意设计，必须经过试验验证性能满足各项要求的镀层组合才可以采用；应注意镀覆层的使用温度范围，超过允许的使用范围时，不仅会导致性能无法达到，甚至可能引起基体金属的开裂和脆断。电镀铬的深度能力很差，形状复杂的工件，仅装饰性的外表面可以保证镀层完整，凹槽和孔内很难镀到。在密闭情况下，应考虑有机挥发气氛对锌镉镀层的腐蚀作用。几种常用零件电、化学处理推荐表7-4几种常用零件电、化学处理推荐序号零件特征或材料推荐处理方式1冷轧钢板门板、立柱、横梁、托架、走线架镀锌彩色钝化2铝合金插箱、挡板、盖板导电氧化银白色3压铸铝屏蔽盒导电氧化黄绿色4插销、铰链装饰铬5门锁拉手、扳手装饰铬、珍珠铬6导电板、焊接铜排镀锡、镀镍7铝合金散热片阳极氧化8钢紧固件电镀彩锌、电镀黑锌、达克罗9铜紧固件镀亮镍10户外工程安装附件热镀锌、防腐涂料表面喷涂喷涂基础介绍喷漆原理采用专用的喷漆枪，利用压缩空气喷出的气流，与连接贮漆罐的管内形成气压差，从而把漆液从贮漆罐里吸上来，被压缩空气的气流带到喷嘴，吹成细雾均匀的喷涂于被涂表面。通过不同的喷嘴和调整喷嘴位置，可以调成圆形、扇形、水平、垂直等不同形状的漆流。对于大而简单的表面，一般采用扁平漆流；小而复杂的表面，则通常采用圆形漆流。喷粉原理采用专用的静电喷枪，涂料借压缩空气气体送入喷枪后，在静电喷枪的电晕放电电极附近带上了负电荷，因而产生了静电力和偶极力。然后在输送气压力的推动下，涂料微粒飞离喷枪后，沿着电力线方向飞向带正电性的工件，并按工件表面电力线的分布密度排列，从而涂料就牢牢地涂敷（吸附）在工件表面。粉末涂料的静电喷涂称为喷粉或喷塑。一般膜层较厚，只需几秒种就得到50～100μm的涂层厚度。涂敷后的工件送到烘箱内烘烤，粉末经过受热熔融、流平、交联，固化成膜。根据粉末涂料中流平剂的多少可分别得到平光、桔纹、砂纹效果的涂层。表7-5喷漆和喷粉层技术指标和其它对比对比项目喷漆喷粉固化温度160±5℃180±5℃涂膜固化后厚度30～60μm60～90μm固化时间20～30min20～30min漆膜硬度（铅笔）3H2H耐冲击性50Kg/cm250Kg/cm2耐腐蚀性（NSS测试）240h500h耐溶剂性较好好可选效果平光、撒点平光、桔纹、砂纹参考加工价格23元/m228元/m2表面效果选择原则为保证较高的外观合格率，在涂覆设计时应优先考虑采用美术效果。喷漆选用撒点，喷粉选用桔纹、砂纹（注意：喷漆没有桔纹、砂纹，喷粉没有撒点），平均合格率可达到90%以上，不论喷漆或者喷粉，原则上应该避免采用平光效果，尤其是高质量平光等级的设计（如电镀亮银漆），这些涂层平均合格率一般仅为50—70%左右。喷粉、喷漆设计注意事项根据零件的使用功能和使用环境气候条件特征，设计不同部位适当的外观要求等级。尽量减少除正视外观装饰面以外部分采用要求较高的外观等级。角锐边必须倒钝、倒圆。倒角的圆弧半径在可能条件下应愈大愈好，以便降低粉末在固化时的边缘效应。金属加工在折弯处棱角应圆滑无龟裂。由于静电作用引起密孔透漆，一般密孔部位单面喷涂时，密孔背面应允许少量溢漆（飞漆）。要尽量减少单面喷涂、密孔背面不允许有漆层的结构设计。对于单面喷涂背面不允许有漆层（需要导电）的钣金件，不要设计φ2及以下的小孔，否则孔易堵塞。局部喷漆和喷粉的工件，不喷漆的表面需要进行保护，为降低局部保护难度，在设计喷涂范围时须注意一些原则：钣金件断面没有导电接触要求时，应将断面（所有切边和孔）包含在喷涂加工范围内。如图7-1所示，喷漆方式一，要求喷涂时保护钣金端面Ａ、C，在贴保护胶带时，薄壁端面不易贴牢，喷涂时容易脱落，如果改为喷漆方式二，则喷涂操作简单。图7-1喷漆保护示意图圆弧面为边界的喷涂区应将喷涂区域向平面区域延伸2mm，以保证保护区域的准确控制（点画线指示的区域喷涂），如图7-2。图7-2喷漆保护示意图有装饰性要求的的喷涂表面，最好不要设计铆装结构，推荐使用焊接方式。必须采用铆接时，铆接处的喷涂质量应降级验收。如图7-3，压铆螺母柱压入钣金件上后，喷涂前，一般要打磨平整，否则，喷涂后，会有压铆螺母柱的六角形印迹，面板和盖板上有喷涂的表面，尽可能避免采用这种结构。图7-3喷漆保护示意图铝板上压铆不锈钢螺钉，由于两者强度差别太大，喷涂前螺钉及附近区域抛光打磨困难，质量不易保证，应尽量减少这种结构的喷涂。尽可能减少喷涂保护面，由于喷涂保护的胶带是耐温接近300度的高温胶带，价格很贵，而且，粘贴高温胶带速度慢，效率低，所以设计尽可能减少保护面积。如图7-4，要求盖板外表面喷涂，盖板内表面要搭接导电，需要喷涂保护，左边的喷涂要求全部内表面喷涂保护，喷涂保护困难，密孔的喷漆毛刺要一个个去掉，工作量非常大。为了保证屏蔽搭接，可以将整体内部喷涂保护改为右图所示的局部保护，喷涂保护简单，工作量大大降低。图7-4减少喷涂保护面积特别注意，不要出现一个很大的零件喷涂很小部分表面、大部分表面被喷涂保护的现象，这样将给喷涂带来很大的困难。表面丝印丝网印刷原理：丝网印刷是利用感光材料通过照相制版的方法制作丝网印版(使丝网印版上图文部分的丝网孔为通孔，而非图文部分的丝网孔被堵住)。印刷时通过刮板的挤压，使油墨通过图文部分的网孔转移到承印物上，形成与原稿一样的图文。丝网印刷设备简单、操作方便，印刷、制版简易且成本低廉，适应性强。丝网印刷由五大要素构成，即丝网印版、刮印刮板、油墨、印刷台以及承印物。丝网印刷的主要特点：丝网印刷可以使用多种类型的油墨。即：油性、水性、合成树脂乳剂型、粉体等各类型的油墨，且丝网印刷油墨调配方法简便；版面柔软。丝网印刷版面柔软且具有一定的弹性不仅适合于在纸张和布料等软质物品上印刷，而且也适合于在硬质物品上印刷，例如：玻璃、陶瓷、塑料、金属等；丝网印刷压印力小。由于在印刷时所用的压力小，所以也适于在易破碎的物体上和轻薄物体上印刷；墨层厚实，覆盖力强，耐光性强，色泽鲜艳。丝网印刷的墨层厚度一般可达30微米左右。可以使用各种油墨及涂料，不仅可以使用浆料、粘接剂及各种颜料，也可以使用颗粒较粗的颜料；不受承印物表面形状的限制及面积大小的限制。它不仅适合在小物体上印刷，而且也适合在较大物体上印刷。这种印刷方式有着很大的灵活性和广泛的适用性。丝印一般是用于表面较平的工件，也可以丝印半径很大的弧面或者球面，如果弧面或者球面曲率太大，就要采用移印等方式。丝网印刷比较适于表现文字及线条明快的单色成套色原稿，同样适于表现反差较大，层次清晰的彩色原稿。不适于再现精细线条、网点的原稿。丝印设计注意事项1）面板丝印字体的颜色丝印颜色应选择公司的《结构设计规范——颜色要求》规定的几种颜色，同一零件上，要尽量减少丝印的颜色，而且丝印颜色尽量统一。2）丝印距障碍物的最小距离当丝印字符周围有其它突起物时，突起物的高度不得大于1mm，否则丝印字符与突起物之间要保留一定的距离。要求丝印字符与障碍物的距离一般大于20mm，可用普通的丝印框完成丝印，当空间位置限制，可以采用较小的铝合金丝印框，丝印字符与障碍物的距离至少大于12mm，这种情况丝印稍微困难，只有结构特别需要时，才按照这个尺寸设计，如图7-5。当上述要求不能满足时，使用不干胶标签。图7-5丝印与障碍物的最小距离3）避免在光亮的表面设计丝印避免在光亮的表面（如电镀装饰铬、光亮镍、光亮阳极氧化和导电氧化层）设计丝印，在镀层和化学处理层表面丝印时，只能在非装饰性光亮表面（镀锌）和较粗糙表面（如珍珠铬等哑光镀层）进行。必要时要将底材粗化（如喷砂、拉丝等处理）。4）图案很复杂时不宜丝印图案很复杂，面积很大，内容很多，线条很细、很密的图形，丝印难度很大，良率难以保证，这种情况不太合适丝印，最好采用标贴或其他表达形式。移印介绍移印工艺十分简单，先将需要印刷的图案蚀刻在钢模板上，在蚀刻的钢模板上涂覆油墨，利用硅橡胶材料制成的曲面移印头，将凹版上的油墨蘸到移印头的表面，然后移到需要移印的工件表面并下压，将文字、图案等转印到被印刷工件上。移印工艺主要用于不规则异形对象表面的印刷，以塑胶注塑零件为主。例如，表面的文字和图案，还有计算机键盘、仪器、仪表等很多电子产品的表面印刷，一般都是移印完成。产品表面处理工艺一、喷漆喷漆也叫喷油，塑胶外壳喷油，可掩盖熔接痕等缺陷，略有光泽。选择油漆考虑以下因素：（1）各种油漆的性能及其用途；（2）涂层的作用及使用环境；（3）施工的可能性；（4）成本。喷漆是很多产品生产的最后一道工序,协调的色彩、光亮的漆膜,既能起到美观装饰作用,又能对工件表面起到良好的保护作用。二、电镀定义：电镀是利用外加电流作用从电解液中析出金属，并在物件表面沉积而获得金属覆盖层的方法。电镀层的分类按镀层金属与基体金属之间的电位关系分：阳极性镀层，阴极性镀层。按使用目的分：保护性镀层，用于防止锈蚀或腐蚀，如镀锌、镀镉、镀锡、镀铅等；工作—保护性镀层，除了防止零件免受腐蚀外，主要用于提高零件的抗机械磨损与表面硬度；保护—装饰性镀层，防腐及使制品具有经久不变的光泽外观。多为多层镀覆，底层常用铜锡镀层，或镀锌铜，表层常镀镍、铬；耐磨与减磨镀层，耐磨镀层采用镀硬铬，减磨镀层采用镀锡、铅锡合金、银铅合金等；热加工镀层，用于防止局部渗碳、渗氮，镀层为铜、锡、银等；高温抗氧化镀层，镀铬或或铬合金，用于防止高温氧化；还有修复性镀层、导电性镀层、磁性镀层等。三、热喷涂定义：热喷涂是利用有燃料气或电弧等提供的热量，经喷枪将丝（棒）状或粉末状喷涂材料加热到熔化状态，并通过高速气流进一步雾化、加速，然后喷射到经过制备的工件表面而形成图层的方法。特点：（1）涂层与被喷涂的工件材料广泛；（2）工艺灵活；（3）涂层厚度可以从几十微米到几毫米的较大范围内变化；（4）生产效率高；（5）受喷涂的工件受热程度低。用途：除了直接用于维修工作、修复工件外，还可以用于新产品的设计中，如利用它可以开发新材料、新涂层等。四、塑料喷涂定义：塑料喷涂是在金属零部件表面喷涂一层塑料的涂覆层，使其得到既有金属本身的特点、如力学性能与电气性能，又有塑料所具有的性能如耐腐蚀、耐磨、自润滑性、高绝缘性的一种工艺。喷塑和喷粉是一回事，粉就是指塑粉(塑粉颜色都有牌号的)，厂家一般提供色板。大公司喷塑和喷粉是一回事。大公司都有自己固定的颜色，就像华为灰和华为蓝等。应用：可以用于喷涂的塑料有：PE、PVC、PA1010等。塑料喷涂最常用的方法是火焰喷涂法，使用塑料喷枪将火焰上熔化的塑料粉末喷射到预热（120℃～150℃）的工件表面形成涂层。被涂工件的材料一般为钢、铸铁、青铜、铝等。涂层厚度一般不超过1毫米。像一般小区楼道上装的铁箱，用SPCC+华为灰(橘皮面)。喷塑是必须要考虑塑层厚度，一般单面可达20丝。五、粉末渗镀锌定义：粉末渗镀锌是利用原子扩散的原理，将工件置于含有锌粉和填充剂的转动密闭容器中加热，在金属锌与工件不断碰撞过程中，使锌原子扩散到工件中、形成镀层的方法。其中，填充剂可以防止锌粉粘结，有助于锌粉的均匀分布，有利于工件均匀加热、防止遭受机械损伤。特点与应用：镀层厚度均匀，可以保证原有材质的力学性能，与基体结合牢固，抗蚀能力强。粉末渗镀锌适用于碳钢、低合金钢、16Mn、弹簧钢、铸铁等。六、热浸镀定义：热浸镀是将工件浸入熔融金属中，靠两种金属互相溶解和扩散获得金属涂层的方法。特点与应用：镀层金属是低熔点的锌、锡、铅和铝。一般适用于简单的板材、带材、管材、丝材等。热浸镀锌用于钢管、钢丝、钢板与钢带，热浸镀锡用于薄钢板，热浸镀铅用于防腐，热浸镀铝用于防止钢铁高温氧化。七、化学镀定义：化学镀不用外加电源，利用还原剂将镀液中的金属离子还原并沉积在有催化活性的工件表面形成镀层。特点与应用：镀层均匀，不受工件复杂形状的影响，无明显边缘效应。镀层晶粒细、致密、外观光亮、耐腐蚀。常用的是化学镀镍和化学镀铜。不仅使金属、而且可使经特殊镀前处理的非金属,如塑料、玻璃、陶瓷等直接获得镀层。八、丝印简介：丝网印刷技术，是利用感光材料通过照相制版的方法制作丝网印版(使丝网印版上图文部分的丝网孔为通孔，而非图文部分的丝网孔被堵住)。印刷时通过刮板的挤压，使油墨通过图文部分的网孔转移到承印物上，形成与原稿一样的图文。丝网印刷设备简单、操作方便，印刷、制版简易且成本低廉，适应性强。丝网印刷应用范围广，常见的印刷品有：彩色油画、招贴画、名片、装帧封面、商品标牌以及印染纺织品等。特点：1.适应性强。丝印不但可以在平面上印刷，也可以在曲面、球面及凹凸面的承印物上进行印刷。丝网印刷不但可在硬物上印刷，还可以在软物上印刷。丝网印刷还可以先用丝网印刷在明胶或硅胶版上，再转印到承印物上。2.墨层厚实，立体感强，质感丰富。丝网印刷的墨层厚度一般可达30微米左右。3.耐光性强。适合于在室外作广告、标牌之用。4.印刷面积大。丝网印刷产品最大幅度可达3米×4米。丝网印版的成像原理：丝网是由一定的材料编织而成，其经纬线相交而形成网孔。制版时在丝网上涂布一定厚度的感光胶并干燥，在丝网上形成感光膜，然后将图文阳图制版底片与涂布好的丝网贴合放入晒版机曝光。这样丝网上图文部分因末受光而不固化，非图文部分受光固化，经显影冲洗，图文部分未固化感光材料被冲洗掉，使丝网孔为通孔。非图文部分感光材料固化堵住网孔。印刷时，图文部分丝网孔漏印墨，而非图文部分不漏墨，从而获得印刷墨迹。工艺流程：制作原稿、制作丝网印版、印刷、油墨干燥。九、咬花简介：咬花是指将所需花色以化学蚀刻的技术，将模仁(大多为母模面)进行蚀刻的工艺方法。与其它方法较大的差异是，咬花是对模具的加工，而其它表面处理方式则是直接对半成品加工。流程模具入厂>>清洗模具(整块模仁清洗干净)>>模具喷漆(保护作用)>>晾干(时间约6~8小时)>>修割胶带(欲咬花处割开)>>蚀刻咬花(控制时间及深度)>>喷砂(控制光泽度)十、喷砂简介:利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基底表面的过程，分粗细两种。用于最终表面处理；用于增强附着力的前道处理；用于机械除油除锈。喷砂的用途就目前看,主要用于除锈、清砂、去垢去毛刺、成形、表面强化、改变表面粗糙度、刻字、雕花、切割等。例如，活塞环采用喷砂工艺后,可以除掉工件表面的毛刺、锈蚀物、氧化皮等附着物,使外观质量得到很大改善。活塞环采用喷砂表面处理后可增加储油润滑功能,延长活塞环的使用寿命。采用喷砂工艺后可去除活塞环本身的部分残余应力。十一、曲面印刷曲面印刷最早应用于汽车之饰板,如核桃木纹之中央控制面板,门把饰板,其利用印刷将木纹或其它纹饰印刷于一PVC薄膜,利用PVC之高可塑性将其表面印刷纹路转印于塑料材质上,于转印素材喷涂适当媒介以利油膜附着,经高温烘烤完成成品。但其因工件大容易于表面产生皱折,印刷良品不高,而开发利用水压之平均压力,治具简易而以水转印取代之,目前之水转印技术为日本传入,但及表面易因薄膜拉伸而使纹路变粗,第二代之水转技术为克服此缺点由台湾厂商。发展出可得细致纹路,更新颖但其表面抗耐磨,及抗化学性均无法达到,世界级大厂为能使其机壳能有更换性而发展出热转印技术。十二、表面拉丝直纹:直纹拉丝是指在铝板表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。它具有刷除铝板表面划痕和装饰铝板表面的双重作用。直纹拉丝有连续丝纹和断续丝纹两种。连续丝纹可用百洁布或不锈钢刷通过对铝板表面进行连续水平直线磨擦获取。改变不锈钢刷的钢丝直径，可获得不同粗细的纹路。断续丝纹一般在刷光机或擦纹机上加工制得。制取原理：采用两组同向旋转的差动轮，上组为快速旋转的磨辊，下组为慢速转动的胶辊，铝或铝合金板从两组辊轮中经过，被刷出细腻的断续直纹。乱纹:乱纹拉丝是在高速运转的铜丝刷下，使铝板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则、无明显纹路的亚光丝纹。这种加工，对铝或铝合金板的表面要求较高。波纹:波纹一般在刷光机或擦纹机上制取。利用上组磨辊的轴向运动，在铝或铝合金板表面磨刷，得出波浪式纹路。旋纹:旋纹也称旋光，是采用圆柱状毛毡或研石尼龙轮装在钻床上，用煤油调和抛光油膏，对铝或铝合金板表面进行旋转抛磨所获取的一种丝纹。它多用于圆形标牌和小型装饰性表盘的装饰性加工。十三、喷丸喷丸除锈:以压缩空气带动铁丸通过专用工具，高速喷射于金属表面，利用铁丸的冲击和摩擦作用，消除金属表面的铁锈和其它污染，并得到有一定粗糙度的显现金属本色的表面。喷丸强化:以压缩空气（或离心式喷丸机）带动钢丸（一般为锰钢丸，直径为0.8mm到1.2mm，硬度为47到50HRC）喷射到金属表面，使金属表层产生强烈的塑性变形，形成0.1mm到0.4mm深的强化层，强化层内组织结构细密，有较高的残余压应力，从而可以提高零件表面对塑性变形和断裂的抗力，提高零件的疲劳强度，使零件表面的缺陷和机加工带来的损伤减少，降低应力集中。在零件截面变化处、圆角、沟槽及焊缝区适宜用喷丸强化。十四、滚压分类:分为外圆滚压、内圆滚压及深孔滚压。滚压原理与与应用:利用滚压工具在常温常压下对零件表面施加压力，使金属表面层产生塑性变形，修正零件的微观几何形状，降低表面粗糙度，同时使零件表面层的金相组织改变，形成有利的压应力分布，提高零件的耐磨性、疲劳强度和硬度。可以滚压圆柱形或锥形内外表面，例如轴类、活塞杆、锻锤杆等，特别是对受反复载荷零件的疲劳强度的提高效果显著。十五、电化铝烫印电化铝烫印是利用专用箔，在一定的温度下将文字及图案转印到塑料制品的表面。其优点在于该方法不需要对表面进行处理，使用简单的装置即可进行彩印。此外，还可以印刷出具有金、银等金属光泽的制品。其缺点是印刷品不耐磨损，且树脂与箔的相溶性会影响其印刷的适应性。十六、激光印字激光印字技术是利用激光所持有的高能源，直接将文字、图案打印至材料表面的印刷方法。我们可以依据所使用的激光种类（波长）或打印方式，分成数种类型。与一般的油墨印刷相比较，由于不需要周边设备，所以也就不需要使用溶剂，因此，激光印字技术是属于环保型的装饰技术。此外，它利用制品本身的质变进行雕刻，印刷品因不易被磨损而备受瞩目。十七、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。磷化的目的主要是：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。薄膜本身硬度、强度较低，有一定脆性。十八、氧化定义:氧化是将黑色金属置于硝酸钠或亚硝酸钠的氢氧化钠浓溶液中进行处理，使工件表面生成一层很薄的氧化膜的过程。也叫发蓝或发黑。特点与应用:钢铁的氧化膜由磁性氧化铁组成，厚度约为0.5微米到1.5微米，一般为蓝黑色，有一定的防护能力，不影响工件的尺寸精度。膜层黑亮，有一定的装饰作用，氧化也用于铝、铜、镁等有色金属及合金，以提高抗腐蚀性或作为油漆底层。十九、钝化定义:钝化是将金属置于亚硝酸盐、硝酸盐、铬酸盐或重铬酸盐溶液中进行处理，使工件表面生成一层铬酸盐钝化膜的过程。也叫铬酸盐处理。特点与应用:钝化膜由三价铬与六价铬的化合物以及基体金属的铬酸盐组成。外观随合金成分、膜厚变化，由无色至彩虹色或棕黄色。膜层具有耐蚀性与装饰性，与基体紧密结合，起隔离保护作用。可用于锌、镉镀层的后处理，用于铝合金、镁合金、铜及铜合金的防护；也可用于保护金属在防腐施工前不再生锈，并提高漆膜的附着力。二十、表面硬化表面硬化技术为喷涂硬化层及使用化学药剂将成品浸泡烘干硬化，一般用于透明窗口，因其表面为外观及可视，要求其表面防刮，必需使用压克力材质才能达3H以上硬度。以化学药剂将成品浸泡烘干，其化学药剂为硅化物,此工法大大降低硬化成本，其缺点为其表面易沾油污，表面经硬化后非为光滑而有毛细现象，且表面印刷油膜不易附着,成品之不良率亦随之升高。二十一、达克罗达克罗是dacromet缩写的译音，又译做达克锈、久耐锈、高克锈、锌铬膜等。达克罗技术是指用含有锌片、铝片、铬酸酐、乙二醇等成分的糊状处理液涂覆金属基体，经高温烘烤后，在金属基体表面形成一层有极佳的耐蚀性的非装饰涂膜。该技术杜绝了电镀过程中产生的废渣、污水、废气的排放污染问题，是替代电镀锌、热镀锌等进行表面防腐的高新技术。二十二、铝及铝合金的氧化分类:（1）保护、装饰性阳极化，具体又可分为硫酸阳极化、铬酸阳极化、草酸阳极化。（2）电绝缘性阳极化，分为磷酸阳极化与硼酸阳极化。（3）抗磨性阳极化，也称硬阳极化。特点与应用:硫酸阳极化是应用最广、成本较低的一种工艺方法。氧化膜较厚，为10到35微米，有较高的硬度与耐磨性，经封闭后有良好的防护性能，适用于所有类型的铝合金，但不适于铆接、搭接件的处理，因为接缝处残留的硫酸会产生腐蚀。铬酸阳极化氧化膜较薄，为2到10微米，呈浅灰色，适用于表面光洁、精度要求高的工件与铆接、搭接件的处理，仅用于防护。电绝缘性阳极化主要用于电容器和电解电容器的绝缘膜。抗磨性阳极化用于硬度要求高、耐磨性好的各种零件的防护，并可用于修复受磨损的铝合金件的尺寸。二十三、铝及铝合金的着色电解着色法:将在硫酸溶液中进行常规氧化后的铝及铝合金在金属盐的着色液中电解着色，使金属离子在氧化膜孔的底部电沉积，利用光在沉积金属粒子表面产生光散射而发色。工业生产上应用最多的是锡盐与镍盐电解液，产生古铜色系列。电解着色的氧化膜具有古朴典雅的装饰效果，有极好的耐晒性，能耗小，工艺条件易于控制。一般用于纯铝系、铝—锰系、铝—镁系的合金基体。而基体为铝—铜系及铝—硅系的合金则很难进行电解着色。该法是目前工业上应用最广的着色方法。干涉着色法:先硫酸阳极化、然后磷酸阳极化，最后电解着色。磷酸阳极化的作用是改变氧化膜孔的结构，使氧化膜孔底部直径变大，再通过沉积一层很薄的金属得到光的干涉效果，它进一步扩大了电解着色法的着色范围。封闭原因:氧化膜呈多孔结构，腐蚀介质易渗入膜孔而腐蚀基体，所以要进行封闭处理，使膜孔闭合，提高膜的防护性能和经久保持膜的着色效果。除硬氧化膜及磷酸阳极氧化膜以外，一般的阳极氧化膜与着色氧化膜都应做封闭处理。封闭方法:根据不同的工件基体，采用不同的封闭方法。如处理罐、箱和管子等大型制件的内表面时，用蒸汽封闭。其它方法还有热水封闭、镍盐封闭、重铬酸盐溶液封闭法等。xx大学毕业设计（论文）开题报告课题名称镁合金表面处理工艺研究学院名称机械学院专业机械类班级学生姓名1、本项目的目的和意义镁及其合金是有色金属材料中最具有开发和应用发展前途的金属材料。镁是一种轻质结构材料，质量为铝的2／3，钢铁的1／4。与钢、铝、塑料等工程材料相比，镁合金具有比强度和比钢度高，电磁屏蔽性能好，无磁性；无毒、可回收；极好的切削加工性能，极高的压铸生产率，尺寸收缩小，并且具有优良脱模性能，且加工成本低，尺寸稳定性高；具有超导和储氢性能；耐印痕性；良好的低温性能和导热率高等优点；镁还具有良好的导热、导电性、尺寸稳定性、电磁屏蔽性、机加工性能以及再循环利用的性能；镁弹性模量低，约45GPa，减震性能好，适合于做承受剧烈振动的零件；镁合金压铸件比重小，比刚度大，铸造性能，机械加工性能和阻尼性能好。这些特性可使其成为汽车工业、航空工业及电子工业中首选的结构材料，因此具有良好的社会效益和经济效益。虽然镁合金具有以上诸多优点，并在许多领域具有广泛的应用前景，但也存在一些限制其进一步应用的因素，主要包括以下三个方面:(1)镁及其合金晶体结构为密排六方结构，决定了镁及其合金的塑性低，物理性能和力学性能均有明显的方向性，在室温下变形只能沿晶格底面进行滑移，单一的滑移系导致其压力加工变形能力低。(2)常用的AZ,AM系列镁合金通常的使用温度为95°C~120°C，超过这一温度范围，合金的蠕变强度随着温度的增加而大幅度下降，限制了它在耐热部件、如汽车发动机部件和传动机构等零部件方面的应用。(3)限制镁合金广泛应用的最大障碍是镁合金的耐腐蚀性能较差。镁的平衡电位为一2．37V，很容易发生氧化反应。镁在海水中的稳定电位为一1．6一一1．5V。镁在空气中与氧能够形成一层很薄的氧化膜，但氧化膜疏松、多孔，PB比为O．99<l[PB比即Pilling—Bed-worth原理：氧化膜具有保护性的必要条件是，氧化形成的金属氧化膜的体积(VMO)比生成这些氧化膜所消化的金属体积(VM)要大，即VMO：VM>1],不能形成有效稳定的保护膜，导致镁合金的腐蚀反应可以持续发展下去。镁合金的耐蚀性差，是限制镁合金应用的主要因素。2、国内外研究进展镁合金作为一种发展迅猛的绿色环保合金材料，在世界各国对能源和环境保护日益重视的背景下，成为目前国内外重新认识并积极开发的一种新型环保材料，被认为是21世纪最具开发和应用潜力的“绿色材料”。长期以来，由于镁的价格偏高、镁合金熔液易于氧化燃烧和镁合金材料的耐蚀性差等限制了其在民用工业的大规模应用。进入20世纪90年代后，随着镁冶炼技术的不断提高，镁及镁合金的价格迅速下降，镁合金熔液保护技术更加成熟，高纯镁合金材料耐蚀性的大幅度提高，以及人们对能源和环境保护的高度重视，镁合金成为迅速崛起的一种工程材料，用量每年以15％的速率保持快速增长，远远高于铝、铜、锌、镍和钢铁的增长速度，这在近代工程金属材料的应用中是前所未有的。目前国内外有大量的镁合金表面处理方法，一些方法已经在工业上得到小量的商业应用，但大多数方法还处于探索和改进阶段。主要分表面改性和表面涂层处理技术。2.1表面改性技术2.1.1电子束物理气相沉积（EB-PVD）电子束气相沉积是以电子束为热源的涂层工艺，通常是在真空状态下，利用具有高能量密度的电子束轰击靶材使之熔化、蒸发，并在基体上沉积形成涂层。该技术自1907年首项专利产生以来有了很大发展。在该工艺中为了使蒸发物分子到达基体前的初动能不过多损失，以保证涂层质量的均匀性，一般保持蒸发距小于自由程，即蒸发粒子在到达基体的过程中几乎不与其他粒子发生碰撞。电子束物理气相沉积应满足如下几点：第一，涂层沉积在真空状态下进行，有利于防止基体与涂层材料的污染和氧化；第二，选择较好的工艺参数，可以得到与蒸发材料的成分相同和元素含量基本一致的涂层；第三，冷却速度快、气相固化快。通过控制离子束参数和添加其他合金元素还可得到高结晶度、高强度的合金表面。2.1.2化学转化膜处理镁合金的表面会生成一层自然氧化膜，在pH值为11.5的溶液中生成的是Mg（OH）2膜，但这两种膜都起不到保护作用，这是因为所形成的氧化膜的体积与所消耗镁原子的体积比为0.79。化学转化膜能提供比自然形成的保护膜更好的保护效果，更重要的是，使表面膜从碱性转变为中性，使进一步的涂装保护变得更容易。化学转化膜处理方法常用的有2类：一类以磷酸盐作成膜剂，另一类以铬酸盐作成膜剂。目前技术较成熟的化学转化膜处理方法是铬酸盐处理，用以铬酐和重铬酸盐为主要成分的水溶液进行化学处理获得保护膜。2.1.3阳极氧化阳极氧化是利用电解作用使金属表面形成氧化膜的过程，是一种特殊的化学转化膜。这种膜不仅包含了合金元素的氧化物，而且还包含了溶液中通过热分解并沉积到镁合金工件表面的其他氧化物。阳极氧化工艺根据氧化处理液的成分分为酸性和碱性氧化液。早期的阳极氧化处理是用含铬化合物的处理液，典型的如早期DOW17、Cr22及后来的HAE工艺、脉冲阳极氧化等进行的镁阳极氧化处理。后来逐渐发展了处理液以磷酸盐、高锰酸盐、可溶性硅酸盐、硫酸盐、氢氧化物和氟化物为主的无毒阳极氧化。张永君等开发了一种无铬、无磷、无氟的绿色环保型碱性电解液，通过阳极氧化～冷水漂洗～封孔～冷水漂洗～热风吹干工序，在高纯镁、压铸镁合金AZ91D和AM60B表面形成了一层外表美观的银灰色均匀光滑膜2.1.4加弧辉光等离子表面处理加弧辉光等离子表面处理技术是在双辉离子处理技术基础上通过引入冷阴极电弧源而研制出的一种新型离子渗金属技术。它发挥了辉光和弧光离子渗金属的优势，使离化率和沉积速率大大提高，可通过控制镁合金的退火温度、调整工艺参数，形成镀渗复合层。加弧辉光等离子表面处理技术的基本原理是：通过引弧电极触发引燃电弧，在阴极弧靶的表面产生高温、高压、高电流密度、小体积并可迅速运动的高密度等离子体阴极弧斑。等离子体发射出阴极斑点之后向空间扩散，大量斑点发射出的等离子体流在阴阳极间形成高能量（20-100eV）、高速度（103-105m/s）及高离化率（70%-80%）的欲镀金属离子流，在工件负偏压的作用下高速轰击工件。同时，辅助源极辉光放电产生的欲镀金属离子流也辅助轰击工件，使工件迅速加热到渗金属处理所需的温度。由于欲镀金属离子的高速轰击，工件表面产生大量的晶体缺陷，金属粒子借助于轰击和扩散过程渗入工件内部，形成均匀的扩渗金属层。2.2表面涂层处理表面涂层处理技术是研究得比较多的方法，表面涂层又主要分为有机及特殊涂层和金属涂层。有机及特殊涂层采用环氧树脂、乙烯树脂、聚氨酯以及橡胶等材料获得有机涂层防护膜。在镁合金上涂覆油、油脂、油漆、蜡和沥青也可作为短时间防护处理的一种方法。金属涂层主要是在镁合金基体表面涂覆上一层金属，主要有电镀涂层和化学镀涂层两种方法。2.2.1合金表面喷涂纳米和陶瓷涂层材料纳米表面工程技术是以纳米材料和其它低维非平衡材料为基础，通过特定的加工技术、加工手段，使固体材料表面纳米化；或直接在固体表面形成具有纳米结构的涂层的一种先进的系统工程，而镁合金表面喷涂纳米材料就是这样一种涂层系统。它可以是由单一纳米材料组成的涂层材料，也可以是由两种或多种纳米材料组成的复合纳米体系。从已有的研究结果看，用热喷涂技术制备纳米结构涂层，无论其结构怎样变化，与传统涂层相比，纳米结构涂层在强度、韧度、抗蚀、耐磨、抗热疲劳等方面均有显著提高。利用等离子弧喷涂的方法，在镁合金表面形成陶瓷涂层可以提高表面的硬度、耐磨性及耐腐蚀性能。在镁合金表面喷涂的主要是金属陶瓷如ZrO2、CrO、AI2O3+TiO2、MgO等。2.2.2激光辅助热喷涂工艺由于镁的化学活性相当高，因此重新氧化的时间非常短，这给镁合金的处理带来了极大的困难。因此可采用激光辅助喷涂工艺。激光辅助热喷涂工艺是把待喷镁合金基体的表面清理和热喷涂结合为单一的工序，不再需要传统的脱脂、除氧化层和活化工序。激光辅助热喷涂工艺潜在的用途非常大，从气轮机叶片到电机零件，从印刷业、纺织业和造纸业到航空业和能源部门等许许多多的领域，都可充分发挥激光辅助热喷涂工艺的优越性。但是该种方法仍然有一些不完善的地方和缺点，如采用激光辅助热喷涂工艺对涂层和基体间的相互作用及产生高结合强度的机理尚未完全澄清；激光辅助热喷涂工艺的激光熔化等设备成本高，维护困难；激光辅助热喷涂工艺处理的零部件几何外形受到严格的限制，因此在规模化和工业推广化方面存在一些障碍。2.2.3表面电镀镁合金表面电镀是合金表面在液相中沉积出具有相当防腐能力和导电性能的光亮合金层，这层均匀的合金膜提高了镁合金表面的硬度、耐擦伤性、耐蚀和耐磨性。电镀基本流程如下：清洗～浸蚀～活化～浸锌～氰化镀铜～电镀。此外，还有将一种或数种不溶性的固体颗粒、纤维均匀地杂在电镀液中，而后在电场作用下共同沉积到合金表面从而形成一种特殊镀层的工艺。以超硬材料如金刚石作为分散颗粒就可以形成金刚石复合镀层，以纳米材料添加于金属镀液中就可以形成纳米复合镀层，同样也可以形成纳米金刚石复合镀层。电镀是镁合金表面处理的一种较好方法，因其工艺设备简单，流程简易可行，可以在工业上规模推广。2.2.4直接化学镀镍化学镀主要是利用合适的还原剂使溶液中的金属离子有选择地在经催化剂活化的表面上还原析出成金属镀层的一种化学处理方法。由于镁合金的化学活性相当高，表面处理非常困难。针对这种情况，发明了一种新的前处理方法，直接在镁合金表面化学镀镍，得到的镀层均匀、结合力良好，处理流程如下：清洗～除油～碱蚀～酸活化～碱活化～碱性化学预镀镍～酸性化学镀镍。该方法的缺点是采用酸性化学镀镍溶液，一旦底层存在孔隙，会导致基体镁的点腐蚀。同其它表面处理方法相比，镁合金化学镀投资相对较少，获得的镀层功能多样性可以满足各方面的需要。缺点是化学镀及前处理过程经常采用铬的化合物、氰化物以及含氟化合物，引起的环境问题促使我们开发绿色环保工艺以适应新时代的需要。化学镀获得的镀层均匀，但镀液使用寿命较短、废液较多，且操作条件比较苛刻，须严格控制。20世纪70年代以来，各国尤其是发达国家对汽车的节能和尾气排放提出了越来越严格的限制，1993～1994年欧洲汽车制造商提出“3L汽油轿车"的新概念。1996年德国教育部投资2400万马克，由阿伦工业大学、慕尼黑工业大学、杜易斯堡大学、多特蒙德大学以及大众汽车公司等44家单位展开了针对汽车轻量化、代号为“MADICA"的联合攻关项目。日本通过了“家电回收法"以限制工程塑料的使用，率先将镁合金用于制造笔记本电脑、移动、摄像机、数码相机，并正在计划将其推广到电视、投影仪、音响等电子和通讯器材上。美国制定了PNGV(新一代交通工具伙伴)的合作计划，其目标是生产出消费者可承受的每100km耗油3L的汽车，且整车至少80％以上的零件可以回收这些要求迫使汽车制造商采用新材料、新工艺和新技术，生产质量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车。据测算，汽车自重减轻10％，其燃油效率可提高5．5％。如果每辆汽车能使用70kg镁合金，C02的年排放量就能够减少30％以上。镁合金作为实际应用中最轻的金属材料，在汽车的减重和性能改善中的重要作用受到了人们的重视。世界各大汽车公司已经将镁合金制造汽车零件作为总要发展方向。在欧美国家中，各国的汽车厂商正极力争取采用镁合金零件的多少作为汽车技术领先的标志。大众，奥迪和菲亚特汽车公司纷纷使用镁合金。在未来的七八年中，欧洲汽车制造业使用镁合金将占镁消耗总量的14％，预计今后将以10％-20％的速度递增，2005年将达到20万吨。美国、欧洲、日本等发达国家投入大量人力和物力，实施多项大型联合研究发展计划，研究用镁合金制造汽车零部件，这将极大促进镁合金在汽车上的应用。目前镁合金压铸汽车零部件至少已超过60种。例如，已经使用并在近期推广的零部件有赛车轮毂、仪表盘、座椅骨架、变速箱壳体、转向系统、气缸罩盖、进气歧管、大的车体外部件、支撑住、发动机箱体。其中，安装安全气囊的汽车都开始改用镁合金转向盘骨架，这即可减轻重量，又可降低振动，在发生意外撞击时，镁合金可吸收更多的能量，有利于驾驶员的安全。汽车行业对镁合金的大量需求，推动了镁合金在生产技术中的发展，镁合金的使用成本也大幅下降，从而也促进了镁合金在计算机、通信、仪器仪表、家电、医疗、轻工业等行业的应用和发展。其中，镁合金应用发展最快的是电子信息和仪器仪表行业。电子信息行业中由于数字化技术的发展，市场对电子及通信产品的高度集成化、轻薄化、微型化和符合环保的要求越来越高。工程塑料曾作为这些产品的主要材料，但其性能终究无法同金属相比。例如，镁合金具有优异的薄壁铸造性能，其压铸件的最小壁厚可达0．5ram，并保持一定的强度、刚度和抗撞能力，这些非常有利于产品超