《表面處理方式》PPT課件.ppt

1、6.5 表面處理技術, 表面修復處理,一、表面處理概述,1表面處理概念,利用現(xiàn)代物理化學、金屬學和熱處理等學科的邊緣性新 技術來改變零件表面的狀況和性質(zhì)，使之與心部材料作優(yōu)化 組合，以達到預定性能要求的工藝方法，稱為表面處理。,2表面處理技術的分類, 表面強化處理, 表面潔化處理, 表面裝飾處理, 表面防蝕處理,3常用表面處理方法, 噴漆與噴塑等, 熱噴涂、噴丸、表面滾壓, 表面脹光、離子鍍, 激光表面強化、拋光, 普通電鍍、特種電鍍, 鋼鐵發(fā)藍、鋼鐵磷化, 鋁陽極氧化及著色處理,二、熱噴涂,熱噴涂是將金屬或非金屬材料加熱熔化，靠壓縮氣體連續(xù)吹噴到制件表面上，形成與基體牢固結合的涂層，從制件表

2、層獲得所需要的物理化學性能。,1熱噴涂原理,說明：, 噴涂的涂層厚度為幾十微米至數(shù)毫米。, 噴涂熱源可用燃氣火焰、電弧、等離子弧或激光束等。, 噴涂材料可為金屬、合金、金屬氧化物和碳化物、陶 瓷和塑料等，材料形態(tài)可為線材、棒料或粉末。, 噴涂的基體可為金屬、陶瓷、玻璃、塑料、石膏、木 材、布、紙等固體材料。,2熱噴涂的特點, 生產(chǎn)效率高。每小時噴涂材料重量從幾千克到幾十千克，沉 積效率很高。, 工藝靈活，適用范圍廣。熱噴涂施工對象可大可小，小的可 到10mm內(nèi)孔(線爆噴涂)，大的可到橋梁、鐵塔(火焰線材噴 涂或電孤噴涂)，可在室內(nèi)噴涂，也可在野外現(xiàn)場作業(yè)；可 整體噴涂，也可以局部噴涂。, 基體

3、及噴涂材料廣泛。可通過噴涂不同材料，使工件表面獲 得所需的各種物理化學性能。, 工件應力變形小。基體可保持較低的溫度，工件產(chǎn)生的應力 變形很小。,3熱噴涂的應用, 特殊功能層:通過噴涂獲得表層某些特殊 性能，如耐高溫、隔熱、導電、絕緣、 防幅射等，在航空航天和原子能等部門 應用較多。, 防腐蝕:主要用于大型水閘鋼閘門、造紙 機烘缸、煤礦井下鋼結構、高壓輸電鐵 塔、電視臺天線、大型鋼橋梁、化工廠 大罐和管道的防腐噴涂。, 防磨損:通過噴涂修復已磨損的零件，或 在零件易磨損部位預先噴涂上耐磨材料， 如風機主軸、高爐風口、汽車曲軸、機 床主軸、機床導軌、柴油機缸套、油田 鉆桿、農(nóng)用機械刀片等。,三、

4、噴丸, 噴丸處理是利用高速噴射出的砂丸和鐵丸，對工件表 面進行撞擊，以提高零件的部分力學性能和改變表面狀 態(tài)的工藝方法。,說明：, 噴丸用于提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐 蝕性等，還可用于表面消光、去氧化皮和消除鑄、鍛、 焊件的殘余應力等。, 噴丸的方法通常有手工操作和機械操作兩種。, 噴丸通常是直徑為0.52mm的沙?；蜩F丸。沙粒的材 料多為Al2O3或SiO2。表面處理的效果與丸粒的大小、 噴射速度和持續(xù)時間有關。,四、表面滾壓和脹光, 滾壓外圓及 所用工具,1表面滾壓, 滾壓內(nèi)圓及所用工具, 滾壓可在臥式車床上進行，可滾壓金屬零件上的外圓、內(nèi)圓 和平面等。,說明：, 表面滾壓是在

5、常溫上用硬質(zhì)滾柱或滾輪施壓于施轉(zhuǎn)的工件 表面上，并沿母線方向移動，使工件表面塑性變形硬化，以 獲得準確、光潔和強化的表面。,滾壓余量通常為表面微觀不平度的平均高度(0.010.02mm)。 滾壓后，尺寸公差等級可達IT7IT6,Ra值可達0.80.1m m， 表層硬度可提高510%，硬化層深度可達0.22mm，疲勞 強度可提高1030%。,2表面脹光(擠光或擠壓), 脹光一般在壓力機或拉床上進行，用于 2 45孔壁較 厚的金屬零件。,說明：, 表面脹光是在常溫下將直徑稍大于孔徑的鋼球或其他形 狀的脹光工具擠過工件已加工的內(nèi)孔，以獲得準確，光潔 和強化的表面。, 脹光余量一般為0.070.015

6、mm。脹光后尺寸公差等級可 達IT7IT5，Ra值可達0.80.025 m 。,五、離子鍍, 離子鍍已廣泛用于機械、電子、 航空、航天、輕工、光學和建筑 等部門，用以制備耐磨、耐蝕、 耐熱、超硬、導電、磁性和光電 轉(zhuǎn)換等鍍層。,說明：, 離子鍍是將鍍層材料氣化并電離 成離子，通過擴散和電場作用， 沉積于制件表面，形成與基體牢 固結合的滿足所需性能的鍍覆層。, 離子鍍的種類很多。其繞射性均 很好，能鍍覆制件上各個方向的 表面，可在金屬或非金屬表面上 鍍覆金屬或合金，鍍層厚度一般 為23mm。,六、激光表面強化, 激光表面強化可分為激光相變強化處理、激光表面合金化 處理和激光熔覆處理等。,說明：,

7、 激光表面強化是用聚焦的激光束射向鋼件表面，在極短時 間內(nèi)將工件表層極薄的材料加熱到相變溫度或熔點以上的 溫度，又在極短時間內(nèi)冷卻，使工件表面淬硬強化。, 激光表面強化的熱影響區(qū)小，變形小，工件表面清潔， 操作方便。, 激光表面強化主要用于局部強化的零件，如沖裁模、曲 軸、凸輪、凸輪軸、花鍵軸、精密儀器導軌、高速鋼刀 具、齒輪及內(nèi)燃機缸套等。, 激光表面強化的設備昂貴，硬化層深度較淺，一般為0.3 0.5mm。,七、拋光,拋光是對零件表面進行修飾的一種光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高甚至不能保持原有的加工精度，隨預加工狀況不同，拋光后的Ra值可達1.60.008 m 。,拋光的分類

8、：,1機械拋光,用高速旋轉(zhuǎn)的柔性拋光輪和極細的磨料對工件表面進行滾壓和微量切削實現(xiàn)拋光。拋光輪用多層帆布、毛氈或皮革疊制而成，用于較大零件的拋光。,1) 輪式拋光,2) 滾筒拋光和振動拋光,將工件、磨料和拋光液裝入滾筒或振動箱內(nèi)，滾筒緩慢滾動或振動箱振動，使工件與工件，工件與磨料相互摩擦，加上拋光液的化學作用，除去工件表面的油污、銹層，磨去凸峰，從而獲得光滑的表面。用于細小而量大零件的拋光，后者比前者生產(chǎn)率高，拋光效果更好。,將金屬零件浸入特制 的化學溶液中，利用金屬 表面凸起部位比凹洼部位 溶解速度快的現(xiàn)象實現(xiàn)零 件表面的拋光。,電化學拋光與化學拋光類似，不同點是還要通以直流電， 工件接陽報

9、，產(chǎn)生陽極溶解，也是利用金屬表面凸起部位比凹 洼部位溶解速度快的現(xiàn)象進行拋光的。,2化學拋光,3電化學拋光,八、電鍍,電鍍是一種電化學和氧化還原過程。以鍍鎳為例；將金屬制件浸在金屬鹽(NiSO4)的溶液中作為陰極，金屬鎳板作為陽極，接通直流電源后在制件上就會沉積出金屬鍍鎳層。, 在陽極上的反應為： Ni 2eNi2+(陰極溶解) 4OH4e2H2O+O2 2Ni3ONi2O3 2Cl-2eCl2 電鍍有槽鍍(普通電鍍)和 特種電鍍等。,1電鍍原理, 在陰極上的反應為： Ni 2+ +2eNi(形成鍍層) 2H+ +2eH2,2槽鍍,鋼鐵零件上鍍鋅主要作用是防腐蝕，用量占全部電鍍零件的1/3至1

10、/2，是所有電鍍品種中產(chǎn)量最大的一個鍍種。鍍鋅具有成本低、抗蝕性好、美觀和耐貯存等優(yōu)點，在輕工、機電、農(nóng)機和國防等工業(yè)中得到廣泛應用。,鋼鐵零件上鍍鎘，在海洋和濕熱大氣環(huán)境中，其保護性能 比鋅好，航空、航海及電子工業(yè)中的零件大多采用鍍鎘。但鎘 鹽有毒，且對環(huán)境污染嚴重，使鍍鎘的應用受到限制。,錫的腐蝕產(chǎn)物對人類無害，且 易于釬焊，鍍錫廣泛用于食品罐頭 包裝制品、飲具、餐具及電子工 業(yè)中很多需要釬焊的零件。,1) 鍍鋅,2) 鍍鎘,3) 鍍錫,4) 鍍銅,鉻在大氣中能長久保持光澤，在堿液、硝酸、硫酸及許 多有機酸中不發(fā)生反應，鍍鉻層有很高的硬度和優(yōu)良的耐磨 性及較低的摩擦系數(shù)，故鍍鉻常用于防護裝

11、飾性鍍層，防止 基體金屬生銹和美化外觀，也常用于提高制品的耐磨性或修 復磨損。,鍍銅常作為其他鍍層的中間層，以提高表面鍍層和基體 金屬的結合力。在電力工業(yè)中，也可用鐵絲鍍厚銅來代替純 銅導線，以減少銅的耗用量。,鍍鎳的應用面很廣，可用于防護裝飾性和功能性兩方面。 前者主要用于自行車、鐘表、家用電器、五金產(chǎn)品、汽車、照 相機等零件的防護裝飾性鍍層；后者主要用于易磨損產(chǎn)品的 修復電鍍。,5) 鍍鎳,6) 鍍鉻,3特種電鍍,刷鍍不用鍍槽，旋轉(zhuǎn)的工件接直流電源的負極，鍍筆接正極，鍍筆前端用脫脂棉包住，澆注的鍍液浸貯在脫脂棉套內(nèi)，鍍液中的金屬正離子在電場力作用下在工件表面(陰極)獲得電子而沉積于表面上，

12、形成電鍍層。, 刷鍍主要用于大型零件的局部電鍍或 大中型零件的局部修復。,1) 刷鍍,說明：, 鍍層厚度可達0.010.5mm，鍍層質(zhì) 量好，結合強度高，速度比槽鍍快。, 刷鍍設備簡單，操作靈活，可進行局 部電鍍和野外作業(yè)。, 對于大批量中小型零件或大面積鍍覆 的工件進行裝飾性或尺寸電鍍時，刷 鍍不如槽鍍。,2) 非金屬電鍍, 非金屬電鍍制品主要用于汽車、飛機某些裝飾性零部件以 及印刷線路板、電子儀器屏蔽和碳纖維等。,說明：, 非金屬電鍍是指對塑料、玻璃、陶瓷、纖維等非金屬制品 電鍍。, 非金屬電鍍的關鍵工藝是表面金屬化，使非金屬基體上生 成導電層以便進行導電。表面金屬化的方法有化學鍍法、 噴

13、涂法、燒滲銀法和涂刷法等。, 塑料電鍍是非金屬電鍍中應用最廣泛的一種。通過電鍍可 提高塑料制品的強度，防止老化，使其具有導電性、電磁 性、焊接性和裝飾性的外觀。,九、鋼鐵發(fā)藍與磷化, 發(fā)藍后呈藍黑色和深黑色，可提高零件的耐蝕性、潤滑性， 可改善外觀。,1鋼鐵發(fā)藍,說明：, 發(fā)藍是對鋼鐵零件進行的一種氧化處理，使其表面生成一 層極薄的Fe304氧化膜。, 常用堿性化學溶液氧化法：用氫氧化鈉和亞硝酸納的水溶液， 在135145溫度下處理6090min，再在肥皂液中 浸泡3 5min，最后水洗、干燥及浸油。,2鋼鐵磷化, 磷化后呈灰色或灰黑色，其耐蝕性比發(fā)藍好，但外觀不如發(fā) 藍。磷化主要用于鋼鐵制件

14、(如槍炮)耐蝕防護和噴漆前處理， 以增加漆膜與鋼鐵工件的附著力及防護性。,說明：, 磷化是鋼鐵零件在磷化液中處理，在表面沉積形成一層不 溶于水結晶型磷酸鹽膜。, 常用磷化液由磷酸二氫鋅或磷酸二氫鐵、磷酸二氫錳組成 的酸性稀水溶液。在9098溫度下處理820min。,十、鋁陽極氧化與著色處理, 陽極氧化和著色處理常用于汽車、飛機的某些裝飾性零件 及工藝品和日用五金制品作裝飾性處理。,說明：, 陽極氧化是將鋁或鋁合金制件浸沉于酸性電解液中，在外 電流作用下作為陽極，在制件表面上形成與基體牢固結合 的防蝕氧化膜層。, 陽極氧化前要經(jīng)拋光、除油、清洗等預處理，其后要進行 沖洗、著色和封閉等處理。, 陽

15、極氧化的氧化膜可染成黑色、紅色、藍色、綠色、金黃 色和茶色等。,十一、涂裝(噴漆與噴塑), 顏 料：成膜物質(zhì)一般為無色透明。顏料有遮蓋、美觀、 增加漆膜強度等作用,1涂料(油漆),1) 涂料組成, 成膜物質(zhì)：構成涂料的基礎，是涂層的主要物質(zhì), 溶 劑：又稱稀釋劑，使涂料保持溶解狀態(tài)，調(diào)整涂料粘 度便于操作。不同涂料有不同溶劑。, 助 劑：改善涂料施工性能，有催干劑、增韌劑、固化劑 等。,2) 常用涂料(油漆), 磁漆(樹脂漆)：用清漆與著色顏料調(diào)配的色漆，有酚醛磁漆、醇 酸磁漆等。, 清漆：不含顏料的透明漆，由樹脂、溶劑及催干劑制成的 涂料。, 厚漆：由干性油、顏料混合而成的涂料。使用時用清油

16、調(diào)到合 適粘度。該漆干燥慢、漆膜軟，炎熱潮濕天氣有反粘現(xiàn)象, 調(diào)合漆：已調(diào)制好，不用加任何材料即可使用的涂料，分油性 調(diào)和漆和磁性調(diào)和漆兩種。, 膩子：由各種填料加入少量漆料配制的糊狀物。主要用于底漆 前，使基體表面平整。, 烘漆(烤漆)：涂于基體后需經(jīng)烘烤才能干燥成膜的漆。, 水溶漆、乳膠漆：可用水作稀釋劑的涂料。水溶漆是以水溶性 樹脂為主要成分的漆；乳膠漆是以乳膠(合成樹脂)為主要成分 的漆。, 大漆(天然漆)：特點是漆膜耐久性、耐酸性、耐油性、耐水性、 光澤性均較好。, 底漆：直接涂于基體表面作為面漆基礎的涂料，有環(huán)氧底漆、 酚醛底漆等。,2常用涂裝工藝,幾種常用涂裝工藝,傳統(tǒng)涂裝工藝方法有刷涂、噴涂、浸涂和淋涂等。,1) 高壓無氣噴涂, 適宜噴涂高粘度涂料，一次可獲100300m m厚度涂層。,說明：, 利用低壓(0.40.6MPa)壓縮空氣帶動高壓泵，