表面处理(课堂PPT).ppt

表面处理：改进构件表面性能的处理工艺 表面处理在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。对于金属铸件，我们比较常用的表面处理方法是，机械打磨，化学处理，表面热处理，喷涂表面，表面处理就是对工件表面进行清洁、清扫、去毛刺、去油污、去氧化皮等。材料表面处理的目的工程材料表面处理的目的是利用各种表面涂镀层及表面改性技术，赋予基体材料本身所不具备的特殊力学、物理和化学性能，从而满足工程上对材料及其制品提出的以下的要求：1）提高材料在腐蚀介质中的耐蚀性或抗高温氧化性能。2）提高工件耐磨、减磨、润滑及抗疲劳性能。3）防止金属材料及其制品在生产、贮运和使用过程中发生锈蚀。4）根据需要赋予材料及其制品表面各种特殊的功能，如绝缘、导电反光、光的选择吸收、电磁性、焊接性、可交接性等及制造特殊新型表面材料及复层金属板材。5）赋予金属或非金属制品表面光泽、色彩、图纹等优美外观。6）修复磨损或腐蚀损坏的工件，挽救加工超差的产品。表面处理1.表面处理方法分类（一）表面强化处理表面强化处理是材料表面处理的重要领域。它是通过材料表层的相变、改变表层的化学成分、改变表层的应力状态以及提高表层的冶金质量等途径来改变性能，从而达到强化表面的目的。目前生产中常用的表面强化有以下几种：1）表面的覆盖层强化法 在材料表面获得特殊性能的覆盖层（如气相沉积层、镀覆层、热喷涂层等），以达到提高强度、耐磨、耐蚀、耐疲劳等性能的目的。2）表面形变强化法 表面通过喷丸、滚压、挤压等产生形变强化层，从而获得较高的疲劳强度的工艺方法。3）表面热处理强化法 通过化学热处理（如渗碳、氮、硼及铬等金属非金属元素）、表面淬火（感应加热、火焰加热、极光、电子束表面淬火）等方法使表面强化。4）表面复合处理强化法 将两种以上的表面强化工艺复合用于同一工件上，在性能上可以发挥各自优点的处理方法，如渗氮后进行高频感应表面淬火、镀覆后进行热扩散等。（二）表面防腐、保护处理 在材料表面施以覆盖层以达到防腐蚀的目的，常用的有电镀、化学镀、热浸镀、化 学氧化、磷化、涂料涂装等处理技术。（三）表面装饰加工 通过表面抛光、金属着色、光亮镀层和美术装饰漆膜等方法达到表面装饰的目的。2.1.1.锌的合金电镀锌的合金电镀1-1镀锌锌是和铜，镍，铬不同，硬度低，容易变色它渐渐生成白色粉末会产生腐蚀。它还很容易被酸和碱反应。但是对铁的防腐蚀性较强所以被广泛使用为铁的防锈镀金，锌比起铁更活跃。所以对铁有保护作用。铁在处于腐蚀环境下表面有镀锌层的话，先是锌腐蚀所以能防止铁的腐蚀。即使镀锌层中有孔，铁被腐蚀之前自身生成氧化锌，碳酸锌，碱性来保护铁的腐蚀。它的特点是 加工形象比较复杂的材料，它都可以，以均匀的厚度来电镀，可以大量生产。PH 8-12 它的腐蚀是极小的它的腐蚀速度是非镀金产品的1/100左右。与其它电镀加工费相比，它的价格很便宜。3.脱 脂水 洗酸 洗水洗纯 水 洗中和水洗电解脱脂镀锌水洗硝酸活性化水洗白铬黄铬水洗黑铬绿铬黑色润滑剂绿色润滑剂脱水烘干去氢炉4.1-2 锌-铁合金电镀ZnFe合金电镀是，能电镀形象复杂产品的同时，有着及其良好的耐腐蚀性，而且成本也很低。但是建议做铬处理。在电镀厚度5时候做盐雾试验，时间大约是500小时。是具有很高的耐腐蚀性。合金皮膜镀层成在Zn-99.3 99.8%,Fe-0.20.7%的时候他能显示出最佳的耐腐蚀性。1-3 锌-镍合金电镀 Zn-Ni 合金是在高温的情况下，具有高耐蚀性能的一种合金镀，在含有5-10%镍合金皮膜在，有色铬处理之后，做盐雾验，超过2000小时也没有红绣所以他具备了极其高的耐腐蚀性。还有它的耐热性和皮膜硬度也很高，在热处理后的耐蚀性和，2次加工后的耐蚀性都是很突出的。但是对SO2气体，它的耐蚀性是很差的。5.1-4 锡-锌合金电镀锡-锌合金电镀，延展性能好，有着2次加工性能强的特征，在盐水SO2气体，湿润状态下有着良好的耐腐蚀性。皮膜中有70%锡的时候它的耐腐蚀性是最好的。含有80%以上的Sn时做铬酸盐处理是很困难。做铬处理后，厚度在5 6做盐雾试验1800小时出现红绣，厚度在10 11时2000小时也没用红绣。但是它的缺点就是在高温下它的腐蚀性比较弱，还有锡的价格比较昂贵所以费用也高。1-5铬的后处理镀锌是电镀之后，容易变色，用手碰的时候很容易沾上指纹。特别是空气湿润时候，容易生成白色斑点。不使用优秀的光泽漆的话，很难做到表面有光亮的镀金层。为了克服这个问题，开发了一种新的铬处理。做铬处理，腐蚀性也大大增加，有色彩，表面光亮。6.达克罗表面处理2-1概要达克罗表面处理是利用金属锌的粉末，和氧化金属结合的耐蚀性能，极高的银白色表面处理。铬酸与乙醇水溶液中加上细微的锌薄片混合在一起，在金属表面涂抹，形成一层薄膜(6-10),通过热处理(300)获得它的皮膜层。达克罗处理是，利用粉刷的形式处理皮膜，达克罗原料的构成是，特殊的锌粉末，金属氧化物，还原剂等。7.2-2 达克罗皮膜组成 1.达克罗原料是，锌和铝的金属粉末和金属氧化物，与其他有机物组成 的水溶液。2.金属表面涂抹达克罗水溶液，用热风吹干，皮膜干燥同时跟铁化学反 应，生成达克罗皮膜。3.达克罗处理组成物中，金属氧化物跟还原剂反应之后形成聚合物。4.皮膜耐蚀性：SST500小时以上。5.皮膜厚度：6以上。6.皮膜密度：3.2-4.0 g/2-3 达克罗处理特点 1.防锈能力强，适合用在中-高，腐蚀性部位。2.耐热性防锈能力好。3.不需去氢处理。4.绿色工程（经整个工程，没有有害物质排除。）5.什么样的金属他都可以处理。6.对铝的接触，有着很好的防锈能力。8.磷酸盐皮膜磷酸盐皮膜3-1磷酸盐皮膜性质磷酸锌与磷酸锰的皮膜是结晶，它们的形状个不同。色彩是磷酸锌是灰色，磷酸锰是灰黑色。磷酸铁的皮膜是非晶体，表面色彩是由促进剂，处理之前铁的表面情况来判断她的颜色由金色到紫色，根据条件种类也不同。皮膜的耐蚀性是一般越薄的话会越弱。特别是磷酸铁的皮膜很薄，所以耐蚀性很弱。9.脱 脂水 洗酸 洗电 解 脱 脂纯 水 洗表面调整(磷酸锰)化成皮膜(磷酸锰)表面调整(磷酸锌)化成皮膜(磷酸锌)烫 洗脱水烘干防锈处理脱 油10.表面处理厂的设备有：酸性挂镀锌生产线、碱性电镀线、酸性镀锌生产线、酸性电镀钝化线、手动脱脂线、磷化生产线、驱氢炉、GEOMET底凃生产线、GEOMET面凃生产线（ML、TTF线）。实验室设备有：盐雾试验机、CCT试验机，表面处理药水中用到的化学药剂主要有：双氧水、硼酸、硝酸、盐酸、氯化钾、片碱、氢氧化钠、氯化铵、磷化剂、工 业盐、封闭剂、新型固托、固体脱脂、锌粉 等。防锈油使用分类：1）C-806 用于喷涂产品防锈 2）P-2100 用于磷化和一般防锈产品3）C-815 23513-11104产品专用（M851.5）4）C-868s 22123-23001产品专用（M640）设备11.电镀工艺流程：脱脂水洗酸洗水洗电解脱脂水洗中和水洗锌水洗酸性镀锌烘干 酸性镀锌：三价五彩、三价黑色六价五彩、六价黑色。GEOMET工艺流程：（GEOMET底涂和GEOMET面涂）1）脱油、脱脂、脱水、烘干抛丸去锈入料GEOMET（1次）脱液、预热、加热、出料Plus ML/TTF烘干出料 2）脱油、脱脂、脱水、烘干抛丸去锈入料GEOMET（1次)脱液、预热、加热、出料GEOMET（2次）脱液、预热、加热、出料 Plus ML/TTF烘干出料 3）脱油、脱脂、脱水、烘干抛丸去锈入料GEOMET（1次）脱液、预热、加热、出料GEOMET（2次）脱液、预热、加热、出料黑色GB-153（1次）脱液、烘干GB-153（2次）脱液、烘干出料12.表面处理种类表示方法：MSMS标准标准中文表示中文表示代号代号MSMS标准标准中文表示中文表示代号代号防锈防锈0PFZn5-B三价白色镀锌CMFZn8-C六价彩色镀锌1HZFC-GGEOMET黑色6BMFZn8-W六价白色镀锌2HZFC-DGEOMET银灰色+ML绿色6KMFZn8-D六价黑色镀锌3HZFC-DGEOMET银灰色+ML橙色6PMFZn8-G六价绿色镀锌GHZFC-DGEOMET银灰色+TTFTTFMFCr-10镀铬（镀镍）4PFZnNi-D三价镀锌镍合金7B1Z-AD磷化+防锈5PFZnNi-D三价镀锌镍合金7KPFZn8-C三价彩色镀锌1CPFSZ8-C三价镀锌锡合金7SPFZn8-W三价白色镀锌2CPFZnFe-D三价镀锌铁合金8BPFZn8-D三价黑色镀锌3C13.14.抛丸：也是一种机械方面的表面处理工艺的名称，类似的工艺还有喷砂和喷丸。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0.23.0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。抛丸这种工艺几乎用于机械的大多数领域，如修造船、汽车 零部件、飞机部件、枪炮坦克表面、桥梁、钢结构、玻璃、钢板型材、管道内外壁 防腐甚至道路表面等等行业。挂镀：是工件装夹在挂具上，适宜大零件，每一批能电镀的产品数量少，镀层厚度10m以 上的工艺。滚镀：制件在回转容器中进行的电镀。适用于小型零件。钝化：应用化学或电化学方法，在金属表面形成一层薄的氧化物层，使金属腐蚀速率大大 降低的过程。用途：对不锈钢全面酸洗钝化处理，清除各类油污、锈、氧化皮、焊斑等污垢，处理后表 面变成均匀银白色，大大提高不锈钢抗腐蚀性能，适用于各种型号不锈钢零件、板 材及其设备。特点：操作简单，使用方便、经济实用，同时添加了高效缓蚀剂、抑雾剂，防止金属出现 过腐蚀和氢脆现象、抑制酸雾的产生。特别适用于小型复杂工件。15.脱脂是除去基体表面油污的过程。16.耐腐蚀性耐腐蚀性耐腐蚀性概念耐腐蚀性：金属材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。由材料的成分、化学性能、组织形态等决定的。钢中加入可以形成保护膜的铬、镍、铝、钛；改变电极电位的铜以及改善晶间腐蚀的钛、铌等，可以提高耐腐蚀性。钢铁，特别是钣金的常用表面处理：加入铬，表面会很光亮，切忌六价铬，一般作为外露金属件的镀层，很美观 加入镍，防腐蚀，与铬配用，一般按百分比表示 加入锌，有锌镀层，也有锌铁镀层，可选择镀完后厚层钝化，切忌六价铬 电泳漆，E-Coat，比较便宜，而且抗腐蚀性能很好的镀层，缺陷时磨损后容易成块脱落。发黑，在发黑液中浸泡，此法最简单，最便宜，防腐效果最差，达克罗，昂贵，工艺复杂，防腐性能非常好，在国内常采用达克罗替代，如果要求降低，多采用镀锌。17.镀层的耐腐蚀性机理镀层的耐腐蚀性机理a.阻挡 由于镀层中有大量的层叠薄片，构成了非常有效的阻挡层。水氯离子和其他腐蚀电质得精力一个长而弯的路程绕过金属薄片到达基体。b.电化学保护 锌和铝对钢铁来说都是阳极性的，因而会进行牺牲性的腐蚀来保护钢铁。c.钝化 粘接剂中包含了氧化体和锌、铝的腐蚀速率。d.自修复 在镀层被划伤或其他方式破坏（例如安装中工具的破坏）的地方，当暴露到腐蚀环境中，锌和钢间的原电池腐蚀加速了锌的腐蚀，其腐蚀产物比金属锌占更大的地方，填满了空间。然后，它们与空气中的二氧化碳反应，生成不溶的碳酸锌，又恢复了“阻挡”功能。在以上机理中，阻挡功能和电化学保护功能对两种镀层是一样的。而后两者则不通。六价铬的钝化功能恐怕仍然是最好的，而硅化合物也有极好的防腐蚀效果，近年来已经获得大量应用。六价铬的在钝化功能可以修复被破坏的钝化膜，而碳酸锌的恢复“阻挡”功能则是比较新颖的提法。18.CCT盐雾试验机19.试验条件项目条件测定濒率测定方法盐水溶液浓度5 0.5%配制时称量1kgNaCl溶18.905L盐水pH 值6.5 7.21次/周 pH 计空气压力0.7 1.8/1次/天压力表喷雾量1 2 /80,1hr1次/天喷雾采取杯NaCl溶液比重1.0259 1.0329(35)1次/周比重计压力桶的温度47 2 经常温度表NaCl溶液温度35 2 经常温度表试验室温度35 1 经常温度表试验室湿度85%以上经常温湿度表试片 角度20 5固 定盐水喷雾试验法盐水喷雾试验法 20.作业程序作业程序1.用分析纯NaCl500g溶解9.5KG的纯净水中(即5%的盐水)加入盐水桶内2.开启电源开关,空气开关.把水加好,包括水封的水用手动加入.3.调整好试验条件,见上表.4.把试样按客户规定前处理后放入试验室,注意不能在试样上留下手纹及污染物,试样主要表面与垂线的角度成15度至25度.5.设定试验时间,打开喷雾开关和记时器开关,开始试验.6 试验完后,开启试验盖时勿贫下中使溶液滴下而小心取出样品,用38度清水清洗干净并立即干燥.7.记录结果试验结果注意事项试验结果注意事项1.盐水喷雾试验的样品以镀金后超过24hr为准.2.各取1EA试验样品后用蒸馏水冲洗，干燥后肉眼确认。3.3EA样品中1EA出现白青/紫青时,该品目被认为是发生白青/紫青.白青是指表面发生白色腐蚀生成物或表面(脱落或斑点严重的情况)白青的标记用W,紫青的标记用R.4.最终确认后判断结果以“合,”记录在清点日记里,试验后的样品要报废.5.试验结果确认完后开盐水喷雾试验器的SPRAY S/W.6.以清点日记为基础在电脑输入数据并发行成绩书.成绩书发行周起为1次/周.但不符合的情况须立即发行成绩书并报告改善措施.21.SST盐雾试验机22.种类厚度（m）判定标准颜色种类厚度（m）判定标准颜色MFZn8-C8以上72Hr以内没有白秀152Hr以内没有红绣五彩MFCr-1010以上24Hr以内没有红绣银色MFZn8-D8以上72Hr以内没有白秀152Hr以内没有红绣黑色NP-7(防锈油)/2Hr以内没有红绣黑色MFZn8-G8以上72Hr以内没有白秀152Hr以内没有红绣绿色IM-RD+NP-7(磷酸盐+防锈油)/2Hr以内没有红绣黑色PFZn8-C8以上72Hr以内没有白秀240Hr以内没有红绣黑色SUS BL/黑色PFZn8-D8以上72Hr以内没有白秀240Hr以内没有红绣黑色HZFC-D+ML(绿色)6以上1000Hr以内没有红绣银白色MFZnNi5-D5以上1000Hr以内没有红绣五彩HZFC-D+ML(橙色)6以上1000Hr以内没有红绣银白色PFZnNi5-D5以上1000Hr以内没有红绣黑色HZFC-G（黑色）6以上1000Hr以内没有红绣黑色IZ-AD(磷酸盐)/2Hr以内没有红绣黑色热脱脂/BONDERZING(磷酸盐)/2Hr以内没有红绣黑色表面处理技术参数23.24.