表面處理常見種類

1、表面處理處理種類表面處理即是通過一定的方法在工件表面形成覆蓋層的過程，其目的是賦以制品表面美觀、防腐蝕的效果，進行的表面處理方法都歸結(jié)于 以下常用幾種方法：1、鍍(Plating)電鍍(Electroplating):將接受電鍍的部件浸于含有被沉積金屬化合物 的水溶液中，以電流通過鍍液，使電鍍金屬析出并沉積在部件上。一 般電鍍有鍍鋅、銅、銀、銘、銅銀合金等，有時把煮黑(發(fā)藍)、磷化等也包括其中。2、熱浸鍍鋅：通過將碳鋼部件浸沒溫度約為510c的溶化鋅的鍍梢內(nèi)完成。具結(jié)果是鋼件表面上的鐵鋅合金漸漸變成產(chǎn)品外表面上的鈍 化鋅。熱浸鍍鋁是一個類似的過程。3、機械鍍：通過鍍層金屬的微粒來沖擊產(chǎn)品表面，

2、并將涂層冷焊到產(chǎn)品的表面上。一般螺絲多采用電鍍方式，但用在電力、高速公路等室外的六角木螺 釘?shù)扔脽峤\；電鍍的成本一般每公斤為0.60.8元，熱浸鋅一般 為1.52元/公斤，成本較高。電鍍的效果：電鍍的質(zhì)量以其耐腐蝕能力為主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，其次是外觀。耐腐蝕能力即是模仿產(chǎn)品工作環(huán)境，設(shè)置為試驗條件，對其加以腐蝕試驗。電 鍍產(chǎn)品的質(zhì)量從以下方面加以控制：1、外觀：制品表面不允許有局部無鍍層、燒焦、粗糙、灰暗、起皮、結(jié)皮狀況 和明顯條紋，不允許有針孔麻點、黑色鍍渣、鈍化膜疏松、龜裂、脫 落和嚴(yán)重的鈍化痕跡。2、鍍層厚度：緊固件在腐蝕性大氣中的作業(yè)壽命與它的鍍層厚度成正比。一般建議 的經(jīng)濟電鍍鍍層厚度為

3、 0.00015in0.0005 in（412um）.熱浸鍍鋅：標(biāo)準(zhǔn)的平均厚度為 54 um （稱呼徑w 3/8為43 um）,最小 厚度為43 um （稱呼徑w 3/8為37 um）。3、鍍層分布：采用不同的沉積方法，鍍層在緊固件表面上的聚集方式也不同。 電鍍 時鍍層金屬不是均勻地沉積在外周邊緣上， 轉(zhuǎn)角處獲得較厚鍍層。在 緊固件的螺紋部分，最厚的鍍層位于螺紋牙頂，沿著螺紋側(cè)面漸漸變 薄，在牙底處沉積最薄，而熱浸鍍鋅正好相反，較厚的鍍層沉積在內(nèi) 轉(zhuǎn)角和螺紋底部，機械鍍的鍍層金屬沉積傾向與熱浸鍍相同，但是更為光滑而且在整個表面上厚度要均勻得多。4、氫脆：緊固件在加工和處理過程中，尤其在鍍前的酸

4、洗和堿洗以及隨后的電 鍍過程中，表面吸收了氫原子，沉積的金屬鍍層然后俘獲氫。當(dāng)緊固 件擰緊時，氫朝著應(yīng)力最集中的部分轉(zhuǎn)夠，引起壓力增高到超過基體 金屬的強度并產(chǎn)生微小的表面破裂。氫特別活動并很快滲入到新形成 的裂隙中去。這種壓力-破裂-滲入的循環(huán)一直繼續(xù)到緊固件斷裂。通常發(fā)生在第一次應(yīng)力應(yīng)用后的幾個小時之內(nèi) 為了消除氫脆的威脅，緊固件要在鍍后盡可能快地加熱烘焙， 以使氫 從鍍層中滲出，烘焙通常在 375-4000F (176-190C)進行3-24小時。 由于機械鍍鋅是非電解質(zhì)的，這實際上消除了氫脆的威脅5.自催化鍍(Auto-catalytic Plating), 一般稱為化學(xué)鍍(Chemi

5、cal Plating)、無電鍍(Electroless Plating)”等自催化銀磷鍍及工業(yè)應(yīng)用 無電解鍍銀是目前國際上發(fā)展速度較快的表面處理工藝。它以無公 害、操作簡單和可鍍基底廣泛以及鍍層良好的耐磨耐腐性能受到工業(yè) 界普遍矚目和青睞。自催化銀磷鍍(以下稱化學(xué)鍍銀)技術(shù)，是目前國際上發(fā)展速度最快 的低溫表面強化高新技術(shù)。它最初是作為電鍍銀和電鍍銘的代用鍍層 而工業(yè)化應(yīng)用，以后發(fā)展到耐腐蝕性、耐磨性和電磁波屏蔽特性等多 功能用途而獲得廣泛應(yīng)用。尤其在國際上它作為一個無公害排放的表 面處理工藝，獲得綠色環(huán)保技術(shù)的美稱，受到了工業(yè)界的普遍矚目和 青睞。其應(yīng)用幾乎涉及所有工業(yè)領(lǐng)域。化學(xué)鍍銀在石油

6、天然氣工業(yè)中 的應(yīng)用多年來石油天然氣一直是化學(xué)鍍銀的檢驗場，化學(xué)鍍銀已在 大量的應(yīng)用中有出色表現(xiàn).在北美所有的化學(xué)鍍銀中大約15%是用于油氣工業(yè).已證明對石油天然氣工業(yè)最有價值的性能是鍍層的厚度均 勻性，優(yōu)異的耐蝕性能以及耐磨/耐沖刷性能.許多用于這一領(lǐng)域的傳 統(tǒng)基體材料的性能通過應(yīng)用化學(xué)鍍銀而大大改善，并且降低了制造成 本，延長了使用壽命.延長壽命這一點具有特別重要的意義，因為石油天然氣工業(yè)中停機更換部件費用很高.石油天然氣工業(yè)的作用分為三個主要部分，地面作業(yè)，地下/井下作業(yè)和海上作業(yè).設(shè)備通常暴露于 氫化物，硫化氫，二氧化碳，鹽水，海水和含高濃度硫化物的暗礁水等苛 刻的環(huán)境條件下，并且還合

7、并有吸入泥沙和泥漿引起的磨損問題以及 在某些情況下溫度高達 2500c.通過化學(xué)鍍銀而使性能提高的典型部 件包括：地面作業(yè)-防噴器，制動系統(tǒng)，節(jié)流器，壓縮機，燃氣輪機，泵體, 泵，連接管路和閥等；地下/井下作業(yè)-聯(lián)接器，測井儀,拄塞,分隔器，泵, 安全閥裝置和油管.海上作業(yè)-防噴器，燃氣輪機/壓縮機，熱交換器, 泵,隔水管連接器和閥 化學(xué)鍍銀層的厚度均勻性，耐腐蝕性和耐磨性 性能促使其廣泛用于閥和流量控制裝置.顯然，這些設(shè)備是油井作業(yè)的 關(guān)鍵設(shè)備，油井作業(yè)的主要經(jīng)濟因素是設(shè)備有良好的性能和長的壽命.人們首先認識到化學(xué)鍍銀的可應(yīng)用的性能是其耐腐蝕性，光潔度和厚度均勻性.這些性能為球閥塞提供了所要

8、求的表面條件，并改善了閥座部分的密封狀況.人們最初只把化學(xué)鍍銀看作是可能代替硬銘的一種 選擇，而現(xiàn)在化學(xué)鍍銀在這一市場已占統(tǒng)治地位.在這一領(lǐng)域最具典型 性的是低碳鋼球閥常常采用75微米厚的化學(xué)鍍銀層.可以看到化學(xué)鍍銀在石油天然氣工業(yè)所有領(lǐng)域中已獲得了成功的應(yīng)用.例如：中東一家工廠的原油生產(chǎn)，相關(guān)的氣體中含有55%的硫化氫，加工溫度80oC, 壓力20MN/m2(3000psi).在這種條件下，由于腐蝕，表面開裂和沖蝕而 發(fā)生的失效使低碳鋼球閥的最長使用壽命僅3個月.而球閥采用75微米的化學(xué)鍍銀層大大延長了設(shè)備的使用壽命，經(jīng)過兩年的連續(xù)運行未見設(shè)備表面損壞.使用海水注入系統(tǒng)的采油廠，其球閥也能獲

9、得同樣 的好處.操作過程包括在高壓下泵送海水以迫使原油到達表面.在沙特阿拉伯的Ghawar油田,閥采用75微米厚的化學(xué)鍍銀層，成功地經(jīng)受了 操作條件的考驗，運行四年未發(fā)現(xiàn)鍍層損壞.化學(xué)鍍銀除了已成功地 應(yīng)用于石油天然氣工業(yè)中的球閥，它在其他工程領(lǐng)域的閥部件的應(yīng)用 也同樣成功.例如:為埃及阿斯旺大壩項目制造的大型球閥的閥桿采用 了化學(xué)鍍銀.閥部件必須保證即使長期不動也能在需要時開閉自如并 且運行可靠.采用75微米厚的化學(xué)鍍銀層保護閥桿免遭腐蝕和磨損便 提供了這種可靠性.106噸的巨型閥，其孔徑260cm，僅上閥桿就超過了 6噸重.在Khuff氣井，經(jīng)過化學(xué)鍍銀處理的閥，節(jié)流器和其他部件的性 能同

10、樣給人流下了深刻的印象.Khuff氣井的氣質(zhì)較差，產(chǎn)生于大理石 和石灰石巖層，巖層一般含有6%(mol)的二氧化碳和0.1%(mol)的硫化 氫,它還含有大約28L/Mm3以己烷為主的冷凝物，7L/ Mm3的水.井口 氣壓一般為35MN/ m2(5000psi),溫度為90oC,氣體流速通常大于6米/ 秒.在這些條件下，由于腐蝕/沖蝕造成的鋼部件損壞是非常嚴(yán)重的.點 蝕和沖蝕導(dǎo)致碳鋼節(jié)流器上金屬損失率為每年3-5毫米，而在所有濕潤表面上采用了 25微米厚的化學(xué)鍍銀層則成功地解決了這個問題 .通 過應(yīng)用化學(xué)鍍銀也能克服球閥在上述環(huán)境下產(chǎn)生的問題，一般采用75 微米厚的化學(xué)鍍銀層可使球塞至少六年免

11、遭腐蝕.化學(xué)鍍銀的耐腐蝕性，硬度，表面光潔度，潤滑性對防火流量閥的生產(chǎn)和性能十分有益.要求這些閥正常操作時能不漏氣泡，而在不小心暴露于650oC溫度后 能充當(dāng)節(jié)流閥，并且要求在著火時也能工作.化學(xué)鍍銀也用于某些關(guān)鍵 的安全閥中.例如:防噴器是用于緊急情況下的關(guān)閉油氣井的安全閥， 由液壓驅(qū)動活塞組成，能夠切入油氣管道，堵塞油氣的流動.經(jīng)測試以 后,只要求一套裝置在緊急情況下運行一次 ，但必須保證性能良好，為 此，在活塞或密封表面不允許發(fā)生腐蝕和物理損傷.常用大約100微米 厚的化學(xué)鍍銀曾來達到所需的硬度和耐腐蝕性.浸漬鍍(Immersion Plating)采用硫酸銅、硫酸亞錫為主鹽的置換反 應(yīng)

12、浸鍍法在鋼鐵件表面制得金黃色銅錫合金層。通過添加含氟系陰離子及竣基系陰離子的絡(luò)合劑拄制銅、錫離子的置換反應(yīng)速度，獲得15%39%銅含量的合金鍍層，外觀呈1 82 2K金色，膜層結(jié)合 力好，耐蝕性優(yōu)良 化學(xué)鍍仿金的類型有兩種，一種是使用還原劑的 化學(xué)還原型，所形成的鍍膜一般為赤褐色或色澤不好的金色，具鍍膜的附著力差。浸鍍即置換鍍或接觸鍍，是一種無需外界電流或還原劑，利用兩種金屬的電位差產(chǎn)生的電動勢驅(qū)動的置換反應(yīng)。浸漬鍍設(shè) 備少、效率高、成本低.陽極氧化(Anodizing)接近表面鍍層處理，金屬或合金的電化學(xué)氧 化。將金屬或合金的制件作為陽極，采用電解的方法使其表面形成氧 化物薄膜。金屬氧化物薄

13、膜改變了表面狀態(tài)和性能，如表面著色，提 高耐腐蝕性、增強耐磨性及硬度，保護金屬表面等。例如鋁陽極氧 化，將鋁及其合金置于相應(yīng)電解液(如硫酸、銘酸、草酸等)中作為陽 極，在特定條件和外加電流作用下，進行電解。陽極的鋁或其合金氧 化，表面上形成氧化鋁薄層，具厚度為520微米，硬質(zhì)陽極氧 化膜可達60200微米。陽極氧化后的鋁或其合金，提高了其硬度 和耐磨性，可達250500千克/平方毫米，良好的耐熱性 ，硬質(zhì)陽 極氧化膜熔點高達2320K ,優(yōu)良的絕緣性 ，耐擊穿電壓高達2000V ,增強了抗腐蝕性能，在(o = 0.03NaCl鹽霧中經(jīng)幾千小時不 腐蝕。氧化膜薄層中具有大量的微孔，可吸附各種潤滑

14、劑，適合制造 發(fā)動機氣缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力強可著色成各種美觀艷 麗的色彩。有色金屬或其合金(如鋁、鎂及其合金等)都可進行陽極 氧化處理，這種方法廣泛用于機械零件，飛機汽車部件，精密儀器及 無線電器材，日用品和建筑裝飾等方面。補充：除金屬外，其他物質(zhì)在陽極所引起的氧化作用，也稱為“陽 極氧化”補充：在現(xiàn)實工藝中，針對鋁合金的陽極氧化，比較多，可以應(yīng)用 在日常生活中，以為這種工藝的特性，使鋁件表面產(chǎn)生堅硬的保護層， 可用于生產(chǎn)廚具等日用品。但鑄造鋁的陽極氧化效果不好，表面不光 良，還只能是黑色。鋁合金型材就要好一點。.化學(xué)轉(zhuǎn)化層(Chemical Conversion Coating)

15、;化學(xué)轉(zhuǎn)化層(Chemical Conversion Coating)鋼鐵發(fā)藍(Blackening),俗稱”發(fā)黑“鋼鐵磷化 (Phosphating).復(fù)合電鍍(彌散電鍍)composite plating用電化學(xué)法 或化學(xué)法使用權(quán)金屬離子與均勻懸浮在溶液中的不溶液性.鋼鐵發(fā)藍(Blackening),俗稱煲黑鋼鐵磷化(Phosphating)9銘酸鹽處理(Chromating)10 金屬染色(Metal Colouring)11涂裝(Paint Finishing),包括各種涂裝如手工涂裝、靜電涂裝、電泳 涂裝等12熱浸鍍(Hot dip),。熱浸鍍簡稱熱鍍，是將被鍍金屬材料浸于熔點 較低

16、的其他液態(tài)金屬或合金中進行鍍層的方法。此法的基本特征是在基體金屬與鍍層金屬之間有合金層形成13熱浸鍍鋅(Galvanizing),俗稱鉛水14熱浸鍍錫(Tinning),熱浸鍍錫其主要是將待鍍物利用一半自動工 全自動方式經(jīng)連續(xù)的水洗、酸洗藉以清除待鍍物表面沾污的污物及銹 點后，經(jīng)浸漬助焊劑以利后續(xù)的鍍錫加工之后再浸漬錫液，而后再經(jīng)連串的撒甩、敲捶、回轉(zhuǎn)等步驟后，藉以去除鍍物本體上多余的錫液 及使錫液均勻的布設(shè)于其上，再施以冷卻干燥后，即可依上述步驟而 得一對工作物產(chǎn)生熱浸鍍錫的作用15陰極濺射，具有足夠能量的帶電粒子或中性粒子碰撞物體表面 時，可把能量傳遞給表面的原子。只要表面原子獲得的能量大

17、于 本身的電離能，就能擺脫周圍原子的束縛而離開物體表面，這種 現(xiàn)象稱為濺射。16真空鍍(Vacuum Plating),真空鍍主要包括真空蒸鍍、濺射鍍和離 子鍍幾種類型，它們都是采用在真空條件下，通過蒸儲或濺射等方式 在塑件表面沉積各種金屬和非金屬薄膜，通過這樣的方式可以得到非 常薄的表面鍍層，同時具有速度快附著力好的突出優(yōu)點， 但是價格也 較高，可以進行操作的金屬類型較少，一般用來作較高檔產(chǎn)品的功能 性鍍層，例如作為內(nèi)部屏蔽層使用。17離子鍍(Ion Plating),離子鍍在真空條件下，利用氣體放電使氣體 或被蒸發(fā)物質(zhì)部分電離，并在氣體離子或被蒸發(fā)離子鍍原理圖物質(zhì)離 子的轟擊下，將蒸發(fā)物質(zhì)

18、或其反應(yīng)物沉積在基片上的方法。 其中包括 磁控濺射離子鍍、反應(yīng)離子鍍、空心陰極放電離子鍍（空心陰極蒸鍍 法）、多弧離子鍍（陰極電弧離子鍍）等。18表面硬化：所謂表面硬化法是指通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ沽慵谋韺佑不慵男牟咳匀痪哂袕婍g性的處理。 通過這種處理，可以改善零件的耐磨 性以及耐疲勞性，而由于零件的心部仍然具有良好的韌性和強度，因此對沖擊載荷有良好的抵抗作用。常用的表面硬化處理方法主要有滲 碳、氮化、硬質(zhì)陽極氧化、鍍銘、表面淬火以及滲金屬等。（1）滲碳鋼的滲碳就是含碳量較低的鋼制零件在滲碳介質(zhì)中加熱或者保 溫，使碳原子滲入表面，獲得一定的表面含碳量，在淬火之后，含碳 量高的表層硬度很高，而含

19、碳量低的心部硬度低仍具有良好的韌性。 目的是使零件獲得高的表面硬度、耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎 曲疲勞強度。主要用于承受磨損、交變接觸應(yīng)力或者彎曲應(yīng)力和沖擊 載荷的零件，如軸、齒輪、凸輪軸等，這些零件要求表面有很高的硬 度而心部要有足夠的強度和韌性。滲碳法分為固體滲碳法、液體滲碳法和氣體滲碳法三種。另外還 有真空滲碳法。固體滲碳法就是把零件放入固體滲碳劑（由木炭粉以及BaCOs和Na2COs等促進劑組成）中然后放入滲碳容器里加熱到900 C-930c保溫一定時間。液體滲碳是把工件浸入以富化鈉 （NaCN）為主 （含NaCl、NaCO3和Na2CO3等添加劑）的熔融鹽浴里，富化鈉分解所生成的

20、 C和N滲入工件中。氣體滲碳 是把零件放入通有CH4和CO的容器里加熱使碳原子滲入工件表面。滲碳層的深度可以達到幾個毫米，其深度隨滲碳時間的增加而增 加，隨滲碳溫度的升高而加深，但是滲碳速度隨時間的延長而減慢。 對不要滲碳的部位一般采用鍍銅保護或者預(yù)留加工余量、滲碳后把該處切掉的方法進行防護。滲碳后必須進行淬火和低溫回火處理以得到零件所需要的硬度（可達HRC5565）,注重高硬度時在150c左右回火，而為了保持 零件的尺寸精度，防止時效變形時在 180c 200 C左右回火。最后必須要提及一點是，我們經(jīng)常提到的滲碳層深度是指淬火后 的有效硬化層深度，國標(biāo)GB9450-88上規(guī)定為從零件表面到維

21、氏硬 度值為550HV的距離，實際碳在零件中擴散達到的距離比這個要大得 多。附圖：Q235鋼和20#鋼滲碳淬火后顯微組織（100倍、200倍）.氮化氮化是指把合金鋼（一般含有 Al、Cr、Mo）在無水氨氣（NH3） 流中在500C 570C左右長時間加熱，使鋼的表面形成一層硬度很 高又耐腐蝕的氮化物（主要為FezN、FE3N、Fe4N）o 一般有氣體滲氮、 液體滲氮和輝光離子滲氮。氮化時合金鋼的含碳量一般在 0.2%0.5%,主要由零件心部的 機械性能來決定含碳量，含碳量高時阻礙N的擴散，從而減少氮化層的厚度，而含碳量少時，零件截面上的硬度梯度變化就會大，從而 造成氮化層容易剝離。Al的作用是

22、增加滲氮后鋼的表面硬度，Cr可 以增加氮化層的厚度，Mo可以防止在500C 570C長時間加熱造成 的回火脆性，Cr、Mo對材質(zhì)的改良也很重要。歷史最久國際上普遍 采用的滲氮鋼是38CrMoAl。一般的氮化零件的工藝流程為鍛造一退火一粗加工一調(diào)質(zhì)一精 加工一氮化。不需要氮化的部位可以鍍Ni或者鍍 Sn或者鍍Pb20%+Sn80%o氮化處理前先對零件進行調(diào)質(zhì)處理，使其具有良好的塑性和韌 性，氮化處理后不再實施淬火、回火，并且氮化處理本身的溫度就比 較低，所以工件的變形小。氮化處理后工件表面的硬度可以達到HRC65- 72，比滲碳處理后的硬度更高更耐磨，并且耐腐蝕性能要好。輝光離子滲氮法是把零件置

23、于真空反應(yīng)爐內(nèi)， 用真空泵把爐內(nèi)抽 真空，然后通入N2和H2的混合氣體，把爐內(nèi)壓力調(diào)整到100 1000Pa, 以爐體接陽極，工件接陰極，在兩極間通數(shù)百伏的直流電時產(chǎn)生輝光 放電，這時所產(chǎn)生的氮離子就會高速向工件表面運動。 而處在陰極的 工件被沖擊出鐵原子，與氮離子結(jié)合成 FeN,隨即被工件表面吸附， 在離子轟擊作用下，逐步分解為低價氮化物和氮原子，氮原子就向內(nèi) 部滲入及擴散。輝光離子滲氮的時間與普通滲氮相比要短的多，普通滲氮要幾十個小時，而輝光離子滲氮最快只要幾個小時。附圖：20#1岡和40Cr鋼氮化后顯微組織（400倍）.硬質(zhì)陽極氧化鋁的陽極氧化是以鋁或鋁合金作陽極，以鉛板作陰極在電解液中

24、 電解，使其表面生成氧化膜層。經(jīng)過陽極氧化，鋁表面能生成厚度為 幾個至幾百微米的氧化膜。這層氧化膜的表面是多孔蜂窩狀的， 比起 鋁合金的天然氧化膜，其耐蝕性、耐磨性和裝飾性都有明顯的改善和 提高。采用不同的電解液和工藝條件，就能得到不同性質(zhì)的陽極氧化 膜。陽極氧化的主要工藝流程：脫脂除油一堿腐蝕一拋光一陽極氧化 一染色一封孔處理。堿腐蝕的目的是去除鋁合金表面致密但不均勻的氧化膜， 對高硅 鋁合金，采用HN03 HF混合溶液，其他鋁合金采用以NaO鰭液為主 的堿性梢液。拋光的目的是得到光亮的基體表面， 分為機械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光。機械拋光就是采用機械方法磨出光亮表面。 電解拋光是利 用電流

25、的作用，使鋁合金發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在鋁合金表面凸凹不平的部分發(fā)生不同程度的溶解，使鋁件表面產(chǎn)生光滑的鏡面效果。 化學(xué)拋 光就是把零件浸在化學(xué)溶液里面發(fā)生反應(yīng)從而得到光亮的表面， 分為 酸性拋光和堿性拋光。染色就是利 用陽極氧化膜的多孔結(jié)構(gòu)和強吸附性能，將 已陽極氧化處理的鋁制件浸漬在有機染料或無機染料的溶 液中，則氧化膜針孔吸附染料而著色。另外還有電解著色、整 體著色等。由于鋁及鋁合金生成的氧化膜具有高的孔隙率和吸附 性，很容易被污染，尤其在腐蝕性環(huán)境中，腐蝕介質(zhì)容易 進入膜層孔隙而引起腐蝕。氧化膜染色后應(yīng)進行封閉處理， 以增加色澤的耐曬性和耐蝕性。在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)過陽極 氧化的膜層，不管染色與

26、否，一般都要進行封閉處理。一 般采用的是熱水封閉和蒸汽封閉，其原理為氧化膜表面和 孔壁的三氧化二鋁在熱水中發(fā)生水化反應(yīng)，生成水合氧化 鋁，使原來氧化膜的體積增加33100%,氧化膜體積的膨脹 使膜孔顯著縮小，從而達到封孔的目的。反應(yīng)式為：Al 2C3+nH2O= Al 2c3?nH2O此外還可以采用各種化學(xué)溶液封閉，如重銘酸鉀溶液封閉，封閉后的陽極氧化膜呈淺黃色，有特別高的耐蝕性。陽極氧化采用的電解液主要有硫酸、草酸、銘酸，其中硫酸陽極氧化處理應(yīng)用最為廣泛。如果沒有特別指明, 化。股指的是硫酸陽極氧氧化處理應(yīng)用最為廣泛。如果沒有特別指明, 化。股指的是硫酸陽極氧硫酸陽極氧化具有梢液成本低、成分

27、簡單、操作維護簡便、氧化 膜透明度高、著色性高等特點，因而得到廣泛應(yīng)用。硫酸陽極氧化操 作條件為：H 2SO（體積）10%-30% TOC o 1-5 h z 溫度C 1822Al/g.L -120電流密度/A.dm-2 0.6 3時間/min 1060草酸氧化膜的特點和硫酸氧化膜相近，孔隙率低于硫酸氧化膜， 耐蝕性和硬度高于硫酸氧化膜。草酸的梢液成本和操作電壓高于硫 酸，有些合金的草酸氧化膜顏色較深。 草酸和硫酸陽極氧化都需要良 好的冷卻系統(tǒng)配套。銘酸陽極氧化膜特別耐腐蝕，主要應(yīng)用干飛機制造工業(yè)，銘酸氧 化膜和油漆的附著力強，也用于作油漆的底層，銘酸陽極氧化膜灰色 不透明，一般不用于裝飾。為

28、了提高陽極氧化膜的硬度和厚度，把硫酸氧化梢的溫度降低至 0C,電流密度提高至2.74.0A/dm2,可以獲得2550 m的“硬質(zhì) 氧化膜”。用草酸加少量硫酸可以在 515c得到硬質(zhì)氧化膜。有些 專利用優(yōu)化硫酸的濃度，加有機酸或其他添加劑，進行硬質(zhì)陽極氧化。陽極氧化膜厚度一般為520區(qū)3 硬質(zhì)陽極氧化膜最厚可以達 至U 60250小 硬度一般為HV240-500,熔點高達2050C ,短時間能耐1500-2000c的高溫，并且導(dǎo)熱系數(shù)低，電阻率好，具有很高的絕緣性能但是陽極氧化膜都很脆， 隨著厚度的增加脆性增大，因此 硬質(zhì)陽極氧化膜不能承受沖擊、彎曲和變形。硬質(zhì)陽極氧化膜的耐腐 蝕性也比一般的陽

29、極氧化膜要好。附圖：陽極氧化膜(前者為電鏡掃描照片，后者為結(jié)構(gòu)示意圖).鍍銘銘的硬度可以達到80010OOHV是最硬的金屬。它有很強的鈍化性能，在大氣中很快鈍化，因而銘層在大氣中很穩(wěn)定，能長期保持 其光澤，在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽以及有機酸等腐蝕介質(zhì)中非常 穩(wěn)定，但可溶于鹽酸等氫鹵酸和熱的濃硫酸中。銘鍍層優(yōu)點為硬度高、耐磨性好、光反射性強。并且耐熱性佳， 在480C以下不變色，50O C以上才開始氧化，700C則硬度下降。 銘鍍層缺點為太硬易脆、易脫落。銘鍍層具多孔性，所以對鋼鐵腐蝕 性不很理想，所以一般先鍍銅，再鍍銀最后再鍍一層銘才能達到防腐 蝕及裝飾的目的。傳統(tǒng)的鍍銘工藝，其電鍍液以銘酸

30、為基礎(chǔ)，以硫酸作催化劑，兩 者的比例為100: 1。經(jīng)典的常規(guī)鍍銘溶液配方為CrO3 250 g/LH2SO4 2.5 g/LCr3+ 3g /L常規(guī)鍍銘中，只有12-15%的電流用于沉積銘層，80-85%的電流 用于析出氫氣。氫氣會滲入銘層，也會滲入基體達 幾十微米。氫氣的 滲入，使得鋼的疲勞強度下降約 30-40%。因此鍍后必須進行去氫處 理。而鍍前也必須先做去應(yīng)力處理：因為鍍銘對應(yīng)力的敏感性很高， 鍍銘表面必須沒有應(yīng)力存在，一般鍍件經(jīng)機械加工、研磨，或硬化熱 處理都有殘留應(yīng)力，可加熱150至230C消除殘留應(yīng)力。鍍硬銘就是比一般的鍍銘層厚一點，所以相應(yīng)的時間也要延長， 一般需要十幾個小時

31、。.表面淬火表面淬火是指將工件表面一定深度范圍內(nèi)迅速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，在一定深度范圍內(nèi)達到淬火目的的熱處理工藝。目的是在工件表面一定深度范圍內(nèi)獲得馬氏體組織， 而心部仍保持淬火前 的組織狀態(tài)(調(diào)質(zhì)或者正火狀態(tài))，從而使表面硬而耐磨，而心部又 有足夠的塑性和韌性。主要用于中碳調(diào)質(zhì)鋼和球墨鑄鐵制的機器零 件。主要的表面淬火方式有感應(yīng)加熱表面淬火、火焰淬火以及激光加 熱和電子束加熱表面淬火。感應(yīng)加熱表面淬火，是使工件表面產(chǎn)生一定的感應(yīng)電流， 迅速加 熱零件表面，然后迅速淬火的一種金屬熱處理方法。感應(yīng)加熱原理：工件放到感應(yīng)器內(nèi)，感應(yīng)器一般是通入中頻或高 頻交流電(500-300000Hz)

32、的空心銅管。產(chǎn)生交變磁場在工件中產(chǎn)生出 同頻率的感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流在工件的分布是不均勻的， 在表面 強，而在內(nèi)部很弱，到心部接近于0,叫做集膚效應(yīng)。利用這個集膚 效應(yīng)，可使工件表面迅速加熱，在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到800-1000 oC,而心部溫度升高很小。根據(jù)電流頻率的不同，可將感應(yīng)加熱表面淬火分為三類：第一類是高頻感應(yīng)加熱淬火，常用電流頻率范圍為200300千赫 茲，一般淬硬層深度為0.52.0mm。適用于中小模數(shù)的齒輪及中小尺 寸的軸類零件等。第二類是中頻感應(yīng)加熱淬火，常用電流頻率范圍為 2500800赫茲，一般淬硬層深度為210mm。適用于較大尺寸的軸和大中模數(shù)的齒輪等。第三類是工

33、頻感應(yīng)加熱淬火，電流頻率為50赫茲，不需要變頻設(shè) 備，淬硬層深度可達1015mm。適用于較大直徑零件的穿透加熱及 大直徑零件如軋輻、火車車輪等的表面淬火。感應(yīng)加熱表面淬火具有表面質(zhì)量好， 脆性小，淬火表面不易氧化 脫碳，變形小等優(yōu)點，所以感應(yīng)加熱設(shè)備在金屬表面熱處理中得到了 廣泛應(yīng)用。火焰加熱淬火是用乙快一氧或煤氣一氧等火焰直接加熱工件表 面，然后立即噴水冷卻，以獲得表面硬化效果的淬火方法。火焰加熱 溫度很高（約3000c以上），能將工件迅速加熱到淬火溫度，通過調(diào) 節(jié)燒嘴的位置和移動速度，可以獲得不同厚度的淬硬層。表面淬火淬硬層深度一般計至半馬氏體區(qū)。附圖：感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火示

34、意圖工件表1幾種常用材料和工藝的選擇序號工藝時間硬化層深度材料力學(xué)性能使用范圍特點示例1滲較長中等低碳鋼硬度用于耐處理20碳或者低高，磨、承溫度20Cr碳低合耐磨受高接高，15CrMn金鋼性觸應(yīng)力時間20CrMn高，的零中12CrNi3A抗接件，可等，18CrNiWA觸載整體也變形荷能可局部大力最滲碳好，良好的彎曲疲勞強度，良好的抗粘著性2氮長淺（一般合金鋼硬度用于有處理42CrMo化（一不超過(含C高，一定接溫度38CrMoAl般的0.5mm)量一般耐磨觸應(yīng)力低，18Cr2Ni4WA氮化為性或在時間方法0.2%一高，500C最要30.5%)抗接以下工長，一90觸載作的耐變形小荷能磨零最時）力

35、較件。有小，好，時用來好的良好提高疲抗磨的彎勞強度蝕性曲疲的表面和尺勞強強化。寸出、度，通常采定性最好用整體的抗表面氮粘著化性3感很短深中碳鋼硬度用于耐變形45應(yīng)或者中高，磨，有小，42CrMo淬火碳低合金鋼耐磨 性較 高， 良好 的抗 接觸 載荷 能力；良好 的彎 曲疲 勞強 度， 滿息 的抗 粘著性較圖接 觸應(yīng)力 的零件，可 進行整 體和局 部表面 感應(yīng)淬 火。淬 火部位 應(yīng)是形 狀簡單 的回轉(zhuǎn) 體為宜。有 時也可 用來提 身疲勞 強度的 表面強化生產(chǎn) 效率 高， 容易 實行 機械 化和 自動化，節(jié)能34CrNiMo在基體材料表面上人工形成一層與基體的機械、物理和化學(xué)性能 不同的表層的工藝

36、方法。表面處理的目的是滿足產(chǎn)品的耐蝕性、 耐磨 性、裝飾或其他特種功能要求。對于金屬鑄件，比較常用的表面處理方法是，機械打磨，化學(xué)處理，表面熱處理，噴涂表面，鉉鐵硼磁性材料表面處理，全新的穩(wěn)定成熟，高效率低成本的處 理工藝，優(yōu)于磷化處理鉉鐵硼磁性材料是鉉，氧化鐵等的合金。又稱磁鋼。鉉鐵硼磁性材料牌號有：N30N52; 30H50H; 30SH50SH; 28UH40UH; 30EH35EH 等。第三代稀土永磁鉉鐵硼是當(dāng)代磁鐵中性能最強的永磁鐵。它的 BHmax值是鐵氧體磁鐵的5-12倍，是鋁銀鉆磁鐵的3-10倍；它的矯 頑力相當(dāng)于鐵氧體磁鐵的5-10倍，鋁銀鉆磁鐵的5-15倍，其潛在的 磁性能

37、極高，能吸起相當(dāng)于自身重量 640倍的重物。由于鉉鐵硼磁鐵的主要原料鐵非常便宜， 稀土鉉的儲藏量較杉多 10-16倍，故其價格也較彩鉆磁鐵低很多。鉉鐵硼磁鐵的機械性能比彩鉆磁鐵和鋁銀鉆磁鐵都好，更易于切割和鉆孔及復(fù)雜形狀加工。鉉鐵硼磁鐵的不足之處是其溫度性能不佳，在高溫下使用磁損失較大，最高工作溫度較低。一般為 80 c左右，在經(jīng)過特殊處理的磁 鐵，其最高工作溫度可達200 C o由于材料中含有大量的鉉和鐵，故容易銹蝕也是它的一大弱點。所以鉉鐵硼磁鐵必須進行表面涂層處理?？呻婂冦y(Ni),鋅(Zn),金(Au),銘(Cr),環(huán)氧樹脂(Epoxy)等。鉉鐵硼鈍化劑，阻止生銹及產(chǎn)生 花斑，主要成分

38、：金屬表面鈍化劑、沉膜劑、表面活性劑、緩沖劑、 聚和劑等、。適用范圍：適用于鉉鐵硼材質(zhì)、鑄鐵、粉末冶金等多種 材質(zhì)的表面直接鈍化使用物理化學(xué)性質(zhì)：物性外觀 淺黃色透明液體狀物PH 7. 0-9. 0沉膜劑20%鈍化劑20%其他活性劑4%特性：本產(chǎn)品是昆山瑞仕萊斯公司研發(fā)部門專門針對鉉鐵硼材質(zhì)的磁性材料開發(fā)的新型高效環(huán)保型鈍化劑指標(biāo)符合 RoHS指令；藥劑具特 殊的緩沖體系，克服工件表面及內(nèi)部的腐蝕，鈍化效能穩(wěn)定。該產(chǎn)品使用簡單、方便，具有長時間放置在空氣中不生銹的特點， 其鈍化膜均勻，呈均勻的本色金屬光澤膜，其鈍化膜為晶格歪曲的平 面Y-Fe3O4。普通鋼鐵材鈍化后可通過鹽霧測試 96小時，達

39、九級以使用方法：.使用工藝處理濃度原液使用處理溫度常溫處理方法浸泡處理時間100-300秒.處理流程(參考工藝操作說明)工件脫脂水洗酸洗水洗侵入Royce-799專屯化齊1J (120-180S)Royce-789 封閉齊ij (10-20s)烘烤。注意事項：1.嚴(yán)禁藥劑與酸堿直接接觸；表面處理的種類機械清理可有效去除工件上的鐵銹、焊渣、氧化皮 ，消除焊接 應(yīng)力，增加防銹涂膜與金屬基體的結(jié)合力，從而大大提高工程機械零部件的防銹質(zhì)量。機械清理標(biāo)準(zhǔn)要求達到ISO8501 - 1 : 1988的Sa2 . 5級。表面粗糙度要達到防銹涂層厚度的1 /3。噴、拋丸所用鋼丸要達到 GB6484要求。薄板沖

40、壓件的表面處理稱一般用化學(xué)表面處理。工藝流程為預(yù)脫脂-脫脂一熱水洗一冷水洗一酸洗一冷水洗-中和一冷水 洗一表面調(diào)整一磷化冷水洗熱水洗純水洗一干燥上述工藝過程也可根據(jù)薄板沖壓件的油、銹情況作適當(dāng)調(diào)整，或不用酸洗工序，或不用預(yù)脫脂工序。而脫脂和磷化是化學(xué)處理工 藝中的關(guān)鍵工序，這兩道工序直接影響工件化學(xué)處理的質(zhì)量和防銹 涂層的質(zhì)量。有關(guān)工藝參數(shù)和相關(guān)輔助設(shè)備也是影響表面處理質(zhì)量的 不可忽視的因素。冷焊機修補修補冷焊機歷史介紹 修補冷焊機在國際上叫 ESD (ELECTRO SPARK DEPOSITION ),是由前蘇聯(lián)的專家應(yīng)用類似于放電加工機 Electro Discharge Machini

41、ng的電路原理研究開發(fā)出來的。主要用途 是使用高硬度的碳化鴇等材料對模具/金屬表面進行涂層加工，提高 耐磨性，耐熱性，耐燒粘等性能。當(dāng)初的加工機涂層厚度最大只能達 到301m左右，因此無法滿足修補需要。之后，經(jīng)過了大量的研究開 發(fā)，提高了其輸出功率，改進了焊槍結(jié)構(gòu)和焊條材料成份。針對以往 的前后震動式電極，采用了旋轉(zhuǎn)式電極，并且利用鼠氣保護來防止熔 敷金屬的氧化，氮化，實現(xiàn)了連續(xù)多層修補堆焊，提高了修補堆焊厚 度，從而作為金屬工件修復(fù)加工機推向市場。對于那些金屬制品制造廠家，在工件制品出現(xiàn)毛刺、針孔、氣孔、裂紋、磨損，劃痕等缺陷 時，利用以往的焊接方法來修復(fù)工件的話，工件會產(chǎn)生變形，甚至熱 裂

42、或是易脫落。常常會得不到理想的修補效果，將就用或者直接報廢。直接帶來很多經(jīng)濟上的成本開支或交貨的延遲。本公司有多年代理德國多功能修補機器的經(jīng)驗。 在不斷創(chuàng)新改良 的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出“智能多功能修補王”。采用國內(nèi)外資廠家生產(chǎn)的 最優(yōu)質(zhì)的零配件，在性能上更勝一籌。在市場中俱有相當(dāng)?shù)男詢r比。該機型簡介：此機型為生造智能修補機械設(shè)備產(chǎn)品，是我公司 針對廣大模具業(yè)、鑄造業(yè)、電器制造業(yè)、醫(yī)療器械、汽車、造船、鍋 爐、建筑、鋼構(gòu)、橋梁建設(shè)等行業(yè)改良生產(chǎn)，具有廣泛的適用性。在 國內(nèi)是廣大中小企業(yè)的首選修補設(shè)備。智能冷焊機修補原理：智能冷焊機是通過微電瞬間放電產(chǎn)生的高熱能將專用焊絲熔覆 到工件的破損部位，與原有基

43、材牢固熔接，焊后只需經(jīng)過很少打磨拋 光的后期處理。.工作原理： 智能修補冷焊機的原理是，利用充電電容， 以10 310-1秒的周期，10 610-5秒的超短時間放電。電極 材料與工件接觸部位會被加熱到 800025000C,等離子化狀態(tài)的熔 融金屬以冶金的方式過渡到工件的表層。 圖1所示的是（堆焊，涂層） 的示意圖及各種特性。A區(qū)是堆焊到工件表面的涂層或堆焊層，由于 與母材之間產(chǎn)生了合金化作用，向工件內(nèi)部擴散，熔滲，形成了擴散 層B,得到了高強度的結(jié)合.實現(xiàn)冷焊（熱輸入低）：為什么能實現(xiàn)冷焊呢，如圖2所示,放電時間（Pt）與下一次放電間隔時間（It）相比極短，機器有足夠 的相對停止時間，熱量會

44、通過工件基本體擴散到外界，因此工件的被 加工部位不會有熱量的聚集。雖然工件的升溫幾乎停留在室溫，可是 由于瞬時熔化的原因，電極尖端的溫度可以達到 25000C左右.3.結(jié)合強度高：利用智能修補冷焊機進行修補堆焊時，既然 熱輸入低，為什么結(jié)合強度還很大呢？這是因為焊條瞬間產(chǎn)生金屬熔 滴，過渡到與母材金屬的接觸部位，同時由于等離子電弧的高溫作用， 表層深處開成像生了根一樣的強固的擴散層。 呈現(xiàn)出高結(jié)合性，不會 脫落。產(chǎn)品優(yōu)點：1、設(shè)計合理，自由調(diào)節(jié)。可根據(jù)不同金屬材質(zhì)選用不同檔放電 頻率，以達到最佳修補效果。2、熱影響區(qū)域小。堆覆的瞬間過程中無熱輸入，因而無變形， 咬邊和殘余應(yīng)力。不會產(chǎn)生局部退火

45、，修復(fù)后不需要重新熱處理。3、極小的焊補沖擊，本焊機在焊補過程中克服了普通瀛弧焊對 工件周邊產(chǎn)生沖擊的現(xiàn)象。對沒有余量的工件加工面也可進行修補。4、修復(fù)精度高：堆焊厚度從幾微米到幾毫米，只需打磨，拋光5、熔接強高：由于充分滲透到工件表面材料產(chǎn)生極強的結(jié)合力6、攜帶方便：重量輕（28公斤），220V電源，無工作環(huán)境要求7、經(jīng)濟性：在現(xiàn)場立刻修復(fù)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省費用。8、一機多用：可進行堆焊，表面強化等功能。通過調(diào)節(jié)放電功率和放電頻率可獲得要求 的堆焊和強化的厚度的光潔度。9、堆焊層硬度及補材多樣性：使用不同的電極棒材料（補材）可獲得不同要求的硬度。堆焊修 補 層硬度可從HRC 25HRC 6

46、2。主機控制系統(tǒng)：采用改進型內(nèi) 置工控微機進行雙閉環(huán)精密控制。其穩(wěn)定性和運行能力遠遠優(yōu)于同類 產(chǎn)品，采用智能IC控制板。氣體保護系統(tǒng)：改為微機控制的同步敏 氣保護系統(tǒng)，使鼠氣保護更好，焊接效果更加牢固，美觀。同時保持 了原有優(yōu)點-與激光焊機媲美，可以最大限度地節(jié)約瀛氣。安裝條件 及耗材：（28C）,濕度：5% to 75%不結(jié)露220伏50HZ交流電， 電壓穩(wěn)定，環(huán)境：干凈無灰塵或灰塵較少 .主要消耗：焊絲、瀛氣、 電.*適應(yīng)范圍：沖模鍛模注塑模鑄模壓鑄模金屬類產(chǎn)品 機器零部件工具1）適用的材質(zhì)鋁質(zhì)、鋁合金 銅質(zhì)、銅合金 碳鋼、不銹鋼 全鋼、半 鋼鑄鋼、鑄鐵2）修復(fù)的缺陷針孔、氣孔 毛刺、飛邊 磕碰、劃傷 崩角、塌角 砂 眼、裂紋磨損、內(nèi)陷 制造錯誤、制造缺陷、焊接缺陷3）修復(fù)的缺陷部位尖角、銳邊 溝梢、側(cè)壁 底部、深腔 平面、分型 生產(chǎn)作業(yè)線上現(xiàn)場修復(fù)飛行器制造中常用的表面處理方法在航空史上，最初用硬鋁板材做飛機蒙皮的嘗試，因出現(xiàn)晶間腐蝕而失敗。在發(fā)明并生產(chǎn)出表面包 鍍純鋁的硬鋁板材之后，飛機才有可能采用全金屬結(jié)構(gòu)形式。 耐熱