2022年2022年金属的表面处理 .pdf

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1、金属表面处理金属表面处理一般包含哪几类？金属表面处理有：电镀、涂装、化学处理层。电镀包括（镀锌、铜、铬、铅、银、金、镍、锡、镉等）；涂装包括（油漆涂装、静电喷粉、喷塑工艺）；化学处理包括（发黑处理、磷化处理）。另一方面是金属的表面改性,也称表面优化，现代先进的表面改性技术主要有物理气相沉积（简称 PVD）、化学气相沉积（简称 CVD ）、等离子体化学气相沉积（简称 PCVD ）、离子注入和离子束沉积。什么是电镀？电镀 (electroplating) 被定义为一种电沈积过程(electrodepos- ition process)，是利用电极(electrode)通过电流，使金属附着于物体表面

2、上，其目的是在改变物体表面之特性或尺寸。目前较常遇见的电镀方式：水溶液电镀(滚镀、挂镀、连续镀)、化学电镀。电镀的目的是什么？电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit)，改变基材表面性质或尺寸。例如赋予金属光泽美观、物品的防锈、防止磨耗;提高导电度、润滑性、强度、耐热性、耐候性;热处理之防止渗碳、氮化、尺寸错误或磨耗之另件之修补。电镀的基本流程是什么？前处理 (研磨预备洗净水洗电解脱脂水洗酸浸渍及活性化水洗)中和洗水电镀 (打底) 水洗中和水洗电镀(表层 ) 水洗纯水脱水烘干前处理不完全所造成的镀层缺陷有以下几点：(1)镀层的剥离、气胀。(2)污点、无光等光泽不均的现象。(3)镀层的小

3、孔、不平。(4)针孔的发生而降低制品的耐蚀性。(5)镀层皮膜的脆化。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 镀锌电镀锌有哪几类 ? (1)酸性镀锌 (acid zinc plating) (2)碱性非氰化物镀锌(alkaline plating ) (3)氰化物镀锌 (cyanide zinc plating ) 各有什么优缺点？1.1 酸性镀锌形状简单镀件和做油漆底层用的较多,其优缺点如下 : 优点(1)可得光泽 ,平

4、滑,镀锌层相似的镀层(2)可直接镀在碳化 ,氮化的钢铁上和铸铁上(3)电流效率较高(4)废液处理容易 ,只需用高 ph 值将锌沉淀(5)导电性佳 ,节省电原(6)产生氢脆性小(7)可在较高温下得到光泽镀层(8)镀浴安定 ,毒性小 ,成本低缺点(1)镀浴腐蚀性强 ,镀槽及附属设备需加衬(2)焊接及组合镀件不宜 ,会有渗流 (bleadout) (3)厚镀层延性差(4)结晶粗糙(5)均一性差 (6) 需要有过滤 ,冷却管及冷冻设备1.2碱性非氰化物镀锌 (Alkaline Non-Cyanide Zinc Plating) 优点 (1)毒性小 (2)废液处理容易 ,只需将锌沉淀 (3)成本低 (4

5、)均一性好 (5)可用刚镀槽缺点 (1)镀浴成份需严格控制 ,每天要分析(2)前处理要求质量高(3)锌含量少时 ,电流效率降低(4)对金属杂质及硬水杂质敏感(5)镀层校氰化镀锌脆 (6)需要添加剂 ,否则黑暗镀层出现(7)添加剂特殊 ,非一般性原料 ,需由厂商提供1.3 光泽氰化镀锌优点 (1)使用历史悠久 ,经验较丰富名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - (2)前处理要求比较不严格(3)被覆性优良 (4)浴成份的分析

6、及控制比较容易(5)镀层延性好(6)镀浴腐蚀性小缺 点 (1)镀浴毒性强 ,须做氰化物废物处理(2)热处理及铸铁零件不能镀 (3)需较高温度操作 ,否则得不到光泽镀层 ,其温度必须在 105F 以上(4)镀浴导电性差(5)高电流密度下 ,电流效率剧降镀锌有哪些特征？良品特征1.锌镀层应是稍带湛蓝色调的银白色2.钝化的锌镀层是带有绿色、黄色和紫色色彩的彩虹色3.五酸钝化的锌镀层应是均一的草绿色4.氧化的锌镀层应是均一的蓝黑色5.磷化的锌镀层应是细晶结构的浅灰色不良品特征1.镀层粗糙、烧焦、麻点、黑点、起泡、脱落2.树枝状、海绵状和条纹状的镀层3.局部无镀层4.可擦去的疏松钝化膜或呈深黄色、棕色和

7、裼色的钝化膜5.成片的淡白色钝化膜6.五酸钝化膜呈深灰色、彩色或淡黄色7.未洗净的盐类痕迹名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 镀镍镀镍有哪几类？通过电解或化学方法在金属或某些非金属上镀上一层镍的方法，称为镀镍。镀镍分电镀镍和化学镀镍。电镀镍是在由镍盐（称主盐）、导电盐、pH 缓冲剂、润湿剂组成的电解液中，阳极用金属镍，阴极为镀件，通以直流电，在阴极（镀件）上沉积上一层均匀、致密的镍镀层。从加有光亮剂的镀液中获得的是亮

8、镍，而在没有加入光亮剂的电解液中获得的是暗镍。化学镀又称为无电解镀（Electroless plating），也可以称为自催化电镀（Autocatalytic plating）。具体过程是指：在一定条件下，水溶液中的金属离子被还原剂还原， 并且沉淀到固态基体表面上的过程。这一过程与置换镀不同， 其镀层是可以不断增厚的，且施镀金属本身也具有催化能力。(一）电镀镍的特点、性能、用途：1、电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。2、电镀镍结晶极其细小，并且具有优良的抛旋光性能。经抛光的镍镀层可得到镜面般的光泽外表，同

9、时在大气中可长期保持其光泽。所以，电镀层常用于装饰。3、镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性，在印刷工业中常用镀镍层来提高铅表面的硬度。由于金属镍具有较高的化学稳定性，有些化工设备也常用较厚的镇镀层，以防止被介质腐蚀。镀镍层还广泛的应用在功能性方面，如修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀。采用电铸工艺，用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具。厚的镀镍层具有良好的耐磨性，可作为耐磨镀层。尤其是近几年来发展了复合电镀，可沉积出夹有耐磨微粒的复合镍镀层，其硬度和耐磨性比镀镍层更高。若以石墨或氟化石墨作为分散微粒，则获得的镍-石墨或镍 -氟化石墨复合镀层就具有很好的自润滑性

10、，可用作为润滑镀层。黑镍镀层作为光学仪器的镀覆或装饰镀覆层亦都有着广泛的应用。4、镀镍的应用面很广，可作为防护装饰性镀层，在钢铁、锌压铸件、铝合金及铜合金表面上，保护基体材料不受腐蚀或起光亮装饰作用;也常作为其它镀层的中间镀层，在其上再镀一薄层铬，或镀一层仿金层，其抗蚀性更好，外观更美。在功能性应用方面，在特殊行业的零件上镀镍约 13mm 厚，可达到修复目的。特别是在连续铸造结晶器、电子组件表面的模具、合金的压铸模具、形状复杂的宇航发动机部件和微型电子组件的制造等方应用越来越广泛。5、在电镀中，由于电镀镍具有很多优异性能，其加工量仅次于电镀锌而居第二位，其消耗量占到镍总产量的10%左右。（二）

11、 化学镀镍的特点、性能、用途：1、 厚度均匀性厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀。化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消耗的成份能及时得到补充，镀件部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。2、 镀件不会渗氢，没有氢脆，化学镀镍后不需要除氢。3、 很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等比电镀镍好。4、 可沉积在各种材料的表面上，例如：钢镍基合金、锌基合金、铝合金、玻璃、陶瓷、塑料、半导体等材料的表面上，从而为提高这些材料的性能创造了条件。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

12、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 5、不需要一般电镀所需的直流电机或控制设备。6、热处理温度低，只要在400以下经不同保温时间后，可得到不同的耐蚀性和耐磨性，因此，特别适用于形状复杂，表面要求耐磨和耐蚀的零部件的功能性镀层等锌镍合金什么是锌镍合金？锌镍合金是一种抗腐蚀镀层，具有优良的耐蚀性。含镍12%-16% 之间的锌镍合金层比锌高 6-10倍，优于镉和镉钛合金。同时具有良好的机械性能，镀后不改变钢材的机械性能。钎焊性优良，在各种条件下都容易焊接。镀层内应力小

13、，在扭力-拉力试验中比得上镉镀层。镀液分散能力、覆盖能力好，电流效率高，镀层光亮平滑。锌镍合金的的盐雾时间长，好的能达到 1000 小时，主要用于高盐雾要求，高附加值的产品。锌镍合金镀液有弱酸性氯化物型、硫酸盐型和碱性锌酸型。退磁什么是退磁？退磁 -Demagnetization ：打乱由于试件磁化引起的磁畴方向排列的一致，让磁畴恢复到未磁化前的那种杂乱无章的磁中性状态。退磁是磁化的逆过程。1、剩磁对工件的正常使用的危害：（1）剩磁的轴、轴承、滑动导轨，在使用中会把磨损出来的铁粉吸住，加速磨损。（2）带有剩磁的工件会影响装在它们周围的电磁仪表的准确性等。因此，带有剩磁的工件，如不再进行热处理（

14、因为加热超过居里点后，剩磁会消失），必须进行退磁。2、退磁方法热处理退磁法将材料加热到 居里温度 以上，使铁磁质变为顺磁质而失去磁性。反转磁场退磁法在试件上不断变换磁场方向的同时，逐渐减少磁化磁场的强度，使材料的反复磁滞回线面积不断减小直到零（磁中性点）。反转磁场退磁的两个必要条件：a.磁场方向不断正反变化；b.磁场强度从大到小逐渐减少。直流电退磁法交流电退磁法一般直流退磁的效果优于交流退磁，特别是对大型工件。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - -

15、 - - - - - - - 发黑处理发黑是金属热处理的一种常用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气， 达到防锈目的。 外观要求不高时可以采用发黑处理，钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。发蓝处理是一种化学表面处理,其主要作用是在工件表面形成一层致密的氧化膜,防止工件腐蚀上锈 ,提高工件的耐磨性,它只是一种表面处理,不会对内部组织产生任何的影响,它不是热处理 ,和淬火有根本的区别。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。碱性发

16、黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别。发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135 到 155之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。 一般常温发黑处理工艺，主要由以下工艺步骤完成：1、清洗；2、脱脂：工件必须完全浸入脱脂液中；脱脂液浓度ph 值 12-14，处理时间10-30min，每过3-5 分钟上下抖动几次，药液浓度低于ph12 时补充脱脂粉；3、水洗；4、酸洗：酸洗液浓度ph 值 2-4，处理时间5-10min ；5、水洗；6、发黑：池液浓度ph 值 2.5-3.5，处理时间10-12min ；7、水洗；8、吹干9、上油。本发明有益的效

17、果是：（1）发黑安全不用电，用碱性高温发黑需100%用电。（ 2）提高工效：共需 1-2 小时。（ 3）发黑成本低，设备简单，操作方便；对发黑时间作了严格的控制。（4）工艺适应性强：解决了球墨铸铁不能发黑的难题。一种轴承套圈倒角及挡边的发蓝防锈处理工艺。轴承套圈在热处理后经过除油脱脂，然后在氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸钠和水的混合溶液中进行变色处理，其配比为2-31，其余加水；加水量以温度在135-145为合适；时间15-25 分钟；取出套圈用清水冲洗后进行钝化处理，钝化处理用重铬酸钾溶液作为填充液，其浓度为12%-18%；在室温下1-2 分钟；经钝化处理并干燥后，放入105-120的机油或防锈油

18、中1-3 分钟，至气泡完全消失后取出，停放 10-15 分钟后检验。本发明生成的氧化物薄膜性能稳定，在常温下可长期保护套圈倒角、挡边处不生锈，轴承的外观质量得到明显改善。A3 钢用碱性发黑好一些。实际操作中， 需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油。发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 铁氟龙铁氟龙分为PTFE 、FEP、PFA 、ETFE 几种基本类型 :1.

19、特氟龙 PTFE：PTFE（聚四氟乙烯）不粘涂料可以在260连续使用，具有最高使用温度 290-300，极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性。 2.特氟龙 FEP：FEP（氟化乙烯丙稀共聚物）不粘涂料在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜，具有卓越的化学稳定性、极好的不粘特性，最高使用温度为200。 3.特氟龙 PFA：PFA（过氟烷基化物）不粘涂料与FEP 一样在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜。PFA 的优点是具有更高的连续使用温度260，更强的刚韧度，特别适合使用在高温条件下防粘和耐化学性使用领域。4.特氟龙 ETFE：ETFE 是一种乙烯和四氟乙烯的共聚物，该树脂是最坚韧的氟聚合物，可以形

20、成一层高度耐用的涂层，具有卓越的耐化学性，并可在150下连续工作。经过特氟龙涂装后，具有以下特性： 1、 不粘性：几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。2、耐热性：特氟龙涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。短时间可耐高温到300，一般在 240260之间可连续使用，具有显着的热稳定性，它可以在冷冻 -190温度下工作而不脆化，在高温260 下不融化。 3、滑动性：特氟龙涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化，但数值仅在0.05-0.15 之间。 4、抗湿性：特氟龙涂膜表面不沾水和油质，生产操作时也不易沾溶液，如粘有少量污垢，简单擦拭即可清除。停机时间短，节省

21、工时并能提高工作效率。 5、耐磨损性：在高负载下，具有优良的耐磨性能。在一定的负载下，具备耐磨损和不粘附的双重优点。6、耐腐蚀性：特氟龙几乎不受药品侵蚀，可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。QPQ 盐浴液体氮化 (QPQ)工艺：工件在 57010工作温度，在熔盐中将（硫）氮、碳等原子渗入工件表层，赋予工件超强耐磨、 硬度高、 耐腐蚀、 变形小、 抗疲劳等诸多性能。熔盐本身是热载体和（硫）氮、碳原子活性原子，它与工件表面能充分接触，渗层及硬度均匀，稳定。对于耐腐蚀性能要求高且光洁度要求8以上的工件，通常采用氮化后加氧化、抛光、再次氧化。经NQPQ 处理后的工件表面具有富氧氮化层，在保证耐磨、

22、 减摩、 不变形、抗咬死和抗疲劳强度不变的同时，耐腐蚀性大幅提高，表面呈光亮黑色，美观、实用。盐浴氮化前的工艺要求在盐浴氮化之前，复杂零件需进行在不低于580温度下正火并随后缓慢冷却的调质处理或采用高淬高回的前热处理工艺，补偿解决氮化后的轻微变形，精密零件处理前要在直径方向留有82m的加工余量。盐浴液体氮化（QPQ ）广泛应用于：1、应用的行业：汽车零部件、轻工机械、液压机械、齿轮、工具和模具制造等多种行业。常用产品有：锯条、螺丝、曲轴、缸套、柱塞、缸塞环、发动机气门、齿轮、蜗杆、钻头、刀具、高强度紧固件、 销轴、铝压铸模、铝挤压模、 塑料模、缝纫机零件、 电气动工具零件等 ,2、常用的材料：

23、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 各种碳钢（ 20#、45#、40cr）高速钢（ W6Mo5Cr4V2 、W18Cr4V 、W12Cr4V4Mo ）铸模钢热模氮化钢（3Cr2W8V H13 38CrMo1 ）不锈钢： 1Cr13、2cr13、201、301、304、 316、1Cr18Ni9Ti ）球墨铸铁： QT20-60、 QT400-17 、 KmQTMn6各种材料硬度： 碳钢、低合金钢： HV 500 70

24、0 铸铁： HV 500 800 热模钢、铸模钢、冲模钢(Crl2 型)：HV 700 1000 各种不锈钢、耐热钢：HV 800 1100 各种高速钢 (淬火 )： HV 9501200 盐浴液体氮化 (QPQ) 特点：1、硬度QPQ 处理后的硬度和常规淬火、高频、渗氮等处理的硬度，它们的金相组织是不同的，QPQ 处理的温度在57010液体里，通过原子渗入钢材，原子和钢材结合在一起，从而提高产品表面硬度和耐磨效果，经QPQ 处理后，中碳钢、高速钢等耐磨性可以达到常规淬火的20 倍，渗碳淬火的10 倍，离子渗氮的3 倍，镀硬铬的5 倍2、极小的变形：QPQ 盐浴复合处理后工件几乎不变形，是变形

25、最小的硬化技术，可以解决常规硬化方法及一些管材比较薄容易变形无法解决的硬化变形难题。3、环保、低碳：QPQ 是无公害，无污染、不含重金属的新工艺，在欧美一些国家被广泛采用，并用以代替电镀等一些污染较重的工艺，并且处理后的金属表面完全可以通过国际标准的有害物质检测。4、可替代工艺：可大量替代离子氮化（高频淬火、渗碳淬火）回火发黑（镀铬）等多道热处理和防腐工序， 大大缩短生产周期，降低生产成本。 无公害水平高、 不污染环境尤其是不锈钢，不锈钢处理后能达到硬度HRC65 以上，解决了不锈钢常规淬火硬度的问题。5、耐腐蚀性经过 QPQ 处理后，中性盐雾测试能达到100-300 小时，比气体氮化、离子氮化、磷化、发黑、镀铬、镀洛处理的耐腐蚀效果都强3-10 倍。QPQ 工艺可替代发黑、镀硬铬、磷化、镀镍等 , 。碳钢经 QPQ 处理后可替代某些不锈钢耐腐蚀产品。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -