材料表面技術(shù)樣本

當(dāng)代表面技術(shù)第一章表面技術(shù)概論表面技術(shù)涵義19世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，材料品種日益繁多，為了適應(yīng)高強(qiáng)度、高硬度和耐磨、耐高溫、耐酸堿腐蝕等不同特殊規(guī)定，人們需要不斷開(kāi)發(fā)各種特殊合金材料，但這些合金材料往往價(jià)格昂貴。因而，人們?cè)噲D采用各種表面技術(shù)對(duì)普通鋼材表面進(jìn)行加工，以變化其表面性能，使其適應(yīng)復(fù)雜工作環(huán)境。此外，磨損、腐蝕等失效都是一方面發(fā)生在材料表面，通過(guò)對(duì)材料表面進(jìn)行有效解決，可以極大地提高材料壽命。因而，迫切需要開(kāi)發(fā)出各種行之有效表面技術(shù)，正是基于這樣背景，逐漸形成了一門新興學(xué)科——表面工程學(xué)。

表面工程技術(shù)發(fā)展始于20世紀(jì)60年代末，近30年來(lái)發(fā)展尤為迅速。在老式表面解決技術(shù)不斷改進(jìn)、不斷完善同步，又有科學(xué)技術(shù)逐漸滲入到該領(lǐng)域，各種表面技術(shù)互相融合，從而使當(dāng)代表面技術(shù)進(jìn)入了一種新發(fā)展時(shí)期。表面技術(shù)是一門博大精深、實(shí)用價(jià)值極高技術(shù)。材料科學(xué)所面臨若干艱巨任務(wù)，如規(guī)定材料硬而不脆、耐磨而易車削、質(zhì)高而價(jià)廉等間題，通過(guò)表面技術(shù)在相稱限度上都可迎刃而解。除本文所提及巨大作用外，用表面技術(shù)合成人工構(gòu)造材料、復(fù)合材料及沉積非晶態(tài)涂層及制取復(fù)合涂層方面都顯示了巨大應(yīng)用潛力。表面技術(shù)是一項(xiàng)能使產(chǎn)品獲得高附加值技術(shù)。英國(guó)產(chǎn)品每年靠表面技術(shù)預(yù)計(jì)增值100億英鎊，如果對(duì)表面技術(shù)進(jìn)行全開(kāi)發(fā)，有也許節(jié)約200。萬(wàn)到400億埃居(約200億英鎊)，可見(jiàn)表面技術(shù)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)巨大作用。國(guó)內(nèi)在濕法鍍覆等方面獲得了令人矚目成就，但在PVD和表面改性方面尚有許多工作要做。這一方面要靠廣大科技人員才智與努力，同步關(guān)于領(lǐng)導(dǎo)部門在設(shè)備資金投入上予以有力支持也至關(guān)重要。只有這樣，國(guó)內(nèi)表面技術(shù)才干以新面貌進(jìn)入21世紀(jì)，全方位趕上和領(lǐng)先世界水平。一、什么是表面技術(shù)從廣義上講，表面技術(shù)是直接與各種表面現(xiàn)象或過(guò)程關(guān)于，能為人類造福或被人們運(yùn)用技術(shù)。任何表面在普通狀況下事實(shí)上都是界面。兩種不同相之間交界，稱為界面，在任何兩相界面上都可以發(fā)生復(fù)雜物理或化學(xué)現(xiàn)象，總稱為表面現(xiàn)象。固體材料界面有三種：表面――固體材料與氣體或液體分解面。晶界（或亞晶界）――多晶體內(nèi)部成分、構(gòu)造相似而取向不同晶粒（或亞晶）之間界面。相界――固體材料中成分、構(gòu)造不同兩相之間界面。它重要涉及：表面覆蓋（在材料表面施加各種覆蓋成）、表面改性、表面加工以及表面濕潤(rùn)、表面催化、膜技術(shù)等。二、使用表面技術(shù)目提高材料抵抗環(huán)境能力，同步具備裝飾效果。通過(guò)使用表面技術(shù)，可以提高材料在各種介質(zhì)（如空氣、淡水、海水、土壤、酸、堿、鹽等）中耐蝕性，還可以提高材料表面硬度，從而提高材料耐磨性以及耐疲勞性。有不銹鋼鏡面板;不銹鋼絲紋板;不銹鋼刻花板;不銹鋼彩色板;著色鋁合金制品;彩色(有機(jī)涂層)鋼板;金屬表面仿金電鍍層;鐘、表殼表面離子鍍金色氮化欽層，鋼鐵零、部件上電鍍黑鎳層、黑鉻層，電鍍鋅制品表面彩色鈍化膜等。賦予材料表面某種功能特性。涉及光、熱、電、磁、聲、吸附、分離等各種物理和化學(xué)特性。實(shí)行特定表面加工來(lái)制造構(gòu)件、零部件和元器件等。修補(bǔ)金屬表面缺陷和磨損普遍采用熱噴涂技術(shù)修復(fù)磨損件。刷鍍是修補(bǔ)金屬表面磨損比較便宜手段。特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)樸，操作靈活，適于野外和現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，特別是對(duì)于大型、精密設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)不解體修復(fù)，更具備獨(dú)特長(zhǎng)處。當(dāng)前刷鍍技術(shù)已廣泛用于修復(fù)加工超差件，以及工件表面磨損、凹坑和斑蝕等缺陷部位。三、表面技術(shù)實(shí)行途徑表面涂覆（表面覆蓋）金屬覆蓋層：電鍍化學(xué)鍍熱浸鍍噴鍍（噴涂）真空濺射離子鍍化學(xué)氣相沉積非金屬覆蓋層：化學(xué)氧化陽(yáng)極氧化磷酸鹽解決鉻酸鹽解決涂料覆蓋玻璃鋼襯里橡膠襯里搪瓷襯里防銹油脂陶瓷襯里表面改性用機(jī)械、物理和化學(xué)辦法，變化材料表面形貌、化學(xué)成分、相構(gòu)成、微觀構(gòu)造、缺陷狀態(tài)或應(yīng)力狀態(tài)。表面改性技術(shù)基本上有兩大類型，即表面合金化過(guò)程與表面涂層過(guò)程。前者采用合金化元素改進(jìn)合金本來(lái)表面，如把碳或氮通過(guò)不同辦法解決鋼表面;后者則是將新材料沉積在表面為之提供保護(hù)涂層。表面改性技術(shù)重要有：噴丸強(qiáng)化表面熱解決化學(xué)熱解決等離子擴(kuò)滲解決激光表面解決電子束表面解決高密度太陽(yáng)能表面解決離子注入表面改性表面加工：通過(guò)物理化學(xué)辦法使金屬表面形貌發(fā)生變化，但不變化金屬表面金相組織和化學(xué)成分。表面微細(xì)加工、拋光、蝕刻、整體包覆第二節(jié)表面技術(shù)應(yīng)用表面技術(shù)應(yīng)用廣泛性和重要性1、廣泛性當(dāng)前，表面技術(shù)應(yīng)用遍及各行各業(yè)，包括內(nèi)容也十分廣泛工業(yè)領(lǐng)域：可用于耐蝕、耐磨、修復(fù)、強(qiáng)化、裝飾等方面。學(xué)科領(lǐng)域：涉及光、電、磁、聲、熱、化學(xué)、生物等方面應(yīng)用。材料領(lǐng)域：表面技術(shù)涉及基體材料不但有金屬材料，也涉及無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料及復(fù)合材料。2、重要性保護(hù)材料表面，延長(zhǎng)其使用壽命，從中獲得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益材料疲勞斷裂、磨損、腐蝕、氧化等普通都是從材料表面開(kāi)始，她們所帶來(lái)?yè)p失和破壞是十分驚人，僅從腐蝕這個(gè)方面來(lái)看，據(jù)記錄，全世界每年損耗金屬達(dá)一億噸以上，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家因腐蝕破壞導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值2％－4％。美國(guó)75年腐蝕損失約700億美元，占國(guó)民生產(chǎn)總值4。2％，大大超過(guò)了當(dāng)年所有自然災(zāi)害總和（125億美元，5。6倍），美國(guó)腐蝕損失達(dá)3000億美元，相稱于美國(guó)當(dāng)年軍費(fèi)開(kāi)支。日本1。8％，英國(guó)3。5％，意大利6。6％，波蘭6－10％。國(guó)內(nèi)按4％計(jì)算，每年損失達(dá)1000億元，所損失鋼材約800萬(wàn)噸，相稱于首鋼一年產(chǎn)量，可鋪13條雙軌京廣鐵道線。由此可見(jiàn)，采用各種表面技術(shù)，加強(qiáng)材料表面保護(hù)具備十分重要意義。從材料表面作用來(lái)看，許多產(chǎn)品性能，重要取決于表面性質(zhì)和狀態(tài)材料科學(xué)所面臨若干艱巨任務(wù)，如規(guī)定材料硬而不脆、耐磨而易車削、質(zhì)高而價(jià)廉等間題，通過(guò)表面技術(shù)在相稱限度上都可迎刃而解。應(yīng)用表面技術(shù)可以生產(chǎn)出各種新材料、新器件表面技術(shù)在構(gòu)造材料以及工程構(gòu)件和機(jī)械零部件上應(yīng)用表面技術(shù)在功能材料和元器上應(yīng)用表面技術(shù)在其他方面應(yīng)用1、凈化空氣用觸媒載體（吸附辦法）凈化汽車尾氣2、凈化水質(zhì)3、生物醫(yī)學(xué)綠色能源第三節(jié)表面技術(shù)發(fā)展一、表面涂覆技術(shù)發(fā)展在表面涂敷技術(shù)中，涂料和土裝飾一種重要構(gòu)成某些。早在公元前，咱們祖先從野生漆樹(shù)收集天然漆，用來(lái)裝飾器皿。直到本世紀(jì)代，由于化學(xué)工業(yè)發(fā)展，浮現(xiàn)了酚醛樹(shù)脂，才給變了涂料完全依賴天然材料局面。30年代浮現(xiàn)了醇酸樹(shù)脂，使涂料掙脫了油樹(shù)脂型格局，從而進(jìn)入了合成樹(shù)脂涂料時(shí)期，發(fā)展成為當(dāng)前18大涂料類。她們合用范疇遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了裝飾目，已涉及到材料保護(hù)和具備各種功能領(lǐng)域。由于涂料制造和涂裝行業(yè)是資源耗量很大工業(yè)領(lǐng)域，又是大氣和水質(zhì)污染源之一，因而開(kāi)發(fā)和采用資源運(yùn)用率高，低污染或無(wú)污染型涂料和涂裝技術(shù)已成為重要研究方向。熱噴涂因基材可以不經(jīng)高溫，可用作涂層材料類型廣泛，土層性能優(yōu)良，共建外形尺寸上沒(méi)有限制，成本低，從而成為廣泛使用表面技術(shù)。此類技術(shù)開(kāi)發(fā)和使用是從本世紀(jì)初開(kāi)始。七十年代，熱噴涂技術(shù)向著高能﹑高速﹑高效發(fā)展。八十年代以來(lái)，熱噴涂技術(shù)向著涂層質(zhì)量進(jìn)一步提高以及精密﹑智能化方向發(fā)展。二、金屬表面強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展金屬材料普通適當(dāng)合金形式進(jìn)行使用，具備良好強(qiáng)度和塑性配合，優(yōu)良加工性，許多金屬還具備優(yōu)秀物理特性，因而應(yīng)用非常廣泛。金屬材料表面在外環(huán)境下容易發(fā)生各類磨損﹑腐蝕﹑氧化和疲勞等破壞。因而，金屬表面強(qiáng)化技術(shù)受到人們注重。代，噴丸強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用于汽車領(lǐng)域；60年代后來(lái)用在航空中得到應(yīng)用。使得經(jīng)噴丸后，零部件抗疲勞性和抗力學(xué)腐蝕性有了明顯提高，而生產(chǎn)成本低廉，因而成為一種重點(diǎn)采用表面技術(shù)。表面熱解決和化學(xué)熱解決也是人們?cè)缇褪褂帽砻婕夹g(shù)。這些技術(shù)早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)就開(kāi)始應(yīng)用。到了19世紀(jì)和20世紀(jì)初人們對(duì)電進(jìn)行了廣泛研究之后，一系列以電為基本表面解決新技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來(lái)。如等離子熱化學(xué)技術(shù)和等離子鍍膜技術(shù)。同步，激光和電子束也在該領(lǐng)域得到應(yīng)用。三、表面加工技術(shù)發(fā)展表面加工技術(shù)包括內(nèi)容十分廣泛，特別是表面微細(xì)加工技術(shù)已成為大規(guī)模集成電路和微細(xì)圖案成型必不可少加工手段，在電子工業(yè)特別是微電子技術(shù)中占有特殊地位。雖然人們?cè)?9世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了硅半導(dǎo)體以及她某些特殊性能，但20世紀(jì)初由于創(chuàng)造了真空二極管和真空三極管，半導(dǎo)體應(yīng)用受到限制。進(jìn)入20——30年代后無(wú)線電通訊對(duì)高頻和超高頻運(yùn)用以及二戰(zhàn)中微波技術(shù)進(jìn)步，都規(guī)定采用半導(dǎo)體器件。與此同步，人們對(duì)半導(dǎo)體結(jié)識(shí)加深，直到1948年終于制成了結(jié)型晶體管，引起了電子學(xué)革新。到1958年平面集成電路得到應(yīng)用。當(dāng)前，已從特大集成電路向吉規(guī)模集成電路進(jìn)軍。到今天，微細(xì)加工技術(shù)在微電子技術(shù)成就基本上正在向?yàn)闄C(jī)械技術(shù)和納米級(jí)制造技術(shù)推動(dòng)。第二章金屬表面預(yù)解決金屬表面預(yù)解決：是指用物理或化學(xué)辦法除掉金屬表面油污、氧化皮、銹蝕產(chǎn)物和其他污物，而呈現(xiàn)出具備一定粗糙度或光潔度清潔金屬表面。金屬及其制品在使用和加工以及存儲(chǔ)過(guò)程中，表面會(huì)有各種臟物（油污、潤(rùn)滑劑、氧化皮、腐蝕產(chǎn)物、沙塵、油漆等），或者存在變化了金屬表面形狀及表面層組織、構(gòu)造。當(dāng)咱們對(duì)金屬進(jìn)行表面加工（例如在金屬表面施加涂鍍層時(shí)候），這些表面缺陷會(huì)嚴(yán)重影響涂鍍層致密性以及與基體結(jié)合強(qiáng)度，甚至導(dǎo)致表面解決失敗。因而，進(jìn)行表面解決之前，一方面必要把金屬表面解決成干凈表面。表面解決有時(shí)候規(guī)定基體表面具備一定光潔度，有時(shí)候還規(guī)定基體表面有一定粗糙度。第一節(jié)除油從金屬表面除掉油脂過(guò)程，習(xí)慣上叫做除油，也叫脫脂。除油重要辦法有：溶劑除油、堿液除油、電解除油、燒灼（加熱）除油、蒸汽熱洗。一、油污種類油污按化學(xué)性質(zhì)可分兩類：1、皂化類：所有植物和動(dòng)物油脂都屬于皂化類，她它們甘油和高分子有機(jī)酸酯類。它們?cè)趬A液作用下能分解生成溶于水脂肪酸鹽－肥皂和甘油?；瘜W(xué)反映如下：（RCOO）3C3H5+NaOH→RCOONa+C3H5(OH)(肥皂)(甘油)2、非皂化類：指是礦物油，如汽油、潤(rùn)滑油、柴油、原油等，它們?cè)趬A作用下不起化學(xué)分解反映（也就是皂化反映），因而稱為非皂化類油脂，能溶于某些溶劑，在一定條件下，與堿形成乳濁液，也可以從基體表面除去。二、除油劑除油機(jī)理除油時(shí)咱們使用各種除油劑，它們作用機(jī)理時(shí)不相似。歸納起來(lái)，有如下幾種》1、皂化作用：氫氧化鈉和堿性強(qiáng)鹽類與油脂反映生成肥皂和甘油，肥皂和甘油溶于水，而除去油脂。運(yùn)用皂化作用只能除去動(dòng)物和植物油脂。慣用皂化劑有：NaOH、Na2CO3、Na3PO4、Na2SiO3、NaNo2等。2、乳化作用：使用表面活性劑除油，表面活性劑能明顯減少水表面張力或水與油之間界面張力，它分子中既有親水基團(tuán)，又有親油基團(tuán)，親油基團(tuán)與油污分子結(jié)合，而親水基又包圍在外面，形成O/W液滴，分散到液體中，形成乳濁液而除去油污。礦物油等非皂化類油脂只有通過(guò)乳化作用才干除去。慣用乳化劑有：3、潤(rùn)濕作用：表面活性劑溶液滲入油脂中，并在基體表面分散，減少油脂對(duì)基體表面附著力，使之脫落。慣用潤(rùn)濕劑有：4、分散作用：運(yùn)用分散劑把從基體表面脫落油脂分散到溶液中，而除去油脂。慣用分散劑除表面活性劑外，尚有硅酸鈉、磷酸鈉。5、溶解作用：運(yùn)用有機(jī)溶劑對(duì)油脂溶解作用，把油污除去。諸多有機(jī)化合物是非極性或弱極性，而水是一種強(qiáng)極性液體，因此多數(shù)有機(jī)物不容于水，而易溶于極性弱有機(jī)溶劑中，固然極性大有機(jī)物，如乙醇、乙酸等則易溶于水，甚至可以以任何比例于水互溶。三、對(duì)除油劑規(guī)定1、除油效果好，成本低。2、對(duì)基體物腐蝕、安全、無(wú)毒。3、操作以便，容易被水清洗。4、對(duì)后續(xù)工序無(wú)不良影響。5、便于廢水解決，不致引起公害。物理因素在除油過(guò)程中作用1、攪拌：可以處使油污從工件表面脫落下來(lái)，也可以使除油劑于表面充分接觸，并加速油污在溶液中分散過(guò)程，所有這些都可以使除油速度加快。機(jī)械攪拌、空氣攪拌、超聲波清洗2、溫度：溫度升高對(duì)除油過(guò)程有增進(jìn)作用，溫度升高時(shí)，油脂變軟，有助于除油劑滲入和潤(rùn)濕作用，增進(jìn)油脂脫落合分散，溫度升高還會(huì)使酯水解速度加快，溶液對(duì)流作用增強(qiáng)，這些均有助于除油過(guò)程。因而老式除油都是在接近沸點(diǎn)溫度下進(jìn)行。但是高溫除油耗能較高，近年來(lái)，低溫除油越來(lái)越受到人們注重。低溫除油對(duì)表面活性劑依賴限度很大，規(guī)定表面活性劑濃度高達(dá)1％－3％。普通是非離子表面活性劑與陰離子表面活性劑配合使用，為了增進(jìn)表面活性劑溶解，往往還需要加入分散劑（親水基團(tuán)較多表面活性劑）。用這樣除油液在40℃左右室溫下就可以有效地除油。3、電流：除油辦法溶劑除油溶劑除油是，借油脂溶于有機(jī)溶劑中后來(lái)隨溶劑—起揮發(fā)而去掉油脂。它可以溶解皂化和非皂化油脂。由于有機(jī)溶劑只能溶解油脂，而不能溶解油污中非有機(jī)物，因而，溶劑中臟物在溶劑揮發(fā)后仍會(huì)殘留在工件表面上，對(duì)溶劑規(guī)定：(1)無(wú)易燃性；（2）無(wú)毒、無(wú)刺激性氣味；（3）無(wú)腐蝕性；（4）溶劑不分解、不變質(zhì)；（5）溶解油脂能力強(qiáng)、粘度低、比熱小。慣用溶劑：（1）汽油、煤油，價(jià)格便宜，溶解弱極性或非極性油脂，溶解油污能力較強(qiáng)，毒性小，是一種用量大、應(yīng)用普遍有機(jī)溶劑。（2）三氯乙烯，不易燃燒，穩(wěn)定，溶解弱極性或非極性油脂，它對(duì)大多數(shù)金屬物腐蝕作用，但有一定毒性，使用時(shí)要按一定操作規(guī)程，在專門除油設(shè)備中使用。（3）丙酮、酒精，溶解強(qiáng)極性油脂，(4)四氯化碳，、苯，非極性有機(jī)溶劑除油辦法與設(shè)備：用布蘸有機(jī)溶劑擦金屬表面，或者使用“除油機(jī)”進(jìn)行。2、堿液除油用具有堿性化學(xué)試劑溶液除去材料表面油污辦法。運(yùn)用堿和表面活性劑對(duì)油脂皂化作用和乳化作用進(jìn)行。除油劑組分和作用：NaOH：堿性最強(qiáng)除油劑，與動(dòng)植物類油脂發(fā)生皂化反映，使酯類水解為可溶與水肥皂和甘油。NaCO3：皂化作用較NaOH弱，但對(duì)溶液PH值優(yōu)良好緩沖作用，對(duì)油脂層有緩慢潤(rùn)濕和分散作用，對(duì)材料腐蝕作用小，比較適合清洗有色金屬。Na3PO4：慣用是十二水磷酸納(Na3PO4·12H2O)，偏磷酸納(NaPO3)、三聚磷酸納（Na5P3O10）,它們除具備碳酸鈉長(zhǎng)處外，還具備乳化能力，很容易用水清洗，，對(duì)硬水有軟化作用，對(duì)鋁、鋅等金屬?zèng)]有明顯腐蝕作用。Na2SiO3：俗稱水玻璃或泡花堿，潤(rùn)濕、乳化和分散作用，對(duì)強(qiáng)堿液有緩沖作用，也可用作表面活性劑：表面活性劑它可增進(jìn)乳化、分散作用，加快除油過(guò)程。這種物質(zhì)分子中親油端(疏水端)被金屬表面油污所吸附，同步分子中親水端與堿液中水分子結(jié)合，從而提高金屬表面在溶液中潤(rùn)濕性，使之充分地與堿液接觸。此外，表面活性還可以減少油水界面張力和油滴對(duì)金屬表面親合力，從而促使油滴進(jìn)入溶液。同步表面活性劑又被吸附在油滴表面形成乳膠體，使溶液中油滴不會(huì)重新匯集，起到對(duì)油脂乳化、分散作用。除油劑中慣用表面活性劑有水玻璃、肥皂和烷基芳基聚乙二醇(oP乳化劑)，6501(十二烷基二乙醇酰胺)、6503(十二烷基二乙醇酰胺磷酸脂)及TXl0(聚氧乙烯辛烷基酚醚)。堿液除油工藝條件：依照油污狀態(tài)和材料性質(zhì)選取恰當(dāng)除油劑構(gòu)成和使用條件。或與其他除油辦法配合使用。有色金屬盡量不使用NaOH。為節(jié)約能源，盡量在低溫條件使用從成本考慮，除油劑濃度盡量低。堿液除油長(zhǎng)處是：成本低、無(wú)毒、不會(huì)燃燒。缺陷：生產(chǎn)效率低（除油時(shí)間長(zhǎng)）。3、電解除油：在堿性除油液中通直流電，把工件作為陰極或陽(yáng)極，進(jìn)行短時(shí)間電解，而除油辦法。①除油原理a、皂化作用及乳化作用b、電極表面極化作用，減少金屬表面與溶液界面張力c、電極上產(chǎn)生大量氣泡迅速扯破，使油污轉(zhuǎn)變成細(xì)小油珠而被除掉d、氣泡對(duì)溶液還會(huì)起到機(jī)械攪拌作用，加速除油過(guò)程②除油辦法a、陰極除油：將工件作為陰極陽(yáng)由不溶性電極材料制成。反映式：2H2O+2eH2+2OH-特點(diǎn)：析出氣體為H2，氣泡小，數(shù)量多，面積大，除油效率高，不腐蝕工件。但容易產(chǎn)生氫脆，零件表面上有黑色掛灰。陽(yáng)極除油：將工件作為陽(yáng)極，陰極可以使用鋼板。反映式：4OH--4eO2+H20特點(diǎn)：析出氣體為氧氣，氣泡大，數(shù)量少，氧氣析出使陽(yáng)極附近PH值下降，減少油脂皂化反映速度，除油效率低，陽(yáng)極具備溶解性，對(duì)金屬有腐蝕性。鋅、錫、銅及其合金不適當(dāng)用陽(yáng)極除油。陰陽(yáng)極交替除油為解決陰極除油產(chǎn)生氫脆，陽(yáng)極除油零件被溶解問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，經(jīng)常采用陰、陽(yáng)極交替除油辦法，即先用陰極除油，再轉(zhuǎn)為短時(shí)間陽(yáng)極除油，或是先用陽(yáng)極除油，再轉(zhuǎn)為陰極除油。4、燒灼除油和蒸氣熱洗第二節(jié)酸洗除銹酸洗目和作用為了除掉金屬表面腐蝕產(chǎn)物或氧化皮。除銹多用酸，稱之為酸洗。金屬表面氧化產(chǎn)物銹是指金屬在水和氧等作用下，在其表面生成固體腐蝕產(chǎn)物。普通咱們說(shuō)鐵銹，就是指由于高溫氧化在鋼鐵表面形成氧化皮。普通金屬在使用環(huán)境下，都會(huì)受到腐蝕而生銹。例如：對(duì)碳素構(gòu)造鋼，表面氧化物重要由FeO、Fe2O3、Fe3O4構(gòu)成。酸洗液組分和作用1、酸洗用酸：硫酸：對(duì)金屬氧化物溶解能力較弱，熱硫酸對(duì)鋼鐵材料酸洗能力較強(qiáng)，但溫度過(guò)高容易導(dǎo)致腐蝕，并使鋼鐵基體產(chǎn)生氫脆。經(jīng)常與其他酸配合使用。硫酸+鉻酸或重鉻酸鹽用于鋁活化劑硫酸＋硝酸用于不銹鋼和銅、銅合金酸洗硫酸＋氫氟酸用于不銹鋼酸洗鹽酸：對(duì)金屬氧化物清洗作用較好，可以對(duì)各種金屬進(jìn)行清洗。硝酸：不能單獨(dú)用于酸洗，與氫氟酸配合用來(lái)除去鉛、不銹鋼、鎳基、鐵基合金上氧化物。2、酸洗緩蝕劑目：防止金屬過(guò)腐蝕和氫脆。重要有：若丁（二鄰甲基苯硫脲）、硫脲、硫脲與烏洛托品等。3、酸洗用增進(jìn)劑目：加入酸液中可以加快酸洗速度。重要有無(wú)機(jī)鹽和表面活性劑。化學(xué)酸洗酸洗依照反映原理可分為化學(xué)酸洗和電化學(xué)酸洗。化學(xué)酸洗是金屬表面浸入恰當(dāng)濃度和一定溫度酸液中，通過(guò)化學(xué)反映而除去金屬氧化物辦法。反映原理以鋼鐵化學(xué)酸洗為例，F(xiàn)eO+2HCIFeCI2+H2OFeO3+6HCIFeCI3+H2OFe3O4+8HCI2FeCI3+FeCI2+4H2O通過(guò)這些反映，鐵氧化物溶解而進(jìn)入溶液，同步夾雜在鐵氧化物孔隙中大量散碎鐵還會(huì)與鹽酸發(fā)生反映而放出氫氣Fe+2HCIFeCI2+H2產(chǎn)生氫氣能把疏松氧化層從鋼鐵表面剝離下來(lái)。影響因素酸洗溶液濃度和溫度影響鹽酸酸洗時(shí),鹽酸溶液濃度和溫度直接影響著溶液活性,酸洗速度隨鹽酸濃度增長(zhǎng)而增長(zhǎng),雖溫度升高而增快,如圖2—1所示。雖然提高鹽酸濃度可以增長(zhǎng)酸洗速度，但由于鹽酸濃度超過(guò)18%時(shí)，基體溶解速度將明顯增長(zhǎng)。因而，實(shí)際生產(chǎn)中普通采用10%左右鹽酸進(jìn)行酸洗。升高鹽酸溶液溫度同樣可以提高鹽酸溶液活性，但因溫度高時(shí)，鹽酸揮發(fā)性大，污染環(huán)境。因此普通采用增長(zhǎng)鹽酸濃度而但是分升高溫度辦法來(lái)提高酸洗速度，多采用在室溫下進(jìn)行酸洗。硫酸酸洗時(shí)，在一定酸濃度范疇內(nèi)，酸溶液活性隨濃度增長(zhǎng)而提高。當(dāng)硫酸濃度為25%—30%時(shí)，活性最大，酸洗速度最快，即酸洗時(shí)間最短。酸濃度超過(guò)30%時(shí)，酸洗速度隨濃度增長(zhǎng)而減少，當(dāng)濃度達(dá)到60%時(shí)，是鋼鐵發(fā)生鈍化現(xiàn)象，酸洗主線不能進(jìn)行。因此生產(chǎn)中普通采用20%左右硫酸濃度進(jìn)行酸洗。酸洗溶液濃度對(duì)酸洗時(shí)間影響如圖2—2所示。（114頁(yè)上）提高硫酸溶液溫度同樣可以提高硫酸溶液活性，增長(zhǎng)酸洗速度。但溫度超過(guò)70℃時(shí)，硫酸溶液對(duì)于鋼鐵基體腐蝕速度增長(zhǎng)不久，同步氫脆傾向增大，因此生產(chǎn)中硫酸酸洗時(shí)溫度采用50—60℃。此外，從表2—1列出鹽酸和硫酸溶液濃度與溫度對(duì)酸洗時(shí)間影響成果還可以看出，鐵在鹽酸溶液中其酸洗速度隨溫度升高而加快限度，比在硫酸溶液中小。在鹽酸溶液中酸洗時(shí)，酸濃度對(duì)酸洗速度有很大影響，而在硫酸中溫度對(duì)酸洗速度影響很大。表2—1鹽酸和硫酸濃度與溫度對(duì)酸洗時(shí)間影響酸洗濃度%酸洗時(shí)間（min）硫酸濃度%酸洗時(shí)間（min）18℃40℃60℃18℃40℃60℃5105518156525101351204532138酸溶液中Fe影響無(wú)論是用鹽酸酸洗還是用硫酸酸洗，總趨勢(shì)是溶液中Fe離子含量逐漸增長(zhǎng)，并對(duì)酸洗速度有較大影響。鹽酸酸洗時(shí)，溶液中FeCl2濃度增大，并不一定減少酸洗速度，相反，由于酸洗時(shí)生成了極易溶于水FeCl2，因此在一定含鐵量范疇內(nèi)，隨Fe2+離子濃度增長(zhǎng)，酸洗速度加快，直到Fe2+離子濃度達(dá)到該溶液中飽和度為止。由此可見(jiàn)，酸洗速度不是簡(jiǎn)樸依賴于Fe離子絕對(duì)含量，而更重要是決定于FeCl2再該鹽酸下飽和度。由于有時(shí)酸溶液中FeCl2含量已經(jīng)很高，但若再該鹽酸濃度下，F(xiàn)eCl2并不飽和話，則溶液仍具備很強(qiáng)酸洗能力：相反，F(xiàn)eCl2含量并不太高，如果已經(jīng)達(dá)到該濃度下飽和狀態(tài)，其酸洗能力就會(huì)明顯下降，此時(shí)雖然延長(zhǎng)酸洗時(shí)間已無(wú)濟(jì)于事。如下表，列出了不同鹽酸濃度下FeCl2飽和度。鹽酸濃度%溶劑鹽酸含量（g）FeCl2最大溶解量（g）FeCl2飽和度（%）810141621283110010010010010010010053484340.316.77.45.553484340.316.77.45.5從表中數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)鹽酸濃度達(dá)到10%時(shí)，F(xiàn)eCl2飽和度為48%，而鹽酸濃度為31%時(shí)其飽和度只有5.5%。因而鹽酸酸洗時(shí)采用低濃度鹽酸酸洗較為適當(dāng)。實(shí)驗(yàn)表白，在2%—15%鹽酸中酸洗，F(xiàn)e離子含量不大于16%時(shí)，酸洗效果最佳。在硫酸酸洗中，硫酸亞鐵含量對(duì)酸洗時(shí)間影響如圖2-—3所示。從圖中可以看到，酸洗時(shí)間隨硫酸亞鐵含量增長(zhǎng)而延長(zhǎng)，但硫酸濃度為20%左右時(shí)，不論硫酸亞鐵含量是多少，酸洗時(shí)間均有一種最小植。當(dāng)硫酸亞鐵濃度增大到接近或達(dá)到在溶液中飽和度時(shí)，不但酸洗速度最慢，由于鐵鹽殘留在工件表面上，使表面變黑變臟：過(guò)度硫酸鹽結(jié)晶也容易引起工件表面過(guò)酸洗缺陷。因而，酸洗溶液中硫酸亞鐵濃度不應(yīng)超過(guò)其在當(dāng)時(shí)條件下飽和度。（1.15）3酸洗工藝條件a鋼鐵化學(xué)酸洗配方及操作條件見(jiàn)表2—2。表2—2鋼鐵化學(xué)酸洗配方及操作條件溶液成分（g\l）12345硫酸鹽酸氫氟酸硫脲烏落托品200—2502—380—1501—3150—2001—3100—1501—310010—20溫度（℃）時(shí)間（min）30—5015—2060—7010—1530—5015—2030—4020—2530—5020—25在鋼材生產(chǎn)中，帶鋼﹑鋼板﹑鋼絲酸洗多數(shù)是在持續(xù)密閉酸槽中進(jìn)行。鹽酸濃度為5%——20%，酸洗溫度為70——85℃，溶液中氯化亞鐵含量控制在10——15%；或者是使用溫度不大于85℃15——25%硫酸溶液，其硫酸亞鐵含量應(yīng)控制在200——250g\l。如果是非持續(xù)酸洗，鹽酸濃度為5%——20%，酸洗溫度為40——50℃；或者是硫酸濃度為20——25%，酸洗溫度為50——60℃?？紤]到硫酸和鹽酸對(duì)鐵氧化物作用不同，國(guó)內(nèi)也有使用硫酸與鹽酸混合夜進(jìn)行酸洗。混合酸洗溶液成分是：H2SO450—100g/l和HCL150—100g/l,或者是H2SO4150—200g/l﹑HCI250—400g/l﹑FeCL3·6H2O3—5g/l和若丁2—3g/l。酸洗后往往在鋼件表面殘留酸和鐵鹽，因而，對(duì)酸洗過(guò)工件還要再熱及冷流動(dòng)水中進(jìn)行清洗，以保證表面清潔度，用熱流動(dòng)水清洗時(shí)，溫度為70—80℃，清洗時(shí)間為5—9min；用冷流動(dòng)水清洗時(shí)，清洗時(shí)間也為5—9min。b銅和銅合金銅和銅合金酸洗，普通是在硫酸﹑硝酸和加有少量鹽酸混合酸夜中進(jìn)行。當(dāng)工件表面氧化膜很薄時(shí)，可省去預(yù)酸洗而直接進(jìn)行光亮酸洗解決。銅和銅合金化學(xué)酸洗溶液配方及操作條件見(jiàn)表2——3表2——3銅和黃酸洗配方及操作條件溶液成分（ml/l）預(yù)酸洗光亮酸洗1212硫酸硝酸鹽酸氯化鈉，g/l水160—180210—2204（或3—6）余量500200—250微量余量500250—3003—5余量180—260340—38012余量溫度（℃）時(shí)間（min）<302—420——303—5<301—3<303—5酸洗時(shí)，銅氧化物分別與硫酸、硝酸和鹽酸發(fā)生下述反映：CuO+H2SO4→CuSO4+H2OCuO+2HNO3→Cu（NO3）2+H2OCuO+2HCL→CuCL2+H2O但是，由于銅活潑性較差，因而不能與稀硫酸和稀鹽酸反映而放出氫氣，她只能和具備氧化性酸進(jìn)行反映。銅和濃硫酸進(jìn)行下列反映：Cu+2H2SO4→CuSO4+SO2↑+2H2O銅和濃硝酸反映放出NO2：Cu+4HNO3→Cu(NO3)2+2NO2+2H2O銅和稀硝酸反映放出NO：3Cu+8HNO3→3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O在用硫酸﹑硝酸﹑鹽酸混合溶液酸洗時(shí)，與銅發(fā)生反映重要是硝酸，因而反映時(shí)會(huì)放出大量棕紅色刺鼻氣體即氮氧化物混合物（NOx），污染環(huán)境。對(duì)此，可以通過(guò)加入抑制劑如尿素﹑明膠﹑聚已二醇和表面活性劑等，以減少氮化物危害。用上述混合酸溶液對(duì)黃銅進(jìn)行酸洗時(shí)，要特別注意防止過(guò)腐蝕現(xiàn)象。由于混合酸中當(dāng)硫酸和鹽酸含量不變時(shí)，硝酸含量增長(zhǎng)，銅溶解速度就迅速上升，而鋅溶解速度變化很小。當(dāng)硫酸和硝酸含量一定期，鹽酸含量增長(zhǎng)，則鋅溶解速度上升，而銅溶解速度稍有減少。在酸洗時(shí)，對(duì)的酸比應(yīng)使銅和鋅溶解速度等于她們?cè)邳S銅中含量比。若鹽酸含量局限性，黃銅表面殘留過(guò)多鋅，則呈暗淡黃色；若鹽酸含量不多或硝酸含量局限性，則黃銅表面會(huì)浮現(xiàn)棕褐色斑點(diǎn)。這是由于鋅過(guò)腐蝕而銅溶解局限性所導(dǎo)致黃銅脫鋅。酸洗速度還取決于溫度。當(dāng)酸洗溶液溫度達(dá)到50℃時(shí)，銅溶解速度起初增大，而后迅速減少，鋅溶解速度變化不大，因而酸洗效果不好。當(dāng)溫度超過(guò)50℃時(shí)，混合酸開(kāi)始分解。實(shí)踐表白，銅和銅合金酸洗溫度應(yīng)控制在30℃如下。用氯化鈉代替鹽酸目，是既可以保持氯離子活化作用，又可以減少溶鋅時(shí)所析出氧，使腐蝕作用減緩。C鋁和鋁合金鋁是兩性金屬，她氧化物即溶于堿，也溶于酸，因此鋁和鋁合金即可以用堿洗，也可以用酸洗。例如，在含65g鉻酐﹑360g硫酸和100ml水溶液中，于60—70℃溫度下進(jìn)行除銹。溶液中鉻酐也可以用硝酸代替，還可以加入適量氫氟酸。表2—4列出不同鋁合金酸洗配方及操作條件。表2—4不同鋁合金酸洗配方及操作條件。材料溶液成分溫度（℃）時(shí)間（s）純鋁，Al—MnAL—Cu(低)50%HNO3室溫5—30AL—Cu(高)AL—Cu—MgAL—SiAL—Mn—Si30—50%HNO3+3—5%HF室溫5—30AL—Mg(高)15—20%H2SO460—805—10酸洗液中，硫酸重要作用是有選取溶解上述鋁合金表面金屬鋁和氧化鋁，可以提高合金表面和酸液活性，同步提高酸液整平作用。硫酸濃度普通在8—25%較為適當(dāng)。如果她濃度低于8%，其酸洗速度就慢，易使合金受到點(diǎn)腐蝕。如果濃度高于25%，就會(huì)減少酸洗質(zhì)量，使合金表面浮現(xiàn)半透明物膜。硫酸在酸洗化學(xué)反映如下：2AL+3H2SO4=AL2(SO4)3+3H2↑AL2O3+3H2SO4=AL2(SO4)3+3H2O硝酸作用是，一方面與合金表面金屬鋁起化學(xué)反映生成氧化鋁，另一方面又及時(shí)溶解氧化鋁膜而生成硝酸鋁。這對(duì)提高酸洗表面質(zhì)量起到重要作用。在酸洗液中，硝酸濃度在25—50%較為適當(dāng)。硝酸在酸洗中化學(xué)反映如下：2AL+6HNO3=AL2O3+6NO2↑+3H2O4AL+4HNO3=2AL2O3+4NO↑+2H2OAL2O3+6HNO3+2AL(NO3)3+3H2O氫氟酸對(duì)除去含硅鋁合金表面暗灰色硅浮灰，以提高酸洗表面質(zhì)量，起到一定作用，其化學(xué)反映如下：Si+4HF+4HNO3=SiF4↑+4NO2↑+4H2O為了獲得比較光亮鋁和鋁合金表面，則可采用含表面活性劑磷酸溶液進(jìn)行酸洗。酸洗溶液成分如下：磷酸（85%）100ml/l丁醇400ml/l異丙醇300ml/l水200ml/l鋁和鋁合金通過(guò)酸洗后，必要及時(shí)用流動(dòng)溫水和冷水清洗，以徹底除去表面殘留酸液，從而防止鋁和鋁合金表面受到腐蝕。D其她有色金屬除常用銅和銅合金及鋁和鋁合金外，有色金屬中鋅﹑鎂﹑錫和鉛等酸洗用配方及操作條件見(jiàn)表2—5表2—5有色金屬酸洗配方及操作條件溶液成分（g/l）鋅和鋅合金鎂和鎂合金錫鉛硫酸鹽酸硝酸鉻酐氫氟酸50—10010—20150—25080—120100—30050—100溫度（℃）時(shí)間（min）室溫<1室溫<1室溫8—12室溫<1室溫1—3室溫<14酸洗除油一步法及除油﹑除銹﹑磷化﹑鈍化“四合一法”把酸洗和除油兩道工序和為一步稱為酸洗除油一步法。她是在酸﹑乳化劑和少量緩蝕劑配成水溶液中進(jìn)行。這種工藝只合用于鋼鐵材料及其制品表面銹蝕和油污不太嚴(yán)重狀況，見(jiàn)表2—6列出鋼鐵材料酸洗除油一步法用配方及操作條件。由于一步法溶液酸性強(qiáng)，又要加熱，因而規(guī)定容器和加熱器能耐酸﹑耐熱，同步必要設(shè)立良好塑料或玻璃鋼抽風(fēng)機(jī)，以保證操作安全和人身健康。表2—6鋼鐵材料酸洗除油一步法用配方及操作條件溶液成分（g/l）12硫酸硫脲op乳化劑若丁氯化鈉200—2503—56—8320—3505—103—515—20溫度（℃）時(shí)間（min）60—6540—9050—5510—50“二合一法”配方成分1（%）2（g/l）作用工業(yè)硫酸（相對(duì)酸度1.84）工業(yè)鹽酸（含量30%）十二烷基磺酸鈉若丁六次甲基四胺三乙醇胺氯化鈉（工業(yè)鹽）平評(píng)加水15——25——60.06——0.1——————6余量150——200200——30010——32200——300——余量酸洗除銹除銹潤(rùn)濕，分散，除油緩蝕緩蝕緩蝕，分散增進(jìn)劑潤(rùn)濕，分散，除油“四合一法”配方磷酸二氫錳700g磷化劑硝酸鋅200g磷化劑氟化鈉200g磷化劑氧化鋅70g磷化劑磷酸200ml磷化劑除銹酒石酸50g除銹硝酸鈉50g鈍化劑亞硝酸鈉20g鈍化劑OP——1040ml除油絡(luò)合劑（檸檬酸鈉）20g除油或銹水10L第三節(jié)涂層與鋼材表面粘附理論1物理作用a范德華力：色散力，誘導(dǎo)力，取向力范德華力：金屬對(duì)表面涂層有一種物理吸附作用，稱為范德華力。色散力非極性分子互相接近時(shí)，由于電子高速轉(zhuǎn)動(dòng)和原子核不斷震動(dòng)，正負(fù)電荷中心不也許每一時(shí)刻都重疊，必然產(chǎn)生瞬間偶極，而瞬間偶極總是處在異極相鄰狀態(tài)。這種非極性分子瞬間偶極之間所產(chǎn)生分子力稱為色散力誘導(dǎo)力當(dāng)極性分子與非極性分子接近時(shí)，非極性分子受極性分子影響，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，由此而形成吸引力稱為誘導(dǎo)力。取向力極性分子之間，由于固有偶極之間取向所引起分子間力，稱為取向力，她使極性分子更加接近。B表面張力金屬表面分子與內(nèi)某些子所處狀態(tài)是不同。內(nèi)某些子所受分子間作用力合力為零，而表面分子所受合力不為零，有一種向內(nèi)拉力，使進(jìn)入該力勢(shì)內(nèi)涂料分子被吸附。C機(jī)械作用金屬表面粗糙度給涂料分子與金屬表面分子吸附作用提供了更多附著點(diǎn)，從而增大了她們之間摩擦力，稱為機(jī)械作用。因而為了提高涂料與金屬之間吸附作用，金屬表面應(yīng)當(dāng)有一定粗糙度。當(dāng)工件噴丸后，在工件表面形成齒形錨紋，她可使金屬表面積增大20倍，錨太淺或太深都不適當(dāng)，適中錨紋才有助于涂料與金屬之間吸附。第四節(jié)金屬表面機(jī)械解決一刷光﹑磨光與拋光1刷光刷光是使用金屬絲﹑動(dòng)物毛﹑天然或人造纖維制成刷光輪對(duì)工件表面進(jìn)行加工辦法。她重要用于除去工件表面氧化皮﹑銹蝕﹑焊渣﹑舊油漆及其她污物；也用于除去零件機(jī)加工后留在表面棱邊毛刺。慣用刷光輪普通由鋼絲和黃銅絲等材料制成。零件材質(zhì)較硬者，應(yīng)采用鋼性大鋼絲刷輪，同步采用較大轉(zhuǎn)速；反之，采用黃銅絲刷輪。刷光可分為機(jī)械刷光和手工刷光。兩者多采用濕法，即用水或溶液保證刷光進(jìn)行，普通都采用水做刷光液，對(duì)鋼鐵材料刷光也有采用3—5%磷酸鈉溶液。2磨光和拋光A磨光磨光是用磨光輪對(duì)零件表面進(jìn)行加工辦法。她可以去掉零件表面銹蝕﹑砂眼﹑焊渣﹑劃傷等缺陷﹑提高零件平整度。磨光普通都是在裝有旋轉(zhuǎn)磨輪或圓盤機(jī)床上進(jìn)行，當(dāng)前用帶式磨光機(jī)日益增多，也可以在某些專用旋轉(zhuǎn)滾筒﹑震動(dòng)磨光機(jī)等設(shè)備中進(jìn)行，后者慣用于批量生產(chǎn)。B拋光拋光是用拋光輪對(duì)零件表面進(jìn)行加工辦法。拋光可進(jìn)一步減少零件表面粗糙度，獲得光亮外觀。拋光時(shí)，一方面把拋光輪圓周線速度調(diào)節(jié)到20—35m/s（零件形狀簡(jiǎn)樸﹑表面較硬，轉(zhuǎn)速可大些，反之，則小些），然后依照零件選用拋光劑。慣用拋光輪有三種，即非縫合式﹑縫合式和風(fēng)冷布輪。拋光劑有拋光膏和拋光液兩種。二噴砂和噴丸1噴砂和噴丸目：a除銹及污物b在金屬表面形成錨紋，增長(zhǎng)與錨紋之間吸附力c表面強(qiáng)化，硬度提高，疲勞強(qiáng)度提高d形成殘于壓應(yīng)力，減小scc敏感性2噴沙種類干噴沙干噴砂磨料可以是鋼砂、氧化鋁、石英砂、碳化硅等。當(dāng)前應(yīng)用最多是石英砂。管道噴砂所用砂粒尺寸普通選用2.5～3.5mm石英砂。干噴砂設(shè)備有吸入式、壓力式、自流式、離心式等空氣壓力噴砂機(jī)，生產(chǎn)上慣用是吸入式和壓力式兩種。吸入式噴砂機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)樸，但生產(chǎn)效率低，合用于小工件。壓力式噴砂機(jī)重要由貯砂箱、噴砂室及工作臺(tái)等構(gòu)成。壓縮空氣通過(guò)混合室與砂料混合，然后一起沿軟管輸送到噴槍，從噴嘴高速射出撞擊工件表面，從而達(dá)到加工目。這種噴砂機(jī)合用于大、中型工件，生產(chǎn)效率高，多用于大批量生產(chǎn)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)管道除銹大多數(shù)采用這種方式（見(jiàn)圖2－11）。濕噴砂濕噴砂是將水與磨料混合成砂漿（磨料體積普通占20％～30％），并不斷攪拌以防沉淀，用壓縮空氣壓力噴槍，噴向工件；也可將砂和水分別置于罐中，在流入噴槍前混合，然后噴向工件。為防止鋼鐵件銹蝕，水中可加入亞硝酸鈉、碳酸鈉、重鉻酸鈉等作緩蝕劑。濕噴砂所用磨料與干噴砂相似，與干噴砂相比，濕噴砂長(zhǎng)處是可以避免產(chǎn)生大量粉塵，對(duì)操作人員健康危害不大，不污染環(huán)境。濕噴砂普通有霧化噴砂、水－氣噴砂和水噴砂3種，噴砂方式和噴砂機(jī)構(gòu)造各不相似，其工作原理和特點(diǎn)見(jiàn)表2－7。表2－7各種濕噴砂工作原理和特點(diǎn)辦法工作原理特點(diǎn)水－氣噴砂由泥沙泵以高壓將水－砂料經(jīng)軟管輸送到噴槍，并在噴槍通人壓縮空氣，以噴出高速水－砂流沖擊工件表面變化壓縮空氣壓力，就能變化噴砂表面粗糙度水噴砂不使用壓縮空氣水－砂流噴砂只能通過(guò)變化水壓、才干變化噴砂表面粗糙度霧化噴砂即低壓噴砂。磨料從裝有文氏管壓縮空氣系統(tǒng)送至噴槍，以霧化水－砂流沖擊工件表面只有通過(guò)變化磨料粒度才干變化被噴砂工件表面粗糙度3噴丸噴丸與噴沙相似，只是用鋼鐵丸或玻璃丸代替噴沙用磨料。常用噴丸重要有如下幾種：鑄鋼丸硬度普通為HRC40—50，韌性較好，使用廣泛，其使用壽命是鑄鐵丸幾倍。鑄鐵丸硬度為HRC58—65，質(zhì)脆而易于破碎，壽命短，使用不廣。重要用于噴丸強(qiáng)度高場(chǎng)合。玻璃丸硬度較前兩者低，重要用于不銹鋼﹑鈦﹑鋁﹑鎂及其她不容許鐵質(zhì)污染材料。也可在鋼鐵丸噴丸之后作第二次加工之用，以除去鐵質(zhì)污染和減少零件表面粗糙度。噴丸粒度普通選在6—50目之間。噴丸加工設(shè)備與噴沙設(shè)備基本相似，只是需要某些輔助裝置來(lái)更嚴(yán)格控制噴丸加工過(guò)程。噴丸與噴沙相比有許多長(zhǎng)處，設(shè)備生產(chǎn)率高，解決表面質(zhì)量好，磨料損失少。電鍍電鍍：在具有欲鍍金屬離子溶液中，以被鍍材料或制品為陰極，通過(guò)電解作用，在基體表面上獲得鍍層辦法。電鍍技術(shù)應(yīng)用已有很長(zhǎng)歷史，最初開(kāi)發(fā)是為滿足人們防腐和裝飾需要，隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，電鍍技術(shù)還可以用來(lái)制取特定成分和功能金屬覆蓋層，提供電、磁、光、熱等方面特性。依照鍍層功能可分為防護(hù)性鍍層、裝飾性鍍層、功能性鍍層。被鍍材料可以是金屬也可以是非金屬，電鍍是以電化學(xué)過(guò)程為根據(jù)，因此電鍍要有三個(gè)必要條件：電源、鍍槽（鍍液）、電極。第一節(jié)電鍍基本原理電化學(xué)反映陰極：Mn++neM陽(yáng)極：M-neMn+法拉第電解定律1、法拉第第一定律電流通過(guò)鍍液時(shí)，電解質(zhì)溶液發(fā)生電解反映，陽(yáng)極發(fā)生氧化反映，陽(yáng)極金屬不斷溶解，陰極發(fā)生還原反映，不斷有金屬析出，金屬溶解或析出量與通過(guò)電荷量關(guān)于。內(nèi)容：電解時(shí)，電極上析出或溶解物質(zhì)量與通過(guò)電量成正比。M=kQ式中M－電極上析出或溶解物質(zhì)量k－比例常數(shù)Q－通過(guò)電量Q=ItM=KIt只要懂得K，就可以依照測(cè)得電流強(qiáng)度I和時(shí)間t，計(jì)算電極上析出或溶解物質(zhì)量。2、法拉第第二定律內(nèi)容：在不同電解液中，通過(guò)相似電荷量時(shí)，在電極上析出或溶解物物質(zhì)量相等，并且析出或溶解1mol任何物質(zhì)所需電荷量都是9.65×104C。把這一常數(shù)稱為法拉第常數(shù)。即F＝9.65×104C＝26.8A.h(1C=1A.s)電化當(dāng)量：電極上通過(guò)單位電量所形成產(chǎn)物重量，稱為電化當(dāng)量。電極上通過(guò)1F電流量，經(jīng)反映形成各種物質(zhì)量都是1mol，但重量是不同。依照M=kQ當(dāng)Q＝1F時(shí)，K＝M/F，K稱為電化當(dāng)量，單位是mg/C，如果取1F＝26.8A.h,K單位是g/A.h。慣用元素電化當(dāng)量數(shù)值可以在關(guān)于手冊(cè)中查到。例如：Au+電化當(dāng)量2.04mg/C，Zn2+電化當(dāng)量0.339，Cr3+電化當(dāng)量0.18mg/C，Cr6+電化當(dāng)量0.0898mg/C，Cu+電化當(dāng)量0.658mg/C，Cu2+電化當(dāng)量0.329mg/C。二元合金電化當(dāng)量，應(yīng)依照各成分在合金中所占比例計(jì)算K合金＝1/（x%/kx+y%/ky）K合金為合金電化學(xué)當(dāng)量，x%﹑y%為x﹑y在合金中所占質(zhì)量比例，kx﹑ky為x﹑y物質(zhì)電化當(dāng)量電量效率按照法拉第電流定律電鍍時(shí)，每通過(guò)1F電量，在陰極上應(yīng)當(dāng)?shù)玫?mol金屬鍍層，但在事實(shí)上卻不到1mol物質(zhì)，這是由于在電極上處了主反映，還存在副反映緣故。主反映：Mn++neM副反映：2H++2eH2副反映消耗了某些電量，使電量效率減少。電量效率就是實(shí)際析出物質(zhì)質(zhì)量與理論計(jì)算析出物質(zhì)質(zhì)量之比。η＝（M1/M）×100％＝M1/KIt×100%η為電流效率，M1為陰極實(shí)際析出物質(zhì)質(zhì)量，M為理論上應(yīng)析出物質(zhì)質(zhì)量。陰極電流效率總是不大于100％。關(guān)于電鍍計(jì)算1、鍍層厚度和電鍍時(shí)間計(jì)算由η＝＝M1/KIt，知M1＝ηKItM1＝V×γ＝S×δ×γV－金屬體積（cm3）γ－金屬密度(g/cm3)S－金屬鍍層面積(cm2)δ－金屬鍍層厚度(cm)由以上兩式可得，ηKIt＝S×δ×γ，在電鍍生產(chǎn)中，δ習(xí)慣上用μm(10-6)作單位，面積用dm2作單位ηKIt＝S×δ×γ/100，δ=KItη×100/(Sγ)t單位是小時(shí)設(shè)D為單位面積流過(guò)電流，D＝I/S，陰極電流密度用DK表達(dá)，電流效率用ηK表達(dá)，陽(yáng)極電流密度用DA表達(dá)，電流效率用ηA表達(dá)，t單位在電鍍生產(chǎn)中慣用min表達(dá)δ＝kDKtηK×100/60γ電鍍一定厚度鍍層所需時(shí)間t=60γδ/kDKηK×1002、沉積速度計(jì)算沉積速度就是單位時(shí)間內(nèi)所鍍鍍層厚度，用U來(lái)表達(dá)U＝δ/t＝KItηK×100/(Sγ)/t＝KDKηK×100/γ,單位是μm/h。電鍍液主鹽主鹽就是鍍液中能在陰極上沉積處所規(guī)定鍍層金屬鹽，是用來(lái)提供金屬離子。對(duì)于擬定鍍液，主鹽濃度要有一種適當(dāng)范疇，或者與鍍液中其他成分維持恰當(dāng)濃度比值。主鹽濃度升高，沉積速度加快。但是主鹽濃度升高，金屬容易在陰極析出，極化下降，得到鍍層結(jié)晶較粗，咱們但愿得到是細(xì)小結(jié)晶，因而主鹽濃度要維持一種恰當(dāng)范疇。二、絡(luò)合劑絡(luò)合劑就是能絡(luò)合主鹽中金屬離子物質(zhì)。絡(luò)合反映是金屬離子和中性分子或陰離子洛合，形成絡(luò)合物反映。有些狀況下，若鍍夜中主鹽金屬離子為簡(jiǎn)樸離子時(shí)，則鍍層晶粒粗大，因而，要采用絡(luò)合離子鍍液。獲得絡(luò)合離子辦法是加入絡(luò)合劑，即能絡(luò)合主鹽中金屬離子形成絡(luò)合物物質(zhì)。絡(luò)合物是一種由簡(jiǎn)樸化合物互相作用而形成分子化合物。絡(luò)合物在溶液中可分離為簡(jiǎn)樸離子和復(fù)雜絡(luò)合離子。絡(luò)合離子中，中心離子占據(jù)中心位置，配位體配位于中心離子周邊。由于配位體與中心離子結(jié)合牢固，絡(luò)合離子在溶液中溶解限度不大，僅某些溶解，它比簡(jiǎn)樸鹽離子穩(wěn)定，在電解液中有較大陰極極化作用。在含洛合劑鍍液中，影響電鍍效果重要是主鹽和絡(luò)合劑相對(duì)含量，即絡(luò)合劑游離量，而不是絡(luò)合劑絕對(duì)含量。絡(luò)合劑游離量升高，陰極極化作用升高，有助于鍍層結(jié)晶細(xì)化﹑鍍層分散能力和覆蓋能力改進(jìn)。不力是減少陰極電流效率，從而減少沉積速度。與對(duì)陰極過(guò)程影響相反，絡(luò)合劑游離量升高，使陽(yáng)極極化減少，從而提高陽(yáng)極開(kāi)始鈍化電流密度，有助于陽(yáng)極正常溶解。此外，絡(luò)合劑游離量還會(huì)影響鍍層沉積速度。三、附加鹽（導(dǎo)電鹽）是指能提高溶液導(dǎo)電率，對(duì)主鹽金屬離子不起絡(luò)合伙用堿金屬和堿土金屬鹽類，或者是其他導(dǎo)電性物質(zhì)。堿金屬：IA族元素，鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁。堿土金屬：IIA族元素，鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳。慣用導(dǎo)電鹽有硫酸Na2SO4、MgSO4、銨鹽、導(dǎo)電鹽能改進(jìn)鍍液深鍍能力，分散能力、得到細(xì)致鍍層。但導(dǎo)電鹽含量過(guò)高，會(huì)減少其他鹽類溶解度。因而，導(dǎo)電鹽含量也要恰當(dāng)。四、緩沖劑緩沖劑是用來(lái)穩(wěn)定溶液PH值(酸堿度)物質(zhì)。普通由弱酸和弱酸鹽或弱堿和弱堿鹽構(gòu)成。能使溶液在遇到酸或堿時(shí)，溶液PH值變化幅度縮小。普通用量為每升幾十克。電鍍時(shí)，陰極表面除了有金屬析出，還會(huì)有析氫反映，導(dǎo)致局部ＰH值下降，緩沖劑能起到較好緩沖作用。陽(yáng)極活化劑陽(yáng)極活化劑是指鍍液中能處進(jìn)陽(yáng)極活化物質(zhì)，也叫陽(yáng)極去極化劑。能使陽(yáng)極電位變負(fù)。陽(yáng)極活化劑作用是提高陽(yáng)極開(kāi)始鈍化電流密度保證陽(yáng)極處在活化狀態(tài)而能正常溶解，慣用陽(yáng)極活化劑有鹵素離子、銨鹽和某些有機(jī)絡(luò)合劑，如酒石酸鹽、硫氰酸鹽、檸檬酸鹽。添加劑添加劑指不會(huì)明顯變化電性，而能明顯變化鍍層性能物質(zhì)。依照在鍍液中所起作用可分為：防針孔劑、抑霧劑、光亮劑、整平劑。第三節(jié)電極反映機(jī)理電極電位當(dāng)把一種金屬電極浸入具有該金屬離子溶液中時(shí)，存在如下平衡Mn++neM金屬失去電子溶解于溶液反映和金屬離子得到電子而析出金屬反映同步存在，當(dāng)沒(méi)有外電壓時(shí)，這個(gè)可逆反映不久達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。由于在反映平衡建立此前，以失去電子氧化反映為主，電極上就有多余電子存在，這樣溶液中電極附近正離子就會(huì)被吸引集中到金屬表面附近，同步，由于熱運(yùn)動(dòng)，這種集中了離子又會(huì)向遠(yuǎn)方擴(kuò)散。當(dāng)靜電引力與熱運(yùn)動(dòng)平衡時(shí)，在電極與溶液界面就形成了一種雙電層。溶液層中與金屬靠得緊密一層稱為緊密層，別的擴(kuò)散到溶液中稱為擴(kuò)散層。由于形成了雙電層，就產(chǎn)生了電位差，咱們就把由金屬與該金屬鹽溶液界面之間產(chǎn)生電位差叫做該金屬電極電位。如果規(guī)定溶液本體電位為零，電極相電位為ε，那么電極和溶液界面電位差就是ε。規(guī)定溶液溫度為25℃、金屬離子濃度為1mol/L時(shí)，測(cè)得電位叫原則電極電位。原則電極電位高低反映了金屬氧化還原能力，原則電極電位負(fù)值較大金屬容易失去電子被氧化，原則電極電位正值較大金屬容易得到電子被還原。也就是電極電位越低，越容易氧化，電極電位越高，越容易被還原。二、極化極化就是當(dāng)有電流通過(guò)電極時(shí)，電極電位偏離平衡電極電位（沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)電位）現(xiàn)象。陽(yáng)極極化，陽(yáng)極電位向正方向移動(dòng)，不斷變正，陰極極化，陰極電位向負(fù)方向移動(dòng)，不斷變負(fù)。過(guò)電位：把某一電流密度下，電極電位與平衡電位差值，稱為過(guò)電位。產(chǎn)生極化作用重要是由電化學(xué)極化和濃差極化引起。1、電化學(xué)極化:是由于電極上電化學(xué)反映速度不大于電子運(yùn)動(dòng)速度導(dǎo)致。陰極上還原反映速度不大于外電源供應(yīng)電子速度，從而使電極電位向負(fù)方向移動(dòng)而引起極化作用，稱為電化學(xué)極化。陽(yáng)極極化：金屬離子進(jìn)入溶液速度不大于電子由陽(yáng)極進(jìn)入外導(dǎo)線速度，陽(yáng)極上由過(guò)多正電荷積累，因而引起電極雙電層上負(fù)電荷減少，于是陽(yáng)極電位就向正方向移動(dòng)，產(chǎn)生陽(yáng)極極化。2、濃差極化：由于溶液中離子擴(kuò)散速度不大于電子運(yùn)動(dòng)速度導(dǎo)致。電解過(guò)程當(dāng)中，濃差極化是由于電極附近溶液濃度與本體溶液（離電極較遠(yuǎn)，濃度均勻溶液）濃度發(fā)生差別產(chǎn)生。例如，在陰極附近金屬離子沉積到電極上去，使該處金屬離子濃度不斷減少，而溶液本體中金屬離子擴(kuò)散到該處進(jìn)行補(bǔ)充速度趕不上沉積速度從而使電極附近金屬離子濃度比本體溶液中金屬離子濃度要低，這樣就形成了濃度梯度，由此引起電位移動(dòng)。電流增大，引起濃差極化越大。濃差極化也是使陰極電極電位變得更負(fù)，陽(yáng)極電位變得更負(fù)。三、金屬電沉積過(guò)程電鍍過(guò)程是電解液中金屬離子在外電場(chǎng)作用下，在陰極上放電沉積過(guò)程。完畢沉積過(guò)程分三個(gè)環(huán)節(jié)液相傳質(zhì)：液相中水化金屬離子或絡(luò)合金屬離子從溶液內(nèi)部向陰極界面遷移，到達(dá)陰極雙電層溶液一側(cè)。電化學(xué)反映：水化金屬離子或絡(luò)合金屬離子通過(guò)雙電層，并去掉水化分子或配位體層，從陰極上得到電子而變成金屬原子。電結(jié)晶：金屬原子延金屬表面擴(kuò)散到達(dá)結(jié)晶生長(zhǎng)點(diǎn)，以金屬原子態(tài)排列在晶格，形成鍍層。電鍍時(shí)，這三個(gè)環(huán)節(jié)是同步進(jìn)行，但是進(jìn)行速度不同，速度進(jìn)行最慢一種被稱為整個(gè)沉積過(guò)程控制性環(huán)節(jié)。哪一種環(huán)節(jié)作為控制性環(huán)節(jié)，最后電沉積成果是不同樣。1、液相傳質(zhì)環(huán)節(jié)三種方式：電遷移、對(duì)流和擴(kuò)散。電遷移液相中帶電粒子在電場(chǎng)作用下向電極遷移一種傳質(zhì)過(guò)程。帶電粒子也許是進(jìn)行電極反映離子，也也許是不參加電極反映離子。例如導(dǎo)電鹽、或是過(guò)剩絡(luò)合劑，它們解離出大量帶電粒子參加電遷移過(guò)程，而參加電極反映帶電粒子僅占其溶劑一小某些，因而，電遷移作用可以忽視不計(jì)。對(duì)流物質(zhì)粒子隨著液體流動(dòng)而傳送，就是對(duì)流傳質(zhì)。鍍液在不攪拌狀況下，鍍液流速很小，近似出于靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)對(duì)流影響也可以忽視。擴(kuò)散溶液中某一組分存在濃度差，該組分物質(zhì)就會(huì)從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)遷移，這個(gè)過(guò)程叫擴(kuò)散傳質(zhì)。電鍍時(shí)，陰極表面附近參加電極反映金屬離子，不斷得電子而析出，使參加電極反映金屬離子不斷被消耗，這樣陰極表面附近這種金屬離子濃度就會(huì)下降，在陰極表面附近就浮現(xiàn)了參加電極反映金屬離子濃度高低逐漸變化溶液層，稱為擴(kuò)撒層，擴(kuò)散兩端這種金屬離子濃度差推動(dòng)金屬離子不斷通過(guò)擴(kuò)散層擴(kuò)散到陰極表面。溶液不需要流動(dòng)就可以發(fā)生傳質(zhì)過(guò)程，擴(kuò)散總是存在，它是液相傳質(zhì)重要控制環(huán)節(jié)。如果傳質(zhì)作為電沉積控制環(huán)節(jié)，則電極以濃差極化為主。由于在發(fā)生濃差極化時(shí)，陰極電流密度要較大，并且達(dá)到極限電流密度時(shí)，陰極電位才急劇向負(fù)偏移，這是很容易產(chǎn)生鍍層缺陷。因而，電鍍生產(chǎn)不但愿?jìng)髻|(zhì)環(huán)節(jié)作為電沉積過(guò)程控制環(huán)節(jié)。2、電化學(xué)反映水化金屬離子或絡(luò)離子通過(guò)雙電層到達(dá)陰極界面后，不能直接放電生成金屬原子，而必要通過(guò)在電機(jī)表面轉(zhuǎn)化過(guò)程。水化限度較大簡(jiǎn)樸金屬離子轉(zhuǎn)化為水化限度較小簡(jiǎn)樸離子，配位數(shù)較高絡(luò)合離子轉(zhuǎn)化為配位數(shù)較低絡(luò)合金屬離子，然后，才干進(jìn)行得電子電化學(xué)反映。例如，在堿性氰化物鍍鋅時(shí)，Zn(OH)42-=Zn(OH)2+2OH-（配位數(shù)減少）Zn(OH)2+2e=Zn+2OH-(脫去配位體)金屬離子在電極上通過(guò)與電子電化學(xué)反映生成吸附原子。如果電化學(xué)反映速度無(wú)窮大，那么電極表面上剩余電荷沒(méi)有任何增減，金屬與溶液界面間電位差無(wú)任何變化，電極反映在平衡電位下進(jìn)行。事實(shí)上，電化學(xué)反映速度不也許無(wú)窮大，金屬離子來(lái)不及把外電源輸送過(guò)來(lái)電子及時(shí)完全消耗掉。于是，電極表面上積累了更多電子，相應(yīng)變化了雙電層構(gòu)造，電極電位向負(fù)方向移動(dòng)，偏離了平衡電位，引起電化學(xué)反映。如果電化學(xué)環(huán)節(jié)作為電沉積過(guò)程控制環(huán)節(jié)，則電極以電化學(xué)極化為主。電化學(xué)極化對(duì)獲得良好結(jié)晶鍍層非常有利，它是人們謀求最佳工藝參數(shù)理論根據(jù)。3電結(jié)晶環(huán)節(jié)它是吸附原子在陰極表面按一定規(guī)律列成新晶體過(guò)程。金屬離子放電后形成吸附原子在金屬表面移動(dòng)，尋找一種能量較低位置，在脫去水化膜同步，進(jìn)入晶格。如圖3—1所示中a﹑b﹑c三個(gè)位置，晶粒自由表面不同，金屬原子在自由表面多位置上受到晶格中其她原子所吸引較小，其能量較高。因此，a﹑b﹑c三個(gè)位置能量一次下降。顯然，金屬原子一方面進(jìn)入能量低位置，因而，晶面生長(zhǎng)只能在c或b﹑c這樣“生長(zhǎng)點(diǎn)”或“生長(zhǎng)線”上。外電流密度大小決定了電結(jié)晶按不同生長(zhǎng)方式進(jìn)行。（2.65）在外電流密度較小，過(guò)電位較低狀況下，金屬離子在陰極上還原數(shù)量不多，吸附原子能量較小，且晶體表面上“生長(zhǎng)點(diǎn)”和“生長(zhǎng)線”也不多。吸附原子在電極表面上擴(kuò)散相稱困難，表面擴(kuò)散控制著整個(gè)電結(jié)晶速度。電結(jié)晶過(guò)程重要是在基體原有晶體上繼續(xù)生長(zhǎng)，很少形成新晶核。在這種省長(zhǎng)方式下，晶粒長(zhǎng)得比較粗大。如果晶面生長(zhǎng)完全按照?qǐng)D所示方式進(jìn)行，則當(dāng)每一層面長(zhǎng)滿后來(lái)，“生長(zhǎng)點(diǎn)”和“生長(zhǎng)線”就消失了，晶體繼續(xù)增長(zhǎng)就要形成新晶核。事實(shí)上，絕大多數(shù)實(shí)際晶體生長(zhǎng)都不是如此。在實(shí)際晶體中，由于包括螺旋位錯(cuò)以及其她缺陷，晶面環(huán)繞著螺旋位錯(cuò)線生長(zhǎng)，“生長(zhǎng)線”就永遠(yuǎn)不會(huì)消失。隨著外電流密度增長(zhǎng)，過(guò)電位增大，吸附原子濃度逐漸增大，晶體表面上“生長(zhǎng)點(diǎn)”和“生長(zhǎng)線”也大大增長(zhǎng)。由于吸附原子擴(kuò)散距離縮短，表面擴(kuò)散變得容易，因此來(lái)不及規(guī)格排列在晶格上。吸附原子在晶體表面上隨便“堆砌”，使得局部地區(qū)不也許長(zhǎng)得過(guò)快，所獲得晶粒自然細(xì)小。這時(shí)放電環(huán)節(jié)控制了電結(jié)晶過(guò)程。在外電流密度相稱大，過(guò)電位絕對(duì)值很大狀況下，電極表面上形成大量吸附原子，她們有也許匯集在一起，形成新電荷。極化越大，精粒越容易形成，所得精粒越細(xì)小。為了獲得細(xì)致光滑鍍層，電鍍時(shí)總是設(shè)法使得陰極極化大某些。但是單靠提高電流密度增大電鍍過(guò)程陰極極化也是不行。由于電流密度增大時(shí)，電化學(xué)極化增大不多，而濃差極化到增長(zhǎng)得很厲害，成果反而得不到良好鍍層。第四節(jié)影響電鍍質(zhì)量因素影響電鍍質(zhì)量因素諸多，涉及鍍液各種成分以及各種電鍍工藝參數(shù)。下面就某些重要因素進(jìn)行討論。1PH值得影響鍍液中PH值可以影響氫放電電位，堿性?shī)A雜物沉淀，還可以影響絡(luò)合物或水化物構(gòu)成及添加劑吸附限度。但是對(duì)各種因素影響限度普通是不可預(yù)見(jiàn)。最佳PH值往往是通過(guò)實(shí)驗(yàn)擬定。在具有絡(luò)合劑粒子鍍液中，PH值也許影響存在各種絡(luò)合物平衡，因而必要依照濃度來(lái)考慮。電鍍過(guò)程中，若PH值增大，則陰極效率比陽(yáng)極高，PH值減小則反之。通過(guò)加入適量緩沖劑可以將PH值穩(wěn)定在一定范疇。2添加劑影響鍍液中光亮劑﹑整平劑﹑潤(rùn)滑劑等添加劑能明顯改進(jìn)鍍層組織。這些添加劑有無(wú)機(jī)和有機(jī)之分。無(wú)機(jī)添加劑起作用因素是由于她們?cè)陔娊庖褐行纬筛叻稚⒍葰溲趸锘蛄蚧锬z體，吸附在陰極表面阻礙金屬析出，提高陰極極化作用。有機(jī)添加劑起作用因素是此類添加劑多為表面活性物質(zhì)，她們會(huì)吸附在陰極表面形成一層吸附膜，阻礙金屬析出，因而提高陰極保護(hù)作用。此外，某些有劑添加劑在電解液中形成膠體，會(huì)與金屬離子絡(luò)合成膠體——金屬離子型絡(luò)合物,阻礙金屬離子放電而提高陰極極化作用.3電流密度影響任何電鍍液都必要有一種能產(chǎn)生正常鍍層電流密度范疇。當(dāng)電流密度過(guò)低時(shí)，陰極極化作用減小，鍍層結(jié)晶粗大，甚至沒(méi)有鍍層。隨著電流密度增長(zhǎng)，陰極極化作用隨著增長(zhǎng)，鍍層晶粒越來(lái)越細(xì)。當(dāng)電流密度過(guò)高，超過(guò)極限電流密度時(shí)，鍍層質(zhì)量開(kāi)始惡化，甚至浮現(xiàn)海綿體﹑枝晶狀﹑“燒焦”及發(fā)黑等。電流密度上限和下限是由電鍍液本性﹑濃度﹑溫度和攪拌等因素決定。普通狀況下，主鹽濃度增大，鍍液溫度升高，以及有攪拌條件下，可以容許采用較大電流密度。4電流波形影響電流波形影響是通過(guò)陰極電位和電流密度變化來(lái)影響陰極沉積過(guò)程，她進(jìn)而影響鍍層組織構(gòu)造，甚至成分，是鍍層性能和外觀發(fā)生變化。實(shí)踐證明，三相全波整流和穩(wěn)壓直流相稱，對(duì)鍍層組織幾乎沒(méi)什么影響，而其她波形則影響較大。例如，單相半波會(huì)使鍍鉻層產(chǎn)生無(wú)光澤黑灰色；單相全波會(huì)使焦磷酸鹽鍍銅及銅錫合金鍍層光亮。5溫度影響鍍液溫度升高能使擴(kuò)散加快，減少濃差極化；此外，升溫還能使粒子脫水過(guò)程加快。離子和陰極表面活性增強(qiáng)，也減少了電化學(xué)極化，導(dǎo)致結(jié)晶變粗。另一方面，溫度升高能增長(zhǎng)鹽類溶解度，從而增長(zhǎng)導(dǎo)電和分散能力；還可以提高電流密度上限，從而提高生產(chǎn)效率。6攪拌影響攪拌可減少陰極極化，是晶粒變粗，但可提高電流密度，從而提高生產(chǎn)率。此外，攪拌還可增強(qiáng)整平劑效果。電鍍工藝一、鍍前解決鍍前解決：使鍍件表面有良好光潔度，去除表面粗糙不平、腐蝕產(chǎn)物和污垢。磨光：運(yùn)用磨料顆粒尖角磨除工件表面劃痕、車削刀紋、砂眼、毛刺、腐蝕產(chǎn)物。磨光要在磨光機(jī)上進(jìn)行。拋光：消除磨光留下磨痕，使工件表面具備鏡面般光澤，拋光辦法有化學(xué)、電化學(xué)、機(jī)械拋光。噴砂解決：以壓縮空氣為動(dòng)力，帶動(dòng)干燥石英砂、鋼砂或河砂，形成砂流，噴射到工件表面，來(lái)清除工件表面毛刺、氧化皮、焊瘤等。除油：工件表面油污，導(dǎo)致工件與鍍液隔離，影響鍍層沉積。溶劑除油、化學(xué)除油、電化學(xué)除油。浸蝕：在酸、酸性鹽或堿溶液中解決工件，除去金屬表面氧化物。二、鍍鋅1、鍍鋅目鋅是較活潑金屬，鋅原則電極電位是-0.76V，它電位比鐵負(fù)，對(duì)鐵來(lái)說(shuō)是陽(yáng)極，用來(lái)防止鋼鐵腐蝕。鍍鋅有熱浸鍍和電鍍兩種辦法，熱浸鍍鋅容易獲得50g/m2以上厚度鍍層，而電鍍鋅可以經(jīng)濟(jì)地獲得50g/m2如下鍍層厚度。2、電鍍鋅工藝電鍍鋅工藝可采用酸性電鍍液鍍鋅、堿性電鍍液鍍鋅兩種，使用純鋅作為陽(yáng)極。酸性電鍍液鍍鋅工藝硫酸鋅(g/L)氯化銨(g/L)硫酸鋁(g/L)24015－5030PH值電流密度溫度3.5-4.51-320-30堿性電鍍液鍍鋅工藝氰化鋅(g/L)氰化鈉(g/L)氫氧化鋅(g/L)602353PH值電流密度溫度131-240－50酸性電鍍液價(jià)廉并且電流效率大，電鍍速度快，容易管理，缺陷是均鍍能力差。堿性電鍍液鍍鋅價(jià)格較高，均鍍能力好，如果添加硫脲還可以獲得光亮鍍層，但氰化物有劇毒。鍍鋅層后解決：去氫：鋼鐵制件經(jīng)除油、浸蝕、電鍍過(guò)程，有析氫吸附，會(huì)形成內(nèi)應(yīng)力，引起氫脆，鍍鋅后要進(jìn)行加熱解決，普通在200℃加熱2小時(shí)，來(lái)消除氫脆和內(nèi)應(yīng)力。鈍化：為提高鋅鍍層抗蝕能力，將剛鍍過(guò)工件放入鉻酸及其鹽類溶液中，使表面生成穩(wěn)定性較高鉻酸鹽薄膜。三、鍍銅銅電位比鐵正，鋼鐵件上鍍銅層呈陰極性，當(dāng)鍍層有孔隙時(shí)，鐵會(huì)呈陽(yáng)極加速腐蝕，因此鍍銅不單獨(dú)用作防護(hù)和裝飾，鍍銅重要用于多層電鍍，用作防護(hù)裝飾性鍍層體系底層或中間層，來(lái)提高基體金屬同表面鍍層結(jié)合力，還可以用于鋼鐵件防滲碳、印刷線路板、塑料電鍍和電鑄模等方面。普通硫酸鹽鍍銅工藝硫酸銅(g/L)硫酸(g/L)150－25045－110電流密度A/dm2溫度℃1－320－50硫酸鹽鍍銅鍍液成分簡(jiǎn)樸，電流效率高，溶液穩(wěn)定，不產(chǎn)生有害氣體，如果加進(jìn)光亮劑，還可以得到非常光亮鍍層，缺陷是均鍍能力較差。采用氰化物鍍銅液，能得到均勻、附著性好鍍層。四、鍍鎳鎳是白色金屬，硬度高，具備磁性，易拋光而光澤性好，可以作為表面鍍層，也可作為多層電鍍底層或中間層，鎳在空氣中能生成一層鈍化膜，耐蝕性較好。應(yīng)用最廣“瓦特”型鍍液工藝硫酸鎳(g/L)氯化鎳(g/L)硼酸(g/L)2404530電流密度A/dm2溫度℃PH值2－740－604.5-5.5硼酸調(diào)節(jié)PH值五、鍍鉻鉻是略帶藍(lán)色銀白金屬，鍍鉻具備美麗光澤，耐腐蝕，硬度高，摩擦系數(shù)小，放光能力強(qiáng)，有較好耐熱性。重要有裝飾－防護(hù)性鍍鉻、鍍硬鉻（耐磨鉻）、乳白鍍鉻（用于汽車、飛機(jī)、船舶上零件）、槽孔鍍鉻（鍍鉻后，進(jìn)行陽(yáng)極槽孔解決，使鍍層網(wǎng)狀裂紋擴(kuò)大和加深，以達(dá)到能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，減少零件摩擦系數(shù)，延長(zhǎng)使用壽命目，用于內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)活塞環(huán)）。配方及工藝條件鉻酸酐(g/L)硫酸(g/L)硅氟酸(g/L)2501.258-10電流密度A/dm2溫度℃30-6055-60硅氟酸對(duì)鉻鍍層有活化作用，提高電流效率。六、合金鍍電鍍合金：在陰極上同步沉積出兩種或兩種以上金屬，形成構(gòu)造和性能符合規(guī)定鍍層工藝過(guò)程，稱為電鍍合金。與單金屬鍍層相比，合金鍍層可以進(jìn)一步改進(jìn)金屬鍍層性能，還可以獲得單金屬鍍層無(wú)法達(dá)到特殊功能，例如：外觀、顏色、硬度、磁性、半導(dǎo)體性、耐蝕、裝飾等方面性能。電鍍合金范疇很大，當(dāng)前可以電鍍合金大概有二百各種。電鍍合金原理1、金屬共沉積條件電鍍合金除了具備單金屬電鍍基本條件，還應(yīng)當(dāng)具備兩個(gè)基本條件：構(gòu)成合金鍍層金屬中，至少有一種金屬能單獨(dú)從其鹽水溶液中沉積出來(lái)。有些金屬原則電極電位很負(fù)金屬，如金屬鎢不容易被還原，很難從其鹽水溶液中以純金屬形式沉積出來(lái)，但溶液中有鎳離子或鈷離子存在，由于形成了合金，使電位較負(fù)鎢得以還原電極電位向正方向移動(dòng)，與鎳或鈷離子共同沉積出來(lái)。兩種金屬析出電位要十分接近，如果它們析出電位相差太大，電位較正金屬將優(yōu)先沉積，甚至完全排斥電位較負(fù)金屬沉積。要想使活潑金屬同步析出，就必要滿足在不態(tài)高電流密度下，達(dá)到它們析出電位。那么，是不是兩種金屬電極電位相差太大，它們就不能在陰極上共同沉積了呢，固然不是，只要采用適當(dāng)辦法來(lái)使它們析出電位接近，它們就可以在陰極共同沉積形成合金鍍層。重要辦法有：變化鍍液中金屬離子濃度，增大電位較負(fù)金屬離子濃度使它電位正移，將低電位較正金屬離子濃度使它電位負(fù)移。從而使它們電位接近。采用絡(luò)合劑，能使金屬電極電位變負(fù)，所選絡(luò)合劑一定要使電位較正金屬析出電位變負(fù)幅度不不大于電位較負(fù)金屬析出電位變負(fù)幅度。采用恰當(dāng)添加劑，有些添加劑，雖然加量很少，卻能明顯增大或減少陰極極化，而變化金屬析出電位。2、合金共沉積類型（1）正則共沉積（2）非正則共沉積（3）平衡共沉積（4）異常共沉積（5）誘導(dǎo)共沉積工藝參數(shù)對(duì)電鍍合金影響（1）鍍液組分影響鍍液中金屬濃度比影響：是影響合金組構(gòu)成最重要因素，對(duì)于正則共沉積，提高鍍液中不活潑金屬濃度，鍍層中不活潑金屬含量也按比例增長(zhǎng)，對(duì)于非正則共沉積，提高鍍液中不活潑金屬濃度，鍍層中不活潑金屬含量也隨之提高增長(zhǎng)，但卻不成比例。鍍液中金屬總濃度影響：在金屬濃度比不變狀況下，變化鍍液中金屬總濃度，在正則共沉積時(shí)將提高不活潑金屬含量。對(duì)非正則共沉積，增大總濃度，不活潑金屬在合金中含量要看金屬在鍍液中濃度比而定，也許增長(zhǎng)也也許減少。絡(luò)合劑濃度影響：在單一絡(luò)合劑同步絡(luò)合兩種離子鍍液中，絡(luò)合物含量增長(zhǎng)，如果其中某一金屬沉積電位比另一金屬沉積電位變負(fù)得多，那么該金屬在合金鍍層中含量就下降。PH值影響：在簡(jiǎn)樸離子鍍液中，PH值對(duì)鍍層組分影響不大，在含絡(luò)離子鍍液中，PH值變化往往影響絡(luò)離子構(gòu)成與穩(wěn)定性。對(duì)鍍層構(gòu)成影響也較大。（2）工藝參數(shù)影響電流密度影響：電流密度增長(zhǎng)，陰極化限度加大，有助于電位較負(fù)金屬析出，鍍層中較負(fù)金屬含量升高。溫度影響：溫度升高會(huì)提高陰極電流效率，電流效率提高較多金屬，會(huì)提高它在沉積合金中含量。溫度升高，由于擴(kuò)散和對(duì)流速度加快，鍍層中電位較正金屬含量增長(zhǎng)。攪拌影響：提高電位較正金屬在合金中含量?；瘜W(xué)鍍基本原理什么是化學(xué)鍍?cè)跊](méi)有外電流通過(guò)狀況下，運(yùn)用化學(xué)辦法使溶液中金屬離子還原并沉積基體表面，形成鍍層過(guò)程。與電鍍區(qū)別？與電鍍相比，它不需要外電源，操作簡(jiǎn)樸，不但能在金屬上奪獲得鍍層，還能在非金屬（塑料、陶瓷），半導(dǎo)體材料上獲得鍍層，不論零件形狀限制，都能獲得均勻鍍層。缺陷是溶液穩(wěn)定性差，使用溫度高，壽命短。二、反映原理1、水溶液中金屬沉積反映方程式Mn++ne→M溶液中金屬離子，接受電子轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僭樱⒃谇‘?dāng)條件下在工件表面形成鍍層。發(fā)生是還原反映?；瘜W(xué)鍍所需電子是通過(guò)化學(xué)反映直接在溶液中產(chǎn)生，而電鍍所需電子是通過(guò)外加電源獲得。化學(xué)鍍可分為置換鍍和化學(xué)還原鍍。2、置換鍍以電位較負(fù)金屬工件浸在電位較正金屬鹽溶液中，使電位較正金屬被還原而沉積在工件表面。例如金屬鋅上化學(xué)鍍銅Zn2+/Zn原則電極電位-0.763,Cu2＋/Cu原則電極電位0.337,Zn+Cu2+Zn2++Cu銅將會(huì)在鋅表面形成鍍層。當(dāng)鋅表面完全被銅層覆蓋，就再無(wú)電子產(chǎn)生，銅沉積也就停止。因此，置換鍍只能獲得較薄鍍層。3、化學(xué)還原鍍還原鍍是再金屬催化作用下，通過(guò)可控制氧化還原反映而產(chǎn)生金屬沉積過(guò)程。這種辦法不是通過(guò)金屬溶解，而是依托還原劑化學(xué)反映Rn++MZ+R(n+z)＋+M再這里還原劑Rn+被氧化成R(n+z)＋，而自由電子使MZ+還原，還原劑電位應(yīng)當(dāng)明顯低于沉積金屬電位。4、鍍液重要構(gòu)成（1）濃度較低金屬鹽。（2）還原劑，提供電子。酸性溶液使用次磷酸鹽、亞磷酸鹽、亞硫酸氫鹽、亞硫酸鹽作還原劑，堿性溶液使用甲醛、甲酸鹽、酒石酸鈉等作還原劑。（3）絡(luò)合劑，控制沉積速度、抑制沉淀。乙二酸、檸檬酸、酒石酸、氯化銨。（4）緩沖劑，使鍍液PH值保持不便。醋酸鈉、檸檬酸鈉、酒石酸鈉、（5）穩(wěn)定劑，提高溶液穩(wěn)定性，并抑制自發(fā)分解反映。含硫化合物。化學(xué)鍍鎳-磷化學(xué)鍍鎳－磷：把用還原劑將水溶液中鎳離子還原位金屬鎳，并沉積到金屬表面上去同步金屬層中具有一定磷。使用還原劑有，次磷酸鈉、硼氫化物、胺基硼烷等。用最多是次磷酸鹽?；瘜W(xué)鍍鎳機(jī)理關(guān)于化學(xué)鍍鎳機(jī)理，有兩種說(shuō)法（1）原子氫態(tài)理論鍍液加熱，次亞磷酸鹽根再水中脫氫，形成亞磷酸根，同步放出初生態(tài)原子氫H2PO2-+H2OHPO3-+2H+H+初生態(tài)原子氫，吸附催化金屬表面二使之活化，使鍍液中鎳離子還原，再金屬表面沉積金屬鎳Ni2++2HNi+2H+隨著次亞磷酸根分解，還原成磷，鎳原子和磷原子共同沉積而形成鎳－磷合金H2PO2-+HH2O+OH-+P3P＋NiNiP32HH2（2）電化學(xué)理論陽(yáng)極反映：H2PO2-+H2OHPO3-+2H+＋2e陰極反映：Ni2++2eNiH2PO2-+e2OH-+P2HH2金屬化反映：3P＋NiNiP3二、鍍鎳工藝鍍液有兩種類型，酸性鍍液和堿性鍍液次磷酸鈉化學(xué)鍍鎳工藝規(guī)范鍍液構(gòu)成質(zhì)量濃度g???L-1酸性鍍液堿性鍍液配方1配方2配方3配方4配方5氯化鎳硫酸鎳次磷酸鈉蘋果酸檸檬酸鈉琥珀酸氟化鈉乳酸丙酸氯化銨焦磷酸鈉鉛粒子中和用堿工藝規(guī)范PH值溫度/℃沉積速度/μm?h-1212475NaOH690—1001530263018NaOH4—585—95152824272.50.001NaOH4—590—10020202010L35NH4OH9—108517252550NH4OH10—17015三、影響鍍層質(zhì)量因素（1）