金属材料表面改性处理.pptx

《金属材料表面改性处理.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属材料表面改性处理.pptx（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2.铝的氧化过程a)化学氧化法 放入化学溶液中进行氧化处理而获得牢固的氧化膜，其厚度为0.3-4微米。提高铝和铝合金的耐磨性和耐蚀性。b)电化学氧化法 在电解液中使铝合金表面产生一层氧化膜，这种工艺又称阳极氧化，这层氧化膜具有强吸附能力，较高的硬度，良好的耐磨性和耐蚀性，膜层无色透明，极易染成各种美丽的颜色。第1页/共29页磷化处理 把钢件浸入磷酸盐为主的溶液中，形成不溶于水的结晶型磷酸盐转化膜的过程。磷化处理后的磷化膜厚度为5-15微米，有较好的防腐能力和润滑作用。磷化处理所需设备简单，操作方便，成本低，生产效率高。常用作为钢铁材料零件的防护层。第2页/共29页 5.2 电镀电镀 电镀是在电

2、解液中使零件表面镀上一层金属薄层。对非金属材料进行电镀时，应先对非金属表面进行金属化处理，如化学镀。电镀的应用:修复磨损零件、增大零件尺寸。如刷镀 提高零件的耐腐蚀性，如镀锌。覆盖耐磨性镀层,提高耐磨性，如镀铬。提高零件表面美观装饰性，如镀装饰锌。其他特殊用途，如镀银。第3页/共29页化学气相沉积法化学气相沉积法 定义:化学气相沉积是在高温下将炉内抽成真空或通入氢气,然后通入反应气体并在炉内产生化学反应,使工件表面形成覆层的方法,简称CVD法.应用:半导体薄膜制备；刀具、模具、工具、零件等。SiCl4+2H2 Si+4HCl TiCl4+CH4+H2 TiC+4HCl+H2 特点:反应温度高,

3、需通入大量氢气,工件易产生氢脆,且不安全,废气HCl有毒.5.3 离子沉积渗陶活塞环 第4页/共29页物理气相沉积法物理气相沉积法 把金属蒸气离子化后在高压静电场使离子加速并沉积于金属表面形成覆层的方法,简称PVD法。沉积温度低，速度快，覆层成分和结构可控制，无公害。1.真空溅射 (以沉积TiC为例）2.离子镀磁控溅射 第5页/共29页 5.4 热喷涂热喷涂 将合金、陶瓷等材料熔化或部分熔化,并通过高速气流使其成为雾化微粒,喷向工件表面后构成喷涂层的方法。工艺过程：表面制备、预热、预喷粉、喷熔、冷却、后期加工 热喷涂方法：电弧喷涂、等离子弧粉末喷涂等 应用：用于钢材抗大气腐蚀时，喷铝层0.1m

4、m，喷锌层0.15mm，在静止状态下可保护基体达10年之久。用于耐热构件上，如工作温度500，则喷铝0.175mm后不需其他处理；工作温度900，喷铝合金后，在800900 加热扩散。用于修理磨损曲轴和机床传动轴等。加工超差采用热喷涂工艺修复 喷涂耐磨陶瓷喷涂合金层第6页/共29页5.5 涂装涂装 利用喷射、涂饰等方法，将有机涂料涂覆于工件表面并形成与基体牢固结合的涂覆层过程称为涂装。提高耐磨性、美化工件表面（掩饰表面缺陷、丰富色彩）、保护表面免受外界（空气、水分、阳光及其他腐蚀介质）侵蚀。还可色彩伪装、防红外伪装、电气绝缘等。涂料一般由成膜材料、颜料、溶剂、助剂四部分组成。方法：浸涂法 、空

5、气喷涂法 、静电喷涂法 、电泳涂装法 、粉末涂装法等。涂装生产线第7页/共29页 5.6 表面着色和染色表面着色和染色 1.金属的着色 通过化学或电化学等处理方法,使金属自身表面产生色调的变化并保持金属光泽的工艺.化学法：是利用溶液与金属表面产生的化学反应生成氧化物、硫化物等有色化合物。置换法：是溶液中金属离子进行化学置换反应并沉积在工件表面，形成有色薄膜。热处理法：是将工件置于一定环境氛围中热处理，使其表面形成具有适当结构和色彩的氧化膜。电解法：是将工件置于一定的电解液中进行电解处理，使工件表面形成多孔、无色的氧化膜，然后再进行着色或染色处理，形成各种色彩的膜层。无铬铝材氧化着色金属外壳喷砂

6、工艺，氧化着色处理。第8页/共29页 2.金属的染色 通过金属表面的微孔或吸附作用和化学反应将染料均匀涂覆在金属表面，也可利用电解法使金属离子与染料共同沉积在金属表面形成色彩。铜染蓝色 铜染黑色 第9页/共29页钢铁工件发蓝处理工艺过程钢铁工件发蓝处理工艺过程化学除油 水洗 酸洗 水洗 氧化 水洗 补充处理 水洗吹干 检验影响因素:碱浓度、温度、工件含碳量第五章 金属材料表面改性处理第10页/共29页钢铁工件发蓝处理工艺过程钢铁工件发蓝处理工艺过程溶液组成及质量浓度溶液组成及质量浓度温度温度/时间时间/min1化学除油并水洗化学除油并水洗苛性钠苛性钠3050、碳酸、碳酸钠钠3050、磷酸三钠、

7、磷酸三钠3040、水玻璃、水玻璃5106010152酸洗后水洗酸洗后水洗硫酸硫酸150200、缓蚀、缓蚀剂剂0.5150605103氧化并水洗氧化并水洗苛性钠苛性钠550650、硝、硝酸钠酸钠13018013514515204补充处理补充处理重铬酸钾或肥皂重铬酸钾或肥皂3050859010155水洗水洗6吹干吹干7检验检验第11页/共29页铝的氧化处理铝的氧化处理铝的氧化目的：化学氧化工艺：碱性溶液化学氧化 酸性溶液化学氧化 铬酸盐化学氧化 磷酸盐铬酸盐化学氧化电化学氧化工艺（阳极氧化）：常用电解液有：硫酸（WH2SO4为15%20%）、铬酸（WCrO3）为3%10%）、草酸（WH2CO4为2

8、%10%）为了防止阳极氧化生成的多孔结构被腐蚀和污染，必须进行封闭处理。常用蒸汽封闭法、盐溶液封闭法、石蜡或油类或树脂类封闭法。第五章 金属材料表面改性处理第12页/共29页磷化处理工艺磷化处理工艺磷化工艺磷化工艺分类分类 溶液成分的质量浓度溶液成分的质量浓度 /g。L-1溶液温度溶液温度/C 处理时间处理时间/min低温磷化低温磷化磷酸锰铁盐磷酸锰铁盐 3040硝酸盐硝酸盐 140160氟化钠氟化钠 25 室温室温 3045中温磷化中温磷化磷酸二氢锌磷酸二氢锌 2540硝酸锌硝酸锌 80100 5070 1520高温磷化高温磷化磷酸锰铁盐磷酸锰铁盐 3035硝酸锌硝酸锌 5565 9098

9、1015第五章 金属材料表面改性处理第13页/共29页普通镀铬工艺普通镀铬工艺 金属经过预处理和镀前处理后进行电镀,镀液是标准镀铬溶液(铬酐250g/L、硫酸2.5g/L),电镀温度为4250C、阳极使用铅（常加6%锑或锡）、电压为612V，电流密度为1640A/dm2，在镀铬时，需要向铬酸溶液中不断补充铬酸酐，使溶液成分保持稳定.材料经电镀后要进行漂洗,并在175180烘烤除氢。第14页/共29页镀铬的刷镀液的组成和工艺条件镀铬的刷镀液的组成和工艺条件组成和工艺条件组成和工艺条件质量浓度质量浓度/g.L-1硝酸铬硝酸铬Cr(NO3)氨水氨水NH4OH水合肼水合肼草酸草酸丁二酸丁二酸F-53P

10、H值值阳极材料阳极材料38042011030401802201601800.056.87.5石墨石墨第五章 金属材料表面改性处理第15页/共29页刷镀示意图刷镀示意图1工件2镀液3供液瓶4棉花包套5阳极6镀笔7直流电源8接液盘第16页/共29页多弧离子多弧离子镀装置示镀装置示意图意图第17页/共29页电弧热喷涂原理电弧热喷涂原理1送丝枪2-喷头3防光罩4空气帽5工件6空气喷嘴7前导管8金属丝第18页/共29页火焰喷涂原理火焰喷涂原理1工件2金属丝喷孔3氧-乙炔喷孔4空气帽5混合室6送丝滚轮7金属丝第19页/共29页等离子弧粉末喷涂示意图等离子弧粉末喷涂示意图1涂层2电源3钨极4-喷嘴5冷却水6

11、等离子焰7飞行中的粉末粒子8工件第20页/共29页第21页/共29页静电喷涂静电喷涂 静电喷涂是用静电喷枪使油漆雾化并带有负电荷，与接地的工件间形成高压静电场，静电引力使漆雾均匀沉积在工件表面，形成均匀的漆膜。特点：漆膜均匀、生产率高（比空气喷涂高13倍）、油漆利用率高（可达80%90%）、污染少、易于实现自动化。第22页/共29页粉末涂装粉末涂装 粉末涂装的基本方法有静电喷涂法和硫化床法两种。1）粉末静电喷涂的电源由高压静电发生器供给，其产生的高电压接到喷枪的内部或前端。粉末在供粉器中与空气流混合，进入喷枪，在喷枪内部和出口处带上电荷。在静电场的作用下，粉末粒子飞向接地的工件上，当粉末涂覆一

12、定厚度时，后来的粉末由于同性相斥而不能被吸附，使膜厚均匀地覆盖工件。被喷涂的工件在固化炉中将粉层熔融、流平和固化，形成均匀的膜层。2）硫化床法是在容器内装一孔径为0.40.8m的多孔板，在板上的粉末由于板下的压缩空气通入而产生沸腾状，加热后的工件浸入沸腾的粉层而粘上粉末层，其厚度可根据工件浸入时间和工件预热温度来调整，然后再经过烘烤进行固化，形成平滑的膜层。第23页/共29页电泳涂装电泳涂装 电泳涂装是将电泳漆用水稀释到固体成分为10%15%，工件作为直流电正极浸入电泳槽内，电泳漆中的树脂和颜料在电场作用下移向阳极并沉积于工件表面，形成不溶于水的漆层，烘干后形成均匀的漆层。特点：漆膜厚度均匀、

13、质量好、边缘覆盖好，涂料利用率高（可达95%以上），生产率高，便于实现自动化，污染小。第24页/共29页铜的着色处理铜的着色处理金属金属颜色颜色溶液溶液备注备注铜铜黑色黑色NaOH 50g/L、K2SO5 10g/L古青铜色古青铜色K2S 1050g/L仿金色仿金色Na2S2O3 120g/L、Pb（C2H3O2）2 40g/L黄黄铜铜兰色兰色Pb（C2H3O2）2 1530g/L、Na2S2O3 60g/L、HC2H3O2 30mL/L温度：温度：82金属绿色金属绿色Fe（NO3）2。6H2O 7.4g/LNa2S2O3 44.7g/L温度：温度：71浅棕色浅棕色BaS 3.7g/L（NH4

14、）2CO3 1.9g/L第25页/共29页铝的着色处理铝的着色处理颜色颜色溶液溶液备注备注青铜色青铜色-黑色黑色硫酸镍硫酸镍25g/L、硫酸镁、硫酸镁20g/L硫酸铵硫酸铵15g/L、硼酸、硼酸25g/L1017V 0.20.4A/dm2，pH：4.4，215min，温度，温度20浅黄浅黄-深古铜深古铜硫酸亚锡硫酸亚锡10g/L硫酸硫酸1015g/L、稳定剂适量、稳定剂适量816V，pH：11.5，2.5min金绿色金绿色硝酸银硝酸银0.5g/L、硫酸、硫酸10g/L10V，Ph：3，3min浅黄色浅黄色亚硝酸钠亚硝酸钠0.5g/L、硫酸、硫酸5g/L8V，Ph2，3min红棕色红棕色草酸草酸5g/L、草酸铁、草酸铁580g/L硫酸硫酸0.54.5g/L2035V，5.2A/dm2，2022，1525m第26页/共29页 在真空度10-310-4Pa左右充入适量的氩气，在阴极（靶）和阳极（真空室壁）之间施加几百伏直流电压，真空室内的氩气被电离，产生磁控型异常辉光放电。氩离子被磁控阴极延长运动距离和加速，并轰击阴极（靶）表面，将靶材上的原子溅射出来沉积在工件表面形成薄膜。第27页/共29页涂装生产线 第28页/共29页感谢您的观看。第29页/共29页