3熱處理與表面工程技術(shù)

1、1表面工程與熱處理技術(shù)第3章3.1表面工程概述3.2熱處理3.3表面工程技術(shù)方法與工藝2 3.1表面工程概述 應(yīng)用實(shí)例1： 汽車(chē)輕量化鋁合金表面耐磨問(wèn)題突出表面耐磨涂層 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管內(nèi)壁和燃燒室：需承受20003300溫度和巨大的熱焰流沖擊3.1 表面工程概述3 飛船或者洲際導(dǎo)彈的頭部錐體和翼前沿：由于具有幾十倍的音速，并與大氣層摩擦，即所謂氣動(dòng)加熱，其溫度高達(dá)40005000：?jiǎn)栴}：絕大多數(shù)的金屬和合金不能承受如此高的溫度。解決問(wèn)題的方法：依靠各種形式的隔熱涂層、防火涂層和燒蝕涂層。 隔熱防火涂層是熱導(dǎo)率低的氧化物：氧化鋁、氧化鋯、氧化釷等。 燒蝕涂層：有機(jī)材料加石英纖維、陶瓷纖維或碳

2、纖維。應(yīng)用實(shí)例2：3.1 表面工程概述4定義：表面工程是經(jīng)表面預(yù)處理后，通過(guò)表面涂覆金屬或非金屬，以改善表面性能的系統(tǒng)工程。 內(nèi)涵：對(duì)產(chǎn)品的表面進(jìn)行一系列形、色、質(zhì)、光等處理，使之更加宜人、更加完美、更能滿足人們多方面的使用要求，是工業(yè)設(shè)計(jì)中必不可少的重要方面。工業(yè)設(shè)計(jì)中常用的表面處理技術(shù)有涂裝、電鍍、氧化著色等。1.表面工程的定義與內(nèi)涵3.1 表面工程概述5 3.1 表面工程概述63.1 表面工程概述7表面工程技術(shù)日益得到重視的主要原因：1） 社會(huì)生產(chǎn)、生活的需要2） 通過(guò)表面處理大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量3） 節(jié)約貴重材料4） 實(shí)現(xiàn)材料表面復(fù)合化，解決單一材料無(wú)法解決的問(wèn)題5） 良好的節(jié)能、節(jié)材效

3、果6） 促進(jìn)了新興工業(yè)的發(fā)展 3.1 表面工程概述83.1 表面工程概述9表面工程按照功能分類(lèi)如下：1） 表面裝飾：不同光亮、色澤、花紋的組合，使外觀精美、多樣化，增加美感與耐用2）防腐蝕 ：耐環(huán)境氣氛腐蝕，耐淡水、海水腐蝕，耐化學(xué)介質(zhì)浸漬腐蝕等。3） 耐磨：耐腐蝕磨損、微動(dòng)磨損、磨粒磨損等。4）熱功能：耐熱、抗高溫氧化、熱絕緣、熱輻射等。5）光、電、磁等特種功能：反光、消光、超導(dǎo)、導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體、電磁屏蔽、吸波、紅外反射、太陽(yáng)能吸收、輻射屏蔽功能等。2、表面技術(shù)的分類(lèi)3.1 表面工程概述103.2.1熱處理概述1、熱處理概念 熱處理是將材料在固態(tài)下進(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所學(xué)組織與性能

4、工藝。3.2熱處理3.2 熱處理11 1）定義：熱處理過(guò)程一般包括加熱、保溫、冷卻幾個(gè)階段。 加熱的目的：獲得A體組織保溫的目的：A體成分均勻化冷卻的目的：獲得預(yù)期的組織和性能。3.2 熱處理122）、作用：3.2 熱處理（1）. 改善材料的加工工藝性能。（2）.提高零件或工具的使用性能3）、必要條件： （1）. 材料在不同溫度具有不同的晶體結(jié)構(gòu)（同素異晶性）（2）. 固溶體中溶質(zhì)的溶解度隨溫度發(fā)生變化，可形成過(guò)飽和固溶體 134）、分類(lèi)：3.2 熱處理表面淬火表面熱處理普通熱處理熱處理退火淬火回火正火 化學(xué)熱處理火焰加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火滲碳滲氮滲金屬143.2 熱處理3.2.2鋼的熱

5、處理一、退火： 將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫后緩慢冷卻（隨爐冷或砂冷）的熱處理工藝預(yù)備熱處理。整體熱處理：退火、正火、淬火、回火表面熱處理：表面淬火、化學(xué)熱處理153.2 熱處理完全退火：Ac3+（20-30）目的：重結(jié)晶細(xì)化晶粒，改善粗大、不均勻組織；硬度改善機(jī)加性能。特點(diǎn)：周期長(zhǎng)。 應(yīng)用：亞共析鋼/結(jié)構(gòu)鋼預(yù)備熱處理。163.2 熱處理(2)去應(yīng)力退火：將鋼加熱到Ac1以下某一溫度保溫后，緩慢冷卻的熱處理工藝。目的：消除鑄、鍛、焊件和機(jī)加工、 冷變形過(guò)程中的殘余應(yīng)力。 17 2. 2. 正火正火 正火是將鋼加熱到正火是將鋼加熱到AC3(AC3(或或Accm )Accm )以以上上30-5030-

6、50，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在空氣，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。中冷卻的熱處理工藝。 第一節(jié) 鋼的熱處理183.2 熱處理2、正火： 將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Accm（過(guò)共析鋼）以上30-50，保溫后在空氣中冷卻，得到P類(lèi)（如S）組織的熱處理工藝。特點(diǎn)： 組織尺寸退火， 成本退火。19（ 二 ） 淬 火（ 二 ） 淬 火 ( q u e n c h i n g )( q u e n c h i n g ) 與 回 火與 回 火(tempering) (tempering) 1 1淬火淬火 將鋼加熱到將鋼加熱到AC3(AC3(亞共析鋼亞共析鋼) )或或AC1AC1（過(guò)共析鋼）以

7、上一定溫度，（過(guò)共析鋼）以上一定溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度的冷速保溫后以大于臨界冷卻速度的冷速得到馬氏體得到馬氏體( (或下貝氏體或下貝氏體) )的熱處理的熱處理工藝叫淬火。工藝叫淬火。 常用的淬火介質(zhì)為常用的淬火介質(zhì)為水及水基液體。水及水基液體。 3.2 熱處理202 2回火回火 回火是將淬火后的鋼加熱到回火是將淬火后的鋼加熱到A1A1以下溫度，以下溫度，保溫一段時(shí)間，然后置于空氣或水等介質(zhì)中冷保溫一段時(shí)間，然后置于空氣或水等介質(zhì)中冷卻的熱處理工藝。卻的熱處理工藝。 (1)(1)低溫回火低溫回火 低溫回火溫度約為低溫回火溫度約為l50-250l50-250，回火組織為，回火組織為回火馬氏

8、體。回火馬氏體。 (2)(2)中溫回火中溫回火 中溫回火溫度一般在中溫回火溫度一般在250-500250-500之間，回火之間，回火的組織為回火托氏體。的組織為回火托氏體。 (3)(3)高溫回火高溫回火 高溫回火溫度約為高溫回火溫度約為500-650500-650，回火組織為，回火組織為回火索氏體?；鼗鹚魇象w。3.2 熱處理21 3.2.43.2.4表面淬火和化學(xué)熱處理表面淬火和化學(xué)熱處理 1. 1.概述概述 表面熱處理是指僅對(duì)工件表面進(jìn)表面熱處理是指僅對(duì)工件表面進(jìn)行熱處理以改變其組織和性能的工行熱處理以改變其組織和性能的工藝。藝。 化學(xué)熱處理是將金屬或合金工件化學(xué)熱處理是將金屬或合金工件置于

9、一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其他化學(xué)成分，組織和性能以改變其他化學(xué)成分，組織和性能的熱處理工藝。的熱處理工藝。 3.2 熱處理223.2 熱處理3.3.化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理 將金屬工件放人一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元將金屬工件放人一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝叫素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝叫做化學(xué)熱處理。做化學(xué)熱處理。 根據(jù)滲入元素的不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲氮、碳氮共根據(jù)滲入元素的不同，化學(xué)

10、熱處理可分為滲碳、滲氮、碳氮共滲等。滲等。2.表面淬火 表面淬火是將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織的熱處理方法。 (1)感應(yīng)加熱表面淬火法 (2)火焰加熱表面淬火 233.3表面工程技術(shù)方法與工藝3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝表面工程技術(shù)的概念和特點(diǎn)表面工程技術(shù)又稱(chēng)為表面處理，它是使材料或零件表面具有特殊的成分、結(jié)構(gòu)和性能（或功能）的化學(xué)、物理方法與工藝特點(diǎn)：主要作用于基材表面，對(duì)遠(yuǎn)離表面的基材內(nèi)部組織與性能影響不大。采用表面涂（鍍）、表面合金化技術(shù)取代整體合金化。表面處理兼有表面裝飾和防護(hù)功能。24表面工程技術(shù)的方法分類(lèi)3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝表面防腐

11、、保護(hù)處理在材料表面施以覆蓋層達(dá)到防腐目的。常用的有電鍍、涂料涂裝等。表面裝飾加工通過(guò)對(duì)工程材料表面拋光、金屬著色、光亮鍍層等方法達(dá)到表面裝飾的目的253.3.1.電 鍍 3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝1、電鍍的概念、目的和特點(diǎn)電鍍是一種用電化學(xué)方法在鍍件表面上沉積所需形態(tài)的金屬覆層工藝。 是指在含有欲鍍金屬的鹽類(lèi)溶液中，在直流電的作用下，以被鍍基體金屬為陰極，以欲鍍金屬或其他惰性導(dǎo)體為陽(yáng)極，通過(guò)電解作用，在基體上獲得結(jié)合牢固的金屬膜的表面工程技術(shù)。目的改善材料的外觀，賦予材料表面的各種物理化學(xué)性能，如耐蝕性、裝飾性、耐磨性等。特點(diǎn)具有工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、加工成本低、操作溫度低等特點(diǎn)，是表

12、面工程技術(shù)中最常用的方法。26電鍍示意圖3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝273.3 表面工程技術(shù)方法與工藝28電鍍黑鎳系列 電鍍鋅系列 292、鍍層的分類(lèi) （特性及用途）（1）防護(hù)性鍍層 約占60左右。鍍種有鋅、鎘、錫及其合金，如鋅鎳、鋅鐵、鋅錫、鋅鈦、鎘鈦、錫鎳等。主要用于鋼鐵件在大氣和其它環(huán)境中的防銹、防腐蝕。（2）防護(hù)裝飾性鍍層 約占30左右。這類(lèi)鍍種除要求有較高的防腐蝕性外，對(duì)表面的裝飾性也有較高的要求。如電鍍銅鎳鉻、鎳鉻、鎳鍍層上鍍仿金等。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝30（3）功能性鍍層1）要求硬度和耐磨性電鍍硬鉻、電鍍或化學(xué)鍍鎳磷鍍層和復(fù)合鍍鎳鍍層。2）要求導(dǎo)電性鍍銀、鍍金。3）要

13、求導(dǎo)磁性鎳鐵、鎳鈷鍍層。4）要求吸熱和防光反射鍍黑鎳、黑鉻或鍍鋅后黑鈍化。5）要求焊接性鍍錫、鍍鉛錫合金。等等 此外，按鍍層與基體金屬的電化學(xué)活性，可將鍍層分為陽(yáng)極性鍍層和陰極性鍍層兩大類(lèi)。前者對(duì)基體金屬除提供機(jī)械保護(hù)外，還提供電化學(xué)保護(hù)，后者僅起機(jī)械保護(hù)作用。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝313、電鍍的工藝過(guò)程1）鍍前處理 包括機(jī)械拋光、噴砂、除油、除銹、活化、預(yù)處理。不同的材料采用不同的前處理方法2）電鍍電鍍的實(shí)施方式（1）掛鍍：主要適用于外形尺寸較大的零件。（2）滾鍍：主要適用于尺寸較小、批量較大的零件。（3）刷鍍：一般用于局部修復(fù)。（4）連續(xù)電鍍：用于線、帶、板材的大批量電鍍 。3.3

14、 表面工程技術(shù)方法與工藝323）鍍后處理（1）鈍化 在新鍍出的鍍層表面人為地形成一層致密的氧化物膜，使鍍層金屬與空氣隔絕，以提高鍍層的防護(hù)性和裝飾性。（2）浸膜 在鍍后的金屬零件表面浸涂一層有機(jī)或無(wú)機(jī)高分子膜，以提高鍍層的防護(hù)性和裝飾性。（3）除氫3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝334、常見(jiàn)電鍍層的性質(zhì)與用途電鍍層質(zhì)量的基本要求1)與基體結(jié)合力牢固，附著力好2)鍍層完善，結(jié)晶細(xì)致緊密，孔隙率小3)具有良好的物理、化學(xué)及力學(xué)性能4)具有符合標(biāo)準(zhǔn)的鍍層厚度，而且均勻 3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝344、常見(jiàn)電鍍層的性質(zhì)與用途1）鋅鍍層 鋅鍍層在大氣條件下對(duì)鋼鐵零件為陽(yáng)極性鍍層，經(jīng)彩色鈍化后，明顯地

15、提高了鍍層的保護(hù)性能并改善了外觀。主要用于防止鋼鐵零件的腐蝕，其鍍層價(jià)格低廉，耐腐蝕性能優(yōu)良，應(yīng)用量大面廣。2）鎘鍍層 鎘鍍層在海洋和高溫大氣的環(huán)境中，對(duì)鋼鐵零件為陽(yáng)極性鍍層，鍍層比較穩(wěn)定，耐腐蝕性強(qiáng)，潤(rùn)滑性能好，在航空及電子工業(yè)中應(yīng)用較多。3）錫鍍層 錫鍍層對(duì)鋼鐵件為陰極性鍍層。因此，只有當(dāng)鍍層無(wú)孔隙時(shí)才能機(jī)械地保護(hù)鋼鐵零件不被腐蝕。它具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，與硫及硫化物幾乎不起作用，焊接性能良好，對(duì)滲氮有屏蔽作用。4）銅鍍層 銅鍍層對(duì)鋅、鐵等金屬為陰極性鍍層，常常用于鋼鐵或某些塑料上作為鍍銅/鎳防護(hù)-裝飾性鍍層的底層或中間層，也可用于印刷電路、電鑄模等方面。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝35

16、5）鎳鍍層 鎳鍍層對(duì)鋼鐵零件為陰極性鍍層，它具有較高的硬度，抗蝕性比銅高，能耐堿，也比較能耐酸。常用于鋼鐵零件的鍍銅/鎳/鉻防護(hù)-裝飾性鍍層的中間層及酸性鍍銅前的預(yù)鍍。6）鉻鍍層 鉻鍍層對(duì)鋼鐵零件為陰極性鍍層。它具有較高的耐熱性，常溫下硬度好，耐磨性好，光反射性強(qiáng)，被廣泛用于提高零件的耐磨性、光反射性以及修復(fù)尺寸和裝飾等方面。7）銀鍍層 銀鍍層對(duì)于常用金屬為陰極鍍層，其導(dǎo)電、焊釬性能優(yōu)良，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，主要用于電器工業(yè)中的導(dǎo)電部件及其焊接部位，還用于防護(hù)-裝飾性鍍層，如樂(lè)器、餐具、光學(xué)儀器及工藝品。 3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝36鍍 鉻鍍鉻層的性質(zhì)和用途： 鉻是一種微帶天藍(lán)色的銀白色金屬。

17、電極電位雖然很負(fù)，但它有很強(qiáng)的鈍化性能，在大氣中很快鈍化，顯示出具有貴金屬的性質(zhì)，所以鋼鐵零件鍍鉻層是陰極鍍層。鉻層在大氣中鈍化后很穩(wěn)定，能長(zhǎng)期保持其光澤，在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽以及有機(jī)酸等腐蝕介質(zhì)中非常穩(wěn)定，但可溶于鹽酸等氫鹵酸和熱的濃硫酸中 。 鉻鍍層硬度高（HV800110kg/mm2），耐磨性好，反光能力強(qiáng)，有較好的耐熱性。在500以下光澤和硬度均無(wú)明顯變化；溫度大于500開(kāi)始氧化變色；大于700時(shí)才開(kāi)始變軟。 由于鍍鉻層的優(yōu)良性能，廣泛用作防護(hù)裝飾性鍍層體系的外表層和功能鍍層。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝37鍍鉻層的種類(lèi) （1）防護(hù)裝飾性鍍鉻 防護(hù)裝飾性鍍鉻，俗稱(chēng)裝飾鉻。它具有

18、防腐蝕和外觀裝飾的雙重作用。為達(dá)此目的在鋅基或鋼鐵基體上必須先鍍足夠厚度的中間層，然后在光亮的中間鍍層上鍍以0.250.5M的薄層鉻。例如鋼基上鍍銅、鎳層再鍍鉻、低錫青銅上鍍鉻、多層鎳上鍍鉻、鎳鐵合金鍍層上鍍鉻等等。38裝飾性鍍鉻是鍍鉻工藝中應(yīng)用最多的。 裝飾鍍鉻的特點(diǎn)是：要求鍍層光亮；鍍液的覆蓋能力要好，零件的主要表面上應(yīng)覆蓋上鉻；鍍層厚度薄，通常在0.250.5M之間，國(guó)內(nèi)多用0.3M。為此裝飾鍍鉻常用300400G/L的高濃度，近些年來(lái)加入稀土等添加劑，濃度可降至150200G/L，覆蓋能力、電流效率明顯提高，是研究開(kāi)發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的發(fā)展方向。 防護(hù)裝飾鍍鉻廣泛用于汽車(chē)、自行車(chē)、日用五

19、金制品、家用電器、儀器儀表、機(jī)械、船舶艙內(nèi)的外露零件等。經(jīng)拋光的鉻層有很高的反射系數(shù)，可作反光鏡。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝39（2）鍍硬鉻（耐磨鉻、工業(yè)鍍鉻） 在一定條件下沉積的鉻鍍層具有很高硬度和耐磨損性能，硬鉻的維氏硬度達(dá)到9001200KG/MM2,鉻是常用鍍層中硬度最高的鍍層，可提高零件的耐磨性，延長(zhǎng)使用壽命。如工、模、量、卡具；機(jī)床、挖掘機(jī)、汽車(chē)、拖拉機(jī)主軸；切削刀具等鍍硬鉻。 鍍硬鉻可用于修復(fù)被磨損零件的尺寸公差。嚴(yán)格控制鍍鉻工藝，準(zhǔn)確地按規(guī)定尺寸鍍鉻，鍍后不需再進(jìn)行機(jī)械加工的則稱(chēng)為尺寸鍍鉻法。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝40（3）乳白鉻鍍層 在較高溫度（6575）和較低電

20、流密度下（205A/DM2）獲得的乳白色的無(wú)光澤的鉻稱(chēng)為乳白鉻。鍍層韌性好，硬度較低，孔隙少，裂紋少，色澤柔和，消光性能好，常用于量具、分度盤(pán)、儀器面板等鍍鉻。 在乳白鉻上加鍍光亮耐磨鉻，稱(chēng)為雙層鍍鉻。在飛機(jī)、船舶零件以及槍炮內(nèi)腔上得到廣泛應(yīng)用。（4）松孔鍍鉻 通常在鍍硬鉻之后，用化學(xué)或電化學(xué)方法將鉻層的粗裂紋進(jìn)一步擴(kuò)寬加深，以便吸藏更多的潤(rùn)滑油脂，提高其耐磨性，這就叫松孔鉻。松孔鍍鉻層應(yīng)用于受重壓的滑動(dòng)摩擦件及耐熱、抗蝕、耐磨零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)腔、活塞環(huán)等。（5）黑鉻 在不含硫酸根而含有其他催化劑的鍍鉻中，可鍍?nèi)〖兒谏你t層，以氧化鉻為主成分，故耐蝕性和消光性能優(yōu)良，應(yīng)用于航空、光學(xué)儀器、

21、太陽(yáng)能吸收板及日用品之防護(hù)裝飾。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝41鍍 鎳3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝 鎳是銀白色微黃色的金屬，具有鐵磁性，密度8.9gcm-3，熔點(diǎn)為1453。金屬鎳易溶于稀硝酸，難溶于鹽酸和硫酸，在硝酸中處于鈍化狀態(tài)。在空氣中，鎳與氧作用，表面迅速生成一層極薄的鈍化膜，能抵抗大氣、堿和一些酸的腐蝕。鎳與強(qiáng)堿不發(fā)生作用。 鍍鎳層結(jié)晶細(xì)小，容易拋光。鍍鎳層的孔隙率高，只有當(dāng)鍍層厚度超過(guò)25m時(shí)才基本上無(wú)孔。因此薄的鍍鎳層不能單獨(dú)用來(lái)作為防護(hù)性鍍層，而常常是通過(guò)組合鍍層，如銅/鎳/鉻、鎳/銅/鎳/鉻或雙層鎳、三層鎳/鉻來(lái)達(dá)到既能防護(hù)又能裝飾的雙重目的。42 鍍鎳的應(yīng)用：可分為防護(hù)

22、裝飾性和功能性兩方面。 防護(hù)裝飾鍍層，鎳可以鍍覆在低碳鋼、鋅鑄件、某些鋁合金、銅合金等表面上，保護(hù)基體材料不受腐蝕，并通過(guò)拋光暗鎳層和直接鍍光亮鎳的方法獲得光亮的鍍鎳層，達(dá)到裝飾的目的。 另外，也有在光亮鎳鍍層上鍍一層金，或鍍一薄層仿金鍍層，并覆以透明的有機(jī)覆蓋層，從而獲得金色裝飾層，或在光亮鎳鍍層上浸、噴仿金涂料，或經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)處理得到各種色調(diào)的轉(zhuǎn)化膜層、多彩色調(diào)的金屬鍍層、涂層。 近十年來(lái)得到很快的發(fā)展和應(yīng)用。鍍鎳層作為防護(hù)裝飾鍍層，廣泛的應(yīng)用在自行車(chē)、縫紉機(jī)、鐘表、家用電器、日用五金制品、儀表、汽車(chē)、摩托車(chē)、照相機(jī)等的零部件上。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝43 功能性鎳鍍層：如修復(fù)被

23、磨損、被腐蝕的零件，采用刷鍍技術(shù)進(jìn)行局部電鍍。采用電鑄工藝，用來(lái)制造印刷行業(yè)的電鑄版、唱片模以及其它模具。 厚的鍍鎳層具有良好的耐磨性，可作為耐磨鍍層。尤其是近幾年來(lái)發(fā)展了復(fù)合電鍍，可沉積出夾有耐磨微粒的復(fù)合鎳鍍層，其硬度和耐磨性比鍍鎳層更高。若以石墨或氟化石墨作為分散微粒，則獲得的鎳-石墨或鎳-氟化石墨復(fù)合鍍層就具有很好的自潤(rùn)滑性，可用作為潤(rùn)滑鍍層。 黑鎳鍍層作為光學(xué)儀器的鍍覆或裝飾鍍覆層亦都有著廣泛的應(yīng)用。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝44鍍 銀3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝 銀是一種白色光亮、可鍛及可塑的金屬。對(duì)常用金屬而言，它是陰極性鍍層。為此在鍍銀前必須要進(jìn)行預(yù)鍍。 銀具有優(yōu)良的導(dǎo)熱

24、性、電導(dǎo)率；易于拋光，有優(yōu)良的反光性能；焊接性能和結(jié)合強(qiáng)度良好。故在電子工業(yè)、通訊設(shè)備、儀器儀表、飛機(jī)、光學(xué)儀器以及高頻元件和波導(dǎo)等方面得到廣泛的應(yīng)用。 銀在堿液和某些有機(jī)酸中十分穩(wěn)定；除硝酸外，在其它酸中也比較穩(wěn)定；對(duì)水和大氣中的氧不起作用。因而在裝飾件、餐具、徽章等工藝品方面得到應(yīng)用。 銀在含有氯化物和硫化物的空氣中，表面會(huì)很快變色并失去反光能力，而且嚴(yán)重地影響鍍層的焊接性能和導(dǎo)電性，因而鍍銀后一般都要進(jìn)行鍍后處理，并進(jìn)行鍍銀后的防變色處理以隔絕銀層直接接觸有害的介質(zhì)。對(duì)電氣性能要求高，又與絕緣材料直接接觸的零件，采用鍍銀層要慎重，因?yàn)殂y原子會(huì)沿材料表面滑移和向內(nèi)部滲透，所以會(huì)降低絕緣材料

25、的性能，在潮濕大氣中易產(chǎn)生“銀須”造成短路，故鍍銀層不宜用于印刷電路板上電鍍。455、塑料及其它非金屬電鍍 隨著塑料在日用品中的日益普及，塑料電鍍?cè)絹?lái)越受到人們的青睞。塑料電鍍的方法有濕法電鍍、真空噴鍍(涂)及離子淺射鍍等，其中，濕法電鍍以其良好的結(jié)合力、耐蝕和耐熱性而得到廣泛應(yīng)用。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝46 工藝流程 以常見(jiàn)的ABS塑料電鍍?yōu)槔?，其工藝流程如下?）去應(yīng)力塑件注射后均存在應(yīng)力，可用冰醋酸浸泡塑件測(cè)定內(nèi)應(yīng)力。 2）脫脂為了保證粗化時(shí)對(duì)溶液的均勻接觸，需要將塑件上的油脂通過(guò)有機(jī)溶劑除油或化學(xué)除油方式去除掉。3）粗化一般通過(guò)采用高鉻酸溶液將塑件表面粗化，使塑件表面由憎水變?yōu)?/p>

26、親水，增加表面與鍍層間的結(jié)合力。4）敏化將粗化后的塑件放入含有敏化劑的溶液中浸漬，使表面吸附一層容易氧化的物質(zhì)，以便在活化時(shí)被“氧化”，在表面形成“活化層”或“催化層”。敏化質(zhì)量對(duì)塑件電鍍效果是關(guān)鍵因素3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝475）活化活化液中進(jìn)行活化的目的是在塑件表面產(chǎn)生有催化活性的貴金屬薄層，如AG等材質(zhì)。6）還原活化清洗后要還原處理，提高表面活性，加快沉積，同時(shí)去除殘留在表面的活化液，防止帶入化學(xué)鍍液中引起分解。7）化學(xué)鍍?cè)谒芗婂兦耙纬蓪?dǎo)電性良好的金屬鍍層，鍍層均勻，連續(xù)性好，保證電流可以形成回路，保證電鍍進(jìn)行。如化學(xué)鍍銅。8）電鍍一般采用銅、鎳、鉻三種金屬?gòu)?fù)合電鍍?cè)谒芗砻?/p>

27、，形成表面裝飾層。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝483.3.2化學(xué)鍍 化學(xué)鍍化學(xué)鍍是指在沒(méi)有外電流通過(guò)的情況下，利用化學(xué)方法使溶液中的金屬離子還原為金屬并沉積在基體表面，形成鍍層的一種表面加工方法。 是在無(wú)電流通過(guò)（無(wú)外界動(dòng)力）時(shí)，借助還原劑在同一溶液中發(fā)生氧化還原作用，從而使金屬離子還原沉積在零件表面上的一種鍍覆方法。 所以化學(xué)鍍可以敘述為一種用以沉積金屬的、可控制的、自催化的化學(xué)還原過(guò)程。 3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝49 隨著工業(yè)的發(fā)展和科技進(jìn)步，化學(xué)鍍已成為一種具有很大發(fā)展前途的工藝技術(shù)，同其它鍍覆方法比較，化學(xué)鍍具有如下特點(diǎn)： （1）均鍍能力和深鍍能力好，可在形狀復(fù)雜的鍍件表面產(chǎn)生

28、均勻厚度的鍍層。無(wú)論零件的幾何形狀如何復(fù)雜，凡能接觸到溶液的地方都能獲得厚度均勻的鍍層；對(duì)于自催化的化學(xué)鍍來(lái)說(shuō)，可以獲得較大厚度的鍍層，甚至可以電鑄； （2）無(wú)需電源，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易，適合于金屬與非金屬鍍件（金屬、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體等各種材料制成的零件上鍍覆金屬)。 （3）鍍層致密晶粒細(xì)，孔隙少，力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能優(yōu)良。鍍層往往具有特殊的化學(xué)、機(jī)械或磁性能。 化學(xué)鍍的缺點(diǎn)是溶液穩(wěn)定性較差，溶液維護(hù)、調(diào)整和再生等比較麻煩，成本比電鍍高；鍍層常顯示出較大的脆性。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝50化學(xué)鍍鎳 用次磷酸鈉作還原劑獲得的鍍層實(shí)際上是鎳磷合金。依含磷量不同可分為低磷（1%4%）、中

29、磷（4%10%）和高磷（10%12%）。從不同PH值的鍍液中可獲得不同含磷量的鍍層，在弱酸性液（PH=45）中可獲得中磷和高磷合金；從弱堿性液（PH=810）中可獲得低磷和中磷合金。含磷為8%以上的NI-P合金是一種非晶態(tài)鍍層。因無(wú)晶界所以抗腐性能特別優(yōu)良。經(jīng)過(guò)熱處理（300400）變成非晶態(tài)與晶態(tài)的混合物時(shí)硬度可高達(dá)HV=1155；化學(xué)復(fù)合鍍層硬度更高，如NI-P-SIC，鍍態(tài)HV=700，350熱處理后可達(dá)到HV=1300。 非晶態(tài)合金是開(kāi)發(fā)新材料的方向，現(xiàn)已成為工程學(xué)科的一大熱門(mén)。 化學(xué)鍍鎳層以其高耐蝕、高耐磨、高均勻性、兼有防腐、裝飾及機(jī)能方面的作用，故用途十分廣泛，諸如電子和計(jì)算機(jī)、

30、化學(xué)和化工、機(jī)械、航空航天、石油和天然氣、汽車(chē)、食品加工、醫(yī)藥和紡織等工業(yè)部門(mén)。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝51化學(xué)鍍銅 在化學(xué)鍍中，化學(xué)鍍銅是十分重要的鍍種。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)，電子通訊設(shè)備，以及家用電器的高速發(fā)展，雙面和多層印刷電路板的需求量很大。而印刷板電路連接孔金屬化，從導(dǎo)電性、可焊性、鍍層韌性和經(jīng)濟(jì)性等綜合要求來(lái)說(shuō)，非銅莫屬。另外其它非金屬材料（如塑料、陶瓷等），化學(xué)鍍銅應(yīng)用亦很廣泛。今后，非金屬材料的金屬化方面，化學(xué)鍍銅應(yīng)用亦很廣泛，用量約占90%以上。 化學(xué)鍍銅液一般由銅鹽、絡(luò)合劑、還原劑和穩(wěn)定劑組成。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝523.3.3涂料與涂裝涂裝

31、即指對(duì)金屬和非金屬表面覆蓋保護(hù)層或裝飾層 涂料是涂于物體表面能形成具有保護(hù)、裝飾或特殊性能(如絕緣、導(dǎo)電、示溫、隱身等)的固態(tài)涂膜的一類(lèi)液體或固體材料之總稱(chēng) 。 早期大多以植物油為主要原料，故有“油漆”之稱(chēng)?，F(xiàn)合成樹(shù)脂已大部或全部取代了植物油，故稱(chēng)為“涂料”。在具體的涂料品種名稱(chēng)中可用“漆”字表示“涂料”，如調(diào)合漆、厚漆等。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝531、涂料的功能 （1）保護(hù)作用 防止物體表面受到氣候腐蝕、化學(xué)腐蝕以及日光照射而起變化； 防止或減少物體表面直接受到摩擦和沖擊。 （2）裝飾作用 增加物體表面美觀 （3）標(biāo)志作用 （4）特殊功能3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝542、涂料的組

32、成 及分類(lèi) （1）組成 1）基料組成涂料的基礎(chǔ)組分，是涂料中能獨(dú)立形成有一定強(qiáng)度的、連續(xù)的固體薄膜的物質(zhì)。 以有機(jī)物為主，無(wú)機(jī)物品種有限。 依其成膜前后結(jié)構(gòu)的變化分為轉(zhuǎn)化型和非轉(zhuǎn)化型兩類(lèi)。依其來(lái)源分為天然和合成兩類(lèi)。依其組成有低分子化合物（含有一定數(shù)量的活性基團(tuán)）、低分子量聚合物和高分子量聚合物三類(lèi)。 3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝55中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)按涂料成膜物質(zhì)，將涂料分為17類(lèi)： （1）油脂；（2）天然樹(shù)脂；（3）酚醛樹(shù)脂；（4）瀝青；（5）醇酸樹(shù)脂；（6）氨基樹(shù)脂；（7）硝基纖維素；（8）其他纖維素；（9）過(guò)氯乙烯樹(shù)脂；（10）烯烴樹(shù)脂；（11）丙烯酸樹(shù)脂；（12）聚酯樹(shù)脂；（13）環(huán)氧樹(shù)

33、脂；（14）聚氨基甲酸酯；（15）元素有機(jī)物；（16）橡膠；（17）其他。涂料成膜物質(zhì)對(duì)涂料性能起主導(dǎo)作用。 3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝56 2）顏料 也是涂膜的組成部分，因它不能離開(kāi)主要成膜物質(zhì)而單獨(dú)構(gòu)成涂膜，故稱(chēng)為次要成膜物質(zhì)。 它在涂料中的主要作用是使涂膜具有所需要的各種色彩和一定的遮蓋力，對(duì)涂膜的性能也有一定影響。顏料是起漆膜構(gòu)色、增強(qiáng)抗紫外、耐老化等作用。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝573）助劑也稱(chēng)輔助成膜物質(zhì)。主要的作用是改善涂料及涂膜的某些性能，涂料中加入二甲苯、松節(jié)油、丙酮、乙醇類(lèi)溶劑，是為了降低涂料的粘度，易于施工雖然一般用量很小，但對(duì)涂料性能卻有顯著影響，特別是對(duì)水性

34、涂料尤為顯著。4）溶劑(或水)也是輔助成膜物質(zhì)。 主要的作用是調(diào)節(jié)涂料的黏度及固體含量。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝58 （2）分類(lèi) （1） 按涂料的形態(tài)分類(lèi)和命名固態(tài)涂料、液態(tài)涂料 （2）按涂料的成膜機(jī)理分類(lèi)和命名非轉(zhuǎn)化型涂料、轉(zhuǎn)化型涂料 （3）按涂料的施工方法分類(lèi)和命名刷涂涂料、輥涂涂料、噴涂涂料、浸涂涂料、淋涂涂料、電泳涂料 （4）按涂料的干燥方式分類(lèi)和命名常溫干燥涂料、加熱干燥涂料、濕固化涂料、蒸汽固化涂料、輻射能固化涂料 （5）按涂料的使用層次分類(lèi)和命名底漆、膩?zhàn)?、面?（6）按涂料的涂膜外觀分類(lèi)和命名：物理成膜方式溶劑或分散介質(zhì)的揮發(fā)成膜、聚合物粒子凝聚成膜化學(xué)成膜方式氧化聚合型

35、、縮合反應(yīng)型3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝59（3）命名 由于涂料品種多，各行各業(yè)的用漆者以及造漆者都按自己的習(xí)慣分類(lèi)與稱(chēng)呼各種涂料，造成長(zhǎng)期以來(lái)涂料的分類(lèi)不一。給學(xué)習(xí)、使用與科研帶來(lái)不便。為了推行標(biāo)準(zhǔn)化，我國(guó)原石油化學(xué)工業(yè)部綜合了各種分類(lèi)方法，制定了統(tǒng)一的涂料分類(lèi)法，并于一九七五年10月以HG28975部標(biāo)準(zhǔn)形式公布。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定涂料分類(lèi)是以油漆漆基中主要成膜物質(zhì)為基礎(chǔ)，若成膜物質(zhì)為混合樹(shù)脂，則按在漆膜中起主要作用的一種樹(shù)脂為基礎(chǔ)。 成膜物質(zhì)分為十七類(lèi)。 部標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的涂料命名原則如下：涂料命名=顏色或顏料名稱(chēng)+成膜物質(zhì)名稱(chēng)+基本名稱(chēng)。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝603、涂裝工藝 其重要性在

36、于是否能得到合乎質(zhì)量要求的漆膜，這與正確選擇涂料品種，制定正確的涂裝工藝和施工方法。稀釋劑的合理選擇，合適的材料表面熱處理、正確的涂裝工藝參數(shù)。涂裝工藝的一般工序是：涂前表面預(yù)處理- 涂裝- 干燥固化3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝613.3.4熱浸鍍 將工件浸在熔融的液態(tài)金屬中，在工件表面發(fā)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，取出冷卻后表面形成所需的金屬鍍層。1熱浸鍍工藝 熔劑法工藝流程為：預(yù)鍍件堿洗水洗酸洗水洗熔劑處理熱浸鍍鍍后處理成品 保護(hù)氣體還原法 2熱浸鍍層的種類(lèi) 常用的鍍層金屬是低熔點(diǎn)金屬及其合金，如錫、鋅、鋁、鉛、A1SN、AL-SI、PBSN。3、熱浸鍍鋅3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝623

37、.3.5熱噴涂熱噴涂是利用專(zhuān)用設(shè)備把固體材料加熱到熔化或半熔化狀態(tài)，并加速?lài)娚涞交w表面上，從而形成一種特制薄層以提高基體的表面性能。 熱噴涂技術(shù)是采用氣體、液體燃料或電弧、等離子弧、激光等作熱源，使金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它們的復(fù)合材料等噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，通過(guò)高速氣流使其霧化，然后噴射、沉積到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的工件表面，從而形成附著牢固的表面層的加工方法。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝633.3 表面工程技術(shù)方法與工藝641、熱源：火焰、電弧、等離子熱源、爆炸熱源和激光熱源等。2、熱噴涂的材料：金屬、合金、陶瓷、塑料、尼龍等。3、基體：金屬、陶瓷、玻璃、石膏、木材、布、紙等固體材料。4、工藝過(guò)程： 加熱熔化、熔滴霧化、粒子飛行、撞擊基體、冷卻凝固形成涂層。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝65熱噴涂的優(yōu)點(diǎn)（1）基體溫度低，不變形、不弱化。（2）噴涂尺寸不受限制。（3）噴涂厚度可以控制。（4）效率高。（與電鍍相比較）（5）可賦予普通材料以特殊的表面性能。存在問(wèn)題（1）結(jié)合力低。（2）孔隙率高。（3）均勻性較差。3.3 表面工程技術(shù)方法與工藝663.3 表面工程技術(shù)方法與工藝673.3.6高能束技術(shù)高能束技術(shù)-高能束技術(shù)是采用激光束、離子束、電子束對(duì)材料表