電鍍工藝-金屬零件電鍍前的表面

電鍍工藝_金屬零件電鍍前的表面082005FH電鍍工藝學(xué)04－551第1頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－552金屬零件鍍前表面準(zhǔn)備的重要性

機(jī)械表面處理

粗糙表面的整平包括：

磨光、拋光、滾光、震動、離心、刷光、噴砂處理等。化學(xué)表面處理

除油、侵蝕、拋光、活化第四章金屬零件電鍍前的

表面準(zhǔn)備第2頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－553機(jī)械表面處理（教材第六章）

1磨光：磨光機(jī)通常采用磨光機(jī)帶動磨光輪進(jìn)行磨光輪式磨光機(jī)第3頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－554磨光輪通常采用柔軟材料縫制成輪狀，再在輪外側(cè)粘合磨料一般用皮革、粗毛氈、棉布、各種纖維織品及高強(qiáng)度紙等制成磨光輪。硬質(zhì)磨光輪軟質(zhì)磨光輪第4頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－555磨料常用的磨料有天然金剛砂、人造金鋼砂、人造鋼玉（含氧化鋁90～95％）、石英砂、硅藻土、鐵丹和浮石等。人造金鋼砂的硬度較高，但是脆性大、易碎；人造剛玉的硬度較高，而且韌性較好；天然金鋼砂和石英砂的硬度稍低一些。應(yīng)該根據(jù)零件的加工要求選擇。第5頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－556氧化鋁磨料第6頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－557

磨料粒度通常是按篩子的號碼來劃分的，篩子的號碼則用單位面積（平方厘米）上的孔數(shù)來表示，篩子的號碼越大，篩孔越小。人們以磨料能通過篩子的號碼來表示該磨料的粒度。用骨膠、牛皮膠、明膠作為粘結(jié)劑通常將磨料分為三組：即粗磨：（20～40＃）中磨（50～150＃）精磨（180～360＃）。

第7頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－558其計算式為：v－圓周速度（m/s）；π－圓周率d－磨光輪直徑（m）；n－磨光輪轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）由上式可知，圓周速度取決于磨輪的直徑和轉(zhuǎn)速。在生產(chǎn)中，可以改變其中的任一數(shù)值來調(diào)控磨光輪的圓周速度，例如，當(dāng)磨光機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù)不變時，可以更換不同直徑的輪子，當(dāng)磨輪的直徑固定時，可以改變軸的轉(zhuǎn)數(shù)。

磨光不同材料時磨光輪的最佳速度

預(yù)加工工件材料輪周速度（米/秒）鑄鐵、鋼、鎳、鉻18－30銅及其合金鋅及其合金14－18鋁及其合金10－14磨光不同材料磨光輪的圓周速度第8頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5592拋光：拋光機(jī)通常采用拋光機(jī)帶動拋光輪進(jìn)行拋光與磨光機(jī)同拋光與磨光的區(qū)別：磨光為粗加工：明顯有磨削，硬輪－磨料拋光為精加工：無明顯磨削，軟輪－拋光膏

拋光不同材料時使用不同的拋光膏

白膏－氧化鈣、氧化鎂（用硬脂酸、石蠟等粘合在一起）銅及其合金鋅及其合金紅膏－氧化鐵紅、鐵丹鋁及其合金綠膏－三氧化而鉻、氧化鋁鋼鐵、鎳、鉻第9頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55103滾光、震動、離心：滾光機(jī)通常采用電機(jī)帶動滾桶進(jìn)行滾光

第10頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5511第11頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5512震動機(jī)采用帶彈簧的偏軸機(jī)構(gòu)產(chǎn)生震動、旋轉(zhuǎn)離心第12頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5513第13頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5514刷光

用鋼絲或銅絲刷光輪刷光工件表面噴砂、噴丸干噴是利用射吸原理以氣流協(xié)帶磨料高速噴向工件，濕噴則以含砂液流高速噴向工件第14頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5515第15頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5516第16頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5517化學(xué)表面處理除油包括有機(jī)溶劑除油，化學(xué)除油及電化學(xué)除油以及超聲波除油。浸蝕包括強(qiáng)浸蝕、電化學(xué)浸蝕及弱浸蝕（活化）。拋光化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光4活化化學(xué)活化、電化學(xué)活化第17頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5518鋼鐵零件鍍前表面化學(xué)處理

（教材第七章）7.1概述通常要根據(jù)工件的情況以及關(guān)鍵的要求制定表面處理流程第18頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55197.2鋼鐵零件的除油7.2.1有機(jī)溶劑除油烴類：汽油、煤油、苯類、丙酮等氯代烴類：三氯乙烯三氯乙烷四氯化碳等第19頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55207.2.2化學(xué)除油

化學(xué)除油組成濃度g/LNaOH50－70皂化Na2CO320－40水解Na3PO430－40乳化Na2SiO35－10強(qiáng)乳化OP－乳化劑適量溫度80－90℃皂化反應(yīng)：與動、植物中的硬脂酸皂化反應(yīng)(C17H35COO)3C3H5+3NaOH－→3C17H35COONa＋C3H5(OH)3硬脂

堿

硬脂酸鈉

甘油

第20頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5521加入乳化劑可除去非皂化油（礦物油）常用的乳化劑有：辛基酚聚氧乙烯醚(OP－10)三乙醇胺油酸皂(FM)十二烷基二乙醇酰胺(6501)等常溫除油：清洗劑等第21頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5522

7.2.3電化學(xué)除油7.2.4超聲波除油第22頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55237.3鋼鐵的侵蝕第23頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5524（1）侵蝕有三個作用1化學(xué)溶解作用2產(chǎn)生氣體對氧化皮的機(jī)械剝離作用3產(chǎn)生的氫氣對高價氧化物還原作用，有利于氧化物的溶解第24頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5525（2）酸度和溫度的影響

通常硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％—25％，提高硫酸濃度不能增強(qiáng)浸蝕能力，超過40％時由于硫酸的強(qiáng)氧化性，對氧化皮幾乎不溶解。提高溫度可以加快反應(yīng)速度，對氧化皮有較大的剝離作用，溫度過高會腐蝕零件，一般不進(jìn)行加熱。適當(dāng)加入緩蝕劑可保護(hù)基體金屬。

HCl中用六次甲基四胺－又稱烏洛托品（陽離子型）H2SO4中用二鄰甲苯基硫脲（陰離子型）（可適當(dāng)加入Cl－）溶解產(chǎn)物鐵鹽累積到一定程度會降低硫酸侵蝕速度。

通?？刂畦F含量＜60g/L第25頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55262合金鋼的侵蝕含有Al、Ti、Cr、Ni、Si、V、Mn、Mo等元素，表面生成一層致密、難溶的氧化物和碳化物，如FO、Cr2O3、NiO、TiO2和少量的Fe3C、Ni2C、CrC，以及尖晶石結(jié)構(gòu)的FeO·Cr2O3。常采用混合酸侵蝕。1松動氧化皮松動氧化皮NaNO3200－250g/LNaOH650－750g/L溫度140－150℃時間20－40min第26頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55272侵蝕1預(yù)侵蝕2侵蝕Cr鋼3侵蝕NiCr鋼4侵蝕耐熱鋼第27頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55283清洗侵蝕殘渣清洗侵蝕殘渣HNO330－50g/LNaOH100－120g/LH2O25-15g/LKMnO730－60g/L溫度室溫溫度100℃時間20－60s時間10min第28頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55297.3.2電化學(xué)侵蝕1陽極侵蝕硫酸或鹽酸，主要靠陽極溶解2陰極侵蝕硫酸，主要靠氫氣沖擊3弱侵蝕通常為化學(xué)侵蝕，5％－10％鹽酸或硫酸第29頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55307.4鋼鐵零件的化學(xué)和電化學(xué)拋光7.4.1化學(xué)拋光很少使用7.4.2電化學(xué)拋光配方1通用配方2一般鋼鐵配方3不銹鋼配方4精密不銹鋼第30頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5531電化學(xué)拋光理論電解拋光是一個特殊的陽極加工過程，它不同于普通的陽極溶解，因為陽極溶解不能獲得平整光亮的外觀，往往使金屬表面變得更粗糙，或者陽極溶解的結(jié)果雖然使表面比較平整，但是并不一定會出現(xiàn)光澤，而電解拋光卻能使陽極表面平整，并出現(xiàn)光澤。第31頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55321粘膜理論在一定的條件下，金屬陽極的溶解速度大于溶解產(chǎn)物離開陽極表面擴(kuò)散速度，于是，溶解產(chǎn)物就在陽極表面附近積累，形成一層電阻比電解液電阻大得多的粘性膜這層粘膜可以溶解在電解液中，陽極表面微凸起處比微凹處溶解的要快

第32頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55332氧化膜理論在電解拋光過程中，當(dāng)陽極電位達(dá)到一定數(shù)值時，由于氧氣析出在金屬表面形成一層氧化膜，使陽極表面狀態(tài)發(fā)生很大變化，同時，電位向正方躍變，電流密度有所下降，金屬表面由活性狀態(tài)轉(zhuǎn)為鈍態(tài)。由于氧化物在電解液中是可以溶解的，所以這種鈍態(tài)并不是完全穩(wěn)定的。陽極表面微凸起處電流密度較高，形成的氧化膜比較疏松，且氧氣析出的較多，對溶液的攪動大，使該處的溶液更容易更新，陽極溶解產(chǎn)物較易向溶液深處擴(kuò)散，這些因素都促使微凸處比微凹處的氧化膜溶解快，

第33頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5534表7－5不銹鋼陰極活化成分12H2SO455-300ml/LHCl85－400ml/L溫度室溫室溫電流密度0.3－0.50.5－2.0時間1－5min1－5min7.5不銹鋼活化處理1電化學(xué)陰極活化強(qiáng)烈析氫保持表面活化第34頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55352活化與預(yù)鍍同時處理表7陰極活化與預(yù)鍍成分12NiCl2·H2O240g/LHCl80ml/L溫度室溫電流密度5A時間5min大量析氫活化，少量的Ni沉積在陰極表面第35頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55363活化與預(yù)鍍單獨(dú)處理4鍍鋅活化處理第36頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5537銅及銅合金的鍍前表面化學(xué)處理

（教材第八章）1)光亮浸蝕、化學(xué)拋光或電拋光——鈍化，適用于不需要電鍍的零件。2)化學(xué)或電解除油——浸蝕——電鍍，適用于一般零件在酸性鍍液中電鍍；如果是氰化鍍液應(yīng)預(yù)浸氰(NaCN15g／L)后直接電鍍。3)電解除油—光亮浸蝕—電鍍，適用于裝飾性電鍍，在含鉻溶液中浸蝕后應(yīng)用鹽酸除鈍化膜。4)化學(xué)除油—光亮浸蝕—體積分?jǐn)?shù)10％—20％氟硼酸，室溫浸漬——電鍍，適用于鉛青銅在氟硼酸鹽鍍鉛。5)化學(xué)除油—硝酸450mL／L，氟化氫銨80s／L溶液中室溫浸漬3s－5s—電鍍，適用于鋁青銅零件。6)化學(xué)除油—光亮浸蝕—重鉻酸鈉200e／L，硫酸40mL／L溶液中室溫浸漬2min—電鍍，適用于鈹青銅零件。第37頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5538銅及銅合金化學(xué)除油第38頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5539銅及銅合金電化學(xué)除油第39頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5540銅及銅合金化學(xué)侵蝕第40頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5541棕黃色煙硫酸可使硝酸銅中的硝酸根游離出三酸光亮侵蝕時第41頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5542銅及銅合金化學(xué)拋光1銅及黃銅；2精密零件第42頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5543銅及銅合金電化學(xué)拋光1銅及銅合金；2黃銅；3含Sn（＜6％）；4含Sn（＞6％）第43頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5544

鋁及鋁合金具有密度低、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、比強(qiáng)度高、無磁性、易加工成型等優(yōu)良特性；硬度偏低、耐磨性和耐蝕性差、不易焊接等。鋁及鋁合金電鍍某些金屬以后，可以改善表面狀態(tài)和表面特性，從而擴(kuò)大應(yīng)用范圍，滿足使用要求。例如鍍鋅、鍍鎘可提高耐蝕性能；鍍銅、鍍銀、鍍金可提高導(dǎo)電性能；鍍硬鉻、鍍鎳可提高表面硬度和耐磨性能；鍍錫、鍍錫鉛合金、鍍鎳可改善焊接性能；鍍鎳—鉻或其它裝飾性鍍層可獲得良好的裝飾外觀。鋁及鋁合金的鍍前表面化學(xué)處理1概述

（教材第九章）第44頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5545

在鋁及鋁合金上電鍍比鋼鐵及銅等金屬材料上電鍍要困難和復(fù)雜得多，其主要原因有下列幾個方面。(1)鋁是一種比較活潑的金屬，它與氧的親合力很強(qiáng)，其表面很容易生成氧化膜，嚴(yán)重影響鍍層的結(jié)合強(qiáng)度。(2)鋁的電極電勢很負(fù)(礦√’，Ai’—1．66V)，浸入電鍍液時能與多種金屬離子進(jìn)行置換反應(yīng)，在鋁上生成接觸鍍層，使電鍍層與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度降低。(3)鋁是兩性金屬，能溶于酸和堿，在酸性和堿性電鍍液中都不穩(wěn)定。(4)鋁合金鑄件有砂眼、氣孔，會殘留鍍液和氫氣，容易鼓泡，也會降低鍍層與基體金屬的結(jié)合力。第45頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5546鋁及鋁合金通常采用的工藝流程第46頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－55472一般除油和侵蝕鋁及合金的一般除油12專用清洗劑Na2CO325g/LNa3PO425g/L溫度70－80℃時間1－3min第47頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5548鋁及合金的一般侵蝕1侵蝕Na2OH50g/L溫度50－80℃時間0.5－3min鋁及合金的一般侵蝕12除掛灰HNO3750ml/LH2SO4100ml/LNH4HF2120g/LCrO335g/L溫度室溫溫度70－80℃時間30s時間2－5min第48頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5549Me代表金屬Ni、Mn第49頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5550鋁及其合金的化學(xué)拋光1純鋁及鋁鎂；2純鋁及鋁銅合金第50頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5551為了消除黃煙，也可用不含硝酸的化學(xué)拋光液無硝酸鋁化學(xué)拋光H3PO4650－700ml/LH2SO4350－350ml/L添加劑ADL-TP5g/L溫度80－105℃時間20－120s第51頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5552鋁及其合金的電化學(xué)拋光鋁及鋁合金電化學(xué)拋光工藝規(guī)范組成及操作條件123無鉻4無鉻H2PO4/%H2SO4/%CrO3/%甘油乙二醇水/%溫度/℃陽極電流密度/A·dm-2電壓/V時間/min8614－12至d＝1.7280－1005－2018－401－5434331180－9010－2012－152－5600ml/L400ml/L10ml/L70－8030－5012－152－5508321070－8030－5012－152－51純鋁及鋁鎂；2純鋁及鋁銅合金3、4無鉻第52頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5553

鋁的純度對電化學(xué)拋光的質(zhì)量有顯著影響，在三酸電化學(xué)拋光電解液中，鋁含量99.6％以上時，反光能力可達(dá)75－90％而鋁含量為99.16％時，反光能力只達(dá)68－80％，Cr3＋和Al3＋的積累可使電解液粘度增加，應(yīng)適當(dāng)提高電解電壓Al3＋含量達(dá)到25g/L時，顯著降低拋光質(zhì)量。達(dá)到50g/L時，電解液就無法繼續(xù)使用。第53頁，共57頁，2023年，2月20日，星期二082005FH電鍍工藝學(xué)04－5554思考