表面處理基礎(chǔ)工作2013-4.

1、拋光工作 除油工作 除銹工作 表面活化工作 除油工作 有機溶劑除油 乳化除油 化學(xué)除油 超聲波除油 電解除油:陰極除油、陽極除油 有機溶劑脫脂有機溶劑脫脂 有機溶劑對各種油脂有很強的溶解能力，如能溶 解重質(zhì)油、老化變質(zhì)油和拋光膏中的油脂。有機 溶劑對金屬不腐蝕，所以常用作銅合金、鋅合金 壓鑄件的除油。但有機溶劑大多數(shù)有毒和易燃， 為此，需要專用裝置。有了這種裝置，使用起來 才比較安全，而且，溶劑還可以回收。這種裝置 上部周圍盤有冷卻管，汽化了的溶劑遇冷會凝結(jié) 成液體回收。近年由于非溶劑型高效除油劑的開 發(fā)，已經(jīng)可以代替溶劑除油工藝。 乳劑除油 乳劑是以有機溶劑和乳化劑組成，使用時加水配成乳化液

2、 進行清洗。乳劑中的有機溶劑可溶解油脂，水分則溶解無 機物。 作清洗用的乳化劑配成的乳化液，都是水包油型乳液，故 所用的乳化劑應(yīng)是親水性的。 典型的配方為： 水 100份 （體積比） 煤油 10份 （體積比） 表面活性劑 1份 （體積比） 然后，再加入硅酸鈉2030g/l 浸漬清洗的時間為110min ，取出瀝干，再水洗。 噴淋法：一般加熱不超過80。乳化液循環(huán)使用。 酸性脫脂酸性脫脂 酸性脫脂就是在硫酸或鹽酸溶液中加入一 些合適的表面活性劑。酸液能除銹除氧化 物；表面活性劑能起到潤濕、分散、乳化 和降低表面張力的作用。從而達到酸洗脫 脂的目的。在硫酸中加入OP-10乳化劑和緩 蝕劑硫脲組成的

3、“酸洗除油一步法“工藝 已被許多電鍍廠家采用。在這種溶液中脫 脂有著速度快和效率高的優(yōu)點。 酸性除油配方和工藝條件 鋼鐵件酸洗除油一步法 硫酸 200250 g/l 硫脲 35 g/l OP10乳化劑 1015 g/l 溫度: 6075 時間: 13 min 表面活性劑脫脂表面活性劑脫脂 表面活性劑分離子、非離子和兩性型三大類。離 子型又分陰離子型和陽離子型。除油配方多用非 離子型和陰離子型的表面活性劑。也加兩性的。 在表面活性劑脫脂液中，脫脂效果的好壞取決于 溶液的配伍。一般兩種或兩種以上表面活性劑組 合要比單獨一種表面活性劑效果好。又往往以陰 離子和非離子活性劑組合起來為常用。究竟哪種 陰

4、離子型活性劑和哪種非離子型活性劑組合好、 配比如何，要看表面活性劑的結(jié)構(gòu)和油污的性質(zhì)。 表面活性劑脫脂表面活性劑脫脂 配方1： 洗凈劑6501 0.410% 洗凈劑6503 410% 三乙醇胺油酸皂 41% 微堿性，有較好的清洗作用用于精密件除去綠色拋光膏 配方2： 洗凈劑105 1% 洗凈劑664 1% 洗凈劑6503 1.5% 微堿性，脫脂能力較強。主要用于中溫淬火后的零件脫脂及殘鹽清洗 脫脂常用的表面活性劑脫脂常用的表面活性劑 OP-10（TX-10）乳化劑：是1mol壬基酚或辛基酚與10mol環(huán)氧乙烷加成的非離子型表 面活性劑。 我國大多數(shù)為辛基酚聚氧乙烯醚。在酸性或堿性溶液中都有較好

5、的脫脂效 果。 平平加平平加：學(xué)名脂肪醇聚氧乙烯醚，是非離子型表面活性劑。由脂肪醇與環(huán)氧乙烷加成 而得。碳鏈短、n 大、濁點高；反之則濁點低。分子式： C1215H2537（OCH2-CH2）n OH （n=1525） HW高溫勻染劑高溫勻染劑：學(xué)名脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉。由平平加磺化而成。保留了平平加的 優(yōu)點。由于因入磺酸基，故有較高的濁點。適宜于較高溫度下脫脂溶液中使用。分子 式為： C18H35O（CH2-CH2）20 SO3Na 洗凈劑洗凈劑6501：學(xué)名椰子油烷基二乙醇酰胺，是非離子型表面活性劑。具有穩(wěn)泡和使水 溶液增稠的效果，對鋼鐵有防銹作用；對動、植物油有良好的脫脂能力，但溶液的

6、pH 應(yīng)大于9.0，低于8.0時溶液渾濁。 洗凈劑洗凈劑6503：學(xué)名十二烷基二乙醇胺磷酸酯。也是非離子型表面活性劑，在鹽類電解 質(zhì)中有很高的溶解度。對鋼鐵有緩蝕作用。在溶液的pH 大于8.5時有良好的脫脂作用。 脫脂常用的表面活性劑脫脂常用的表面活性劑 三乙醇胺油酸皂三乙醇胺油酸皂：也是非離子型表面活性劑，對植物油有很強的乳化 能力，對鋼鐵有較好的防銹作用，但對銅有腐蝕性。 洗凈劑洗凈劑105：由三種非離子型活性劑組成，質(zhì)量百分比為： 平平加 24%； OP-10乳化劑 12%； 6501洗凈劑 24%； 水 40%。 洗凈劑洗凈劑664：有105與三乙醇胺油酸皂復(fù)配而成，質(zhì)量百分比為： 洗

7、凈劑105 50%； 三乙醇胺油酸皂 50%。 十二烷基苯磺酸鈉（十二烷基苯磺酸鈉（ABS）：是陰離子型表面活性劑，是洗衣粉的主 要成分，具有較強的脫脂能力。 分子式為： C12H25 SO3Na 乳化除油助洗劑乳化除油助洗劑 在以表面活性劑的脫脂液中，需加入一些助洗劑，能起到 事半功倍的作用。常用的有：三聚磷酸鈉、碳酸鈉、硅酸 鈉、硫酸鈉、檸檬酸鈉、焦磷酸鈉、氨三乙酸和羧甲基纖 維素（CMC）等。 助洗劑能發(fā)揮下來作用： 具有對金屬離子的螯合作用。能螯合硬水中的鈣鎂離 子，使水軟化，從而可避免活性劑生成不溶性鹽造成 損失。 與表面活性劑發(fā)生協(xié)合作用，能顯著增大去污、分散、 滲透、乳化、增溶作

8、用。 能防止脫落下的油污再沉積到零件上。 電化學(xué)脫脂電化學(xué)脫脂 電化學(xué)脫脂分陰極、陽極、陰極和陽極交替脫脂三種。 陰極脫脂氣泡小而密，在陰極上產(chǎn)生的氫氣泡比陽極上產(chǎn)生的氧氣泡 多一倍，脫脂效果更好，但鋼鐵件會被滲氫而產(chǎn)生氫脆。因此，對螺 栓、彈簧件等鋼鐵件不能用陰極除油方法。陰極脫脂還有一個副作用， 是溶液中的雜質(zhì)會沉積在零件上，因而影響鍍層的結(jié)合力，這可以加 入螯合劑來解決。 陽極脫脂適宜用于怕滲氫的鋼鐵零件。但不能用于鋁、鎂、鋅、銅及 它們的合金零件會被腐蝕。 為了禰補兩者脫脂方法的不足，采用陰極、陽極交替脫脂方法，通過 換向裝置，將零件先進行短時間的陽極脫脂對有色金屬零件；或 先采用陽極

9、脫脂再進行短時間陰極脫脂對一般鋼鐵零件。 電化學(xué)脫脂方法是有機溶劑脫脂和化學(xué)脫脂的補充。 鋼鐵電化學(xué)方法脫脂配方及工藝條件 氫氧化鈉 4060 g/l 碳酸鈉 2535 g/l 磷酸三鈉 3050 g/l YC除油劑 0.51 g/l （或：水玻璃 35g/l） 溫度：5060 電流密度：510 A/dm2 陰極時間11.5 min；陽極時間0.20.5 min 鋼鐵化學(xué)除油 氫氧化鈉 4060 g/l 碳酸鈉 2535 g/l 磷酸三鈉 3050 g/l YC除油劑 0.51 g/l （或：水玻璃 35g/l） 溫度：5060 浸漬時間：盡量延長浸漬時間 超聲波和超聲波除油 頻率高于2000

10、Hz的機械波叫超聲波。應(yīng)用超聲波除油，不但可以提 高除油速度。而且可以大大提高除油質(zhì)量，降低化學(xué)藥品消耗量。對 于復(fù)雜的零件、小型精密零件和由絕緣材料制成的零件特別有效。 超聲波除油速度取決于聲強、振動頻率、溶液的組成和溫度。外形簡 單的零件，可以在頻率為2025kHz和聲強為300100W/cm2的條件 下除油。形狀復(fù)雜和多孔的零件，在200kHz的頻率下除油效果好。 聲強也影響除油質(zhì)量，在聲強為0.5 W/cm2時除油速度很慢。當聲強 提高到510 W/cm2時，除油速度急劇增加；當聲強提高到2030 W/cm2時，除油速度和除油質(zhì)量沒有明顯改善。增加振動頻率，會引 起超聲波發(fā)生器的功率下

11、降，不會影響除油質(zhì)量。但頻率提高到兆赫 茲時，除油效率降低。 超聲波除油溶液一般采用帶有乳化劑的堿性溶液或有機溶劑作工作介 質(zhì)。超聲波通過介質(zhì)把振動作用到零件表面。零件放到除油槽中的位 置，應(yīng)能使其表面都處在超聲波場的范圍內(nèi)。金屬零件超聲波除油的 時間為3050s，非導(dǎo)體制作的零件超聲波除油的時間在5min 以內(nèi)。 超聲波和超聲波除油 頻率大于16kHz/s的聲波稱為超聲波。在液 體中作為疏導(dǎo)波傳導(dǎo)。采用超聲波脫脂可 強化脫脂過程縮短脫脂時間，提高脫脂質(zhì) 量，降低脫脂溶液的溫度。尤其對于細孔 和盲孔中的油污、拋光污垢的清除十分有 效。拋光后鋅合金壓鑄件超聲波脫脂1min 內(nèi)就能把油垢除盡。 鋼

12、鐵件的酸洗除銹 一般有紅銹的鋼鐵件采用濃鹽酸或11鹽酸室溫下進行 酸洗。加入34g/l六次甲基四胺做緩蝕劑。 有蘭色氧化皮的熱扎板沖壓件和焊接件等用20%硫酸酸洗。 加入34g/l硫脲做緩蝕劑。溫度在5060左右。 也可采用混合酸除銹。在20%硫酸中加入100g/l氯化鈉， 再加入34g/l硫脲做緩蝕劑。溫度在3040左右。 也可采用1012%硫酸室溫下進行陰極電解除銹。加入 34g/l硫脲做緩蝕劑。這個方法用于除去焊接件除去氧化 皮。 在酸液中加少量入十二烷基硫酸鈉增強除銹能力。 碳素鋼的電拋光工藝碳素鋼的電拋光工藝 碳素鋼和低合金鋼廣泛采用磷酸鉻酐 型拋光溶液。陰極均采用鉛材，電源電壓 均

13、可為12V。 配方如下表： 配方1適合于含碳低于0.45%的碳素鋼。 配方2適合于碳素鋼和含錳及鎳的模具鋼。 配方1配方2 磷酸（d1.70）6570ml/l磷酸（d1.70）6062ml/l 硫酸(d1.84)1215ml/l硫酸(d1.84)1822ml/l 鉻酸(d1.40)56ml/l硫脲812g/l 水1214ml/lEDTA-2鈉1g/l 密度(g/cm3)1.731.75密度(g/cm3)1.601.70 溫度6070溫度室溫 陽極電流密度 (A/dm2) 2030陽極電流密度 (A/dm2) 1015 時間(min)1015時間(min)1030 配制溶液時，先用少量的水分別溶

14、解鉻酐、EDTA，然后，加入磷酸，并在不 斷攪拌下加入硫酸。計算各組分的用量時，先測定所用的酸的密度，根據(jù)密度，分別 查出質(zhì)量分數(shù)，然后，按下式計算需要量： A=100/b1 式中， A 配制1升溶液所需磷酸或硫酸的毫升數(shù)。 配制好溶液的密度。 1實際測得和配制所用磷酸或硫酸的密度。 B 根據(jù)1查得的磷酸或硫酸的質(zhì)量分數(shù)。 配方中磷酸或硫酸的規(guī)定含量（質(zhì)量分數(shù)）。 配制后的溶液需測量其密度，當其密度低于規(guī)定時，可將溶液在115200下， 加熱濃縮，除去多余的水分。 新配制的溶液需在陰極面積大于陽極面積幾倍的情況下進行通電處理，使產(chǎn)生 部分三價鉻。（Da為3040 A/dm2，通電量為56Ah/

15、l）。即可進行電拋光。 溶液在使用過程中，會不斷積累鐵離子，與此同時，零件拋光的表面光亮度會 下降，當含鐵（按Fe2O3計算）達到78%時，溶液需部分更換或全部更換。 溶液三價鉻街壘過多時，（Cr2O3超過2%），同樣會使拋光零件的表面光亮度 下降，可以在陽極面積大于陰極面積幾倍的情況下進行通電處理，陽極用石墨，陰極 最好用素?zé)沾捎枰愿綦x。通電完畢，盜取陰極室內(nèi)的三價鉻化合物。 溶液中的鉻酐、三價鉻、硫酸、磷酸的含量應(yīng)請求分析和調(diào)整，經(jīng)常測定溶液 的密度，及時調(diào)整。 電解液的配制和調(diào)整 成分（ml/l或g/l） 及工藝條件 配方1配方2配方3 雙氧水（30%） 草酸 氟氫化銨 尿素 苯甲酸

16、硫酸（d 1.84） pH值 潤濕劑 溫度（） 時間（min） 攪拌 3050 2540 0.1 1530 230至光亮 可以采用 3540 10 20 0.51.0 2.1 0.20.4 1530 12.5 需要 7080 10 20 11.5 2.1 0.20.4 1530 0.52 需要 低碳鋼化學(xué)拋光工藝規(guī)范低碳鋼化學(xué)拋光工藝規(guī)范 配方2、3的pH值用1.43的試紙測定。 潤濕劑可用6501、6504或聚乙二醇等。 低碳鋼化學(xué)拋光工藝規(guī)范低碳鋼化學(xué)拋光工藝規(guī)范 注意事項： 由于溶液的濃度較低及雙氧水分解快。需要及時補充雙 氧水（每次510ml/l）。2、3號溶液需同時補充氟氫化銨， 使其pH值保持在2.1左右。當含鐵較高時，pH值可控制在 1.72.1。配方1 中的草酸補充量為雙氧水補充量的一半。 溶液中的鐵離子含量不應(yīng)超過35g/l。含量過高時應(yīng)更換 溶液。 溶液的溫度應(yīng)控制在1525，溫度過高會使雙氧水分 解。以上拋光過程是一個放熱反應(yīng)過程，溶液的溫度將會 升高，需進行冷卻降溫。 低碳鋼化學(xué)拋光工藝規(guī)范低碳鋼化學(xué)拋光工藝規(guī)范 低、中碳鋼和低合金鋼的零件，可以在下列溶液中進行化 學(xué)拋光： 磷酸（d 1.70）60% 硫酸（d 1.84）30% 硝酸（d 1.40）10% 鉻酐 510g/l