第三章-金屬表面預(yù)處理

1、1 第三章第三章 金屬表面預(yù)處理金屬表面預(yù)處理 n 表面預(yù)處理的目的表面預(yù)處理的目的 n 表面預(yù)處理工藝表面預(yù)處理工藝 n表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境 2 n 清除被處理材料表面附清除被處理材料表面附 著的雜質(zhì)，使處理后的材料著的雜質(zhì)，使處理后的材料 本體表面的原子能和處理介本體表面的原子能和處理介 質(zhì)（氣相或液相）的原子相質(zhì)（氣相或液相）的原子相 接觸，原子直接在材料本體接觸，原子直接在材料本體 上沉積或向材料內(nèi)部擴(kuò)滲；上沉積或向材料內(nèi)部擴(kuò)滲； n 有利于提高涂層與基體有利于提高涂層與基體 材料之間的結(jié)合強(qiáng)度。材料之間的結(jié)合強(qiáng)度。 3.1 表面預(yù)處理的目的表面預(yù)處理的目的 3

2、 3.2.1 機(jī)械清理機(jī)械清理 去除被處理零件表面的固體雜物。去除被處理零件表面的固體雜物。 3.2 表面預(yù)處理工藝表面預(yù)處理工藝 1. 1. 機(jī)械打磨機(jī)械打磨 （1 1）砂輪：粗磨加工，除毛刺、鑄件的）砂輪：粗磨加工，除毛刺、鑄件的 表面、焊縫周圍等。表面、焊縫周圍等。 （2 2）布輪：精磨拋光，使處理后的零件）布輪：精磨拋光，使處理后的零件 表面光滑美觀。表面光滑美觀。 磨光機(jī)及不同磨光機(jī)及不同 形狀的磨光輪形狀的磨光輪 包括包括機(jī)械清理機(jī)械清理、脫脂脫脂處理和處理和浸蝕浸蝕處理。處理。 4 特點(diǎn)：手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，有粉塵污染。特點(diǎn)：手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，有粉塵污染。 （3 3）金屬輪

3、（刷）：用金屬絲摩擦金屬表面，除氧化皮等。）金屬輪（刷）：用金屬絲摩擦金屬表面，除氧化皮等。 5 特點(diǎn)：清理效率高，適用于大批量的小型零件。特點(diǎn)：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(xué)溶液一起在滾筒旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)（工件和磨料、化學(xué)溶液一起在滾筒旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)（滾筒轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速 （3060轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分鐘）分鐘） ，使工件和磨料之間發(fā)生滾動(dòng)摩擦，起到清除，使工件和磨料之間發(fā)生滾動(dòng)摩擦，起到清除 污垢的目的。污垢的目的。 6 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、滾光磨料有浮石、石英砂、花崗石，皮革角、貝殼、 鐵屑，鋼砂和陶瓷碎片等鐵屑，鋼砂和陶瓷

4、碎片等 。 7 n 需要滾光孔壁時(shí)，磨料粒子的直徑應(yīng)小于孔徑。需要滾光孔壁時(shí)，磨料粒子的直徑應(yīng)小于孔徑。 n 零件上有螺紋孔時(shí)，磨料粒子的直徑應(yīng)大于螺紋孔徑。零件上有螺紋孔時(shí)，磨料粒子的直徑應(yīng)大于螺紋孔徑。 n 不可選用粉狀或過大尺寸的磨料。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 8 裝載量最少不低于裝載量最少不低于30，最多不高于，最多不高于90。 滾光液的選擇：滾光液的選擇： n 堿性水溶液：氫氧化鈉、碳酸納、皂角粉等加少量乳化液；堿性水溶液：氫氧化鈉、碳酸納、皂角粉等加少量乳化液； n 酸性水溶液：鹽酸、硫酸、皂角粉等加少量的緩蝕劑。酸性水溶液：鹽酸、硫酸、

5、皂角粉等加少量的緩蝕劑。 滾筒裝載量滾筒裝載量 9 硬質(zhì)顆粒高速撞擊工件表面，以除污垢。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)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(qiáng)度。合強(qiáng)度。 噴砂對(duì)金屬表面還有強(qiáng)化的作用。噴砂對(duì)金屬表面還有強(qiáng)化的作用。 3. 噴砂（丸）噴砂（丸） 10 噴砂分干噴和濕噴兩種。噴砂分干噴和濕噴兩種。 特點(diǎn)：效率高，污染小，可清理各種形狀零件，清理質(zhì)量好。特點(diǎn)：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(jī)外形吸入式噴砂機(jī)外形 壓力式噴砂機(jī)外形壓力式噴砂機(jī)外形 吸入式噴砂槍吸入式噴砂槍 11 噴砂設(shè)備噴

6、砂設(shè)備 12 1.1.溶劑法溶劑法 (1) (1) 有機(jī)溶劑：如汽油、苯、四氯化碳等。一般在常溫下脫脂。有機(jī)溶劑：如汽油、苯、四氯化碳等。一般在常溫下脫脂。 特點(diǎn)：脫脂速度快、效果好，但溶劑易揮發(fā)、易燃、有毒性，特點(diǎn)：脫脂速度快、效果好，但溶劑易揮發(fā)、易燃、有毒性， 使用時(shí)應(yīng)注意通風(fēng)。使用時(shí)應(yīng)注意通風(fēng)。 3.2.2 脫脂處理脫脂處理 去除被處理零件表面的油污。去除被處理零件表面的油污。 13 由表面活性劑、緩蝕劑等組成。用超聲波清洗效果更好。由表面活性劑、緩蝕劑等組成。用超聲波清洗效果更好。 特點(diǎn)：可在常溫下脫脂，加溫脫脂效果更好。使用安全、無特點(diǎn)：可在常溫下脫脂，加溫脫脂效果更好。使用安全、

7、無 污染、價(jià)格低。污染、價(jià)格低。 (2) 水溶性清洗劑水溶性清洗劑 14 利用堿溶液對(duì)皂化性油脂的皂化作用和表面活性物質(zhì)對(duì)非皂利用堿溶液對(duì)皂化性油脂的皂化作用和表面活性物質(zhì)對(duì)非皂 化性油脂的乳化作用，除去工件表面上的各種油污?；杂椭娜榛饔茫スぜ砻嫔系母鞣N油污。 2. 化學(xué)法化學(xué)法 15 各種因素的作用（以鋼鐵預(yù)處理為例）：各種因素的作用（以鋼鐵預(yù)處理為例）： n 氫氧化鈉：有很強(qiáng)的皂化能力，但含量過高會(huì)形成肥皂難氫氧化鈉：有很強(qiáng)的皂化能力，但含量過高會(huì)形成肥皂難 以清除，一般含量以清除，一般含量 100 100克克/ /升。升。 n 碳酸鈉：呈弱堿性，有一定的皂化能力和對(duì)溶液碳酸鈉

8、：呈弱堿性，有一定的皂化能力和對(duì)溶液pHpH值起緩值起緩 沖作用沖作用(pH8.5(pH10.2pH10.2則肥皂發(fā)生水解則肥皂發(fā)生水解) )。 n 磷酸三鈉：呈弱堿性，有一定的皂化能力和緩沖磷酸三鈉：呈弱堿性，有一定的皂化能力和緩沖pHpH值的作值的作 用，有助于水玻璃從工件表面洗去。用，有助于水玻璃從工件表面洗去。 n 水玻璃：有較強(qiáng)的乳化能力和一定的皂化能力。但殘留在水玻璃：有較強(qiáng)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(yīng)與磷酸三鈉配合使用。工件表面上的水玻璃較難洗凈，應(yīng)與磷酸三鈉配合使用。 16 n 乳化劑：分子具有親水基團(tuán)和憎水乳化劑：分子具有親水基團(tuán)和憎水

9、(親油親油)基團(tuán)，在除油過程基團(tuán)，在除油過程 中，其憎水基團(tuán)指向油污而親水基團(tuán)指向溶液，降低油溶液中，其憎水基團(tuán)指向油污而親水基團(tuán)指向溶液，降低油溶液 界面張力，油污以極細(xì)小的油珠脫離零件表面進(jìn)入溶液中成乳界面張力，油污以極細(xì)小的油珠脫離零件表面進(jìn)入溶液中成乳 濁液。濁液。 n 溫度：提高溫度可以提高皂化反應(yīng)速度，加快溶液的循環(huán)，溫度：提高溫度可以提高皂化反應(yīng)速度，加快溶液的循環(huán)， 降低油脂的粘度，油降低油脂的粘度，油溶液界面的表面張力減低，較易濕潤(rùn)。溶液界面的表面張力減低，較易濕潤(rùn)。 n 機(jī)械作用：抖動(dòng)零件、攪拌或噴射溶液以及用超聲波振蕩都機(jī)械作用：抖動(dòng)零件、攪拌或噴射溶液以及用超聲波振蕩都

10、 能加快除油過程。能加快除油過程。 化學(xué)法脫脂的特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、脫脂能力強(qiáng)、安全可靠?；瘜W(xué)法脫脂的特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、脫脂能力強(qiáng)、安全可靠。 17 在電化學(xué)法脫脂液中，工件接直在電化學(xué)法脫脂液中，工件接直 流電，利用電解析出的氫氣或氧氣流電，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。泡使油膜變成小油珠而脫離零件。 3. 電化學(xué)法電化學(xué)法 特點(diǎn)：脫脂效果好，速度快。陰極特點(diǎn)：脫脂效果好，速度快。陰極 脫脂易引起高強(qiáng)鋼氫脆；陽極脫脂易脫脂易引起高強(qiáng)鋼氫脆；陽極脫脂易 對(duì)有色金屬產(chǎn)生腐蝕。對(duì)有色金屬產(chǎn)生腐蝕。 18 19 1.1.化學(xué)拋光化學(xué)拋光 零件浸在拋光液內(nèi)，通過化學(xué)介質(zhì)零件浸在拋光

11、液內(nèi)，通過化學(xué)介質(zhì) 對(duì)金屬表面凸出部分的溶解降低表面粗對(duì)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。糙度，提高零件表面光亮度。 特點(diǎn)：適合處理形狀復(fù)雜的零件，生特點(diǎn)：適合處理形狀復(fù)雜的零件，生 產(chǎn)效率高。產(chǎn)效率高。 3.2.3 拋拋 光光 提高被處理零件表面光亮度。提高被處理零件表面光亮度。 20 21 浸入電解液中的零件接陽極，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，解速度快，結(jié)果表面的粗糙度減小， 光亮度提高。光亮度提高。 電解拋光成本高、效率低。但電解拋光成本高、效率低。但 拋光質(zhì)量高。拋光

12、質(zhì)量高。 2. 電解拋光電解拋光 22 23 1.1.化學(xué)浸蝕和電化學(xué)浸蝕化學(xué)浸蝕和電化學(xué)浸蝕 酸和氧化膜反應(yīng)生成溶于水的鹽：酸和氧化膜反應(yīng)生成溶于水的鹽： FeFe2 2O O3 3 + 6HCl = 2FeCl + 6HCl = 2FeCl3 3 + 3H + 3H2 2O O FeO + 2HCl = FeCl FeO + 2HCl = FeCl2 2 + H + H2 2O O 3.2.4 浸浸 蝕蝕 去除被處理零件表面較薄的銹或氧化膜。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(duì)金屬的腐蝕。酸液中加金屬緩蝕劑可以減小酸對(duì)金屬的腐蝕。 24 25 簡(jiǎn)化脫脂和浸蝕

13、工序，使脫脂和浸蝕一次完成，僅用在表簡(jiǎn)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(chǎng)合。面油脂和銹蝕都輕微的場(chǎng)合。 3.2.5 脫脂脫脂-浸蝕綜合處理浸蝕綜合處理 26 機(jī)械清理機(jī)械清理脫脂脫脂水清洗水清洗化學(xué)浸蝕化學(xué)浸蝕水清洗水清洗中和中和水清水清 洗洗（甩干）（甩干）立即進(jìn)行表面處理立即進(jìn)行表面處理 典型的金屬清洗工藝典型的金屬清洗工藝 27 局部保護(hù)工藝局部保護(hù)工藝 對(duì)零件表面有一些不允許處理的特殊部位，如螺紋、精加對(duì)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(jìn)行保護(hù)處理。但盡量不要采用保護(hù)措施，因?yàn)楣づ浜厦娴?，進(jìn)行保護(hù)處理。但盡量不要采用保護(hù)措施，因?yàn)?n 增加工作量；增加工作量； n 保護(hù)處容易儲(chǔ)存堿液或酸液，影響到下一工序。保護(hù)處容易儲(chǔ)存堿液或酸液，影響到下一工序。 3.2.6 其它表面處理工藝其它表面處理工藝 28 1.1.噴涂工作環(huán)境的要求噴涂工作環(huán)境的要求 n 最好是在無人的封閉工作間內(nèi)進(jìn)行；最好是在無人的封閉工作間內(nèi)進(jìn)行； n 要有強(qiáng)排風(fēng)裝置，防止粉塵危害；要有強(qiáng)排風(fēng)裝置，防止粉塵危害； n 等離子噴涂應(yīng)有防噪音措施，如戴耳塞。等離子噴涂應(yīng)有防噪音措施，如戴耳塞。 3.3 表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境 不同的