金屬材料表面改性處理PPT

1、關(guān)于金屬材料表面改性處理第一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5.1 轉(zhuǎn)化膜處理 轉(zhuǎn)化膜處理是將工件浸入某些溶液中,在一定條件下使其表面形成一層致密的保護(hù)膜,提高工件防腐蝕的能力,增加裝飾作用。常用的轉(zhuǎn)化膜處理有氧化處理和磷化處理.5.1.1 氧化處理 1.鋼的氧化處理(發(fā)藍(lán)處理) 定義: 工藝過程: 應(yīng)用: 2.鋁的氧化過程5.1.2 磷化處理 定義: 工藝過程: 應(yīng)用:第二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月鋼鐵工件發(fā)藍(lán)處理工藝過程化學(xué)除油 水洗 酸洗 水洗 氧化 水洗 補(bǔ)充處理 水洗吹干 檢驗(yàn)影響因素:堿濃度、溫度、工件含碳量第三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月鋼

2、鐵工件發(fā)藍(lán)處理工藝過程溶液組成及質(zhì)量濃度溫度/時(shí)間/min1化學(xué)除油并水洗苛性鈉3050、碳酸鈉3050、磷酸三鈉3040、水玻璃5106010152酸洗后水洗硫酸150200、緩蝕劑0.5150605103氧化并水洗苛性鈉550650、硝酸鈉13018013514515204補(bǔ)充處理重鉻酸鉀或肥皂3050859010155水洗6吹干7檢驗(yàn)第四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月鋁的氧化處理鋁的氧化目的：化學(xué)氧化工藝：堿性溶液化學(xué)氧化 酸性溶液化學(xué)氧化 鉻酸鹽化學(xué)氧化 磷酸鹽鉻酸鹽化學(xué)氧化電化學(xué)氧化工藝（陽極氧化）： 常用電解液有：硫酸（WH2SO4為15%20%）、 鉻酸（WCrO3）

3、為3%10%）、 草酸（WH2CO4為2%10%） 為了防止陽極氧化生成的多孔結(jié)構(gòu)被腐蝕和污染，必須進(jìn)行封閉處理。常用蒸汽封閉法、鹽溶液封閉法、石蠟或油類或樹脂類封閉法。第五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月磷化工藝分類 溶液成分的質(zhì)量濃度 /g。L-1溶液溫度/C處理時(shí)間/min低溫磷化磷酸錳鐵鹽 3040硝酸鹽 140160氟化鈉 25 室溫 3045中溫磷化磷酸二氫鋅 2540硝酸鋅 80100 5070 1520高溫磷化磷酸錳鐵鹽 3035硝酸鋅 5565 9098 1015第六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5.2 電鍍 定義:在電解液中- 零件表面鍍上金屬薄層,

4、-保護(hù)和裝飾作用, 也可用于部分修復(fù). 對(duì)非金屬材料電鍍,應(yīng)先進(jìn)行金屬化處理,如化學(xué)鍍.電鍍工藝過程: 工件預(yù)處理(除銹、除油、清洗） 工件作陰極 被鍍金屬作陽極 在電解液中電鍍普通鍍鉻工藝:應(yīng)用:修復(fù)磨損、增大尺寸; 提高耐腐蝕性; 提高耐磨性; 提高表面美觀裝飾性; 特殊用途,如:防局部滲碳的鍍銅、 防局部滲氮的鍍錫、 提高導(dǎo)電性的鍍銀等. 刷鍍第七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月普通鍍鉻工藝 預(yù)處理和鍍前處理 電鍍 標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻溶液 鉻酐250 g/L、硫酸2.5 g/L 電鍍溫度 4250 C、 陽極 鉛（常加 6%銻或錫）、 電壓 612 V， 電流密度 1640 A/dm2，

5、 補(bǔ)充鉻酐 使溶液成分保持穩(wěn)定. 電鍍后 處理 漂洗 烘烤除氫 175180 第八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月刷鍍示意圖1工件2鍍液3供液瓶4棉花包套5陽極6鍍筆7直流電源8接液盤第九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月鍍鉻的刷鍍液的組成和工藝條件組成和工藝條件質(zhì)量濃度 /g.L-1硝酸鉻Cr(NO3)氨水NH4OH水合肼草酸丁二酸F-53PH值陽極38042011030401802201601800.056.87.5石墨第十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5.3.1 化學(xué)氣相沉積法 定義:化學(xué)氣相沉積是在高溫下將爐內(nèi)抽成真空或通入氫氣,然后通入反應(yīng)氣體并在爐內(nèi)產(chǎn)

6、生化學(xué)反應(yīng),使工件表面形成覆層的方法,簡(jiǎn)稱CVD法. 應(yīng)用:刀具、模具、工具、零件等,目的是提高其耐磨性. TiCl4+CH4+H2 TiC+4HCl +H2 特點(diǎn):反應(yīng)溫度高,需通入大量氫氣,工件易產(chǎn)生氫脆,且不安全,廢氣HCl有毒.第十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5.3.2 物理氣相沉積法定義:物理氣相沉積法是把金屬蒸氣離子化后在高壓靜電場(chǎng)使離子加速并沉積于金屬表面形成覆層的方法,簡(jiǎn)稱PVD法.特點(diǎn):沉積溫度低,速度快,滲層成分和結(jié)構(gòu)可控制,無公害. 1.真空濺射: (以沉積TiC為例） 工藝方法：在真空鐘罩內(nèi)通入氬氣，在真空度為1。3310-1Pa的氬氣中，作為陰極的碳化

7、鈦帶有負(fù)14kV的高壓。在陰極靶與工作臺(tái)之間的兩側(cè)有兩根鎢絲作為燈絲，燈絲被加熱到白熱狀態(tài)并使其帶有0100kV負(fù)偏壓時(shí)發(fā)射電子，使鐘罩內(nèi)氬氣電離氬離子（Ar+）以極快速度轟擊碳化鈦靶，使碳化鈦以分子狀態(tài)濺射并沉積于安裝在工作臺(tái)上作為陽極的工作表面，在工件表面涂覆一層高硬度碳化鈦。 速度:1.11.5m/h、刀具碳化鈦的厚度達(dá)46 m、模具的厚度達(dá)68 m，其硬度達(dá)2500-4000HV。第十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月高頻離子鍍裝置示意圖1工件2-高頻激勵(lì)線圈3鈦4氣體入口5針閥6測(cè)溫?zé)犭娕嫉谑龔垼琍PT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5.4 熱噴涂定義:在高溫?zé)嵩醋饔孟?

8、將金屬、合金、金屬陶瓷、陶瓷等材料熔化或部分熔化,并通過高速氣流使其成為霧化微粒,噴向工件表面后構(gòu)成噴涂層的方法稱為熱噴涂.熱噴涂工藝過程：表面制備、預(yù)熱、預(yù)噴粉、噴熔、冷卻、噴層后期加工熱噴涂方法：電弧噴涂、火焰噴涂、等離子弧粉末噴涂應(yīng)用： 用于鋼材抗大氣腐蝕時(shí)，噴鋁層0.1mm，噴鋅層0.15mm，在靜止?fàn)顟B(tài)下可保護(hù)基體達(dá)10年之久。 用于耐熱構(gòu)件上，如工作溫度500，則噴鋁0.175mm后不需其他處理；工作溫度900 ，噴鋁合金后，在800900 加熱擴(kuò)散；工作溫度1000，則噴鎳鉻合金0.375mm后再噴0.10的鋁層，并涂煤膏瀝青溶液，干后再進(jìn)行加熱擴(kuò)散。 用于修理磨損曲軸和機(jī)床傳動(dòng)

9、軸時(shí)，先用鎳?yán)笤儆秒娀釃娡糠▏婁摚?5鋼、彈簧剛），修復(fù)磨損表面。第十四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月電弧熱噴涂原理1送絲槍2-噴頭3防光罩4空氣帽5工件6空氣噴嘴7前導(dǎo)管8金屬絲第十五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月火焰噴涂原理1工件2金屬絲噴孔3氧-乙炔噴孔4空氣帽5混合室6送絲滾輪7金屬絲第十六張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月等離子弧粉末噴涂示意圖1涂層2電源3鎢極4-噴嘴5冷卻水6等離子焰7飛行中的粉末粒子8工件第十七張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5.5 涂裝 定義:利用噴射、涂飾等方法，將有機(jī)涂料涂覆于工件表面并形成與基體牢固結(jié)合的涂

10、覆層過程稱為涂裝。 目的：提高耐磨性、美化工件表面（掩飾表面缺陷、豐富色彩）、保護(hù)表面免受外界（空氣、水分、陽光及其他腐蝕介質(zhì)）侵蝕。還可色彩偽裝、防紅外偽裝、電氣絕緣等。 涂料一般由成膜材料、顏料、溶劑、助劑四部分組成。 方法：浸涂法 、空氣噴涂法 、靜電噴涂法 、電泳涂裝法 、粉末涂裝法第十八張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月浸涂法 浸涂法是將工件浸入漆槽中進(jìn)行涂裝的方法，自動(dòng)浸涂是將工件置放在懸鏈上，借懸鏈沿軌道的運(yùn)動(dòng)自動(dòng)浸入漆槽中涂漆。 特點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、省工省料、，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，常用于大批量生產(chǎn)的流水線上。第十九張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月空氣噴涂法 噴涂法是利

11、用壓縮空氣，用噴槍將油漆霧化并噴射到工件上的方法。 特點(diǎn)：漆膜均勻、平滑、噴射靈活。適合各種大小的工件。但漆的利用率低。第二十張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月靜電噴涂 靜電噴涂是用靜電噴槍使油漆霧化并帶有負(fù)電荷，與接地的工件間形成高壓靜電場(chǎng)，靜電引力使漆霧均勻沉積在工件表面，形成均勻的漆膜。 特點(diǎn)：漆膜均勻、生產(chǎn)率高（比空氣噴涂高13倍）、油漆利用率高（可達(dá)80%90%）、污染少、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。第二十一張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月電泳涂裝 電泳涂裝是將電泳漆用水稀釋到固體成分為10%15%工件作為直流電正極浸入電泳槽內(nèi)，電泳漆中的樹脂和顏料在電場(chǎng)作用下移向陽極并沉積于

12、工件表面，形成不溶于水的漆層，然后用水沖去附于工件表面的殘液，烘干后形成均勻的漆層。 特點(diǎn)：漆膜厚度均勻、質(zhì)量好、邊緣覆蓋好，涂料利用率高（可達(dá)95%以上），生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，污染小。第二十二張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月粉末涂裝 粉末涂裝的基本方法有靜電噴涂法和硫化床法兩種。1）粉末靜電噴涂的電源由高壓靜電發(fā)生器供給，其產(chǎn)生的高電壓接到噴槍的內(nèi)部或前端。粉末在供粉器中與空氣流混合，進(jìn)入噴槍，在噴槍內(nèi)部和出口處帶上電荷。在靜電場(chǎng)的作用下，粉末粒子飛向接地的工件上，當(dāng)粉末涂覆一定厚度時(shí)，后來的粉末由于同性相斥而不能被吸附，使膜厚均勻地覆蓋工件。被噴涂的工件在固化爐中將粉層熔融

13、、流平和固化，形成均勻的膜層。2）硫化床法是在容器內(nèi)裝一孔徑為0.40.8m的多孔板，在板上的粉末由于板下的壓縮空氣通入而產(chǎn)生沸騰狀，加熱后的工件浸入沸騰的粉層而粘上粉末層，其厚度可根據(jù)工件浸入時(shí)間和工件預(yù)熱溫度來調(diào)整，然后再經(jīng)過烘烤進(jìn)行固化，形成平滑的膜層。第二十三張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5.6 表面著色和染色 金屬的著色是通過化學(xué)或電化學(xué)等處理方法,使金屬自身表面產(chǎn)生色調(diào)的變化并保持金屬光澤的工藝. 著色方法：化學(xué)法：是利用溶液與金屬表面產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)生成氧化物、硫化物等有色化合物。置換法：是溶液中金屬離子進(jìn)行化學(xué)置換反應(yīng)并沉積在工件表面，形成有色薄膜。熱處理法：是將工件

14、置于一定環(huán)境氛圍中熱處理，使其表面形成具有適當(dāng)結(jié)構(gòu)和色彩的氧化膜。電解法：是將工件置于一定的電解液中進(jìn)行電解處理，使工件表面形成多孔、無色的氧化膜，然后再進(jìn)行著色或染色處理，形成各種色彩的膜層。 著色前處理：電鍍（鋼鐵） 著色后處理：涂覆一層透明的保護(hù)膜 金屬的染色是通過金屬表面的微孔或吸附作用和化學(xué)反應(yīng)將染料均勻涂覆在金屬表面，也可利用電解法使金屬離子與染料共同沉積在金屬表面形成色彩。第二十四張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月銅的著色處理金屬顏色溶液備注銅黑色NaOH 50g/L、K2SO5 10g/L古青銅色K2S 1050g/L仿金色Na2S2O3 120g/L、Pb（C2H3O2）2 40g/L黃銅蘭色Pb（C2H3O2）2 1530g/L、Na2S2O3 60g/L、HC2H3O2 30mL/L溫度：82金屬綠色Fe（NO3）2。6H2O 7.4g/LNa2S2O3 44.7g/L溫度：71淺棕色BaS 3.7g/L（NH4）2CO3 1.9g/L第二十五張，PPT共二十七頁，創(chuàng)作于2022年6月鋁的著色處理顏色溶液備注青銅色-黑色硫酸鎳25g/L、硫酸鎂20g/L硫酸銨15g/L、硼酸25g/L1017V 0.20.4A/dm2，pH：4.4，215