表面處理技術(shù)

表面處理技術(shù)第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日3．常用表面處理方法⑦噴漆與噴塑等①熱噴涂、噴丸、表面滾壓②表面脹光、離子鍍③激光表面強化、拋光④普通電鍍、特種電鍍⑤鋼鐵發(fā)藍、鋼鐵磷化⑥鋁陽極氧化及著色處理第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日二、熱噴涂

熱噴涂是將金屬或非金屬材

料加熱熔化，靠壓縮氣體連續(xù)吹

噴到制件表面上，形成與基體牢

固結(jié)合的涂層，從制件表層獲得

所需要的物理化學(xué)性能。1．熱噴涂原理第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日說明：④噴涂的涂層厚度為幾十微米至數(shù)毫米。①噴涂熱源可用燃氣火焰、電弧、等離子弧或激光束等。②噴涂材料可為金屬、合金、金屬氧化物和碳化物、陶

瓷和塑料等，材料形態(tài)可為線材、棒料或粉末。③噴涂的基體可為金屬、陶瓷、玻璃、塑料、石膏、木

材、布、紙等固體材料。第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日2．熱噴涂的特點④生產(chǎn)效率高。每小時噴涂材料重量從幾千克到幾十千克，沉

積效率很高。①工藝靈活，適用范圍廣。熱噴涂施工對象可大可小，小的可

到10mm內(nèi)孔(線爆噴涂)，大的可到橋梁、鐵塔(火焰線材噴

涂或電孤噴涂)，可在室內(nèi)噴涂，也可在野外現(xiàn)場作業(yè)；可

整體噴涂，也可以局部噴涂。②基體及噴涂材料廣泛?？赏ㄟ^噴涂不同材料，使工件表面獲

得所需的各種物理化學(xué)性能。③工件應(yīng)力變形小。基體可保持較低的溫度，工件產(chǎn)生的應(yīng)力

變形很小。第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日3．熱噴涂的應(yīng)用③特殊功能層:通過噴涂獲得表層某些特殊

性能，如耐高溫、隔熱、導(dǎo)電、絕緣、

防幅射等，在航空航天和原子能等部門

應(yīng)用較多。①防腐蝕:主要用于大型水閘鋼閘門、造紙

機烘缸、煤礦井下鋼結(jié)構(gòu)、高壓輸電鐵

塔、電視臺天線、大型鋼橋梁、化工廠

大罐和管道的防腐噴涂。②防磨損:通過噴涂修復(fù)已磨損的零件，或

在零件易磨損部位預(yù)先噴涂上耐磨材料，

如風(fēng)機主軸、高爐風(fēng)口、汽車曲軸、機

床主軸、機床導(dǎo)軌、柴油機缸套、油田

鉆桿、農(nóng)用機械刀片等。第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日三、噴丸①噴丸處理是利用高速噴射出的砂丸和鐵丸，對工件表

面進行撞擊，以提高零件的部分力學(xué)性能和改變表面狀

態(tài)的工藝方法。說明：第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日④噴丸用于提高零件機械強度以及耐磨性、抗疲勞和耐

蝕性等，還可用于表面消光、去氧化皮和消除鑄、鍛、

焊件的殘余應(yīng)力等。②噴丸的方法通常有手工操作和機械操作兩種。③噴丸通常是直徑為0.5～2mm的沙?；蜩F丸。沙粒的材

料多為Al2O3或SiO2。表面處理的效果與丸粒的大小、

噴射速度和持續(xù)時間有關(guān)。第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日四、表面滾壓和脹光①滾壓外圓及

所用工具

1．表面滾壓②滾壓內(nèi)圓及所用工具第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日③滾壓可在臥式車床上進行，可滾壓金屬零件上的外圓、內(nèi)圓

和平面等。說明：①表面滾壓是在常溫上用硬質(zhì)滾柱或滾輪施壓于施轉(zhuǎn)的工件

表面上，并沿母線方向移動，使工件表面塑性變形硬化，以

獲得準(zhǔn)確、光潔和強化的表面。②滾壓余量通常為表面微觀不平度的平均高度(0.01～0.02mm)。

滾壓后，尺寸公差等級可達IT7～IT6,Ra值可達0.8～0.1mm，

表層硬度可提高5～10%，硬化層深度可達0.2～2mm，疲勞

強度可提高10～30%。第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日2．表面脹光(擠光或擠壓)③脹光一般在壓力機或拉床上進行，用于

2～

45孔壁較

厚的金屬零件。說明：①表面脹光是在常溫下將直徑稍大于孔徑的鋼球或其他形

狀的脹光工具擠過工件已加工的內(nèi)孔，以獲得準(zhǔn)確，光潔

和強化的表面。②脹光余量一般為0.07～0.015mm。脹光后尺寸公差等級可

達IT7～IT5，Ra值可達0.8～0.025m。第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日五、離子鍍③離子鍍已廣泛用于機械、電子、

航空、航天、輕工、光學(xué)和建筑

等部門，用以制備耐磨、耐蝕、

耐熱、超硬、導(dǎo)電、磁性和光電

轉(zhuǎn)換等鍍層。說明：①離子鍍是將鍍層材料氣化并電離

成離子，通過擴散和電場作用，

沉積于制件表面，形成與基體牢

固結(jié)合的滿足所需性能的鍍覆層。②離子鍍的種類很多。其繞射性均

很好，能鍍覆制件上各個方向的

表面，可在金屬或非金屬表面上

鍍覆金屬或合金，鍍層厚度一般

為2～3mm。第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日六、激光表面強化②激光表面強化可分為激光相變強化處理、激光表面合金化

處理和激光熔覆處理等。說明：①激光表面強化是用聚焦的激光束射向鋼件表面，在極短時

間內(nèi)將工件表層極薄的材料加熱到相變溫度或熔點以上的

溫度，又在極短時間內(nèi)冷卻，使工件表面淬硬強化。第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日③激光表面強化的熱影響區(qū)小，變形小，工件表面清潔，

操作方便。⑤激光表面強化主要用于局部強化的零件，如沖裁模、曲

軸、凸輪、凸輪軸、花鍵軸、精密儀器導(dǎo)軌、高速鋼刀

具、齒輪及內(nèi)燃機缸套等。④激光表面強化的設(shè)備昂貴，硬化層深度較淺，一般為0.3～

0.5mm。第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日七、拋光

拋光是對零件表面進行修飾的一種光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高甚至不能保持原有的加工精度，隨預(yù)加工狀況不同，拋光后的Ra值可達1.6～0.008m

。拋光的分類：第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日1．機械拋光

用高速旋轉(zhuǎn)的柔性拋光輪和極細的磨料對工件表面進行滾壓和微量切削實現(xiàn)拋光。拋光輪用多層帆布、毛氈或皮革疊制而成，用于較大零件的拋光。1)輪式拋光第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日2)滾筒拋光和振動拋光

將工件、磨料和拋光液裝入滾筒或振動箱內(nèi)，滾筒緩慢滾動或振動箱振動，使工件與工件，工件與磨料相互摩擦，加上拋光液的化學(xué)作用，除去工件表面的油污、銹層，磨去凸峰，從而獲得光滑的表面。用于細小而量大零件的拋光，后者比前者生產(chǎn)率高，拋光效果更好。

將金屬零件浸入特制

的化學(xué)溶液中，利用金屬

表面凸起部位比凹洼部位

溶解速度快的現(xiàn)象實現(xiàn)零

件表面的拋光。

電化學(xué)拋光與化學(xué)拋光類似，不同點是還要通以直流電，

工件接陽報，產(chǎn)生陽極溶解，也是利用金屬表面凸起部位比凹

洼部位溶解速度快的現(xiàn)象進行拋光的。2．化學(xué)拋光3．電化學(xué)拋光第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日八、電鍍

電鍍是一種電化學(xué)和氧化還原過程。以鍍鎳為例；將金屬制件浸在金屬鹽(NiSO4)的溶液中作為陰極，金屬鎳板作為陽極，接通直流電源后在制件上就會沉積出金屬鍍鎳層。②在陽極上的反應(yīng)為：

Ni－2e→Ni2+(陰極溶解)4OH－－4e→2H2O+O2↑2Ni＋3[O]→Ni2O32Cl-’－2e→Cl2↑

電鍍有槽鍍(普通電鍍)和

特種電鍍等。1．電鍍原理①在陰極上的反應(yīng)為：

Ni

2++2e→Ni(形成鍍層)2H++2e→H2↑第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日2．槽鍍

鋼鐵零件上鍍鋅主要作用是防腐蝕，用量占全部電鍍零件的1/3至1/2，是所有電鍍品種中產(chǎn)量最大的一個鍍種。鍍鋅具有成本低、抗蝕性好、美觀和耐貯存等優(yōu)點，在輕工、機電、農(nóng)機和國防等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

鋼鐵零件上鍍鎘，在海洋和濕熱大氣環(huán)境中，其保護性能

比鋅好，航空、航海及電子工業(yè)中的零件大多采用鍍鎘。但鎘

鹽有毒，且對環(huán)境污染嚴重，使鍍鎘的應(yīng)用受到限制。

錫的腐蝕產(chǎn)物對人類無害，且

易于釬焊，鍍錫廣泛用于食品罐頭

包裝制品、飲具、餐具及電子工

業(yè)中很多需要釬焊的零件。1)鍍鋅2)鍍鎘3)鍍錫第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日4)鍍銅

鉻在大氣中能長久保持光澤，在堿液、硝酸、硫酸及許

多有機酸中不發(fā)生反應(yīng)，鍍鉻層有很高的硬度和優(yōu)良的耐磨

性及較低的摩擦系數(shù)，故鍍鉻常用于防護裝飾性鍍層，防止

基體金屬生銹和美化外觀，也常用于提高制品的耐磨性或修

復(fù)磨損。

鍍銅常作為其他鍍層的中間層，以提高表面鍍層和基體

金屬的結(jié)合力。在電力工業(yè)中，也可用鐵絲鍍厚銅來代替純

銅導(dǎo)線，以減少銅的耗用量。

鍍鎳的應(yīng)用面很廣，可用于防護裝飾性和功能性兩方面。

前者主要用于自行車、鐘表、家用電器、五金產(chǎn)品、汽車、照

相機等零件的防護裝飾性鍍層；后者主要用于易磨損產(chǎn)品的

修復(fù)電鍍。5)鍍鎳6)鍍鉻第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日3．特種電鍍

刷鍍不用鍍槽，旋轉(zhuǎn)的工件接直流電源的負極，鍍筆接正極，鍍筆前端用脫脂棉包住，澆注的鍍液浸貯在脫脂棉套內(nèi)，鍍液中的金屬正離子在電場力作用下在工件表面(陰極)獲得電子而沉積于表面上，形成電鍍層。④刷鍍主要用于大型零件的局部電鍍或

大中型零件的局部修復(fù)。1)刷鍍說明：①鍍層厚度可達0.01～0.5mm，鍍層質(zhì)

量好，結(jié)合強度高，速度比槽鍍快。②刷鍍設(shè)備簡單，操作靈活，可進行局

部電鍍和野外作業(yè)。③對于大批量中小型零件或大面積鍍覆

的工件進行裝飾性或尺寸電鍍時，刷

鍍不如槽鍍。第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日2)非金屬電鍍④非金屬電鍍制品主要用于汽車、飛機某些裝飾性零部件以

及印刷線路板、電子儀器屏蔽和碳纖維等。說明：①非金屬電鍍是指對塑料、玻璃、陶瓷、纖維等非金屬制品

電鍍。②非金屬電鍍的關(guān)鍵工藝是表面金屬化，使非金屬基體上生

成導(dǎo)電層以便進行導(dǎo)電。表面金屬化的方法有化學(xué)鍍法、

噴涂法、燒滲銀法和涂刷法等。③塑料電鍍是非金屬電鍍中應(yīng)用最廣泛的一種。通過電鍍可

提高塑料制品的強度，防止老化，使其具有導(dǎo)電性、電磁

性、焊接性和裝飾性的外觀。第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日九、鋼鐵發(fā)藍與磷化

③發(fā)藍后呈藍黑色和深黑色，可提高零件的耐蝕性、潤滑性，

可改善外觀。1．鋼鐵發(fā)藍說明：①發(fā)藍是對鋼鐵零件進行的一種氧化處理，使其表面生成一

層極薄的Fe304氧化膜。②常用堿性化學(xué)溶液氧化法：用氫氧化鈉和亞硝酸納的水溶液，

在135～145℃溫度下處理60～90min，再在肥皂液中浸泡3～

5min，最后水洗、干燥及浸油。第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日2．鋼鐵磷化③磷化后呈灰色或灰黑色，其耐蝕性比發(fā)藍好，但外觀不如發(fā)

藍。磷化主要用于鋼鐵制件(如槍炮)耐蝕防護和噴漆前處理，

以增加漆膜與鋼鐵工件的附著力及防護性。說明：①磷化是鋼鐵零件在磷化液中處理，在表面沉積形成一層不

溶于水結(jié)晶型磷酸鹽膜。②常用磷化液由磷酸二氫鋅或磷酸二氫鐵、磷酸二氫錳組成

的酸性稀水溶液。在90～98℃溫度下處理8～20min。第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日十、鋁陽極氧化與著色處理④陽極氧化和著色處理常用于汽車、飛機的某些裝飾性零件

及工藝品和日用五金制品作裝飾性處理。說明：①陽極氧化是將鋁或鋁合金制件浸沉于酸性電解液中，在外

電流作用下作為陽極，在制件表面上形成與基體牢固結(jié)合

的防蝕氧化膜層。②陽極氧化前要經(jīng)拋光、除油、清洗等預(yù)處理，其后要進行

沖洗、著色和封閉等處理。③陽極氧化的氧化膜可染成黑色、紅色、藍色、綠色、金黃

色和茶色等。第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日十一、涂裝(噴漆與噴塑)④顏料：成膜物質(zhì)一般為無色透明。顏料有遮蓋、美觀、

增加漆膜強度等作用1．涂料(油漆)1)涂料組成①成膜物質(zhì)：構(gòu)成涂料的基礎(chǔ)，是涂層的主要物質(zhì)②溶劑：又稱稀釋劑，使涂料保持溶解狀態(tài)，調(diào)整涂料粘

度便于操作。不同涂料有不同溶劑。③助劑：改善涂料施工性能，有催干劑、增韌劑、固化劑

等。第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日2)常用涂料(油漆)④磁漆(樹脂漆)：用清漆與著色顏料調(diào)配的色漆，有酚醛磁漆、醇

酸磁漆等。①清漆：不含顏料的透明漆，由樹脂、溶劑及催干劑制成的

涂料。②厚漆：由干性油、顏料混合而成的涂料。使用時用清油調(diào)到合

適粘度。該漆干燥慢、漆膜軟，炎熱潮濕天氣有反粘現(xiàn)象③調(diào)合漆：已調(diào)制好，不用加任何材料即可使用的涂料，分油性

調(diào)和漆和磁性調(diào)和漆兩種。第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日⑨膩子：由各種填料加入少量漆料配制的糊狀物。主要用于底漆

前，使基體表面平整。⑤烘漆(烤漆)：涂于基體后需經(jīng)烘烤才能干燥成膜的漆。⑥水溶漆、乳膠漆：可用水作稀釋劑的涂料。水溶漆是以水溶性

樹脂為主要成分的漆；乳