金屬材料表面處理簡介

1、金屬外表處理種類簡介電鍍/電泳/磷化/發(fā)黑/拋丸/噴丸/噴砂/鈍化/噴涂/拋光/鍍銘/鍍鐐電鍍鍍層金屬或其他不溶性材料做陽極,待鍍的工件做陰極,鍍層金屬的陽離子在待鍍工件外表被復原形成鍍層.為排除其它陽離子的干擾,且使鍍層均勻、牢固,需用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液,以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變.電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層,改變基材外表性質或尺寸.電鍍能增強金屬的抗腐蝕性鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬、增加硬度、預防磨耗、提升導電性、潤滑性、耐熱性、和外表美觀.鍍銘鍍銘層具有很高的硬度,根據(jù)鍍液成分和工藝條件不同,其硬度可在很大范圍4001200HV內變化.鍍銘層有較好的耐熱性,在500

2、c以下加熱,其光澤性、硬度均無明顯變化,溫度大于500c開始氧化變色,大于700c硬度開始降低.鍍銘層的摩擦系數(shù)小,特別是干摩擦系數(shù),在所有的金屬中是最低的.所以鍍銘層具有很好的耐磨性.鍍銘層具有良好的化學穩(wěn)定性,在堿、硫化物、硝酸和大多數(shù)有機酸中均不發(fā)生作用,但能溶于氫氯酸如鹽酸和熱的硫酸中.在可見光范圍內,銘的反射水平約為65%介于銀88%和錦55%之間,且因銘不變色,使用時能長久保持其反射能力而優(yōu)于銀和銀.鍍鐐通過電解或化學方法在金屬或某些非金屬上鍍上一層銀的方法,稱為鍍銀.鍍銀分電鍍銀和化學鍍錦.電鍍銀是在由鎮(zhèn)鹽稱主鹽、導電鹽、pH緩沖劑、潤濕劑組成的電解液中,陽極用金屬錦,陰極為鍍件

3、,通以直流電,在陰極鍍件上沉積上一層均勻、致密的銀鍍層.從加有光亮劑的鍍液中獲得的是亮銀,而在沒有參加光亮劑的電解液中獲得的是暗錦.1、厚度均勻性厚度均勻和均鍍水平好是化學鍍銀的一大特點,也是應用廣泛的原因之一,化學鍍銀預防了電鍍層由于電流分布不均勻而帶來的厚度不均勻.化學鍍時,只要零件外表和鍍液接觸,鍍液中消耗的成份能及時得到補充,鍍件部位的鍍層厚度都根本相同,即使凹槽、縫隙、盲孔也是如此.2、鍍件不會滲氫,沒有氫脆,化學鍍銀后不需要除氫.3、很多材料和零部件的功能如耐蝕、抗高溫氧化性等比電鍍銀好.4、可沉積在各種材料的外表上,例如：鋼銀基合金、鋅基合金、鋁合金、玻璃、陶瓷、塑料、半導體等材

4、料的外表上,從而為提升這些材料的性能創(chuàng)造了條件.5、不需要一般電鍍所需的直流電機或限制設備.6、熱處理溫度低,只要在400c以下經不同保溫時間后,可得到不同的耐蝕性和耐磨性,因此,特別適用于形狀復雜,表面要求耐磨和耐蝕的零部件的功能性鍍層等.鍍鋅鍍鋅是指在金屬、合金或者其它材料的外表鍍一層鋅以起美觀、防銹等作用的外表處理技術.現(xiàn)在主要采用的方法是熱鍍鋅.電鍍鋅是商業(yè)緊固件最常用的鍍層.它比擬廉價,外觀也較好看,可以有黑色、軍綠色.然而,它的防腐性能一般,其防腐性能是鋅鍍涂層中最低的.一般電鍍鋅中性鹽霧試驗在72小時之內,也有采用特殊封閉劑,使得中性鹽霧試驗達200小時以上,但價格貴,是一般鍍鋅

5、的5-8倍.電鍍鋅加工過程易產生氫脆,所以10.9級以上的螺栓一般不采用鍍鋅的處理.雖然鍍后可以用烘箱去氫,但因鈍化膜在60C以上時將遭破壞,因此去氫必須在電鍍后鈍化前進行.如此可操作性差,加工本錢高.在現(xiàn)實中,一般生產廠不會主動去氫,除非特定客戶的強制要求.電鍍鋅的緊固件扭矩一預緊力一致性較差,且不穩(wěn)定,一般不用于于重要部位的連接.為了改善扭矩一預緊力一致性,也可采用鍍后涂覆潤滑物質的方法改善和提升扭矩一預緊力一致性.電泳電泳是電泳涂料在陰陽兩極,施加于電壓作用下,帶電荷之涂料離子移動到陰極,弁與陰極外表所產生之堿性作用形成不溶解物,沉積于工件外表.電泳外表處理工藝的特點：電泳漆膜具有涂層飽

6、滿、均勻、平整、光滑的優(yōu)點,電泳漆膜的硬度、附著力、耐腐、沖擊性能、滲透性能明顯優(yōu)于其它涂裝工藝.電鍍與電泳的區(qū)別電鍍就是利用電解原理在某些金屬外表上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程.電泳：溶液中帶電粒子離子在電場中移動的現(xiàn)象.利用帶電粒子在電場中移動速度不同而到達別離的技術稱為電泳技術.原料是電泳涂料.磷化工件鋼鐵或鋁、鋅件浸入磷化液某些酸式磷酸鹽為主的溶液,在外表沉積形成一層不溶于水的結晶型磷酸鹽轉換膜的過程,稱之為磷化.一般用于電泳前工件打底,提升漆膜層的附著力與防腐蝕水平.磷化相對鍍鋅廉價,耐腐蝕性能比鍍鋅差.磷化后應涂油,其耐腐蝕性能的上下與所涂油的性能有很大的關系.例如,磷化后涂一般

7、的防銹油,中性鹽霧試驗也只有1020小時.涂高檔的防銹油,那么可達7296小時.但其價格是一般磷化涂油的23倍.緊固件磷化常用的兩種,鋅系磷化和鎰系磷化.鋅系磷化潤滑性能比鎰系磷化好,鎰系磷化抗腐蝕性,耐磨性鍍鋅較好.它的使用溫度可達華氏225度到400度107204C.鋅系磷化液上膜后是灰色,深灰色,淺灰色；鐵系磷化液成膜后是彩色,彩虹色,藍色,紫藍色以及五彩顏色；鎰系磷化液成膜后的顏色是黑色,深黑色；鋅鎰系磷化液成膜后的顏色是灰黑色.一般涂裝用磷化液是灰色的薄膜,這樣有利于增加涂層的附著力,提升外表處理效果.工業(yè)用緊固件很多用磷化涂油處理.由于它扭矩一預緊力一致性很好,裝配時能保證到達設計

8、所預期的緊固要求,所以在工業(yè)中使用較多.特別是一些重要零部件的連接.如,鋼結構連接副,發(fā)動機的連桿螺栓、螺母,缸蓋、主軸承、飛輪螺栓,車輪螺栓螺母等.高強度螺栓采用磷化,還可以預防氫脆問題,所以在工業(yè)領域10.9級以上的螺栓一般采用磷化外表處理.發(fā)黑鋼制件的外表發(fā)黑處理,也有被稱之為發(fā)藍的.具原理是將鋼鐵制品外表迅速氧化,使之形成致密的氧化膜保護層,提升鋼件的防銹水平.發(fā)黑處理現(xiàn)在常用的方法有傳統(tǒng)的堿性加溫發(fā)黑和出現(xiàn)較晚的常溫發(fā)黑兩種.發(fā)黑液的主要成分是氫氧化鈉和亞硝酸鈉.發(fā)黑時所需溫度的溫度較大,大概在135-155C之間都可以得到不錯的外表,只是所需時間有些不同而已.但常溫發(fā)黑工藝對于低碳

9、鋼的效果不太好.A3鋼用堿性發(fā)黑好一些.在高溫下約550C氧化成的四氧化三鐵呈天藍色,故稱發(fā)藍處理.在低溫下約350C形成的四氧化三鐵呈暗黑色,故稱發(fā)黑處理.在兵器制造中,常用的是發(fā)藍處理；在工業(yè)生產中,常用的是發(fā)黑處理.發(fā)黑+涂油是工業(yè)緊固件很流行的鍍層,由于它最廉價,弁且在油耗盡之前看起來不錯.由于發(fā)黑幾乎無防銹水平,所以無油后它很快就會生銹.就是在有油狀態(tài)下,其中性鹽霧試驗也只能達至U3-5小時.拋丸拋丸的原理是用電動機帶動葉輪體旋轉直接帶動或用V型皮帶傳動,靠離心力的作用,將直徑約在0.23.0的彈丸有鑄鋼丸、鋼絲切丸、不銹鋼丸等不同類型拋向工件的外表,使工件的外表到達一定的粗糙度,使

10、工件變得美觀,或者改變工件的焊接拉應力為壓應力,提升工件的使用壽命.通過提升工件外表的粗糙度,也提升了工件后續(xù)噴漆的漆膜附著力.拋丸的特點：1、靈活性差.受場地的限制,清理工件有些盲目性,在工件內衛(wèi)外表易產生清理不到的死角、2、不用壓縮空氣加速彈丸,不必設置大功率的空壓站,3、清理外表不易有潮氣,不容易生繡.4、設備結構比擬復雜,易損件多,特別是葉片等零件,維修工時多,費用高.5、清理效率高,費用低,操作人員少,容易實現(xiàn)自動化限制,適用于大批量生產.噴丸噴丸shotpeening.用噴丸進行外表處理,打擊力大,清理效果明顯.但噴丸對薄板工件的處理,容易使工件變形,且鋼丸打擊到工件外表無論拋丸或

11、噴丸使金屬基材產生變形,由于Fe3O4和Fe2O3沒有塑性,破碎后剝離,而油膜與基材一同變形,所以對帶有油污的工件,拋丸、噴丸無法徹底去除油污.在現(xiàn)有的工件外表處理方法中,清理效果最正確的還數(shù)噴砂清理.噴砂適用于工件外表要求較高的清理.但是我國目前通用噴砂設備中多由錢龍、刮板、斗式提升機等原始笨重輸砂機械組成.噴丸與拋丸的區(qū)別噴丸使用高壓風或壓縮空氣作動力,而拋丸一般為高速旋轉的飛輪將鋼砂高速拋射出去.拋丸效率高,但會有死角,而噴丸比擬靈活,但動力消耗大.兩種工藝雖噴射動力和方式不同,但都是高速沖擊工件為目的,其效果也根本相同,相比而言,噴丸比擬精細,容易控制精度,但效率不及拋丸之高,適形狀復

12、雜的小型工件,拋丸比擬經濟實用,容易限制效率和本錢,可以限制丸料的粒度來限制噴射效果,但會有死角,適合于形面單一的工件批量加工.兩種工藝的選用主要取決工件的形狀和加工效率.噴丸與噴砂的區(qū)別噴丸與噴砂都是使用高壓風或壓縮空氣作動力,將其高速的吹出去沖擊工件外表到達清理效果,但選擇的介質不同,效果也不相同.噴砂處理后,工件外表污物被去除掉,工件外表被微量破壞,外表積大幅增加,從而增加了工件與涂/鍍層的結合強度.經過噴砂處理的工件外表為金屬本色,但是由于外表為毛糙面,光線被折射掉,故沒有金屬光澤,為發(fā)暗外表.噴丸處理后,工件外表污物被去除掉,工件外表被微量而不被破壞,外表積有所增加.由于加工過程中,

13、工件外表沒有被破壞,加工時產生的多余能量就會引會工件基體的外表強化.經過噴丸處理的工件外表也為金屬本色,但是由于外表為球狀面,光線局部被折射掉,故工件加工為亞光效果.噴砂噴砂是采用壓縮空氣為動力,以形成高速噴射束將噴料銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂高速噴射到需要處理的工件表面,使工件外表的外外表的外表或形狀發(fā)生變化,由于磨料對工件外表的沖擊和切削作用,使工件的外表獲得一定的清潔度和不同的粗糙度,使工件外表的機械性能得到改善,因此提升了工件的抗疲勞性,增加了它和涂層之間的附著力,延長了涂膜的耐久性,也有利于涂料的流平和裝飾.噴砂工藝與其它清理工藝如酸洗,工具清理相比有以下特點：一、噴砂處理

14、是最徹底、最通用、最迅速、效率最高的清理方法.二、噴砂處理可以在不同粗糙度之間任意選擇,而其它工藝是沒方法實現(xiàn)這一點的.手工打磨可以打出毛面但速度太慢,化學溶劑清理那么清理外表過于光滑不利于涂層粘接.鈍化其鈍化的機理可用薄膜理論來解釋,即認為鈍化是由于金屬與氧化性質作用,作用時在金屬外表生成一種非常薄的、致密的、覆蓋性能良好的、牢固地吸附在金屬外表上的鈍化膜.這層膜成獨立相存在,通常是氧化金屬的化合物.它起著把金屬與腐蝕介質完全隔開的作用,預防金屬與腐蝕介質接觸,從而使金屬根本停止溶解形成鈍態(tài)到達防腐蝕的作用.鈍化處理：用銘酸鹽溶液與金屬作用在其外表生成三價或六價銘化層的過程,稱為鈍化,亦名銘

15、化.多用于鋁、鎂及其合金的處理,對鋼鐵也能形成銘化層,但很少單獨使用,常和磷化配套使用,以封閉磷化層的孔隙,使磷化層中裸露的鋼鐵鈍化,以抑制剩余磷化加速劑的腐蝕作用,進一步增加防護水平.鈍化時一般用重銘酸鉀溶液24克/升,有時也參加12克磷酸,在80-90攝氏度浸嘖2-3分鐘取出,水洗即可.噴涂噴漆-利用壓力或靜電力將油漆或粉末附著在工件外表,使工件有防腐和外觀裝飾作用.噴塑-將塑料粉末通過高壓靜電設備充電,在電場的作用下,將涂料噴涂到工件的外表,粉末會被均勻地吸附在工件外表,形成粉狀的涂層；而粉狀涂層經過高溫烘烤后流平固化,塑料顆粒會融化成一層致密的效果各異的最終保護涂層；牢牢附著在工件表面

16、,噴塑產品多用于戶內使用的箱體,漆膜呈現(xiàn)平光或啞光效果.噴塑粉主要有丙烯酸粉末、聚酯粉末等.烤漆-在基材上打上底漆、面漆,每上一遍漆,都送入無塵衡溫烤房,烘烤.拋光利用柔性拋光工具和磨料顆?；蚱渌麙伖饨橘|對工件外表進行的修飾加工.拋光不能提升工件的尺寸精度或幾何形狀精度,而是以得到光滑外表或鏡面光澤為目的,有時也用以消除光澤消光.通常以拋光輪作為拋光工具.拋光輪一般用多層帆布、毛氈或皮革疊制而成,兩側用金屬圓板夾緊,其輪緣涂敷由微粉磨料和油脂等均勻混合而成的拋光劑.Pvd刀具涂層實現(xiàn)涂層的高性價比應用取決于許多因素,而且我們的涂層技術對我們的刀具壽命及使用性能有很大的影響.因此根據(jù)加工產品的速

17、度,我們的冷卻方式,被加工材料的類型,加工方式等詳細的參數(shù)來選擇適宜的涂層的類型是必要的.涂層適用于刀具對我們刀具的作用十分有效.涂層后它可以使我們刀具的壽命提升3-5倍,增加耐磨性,耐腐蝕性,減小摩擦.可以說是一本萬利.下面我們就來看看不同的涂層種類吧.1氮化鈦涂層TiNTiN是一種常用的涂層,可以有效的提升刀具硬度而且具有較高的氧化溫度,可以很大程度的提升我們刀具的壽命.2氮碳化鈦涂層TiCNTiCN涂層是在TiN的根底上添加一定量的碳元素,用來提升涂層的硬度和低的摩擦系數(shù),這樣我們刀具的性能就提升一個臺階3氮鋁鈦-TiAlN此類涂層在加工過程中形成的氧化鋁涂層可以有效提升加工工具的高溫加工壽命,在實際生產中常常用到4氮化銘涂層-CrNCrN涂層抗粘結性較強,抗腐蝕性水平,耐磨性都比擬好