常见金属表面处理基础工艺.docx
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常见金属表面处理基础工艺
金属表面解决种类简介
电镀
镀层金属或其她不溶性材料做阳极，待镀工件做阴极，镀层金属阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。
为排除其他阳离子干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子浓度不变。
电镀目是在基材上镀上金属镀层，变化基材表面性质或尺寸。
电镀能增强金属抗腐蚀性（镀层金属多采用耐腐蚀金属）、增长硬度、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。
电泳表面解决工艺特点：
电泳漆膜具备涂层丰满、均匀、平整、光滑长处，电泳漆膜硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗入性能明显优于其他涂装工艺。
电泳工艺优于其她涂装工艺。
镀锌
镀锌是指在金属、合金或者其他材料表面镀一层锌以起美观、防锈等作用表面解决技术。
当前重要采用办法是热镀锌。
电镀与电泳区别
电镀就是运用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其他金属或合金过程。
电泳:
溶液中带电粒子（离子）在电场中移动现象。
溶液中带电粒子（离子）在电场中移动现象。
运用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离技术称为电泳技术。
电泳又名——电着（著），泳漆，电沉积。
发黑
钢制件表面发黑解决，也有被称之为发蓝。
其原理是将钢铁制品表面迅速氧化,使之形成致密氧化膜保护层，提高钢件防锈能力。
发黑解决当前惯用办法有老式碱性加温发黑和浮现较晚常温发黑两种。
但常温发黑工艺对于低碳钢效果不太好。
A3钢用碱性发黑好某些。
在高温下（约550℃）氧化成四氧化三铁呈天蓝色，故称发蓝解决。
在低温下（约350℃）形成四氧化三铁呈暗黑色，故称发黑解决。
在兵器制造中，惯用是发蓝解决；在工业生产中，惯用是发黑解决。
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，此解决过程称为“发蓝”。
黑色金属表面经“发蓝”解决后所形成氧化膜，其外层重要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。
发蓝（发黑）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。
目是形成一层硬脂酸铁薄膜，以提高工件抗腐蚀能力。
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，变化其单一、冰冷金属色泽，代之以五颜六色，满足不同行业不同需求。
给金属着色后普通都增长了防腐能力，有还增长了抗磨能力。
但表面彩色技术重要应用还在装饰领域，即用来美化生活，美化社会。
抛丸
抛丸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），靠离心力作用，将直径约在0.2～3.0弹丸（有铸钢丸、钢丝切丸、不锈钢丸等不同类型）抛向工件表面，使工件表面达到一定粗糙度，使工件变得美观，或者变化工件焊接拉应力为压应力，提高工件使用寿命。
通过提高工件表面粗糙度，也提高了工件后续喷漆漆膜附着力。
其寓意即为抛丸解决可觉得喷漆工艺前道工序。
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）高速喷射到需要解决工件表面，使工件表面外表面外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面冲击和切削作用，使工件表面获得一定清洁度和不同粗糙度，使工件表面机械性能得到改进，因而提高了工件抗疲劳性，增长了它和涂层之间附着力，延长了涂膜耐久性，也有助于涂料流平和装饰。
喷砂工艺与其他清理工艺（如酸洗，工具清理）相比有如下特点：
一、喷砂解决是最彻底、最通用、最迅速、效率最高清理办法。
二、喷砂解决可以在不同粗糙度之间任意选取，而其他工艺是没办法实现这一点。
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。
喷丸特点：
1、清理灵活性大。
容易清理复杂工件内外表面和管件内壁；并且不受场地限制，可以将其移至到特大型工件附近进行清理。
2、设备构造简朴，整机投资少，易损件少，维修费用低。
3、消耗能量大，必要配备大功率空压站
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。
抛丸特点：
1、灵活性差。
受场地限制，清理工件有些盲目性，在工件内卫表面易产生清理不到死角、
2、不用压缩空气加速弹丸，不必设立大功率空压站，
3、清理表面不易有潮气，不容易生绣。
4、设备构造比较复杂，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，合用于大批量生产。
喷丸
喷丸shotpeening。
用喷丸进行表面解决，打击力大，清理效果明显。
但喷丸对薄板工件解决，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，因此对带有油污工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。
在既有工件表面解决办法中，清理效果最佳还数喷砂清理。
喷砂合用于工件表面规定较高清理。
但是国内当前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、斗式提高机等原始笨重输砂机械构成。
喷丸与抛丸区别
喷丸使用高压风或压缩空气作动力，而抛丸普通为高速旋转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,其效果也基本相似,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，可以控制丸料粒度来控制喷射效果,但会有死角,适合于形面单一工件批量加工.
两种工艺选用重要取决工件形状和加工效率.
喷丸与喷砂区别
喷丸与喷砂都是使用高压风或压缩空气作动力,将其高速吹出去冲击工件表面达到清理效果,但选取介质不同,效果也不相似.
喷砂解决后,工件表面污物被清除掉,工件表面被微量破坏,表面积大幅增长,从而增长了工件与涂/镀层结合强度.
通过喷砂解决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.
喷丸解决后,工件表面污物被清除掉,工件表面被微量而不被破坏,表面积有所增长.由于加工过程中,工件表面没有被破坏,加工时产生多余能量就会引会工件基体表面强化.
通过喷丸解决工件表面也为金属本色,但是由于表面为球状面,光线某些被折射掉,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映形成磷酸盐化学转化膜过程，所形成磷酸盐转化膜称之为磷化膜。
磷化目重要是：
给基体金属提供保护，在一定限度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层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
其钝化机理可用薄膜理论来解释，即以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、致密、覆盖性能良好、牢固地吸附在金属表面上钝化膜。
这层膜成独立相存在，普通是氧化金属化合物。
它起着把金属与腐蚀介质完全隔开作用，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作用。
钝化长处
1、与老式物理封闭法相比，钝化解决后具备绝对不增长工件厚度和变化颜色特点、提高了产品精密度和附加值，使操作更以便；
2、由于钝化过程属于无反映状态进行，钝化剂可重复添加使用，因而寿命更长、成本更经济。
3、钝化促使金属表面形成氧分子构造钝化膜、膜层致密、性能稳定，并且在空气中同步具备自行修复作用，因而与老式涂防锈油办法相比，钝化形成钝化膜更稳定、更具耐蚀性。
金属或合金受某些因素影响，化学稳定性明显增强现象，称为钝化。
由某些钝化剂（化学药物）所引起金属钝化现象，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，使其失去了原有特性，如钝化了铁在铜盐中不能将铜置换出。
此外，用电化学办法也可使金属钝化，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限度，Fe就钝化了。
由阳极极化引起金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。
喷涂
运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）渗入密封工艺。
将密封介质（普通是低粘度液体）通过自然渗入（即微孔自吸）、抽真空和加压等办法渗入微孔（细缝）中，将缝隙填布满，然后通过自然（室温）、冷却或加热等办法将缝隙里密封介质固化，达到密封缝隙作用。
喷油
将油漆喷在产品表面，自然风干方式。
抛光
运用柔性抛光工具和磨料颗粒或其她抛光介质对工件表面进行修饰加工。
抛光不能提高工件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，有时也用以消除光泽（消光）。
普通以抛光轮作为抛光工具。
抛光轮普通用多层帆布、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抛光剂。
抛光时，高速旋转抛光轮（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，从而获得光亮加工表面，表面粗糙度普通可达Ra0.63～0.01微米;当采用非油脂性消光抛光剂时，可对光亮表面消光以改进外观。
对产品表面规定稍低时，常采用滚筒抛光办法。
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目。
超声波清洗
是运用超声波在液体中空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目。
紧固件表面解决：
紧固件表面解决选取
由于几乎所有商业紧固件都是由碳钢、合金钢制成，某些种类紧固件但愿能防止腐蚀，虽然使用防腐蚀材料紧固件，依然需要表面解决来防止不同材料腐蚀。
此外，表面解决镀层必要附着牢固，不能在安装和卸下过程中脱落，对螺纹紧固件，镀层还需足够薄，使得镀后螺纹仍能旋合。
普通镀层温度限制比紧固件材料要低，因而还需考虑紧固件所处工作温度规定。
对于表面解决，人们普通关注是美观和防腐，但紧固件重要功能是紧固零部件，而表面解决对紧固件紧固性能也有很大影响，因此，选取表面解决时，也应考虑紧固性能因素，即安装扭矩—预紧力一致性。
一名高水平设计者，不但应考虑设计，还因注意到装配工艺性，甚至环保规定。
下面依照上述因素简要简介某些紧固件惯用镀层，以供设计人员和紧固件从业人员参照。
电镀锌
电镀锌是商业紧固件最惯用镀层。
它比较便宜，外观也较好看，可以有黑色、军绿色。
然而，它防腐性能普通，其防腐性能是锌镀（涂）层中最低。
普通电镀锌中性盐雾实验在72小时之内，也有采用特殊封闭剂，使得中性盐雾实验达200小时以上，但价格贵，是普通镀锌5~8倍。
电镀锌加工过程易产生氢脆，因此10.9级以上螺栓普通不采用镀锌解决.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，因而去氢必要在电镀后钝化迈进行。
如此可操作性差，加工成本高。
在现实中，普通生产厂不会积极去氢，除非特定客户强制规定。
电镀锌紧固件扭矩—预紧力一致性较差，且不稳定，普通不用于重要部位连接。
为了改进扭矩—预紧力一致性，也可采用镀后涂覆润滑物质办法改进和提高扭矩—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，其耐腐蚀性能高低与所涂油性能有很大关系。
例如，磷化后涂普通防锈油，中性盐雾实验也只有10~20小时。
涂高档防锈油，则可达72~96小时。
但其价格是普通磷化涂油2~3倍。
紧固件磷化惯用两种，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。
它使用温度可达华氏225度到400度（107~204℃）。
工业用紧固件诸多用磷化涂油解决。
由于它扭矩—预紧力一致性较好，装配时能保证达到设计所预期紧固规定，因此在工业中使用较多。
特别是某些重要零部件连接。
如，钢构造连接副，发动机连杆螺栓、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，因此在工业领域10.9级以上螺栓普通采用磷化表面解决。
氧化（发黑）
发黑+涂油是工业紧固件很流行镀层，由于它最便宜，并且在油耗尽之前看起来不错。
由于发黑几乎无防锈能力，因此无油后它不久就会生锈。
就是在有油状态下，其中性盐雾实验也只能达到3~5小时。
发黑紧固件扭矩—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15~20倍）
镉镀层耐腐蚀性能较好，特别是在海洋性大气环境下耐腐蚀性较其她表面解决好。
电镀镉加工过程中废液解决费用大，成本高，其价格约是电镀锌15~20倍。
因此在普通行业不使用，只用于某些特定环境。
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普通是作为装饰作用。
在防腐性规定较高工业领域很少使用，由于好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，镀铬前应一方面镀铜和镍。
铬镀层可以承受华氏1200度（650℃）高温。
但也与电镀锌同样存在氢脆问题。
镀银、镀镍
银镀层既可以防腐蚀，又可以作为紧固件固体润滑剂。
由于成本因素，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。
因此，人们运用其耐高温和润滑特性，用于在高温下工作紧固件，以防止螺栓、螺母氧化咬死。
紧固件镀镍，重要用于既要防腐，又要导电性好地方。
如车辆电瓶引出端子等。
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，在紧固件中引起了内外螺纹难以旋合问题。
解决此问题有两种办法。
一种是在镀后再攻内螺纹，虽然解决了螺纹旋合问题。
但也减少了防腐性能。
一种是在螺母攻丝时，使螺纹不不大于原则纹约有0.16~0.75mm（M5~M30），然后再热浸锌这样虽然也可解决旋合难题，但付出了强度减少代价。
当前，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，可以用于容得下厚涂层，因此不影响旋合性，同步防腐性能和强度亦保持原样，不受影响。
因热浸锌加工温度因素，它不能用于10.9级以上紧固件。
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）是最佳。
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—预紧力一致性能较好。
如不考虑六价铬环保问题，它事实上最合用于高防腐规定高强度紧固件。
其她涂层
上述镀层之外，尚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公司铝伏龙、钛伏龙。
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