金属的表面处理综述

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1、金屬的表面處理 金 屬 表 面 處 理 知 識 金屬表面處理的分類 = 化學處理方法 = 机械處理方法 金 屬 表 面 處 理 知 識 化學處理方法的定義 金屬的化學處理法是通過化 學或電化學手段,使金屬表面形成 穩定的化合物膜層的方法,這種經 過化學處理生成的膜層稱之為化 學轉化膜 金 屬 表 面 處 理 知 識 化學處理方法的分類 電鍍(電沉積) 化學鍍 電化學及化學轉化(化學處理 ) 陽极氧化 化學氧化 鉻酸鹽處理 磷酸鹽處理 金 屬 表 面 處 理 知 識 電鍍處理的定義及應用 定義: 利用電解在制件表面形 成均勻.致密.結合良好的金屬或合 金沉積層的過程,使其具有防腐耐磨 潤滑等作用

2、,如:鍍各色鋅.鍍銅等; 金 屬 表 面 處 理 知 識 電鍍處理的工藝要求 工件表面不能有明顯的划碰痕跡及無 法清除的銹斑 不銹鋼五金零件的電鍍很容易脫落鍍 層,所以一般不銹鋼材料不要求電鍍, 如有工件須鉚不銹鋼的五金零件且需 電鍍時,在工藝安排時必須考慮,如電 鍍后再鉚對工件有影響時,此時有必 要改變五金零件的材質(不鏽鋼改為 快削鋼) 金 屬 表 面 處 理 知 識 電鍍處理的工藝要求 壓死邊的工件電鍍后死邊處的電鍍 殘液會滲出來腐蝕工件,工藝上需 預留約0.3mm的間隙 電鍍前工件應強調加強加工人員的 防銹意識(戴手套,刷防銹油),因工 件上有手印會導致電鍍后出現花斑 .水印等不良現象

3、 金 屬 表 面 處 理 知 識 電鍍處理的工藝要求 如工件需組裝.一般情況下是先電 鍍再組裝,否則易出現工件變形.松 動及電鍍良現象(如抽孔鉚合可電 鍍后再鉚合) 彈簧螺釘的鉚合是在電鍍后進行 金 屬 表 面 處 理 知 識 化學鍍的特性 金 屬 表 面 處 理 知 識 目前最常用的主要有化學鍍 鎳和化學鍍銅 化學鍍鎳和電鍍鎳的比較 金 屬 表 面 處 理 知 識 鍍前處理 金 屬 表 面 處 理 知 識 鍍前處理: 為使制件材質暴露出真實 表面和消除內應力及其他特殊 目的所需除去油污.氧化物等種 種前置處理(如:粗化.敏化.浸 亮.化學除油.電解除油.化學/ 机械拋光.刷化.超音波清洗等)

4、 鍍后處理 金 屬 表 面 處 理 知 識 鍍后處理: 為使鍍件增強防護性能.裝 飾性及其它特殊目的所進行的 電鍍后置技術處理(如:鈍化.熱 溶.封閉.除氫.退火.熱擴散.著 色等等) 電化學及化學轉化 化學轉化膜依形成膜時所采用 的介質可分以下三類: .氧化物膜(氧化) .磷酸鹽膜(磷化) .鉻酸鹽膜(鈍化) 金 屬 表 面 處 理 知 識 鋼鐵的化學氧化 是指在含有氧化劑的溶液 中進行處理,使其表面生成一層 均勻的藍黑到黑色膜層(通常為 0.61.5um,主要是由呈現藍黑色 的四氧化三鐵組成)的過程,也稱 鋼鐵的“發黑”或“發藍” 金 屬 表 面 處 理 知 識 鋼鐵的化學氧化應用 由於其

5、有很好的吸附性,經過 填充處理的發藍膜有較好的耐蝕性 .如早期的槍炮管大多使用化學氧 化後涂油,烏黑的油高外表.發藍膜 薄,不影響零件的裝配尺寸;對表面 光潔度高或拋光的精密件,發藍後 表面既亮又黑,具有防護和裝飾的 雙重效果.因此發藍膜在精密儀器, 光學儀器以及機械制造上廣為應用 . 金 屬 表 面 處 理 知 識 鋁及鋁合金的化學氧化 鋁及鋁合金經過化學氧化 可得到厚度為0.54um的氧化 膜,膜層多孔.具有良好的吸附 性,可作為有機途層的底層,但 其耐磨性和耐蝕性均不及陽极 氧化膜好; 金 屬 表 面 處 理 知 識 鎂合金的化學氧化 鎂合金的化學氧化可在 表面上獲得0.53um的氧化膜

6、. 由于氧化膜薄而軟,使用中易 損傷,所以一般用作有机涂料 的底層,以提高涂料與機體的 結合力和防護性能 金 屬 表 面 處 理 知 識 陽極氧化的定義及分類 陽極氧化是指有適當的電解液 中,以金屬作為陽極,在外加電流作用 下,使其表面生成氧化膜的方法,膜厚 几到几百微米; 按處理方法分為:硫酸陽極化/ 草酸陽極化/鉻酸監陽化/磷酸陽極化 /硼酸陽極化;按膜硬度可分為:普通 陽极化和硬質陽极化, 金 屬 表 面 處 理 知 識 鋁及鋁合金陽極氧化膜的性質和用途 氧化膜多孔性:膜層的蜂窩狀多孔結 搆對各種有機物.樹脂.地蠟.無幾物.燃料 及油漆等表現出良好的吸附能力,可作為 涂鍍層的底層.也可將

7、氧化膜染成各種不 同的顏色,提高金屬的裝飾效果; 氧化膜耐磨性:鋁氧化膜具有很高的 硬度,可以提高金屬表面的耐磨性,當膜層 吸附潤滑劑后,能進一步提高其耐磨性 金 屬 表 面 處 理 知 識 鋁及鋁合金陽极氧化膜的性質和用途 氧化膜絕熱性:鋁氧化膜是一種良 好的絕熱層,其穩定性可達1500,氧化 膜的導熱率很低; 氧化膜電結合力:陽極氧化膜與機 體金屬的結合力很強,很難用機械方法將 它分開,即使膜層隨集體彎曲直至破裂, 膜層與集體金屬仍保持良好的結合; 金 屬 表 面 處 理 知 識 鋁及鋁合金陽极氧化膜的性質和用途 氧化膜耐蝕性:鋁氧化膜在大氣中很 穩定,因此具有很好的耐蝕性,為提高膜的 耐

8、蝕能力,陽極氧化后的膜層通常再進行 封閉或噴漆處理; 氧化膜電絕緣性:陽極氧化膜具有很 高的絕緣電阻和擊穿電壓,可以用作電解 電容器的電介質層和電器制品的絕緣層; 金 屬 表 面 處 理 知 識 陽極氧化與化學氧化的比較 金 屬 表 面 處 理 知 識 金屬的磷酸鹽皮膜(磷化)處理 把金屬放入含有錳.鐵.鋅的磷酸鹽 溶液中進行化學處理,使金屬表面生成一 層難溶與水的磷酸鹽保護膜的方法,叫做 金屬的磷酸鹽處理,簡稱磷化,;磷化膜層 為微孔結構,與集體結合牢固,具有良好 的吸附性.潤滑性,.耐蝕性.不粘附熔融 金屬(Sn.Al.Zn)性及較高的電絕緣性等. 磷化膜主要用作涂料的底層.金屬冷加工 時

9、的潤滑層.金屬表面保護層以及用做電 機硅鋼片的絕緣處理.壓鑄模具的防粘處 理等.膜厚一般為520um. 金 屬 表 面 處 理 知 識 磷酸鹽皮膜的應用及特點 塗裝打底用皮膜:致密.均勻.薄的適 當,結晶粗大會吸入涂料而減少光澤,不 均勻會降低塗裝后的耐蝕性;但因很硬很 脆,過厚的皮膜塗裝后遭到彎曲或沖擊等 外力時,有可能脫落 防銹用皮膜:致密.均勻.越厚越好, 孔隙率越低越好; 金 屬 表 面 處 理 知 識 磷酸鹽皮膜處理工藝及監控 脫脂-水洗-(除銹)-化成-水洗- 封閉處理或烤漆; 化成工序的監控參數:游離酸度,全酸度 ,雜質含量; 脫脂工序的監控參數:游離鹼度,全鹼度 金 屬 表 面

10、 處 理 知 識 磷酸鹽皮膜處理工藝及監控 表面調整:由于脫脂溶液中的硅 酸鹽使膜結晶粗糙,膜重增加,不适合 塗裝,同時強鹼溶液如NaOH也使鋅鹽 磷化膜粗糙變厚,并且降低磷化膜的 耐蝕性和柔韌性.且活化晶核由于生 成氫氧化物或氧化物的薄膜而減少, 因此用弱鹼性的磷酸鈦鹽溶液或稀草 酸溶液對鋼鐵表面進行處理,可使大 多數的晶核重新活化和復原,細化晶 粒,增加晶粒數. 金 屬 表 面 處 理 知 識 磷化過程中產生的缺陷及原因 金 屬 表 面 處 理 知 識 缺陷:磷酸鹽處理對零件本身影響不大 ,但對普通材質的五金零件具有腐蝕作用, 因此必須考慮五金零件的鉚合工藝安排 金屬的鉻酸鹽(鈍化)處理

11、把金屬或金屬鍍層放入含有某些含 添加劑的鉻酸或鉻酸鹽溶液中,通過化學 或電化學的方法使金屬表面生成由三价鉻 和六价鉻組成的鉻酸鹽膜的方法,叫做金 屬的鉻酸鹽處理,簡稱鈍化,;鉻酸鹽膜與 機體結合牢固,具有良好穩定性.耐蝕性. 對機體有較好的保護作用;鉻酸鹽膜的顏 色豐富,從無色透明或乳白色到黃色.金黃 色.淡綠色.綠色.橄欖色.暗綠色.褐色.黑 色,應有盡有;常用作提高金屬或金屬鍍層 的耐蝕性, 金 屬 表 面 處 理 知 識 金屬表面的机械處理方法 金 屬 表 面 處 理 知 識 噴砂處理方法 拉絲處理方法 研磨處理方法 噴砂處理的原理 原理:籍著壓縮空气或高速旋轉的 葉輪,將磨料加速噴向機

12、體表面,以沖 擊和研削而去除油污銹及殘留物,使 機體表面清洁.粗化; 普通噴射方式有干式和濕式兩种; 缺點:因噴射而粗化,不便于要求 精度的高級加工;不适于小形而多的 被塗物; 金 屬 表 面 處 理 知 識 噴砂工藝處理的注意事項 噴砂受高壓氣體沖擊,使工件容 易變形,因此要有堅實的制具作為支 撐體; 在外力的作用下(如折彎成型等) 易使已噴沙工件的沙粒脫落或明顯壓 痕; 沙粒的型號與規格的种類比較多 ,應根據客戶的要求進行選擇; 金 屬 表 面 處 理 知 識 噴砂沙粒的种類及主要成分 激冷鋼砂: Fe 純氧化鋁: Al2O3 金鋼砂: 鐵石英 標准砂: 石英 金 屬 表 面 處 理 知

13、識 拉絲處理的原理 原理:利用沙紙在一定 的壓力下使工件的表面形 成均勻的紋路;此處理需 特定的拉絲機, 金 屬 表 面 處 理 知 識 拉絲工藝處理的注意事項 在工程圖面上必須註明砂紙型號, 因不同型號的砂紙所形成的紋路不一 樣,砂紙的型號越大,砂粒越細所形成 的紋路也就越淺,反之,紋路也就越深; 拉絲具有方向性,工程圖面上必須 註明是直紋路還是橫紋路,一般應采用 雙箭頭表示 金 屬 表 面 處 理 知 識 拉絲工藝處理的注意事項 拉絲工件的拉絲面不能有任何凸起 部分和材質硬度不一樣的五金小零件, 否則易造成諸多不良; 拉絲時需充分考慮加工工藝的先后 順序,形狀不規則的需做制具; 一般情況下拉絲后須在做電鍍.氧 化等處理;如:鐵材的電鍍.鋁材的氧化 及陽极處理 金 屬 表 面 處 理 知 識 研磨處理的原理 原理: 研磨與拉絲類 似,利用砂紙或砂輪在一 定的作用力下使工件的 表面形成的紋路; 金 屬 表 面 處 理 知 識 研磨工藝處理的注意事項 研磨所用的砂紙或砂輪一般是從型 號較小開始選用再移至較大型號砂,也 有根据工件要求的實際情況選用合适 的型號; 研磨實際上是將工件的表面進行破 坏,獲得光滑的表面后再進行其它表面 處理,如:電鍍.鉻酸鹽處理.烤漆等; 金 屬 表 面 處 理 知 識