表面處理第三講表面預處理技術(shù)及作業(yè)環(huán)境

1、3. 1 表面預處理工藝表面預處理工藝3. 2 表面處理技術(shù)作業(yè)環(huán)境表面處理技術(shù)作業(yè)環(huán)境 清除被處理材料表面附著的雜質(zhì)，使處理后的材料本體表面的原子能和處理介質(zhì)（氣相或液相）的原子相接觸，原子直接在材料本體上沉積或向材料內(nèi)部擴滲； 有利于提高涂層與基體材料之間的結(jié)合強度。 第三章第三章 表面預處理與作業(yè)環(huán)境表面預處理與作業(yè)環(huán)境預處理的目的： 機械清理：去除被處理零件表面固體雜物。第一節(jié)第一節(jié) 表面預處理工藝表面預處理工藝1 機械打磨：（1）砂輪：粗磨加工，除毛刺、鑄件的表面、焊縫周圍等。（2）布輪：精磨拋光，使處理后的零件表面光滑美觀。 磨光機及不同形狀的磨光輪 包括機械清理、脫脂處理和浸蝕處

2、理。 特點：手工操作，勞動強度大，有粉塵污染。機械打磨機械打磨 (2)（3）金屬輪（刷）：用金屬絲摩擦金屬表面，除氧化皮等。特點：清理效率高，適用于大批量的小型零件。2 2 滾光滾光 工件和磨料、化學溶液一起在滾筒旋轉(zhuǎn)滾動（滾筒轉(zhuǎn)速（3060轉(zhuǎn)/分鐘） ，使工件和磨料之間發(fā)生滾動摩擦，起到清除污垢的目的。磨料的選擇磨料的選擇 滾光磨料有浮石、石英砂、花崗石，皮革角、貝殼、鐵屑，鋼砂和陶瓷碎片等 。 需要滾光孔壁時，磨料粒子的直徑應小于孔徑。 零件上有螺紋孔時，磨料粒子的直徑應大于螺紋孔徑。 不可選用粉狀或過大尺寸的磨料。選擇磨料粒子的原則選擇磨料粒子的原則 裝載量最少不低于30，最多不高于90

3、。 滾光液的選擇： 堿性水溶液：氫氧化鈉、碳酸納、皂角粉等加少量乳化液； 酸性水溶液：鹽酸、硫酸、皂角粉等加少量的緩蝕劑。 滾筒裝載量滾筒裝載量 硬質(zhì)顆粒高速撞擊工件表面，以除污垢。 噴砂清理的也有粗化零件表面的作用，可提高涂層結(jié)合強度。 噴砂對金屬表面還有強化的作用。3 噴砂（丸）噴砂（丸）噴砂分干噴和濕噴兩種。噴砂（丸）噴砂（丸）特點：效率高，污染小，可清理各種形狀零件，清理質(zhì)量好。 吸入式噴砂機外形 壓力式噴砂機外形 吸入式噴砂槍噴砂設備噴砂設備1 溶劑法(1) 有機溶劑：如汽油、苯、四氯化碳等。一般在常溫下脫脂。 特點：脫脂速度快、效果好，但溶劑易揮發(fā)、易燃、有毒性，使用時應注意通風。

4、脫脂處理脫脂處理 去除被處理零件表面的油污。 由表面活性劑、緩蝕劑等組成。用超聲波清洗效果更好。 特點：可在常溫下脫脂，加溫脫脂效果更好。使用安全、無污染、價格低。(2) 水溶性清洗劑水溶性清洗劑 利用堿溶液對皂化性油脂的皂化作用和表面活性物質(zhì)對非皂化性油脂的乳化作用，除去工件表面上的各種油污。2 化學法化學法（1） 常用金屬高溫堿液脫脂的工藝規(guī)范 鋼 鐵 銅及銅合金 鋁及鋁合金 含量（g/L） 1 2 3 4 5 6 7 8氫氧化鈉(NaOH)50100 20 2030 1015碳酸鈉(Na2CO3) 2040 20 3040 2030 1020 4050 1520 1520磷酸鈉(Na3P

5、O412H2O) 3040 20 3040 5070 1020 4050碳酸氫鈉(NaHCO3) 510焦磷酸鈉(Na4P2O710H2O) 1015 1015硅酸鈉(Na2SiO3) 510 10 510 510 1015 1015 1015表面活性劑 12 12OP 乳化劑 23 13海鷗洗滌劑(mL/L) 24pH 值 10溫度() 8095 7090 6090 8095 70 70 4070 6080 各種因素的作用（以鋼鐵預處理為例）： 氫氧化鈉：有很強的皂化能力，但含量過高會形成肥皂難以清除，一般含量 100克/升。 碳酸鈉：呈弱堿性，有一定的皂化能力和對溶液pH值起緩沖作用(pH

6、10.2則肥皂發(fā)生水解)。 磷酸三鈉：呈弱堿性，有一定的皂化能力和緩沖pH值的作用，有助于水玻璃從工件表面洗去。 水玻璃：有較強的乳化能力和一定的皂化能力。但殘留在工件表面上的水玻璃較難洗凈，應與磷酸三鈉配合使用?；瘜W法化學法（2） 乳化劑：分子具有親水基團和憎水(親油)基團，在除油過程中，其憎水基團指向油污而親水基團指向溶液，降低油溶液界面張力，油污以極細小的油珠脫離零件表面進入溶液中成乳濁液。 溫度：提高溫度可以提高皂化反應速度，加快溶液的循環(huán)，降低油脂的粘度，油溶液界面的表面張力減低，較易濕潤。 機械作用：抖動零件、攪拌或噴射溶液以及用超聲波振蕩都能加快除油過程。 化學法脫脂的特點：操作

7、簡單、脫脂能力強、安全可靠?；瘜W法化學法（3） 在電化學法脫脂液中，工件接直流電，利用電解析出的氫氣或氧氣泡使油膜變成小油珠而脫離零件。3 電化學法電化學法（1） 特點：脫脂效果好，速度快。陰極脫脂易引起高強鋼氫脆；陽極脫脂易對有色金屬產(chǎn)生腐蝕。 表45 電化學脫脂液的組成和工藝規(guī)范 鋼 鐵 銅及其合金 鋁及其合金 含量（g/L） l 2 3 4 5 6 7 8 氫氧化鈉(NaOH) 1030 4060 50 1015 510 25 10 05 碳酸鈉(Na2CO3) 60 4 2030 1020 23 020 磷酸鈉(Na3PO412H2O) 1530 5070 2030 硅酸鈉(Na2Si

8、O3) 3050 35 40 1015 2030 40 40 表面活性劑 12 40線性烷基磺酸鈉 1 2 5 三聚磷酸鈉(Na5P3O10) 5 10 40 溫度() 80 7080 7090 60 4070 電流密度(Adm3) 10 25 38 510 510 陰極脫脂時間(min) l 58 l 510 陽極脫脂時間(min) 0 20 5 510 0.30.5 電化學法電化學法（2）1 化學拋光 零件浸在拋光液內(nèi)，通過化學介質(zhì)對金屬表面凸出部分的溶解降低表面粗糙度，提高零件表面光亮度。 特點：適合處理形狀復雜的零件，生產(chǎn)效率高。拋拋 光光 提高被處理零件表面光亮度。 常見金屬化學拋光

9、工藝規(guī)范 鋼 鐵 不銹鋼銅及銅合金 鋁及鋁合金 含量1 2345678硝酸硫酸鹽酸過氧化氫磷酸草酸冰乙酸氟化氫銨尿素苯甲酸鉻酐乙醇酸性橙黃染料水0.1305025407080202011.5606510011040505102340mL230mL70mL660mL180550270506043047026070 6010080030500PH溫度 ()時間 (min)1530230 2.115300.52 7085 255080320室溫1220450.51.59011012室溫0.51化學拋光化學拋光 浸入電解液中的零件接陽極，金屬表面凸出部分電流密度大，溶解速度快，結(jié)果表面的粗糙度減小，光

10、亮度提高。 電解拋光成本高、效率低。但拋光質(zhì)量高。2 電解拋光電解拋光（1） 常見金屬電化學拋光工藝規(guī)范 鋼 鐵 不銹鋼 銅及銅合金 鋁及鋁合金 含量 1 2345678硫酸磷酸鉻酐明膠水 72 23 566701214182020305060 20400mL560mL50 克78 克40mL 72 28 74 6 20 86881214374237424.34.91222陽極電流密度（安/平方分米）溫度 ()時間 (min)陰極材料201006575 35 鉛 203015300.52 鉛 20100 5060 10 鉛20505565 45 鉛 68 室溫1530 銅10302040 13

11、 鉛7127580 35 鉛40508085 13 鉛電解拋光電解拋光（2）1 化學浸蝕和電化學浸蝕 酸和氧化膜反應生成溶于水的鹽： Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O浸浸 蝕蝕 去除被處理零件表面較薄的銹或氧化膜。酸液中加金屬緩蝕劑可以減小酸對金屬的腐蝕。 表 32 部分常用金屬材料的化學和電解浸蝕溶液成分與工藝 溶液成分 工作條件 適用材料 組成 含量/(g/L) 電壓/V 溫度/ 時間/s 備 注 低碳鋼和低合金鋼 HCl 若丁 50 vol 23 室溫 60300 時間從冒泡算起，適用于磷化 H2S04 52060

12、0 68 1224 低合金鋼和不銹鋼 H2S04 880920 68 1224 低合金鋼：陽極 3060s；不銹鋼： 先陽極 45s 后陰極 15s 不銹鋼和鎳基合金 FeCl3 HCl 29330 5462 室溫 90120 (槽鍍) 合金鋼和不銹鋼 H2S04 K2Cr2O 520540 12 68 12-24 合金鋼：陽極 3060s;不銹鋼：先陽極 45s，后陰極 15s 銅合金 H2S04 HN03 880900 2402.50 室溫 5 H3PO4 435440 室溫 2030 適用于化學氧化 鋁合金 NaOH 6080 6070 1530 適用于電鍍,陽極氧化等 化學浸蝕化學浸蝕

13、 簡化脫脂和浸蝕工序，使脫脂和浸蝕一次完成，僅用在表面油脂和銹蝕都輕微的場合。四、脫脂四、脫脂-浸蝕綜合處理浸蝕綜合處理機械清理脫脂水清洗化學浸蝕水清洗中和水清洗（甩干）立即進行表面處理典型的金屬清洗工藝典型的金屬清洗工藝1 局部保護工藝 對零件表面有一些不允許處理的特殊部位，如螺紋、精加工配合面等，進行保護處理。但盡量不要采用保護措施，因為 增加工作量； 保護處容易儲存堿液或酸液，影響到下一工序。五、其它表面處理工藝五、其它表面處理工藝（1） 熱固性塑料、ABS塑料、聚苯乙烯等：用溶劑或清洗劑去除表面油垢、脫模劑等雜質(zhì)，并進行粗化處理以使塑料表面微觀粗糙，以提高塑料表面與覆層之間的結(jié)合力。2

14、 塑料的表面處理工藝塑料的表面處理工藝ABS塑料及其化學粗化后的結(jié)構(gòu)塑料表面的粗化處理塑料表面的粗化處理ABS塑料是由丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三種單體發(fā)生共聚反應而形成的共聚物 丁晴橡膠（BA）（2） 聚烯烴、聚乙烯縮醛等塑料：必須進行表面氧化、酸處理、電暈放電、紫外線等處理，改變其表面極性，提高涂膜的附著力和親水性。塑料的表面處理工藝塑料的表面處理工藝（2）1 噴涂工作環(huán)境的要求 最好是在無人的封閉工作間內(nèi)進行； 要有強排風裝置，防止粉塵危害； 等離子噴涂應有防噪音措施，如戴耳塞。 第二節(jié)第二節(jié) 表面處理技術(shù)的作業(yè)環(huán)境表面處理技術(shù)的作業(yè)環(huán)境不同的表面工程技術(shù)對工作環(huán)境有不同的要求。 場地干凈無飛塵； 對環(huán)境的溫度、濕度有一定要求； 加強通風，防止異味損害工人健康； 要有防火措施等。2 對涂裝環(huán)境的要求對涂裝環(huán)境的要求表34 空氣潔凈度等級 等級 每立方米空氣中 0.5m 塵粒數(shù) 每立方米空氣中 5m 塵粒數(shù) 適用范圍 1 級 35 10 級 350 VLSL 電路光刻、制版 10