材料表面处理技术
摘要：介绍了表面处理技术的内容，现代材料表面处理技术与传统表面处理技术的区别，重点介绍了表面处理技术在模具上的应用和发展，最后针对材料表面处理技术研究和应用所存在的问题，提出了自己的看法。
关键词：表面处理技术区别模具问题。
一、表面处理技术的内容
材料表面处理技术与工程,是80年代以来世界十大关键之一的新兴技术,现已迅速发展成跨学科的、综合性强的新兴的先进工程技术,涉及到材料、物理、化学、真空技术及微电子学等许多学科,应用领域非常广。
表面处理技术包括：表面覆盖技术、表面改性技术和复合表面处理技术。1)表面覆盖技术
这项技术的种类很多,目前主要有下列24类:1电镀；2电刷镀；3化学镀；4涂装；5粘结；6堆焊；7熔结；8热喷涂；9塑料粉末涂敷；10电火花涂敷；11热浸镀；12搪瓷涂敷；13陶瓷涂敷；14真空蒸镀；5溅射镀；16离子镀；17普通化学气相沉积；18等离子体化学气相沉积；19金属有机物气相沉积；20分子束外延；21离子束合成薄膜技术；22化学转化膜；23热烫印；24暂时性覆盖处理。上述每类表面覆盖技术又可分为许多种技术。例如电镀按镀层可分为单金属电镀和合金电镀。单金属镀层有锌、镉、铜、镍等数10种,合金镀层有锌铜、镍铁、锌-镍-铁等100多种。按电镀方式,可分为挂镀、吊镀、滚镀和刷镀等。某些分类有重叠情况,例如塑料粉末涂敷可归入涂装一类,但由于其特殊性,故单独列为一类。又如陶瓷涂敷,其中不少内容可归入热喷涂一类,但考虑其完整性,也单独列为一类。有些技术,尤其是一些新技术,根据其特点和发展情况,在需要时可单独列为一类。例如片状锌基铬盐防护涂层(又称达克罗等),是由细小片状锌、片状铝、铬酸盐、水和有机溶剂构成涂料,经涂敷和300℃左右加热保温除去水和有机溶剂后形成涂层,因具有涂层薄、防蚀性能优良、无氢脆、耐热性好、附着性高以及无环境污染等优点,所以发展迅速,可考虑从涂装中单独列出。
2)表面改性技术
目前大致可分为以下几类:喷丸强化；表面热处理；化学热处理；等离子扩渗处理；激光表面处理；电子束表面处理；高密度太阳能表面处理；离子注入表面改性。
实际上“表面改性”是一个具有较为广泛涵义的技术名词,它可泛指“经过特殊表面处理以得到某种特殊性能的技术”。因此,有许多表面覆盖技术也可看作表面改性技术。为了使这些覆盖技术归类完整起见,我们说的表面改性技术是指“表面覆盖”以外的,通过用机械、物理、化学等方法,改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态,来获得某种特殊性能的表面处理技术。
3)复合表面处理技术
表面技术种类繁杂,今后还会有一系列新技术涌现出来。表面技术的另一个重要趋向是综合运用两种或更多种表面技术的复合表面处理将获得迅速发展。随着材料使用要求的不断提高,单一的表面技术因有一定的局限性而往往不能满足需要。目前已开发的一些复合表面处理如等离子喷涂与激光辐照复合、热喷涂与
喷丸复合、化学热处理与电镀复合、激光淬火与化学热处理复合、化学热处理与气相沉积复合等,已经取得良好效果,有的还收到意想不到的效果。
二、现代材料表面处理技术与传统表面处理技术的区别
传统的表面处理技术主要为了解决材料的耐磨和耐腐蚀问题,而现代表面处理技术除了解决上述问题外,更赋予材料以新的功能。它以经济有效的方法改善材料表面及近表面区的形态、化学成分及组织结构,并赋予新的复合性能,可获得许多新构思、新材料、新器件和新应用。现代表面技术的内容有三个方面:厚膜涂层技术、薄膜涂层技术及表面改性技术。厚膜涂层技术是以喷涂技术为代表;薄膜技术主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、化学镀膜等;表面改性技术以电子束、离子束及激光束表面改性为主。
三、表面处理技术在模具上的应用和发展
1)表面处理技术在模具上的应用
模具表面处理主要是指运用表面技术对模具表面进行改性或涂覆镀层。目前使用的表面处理技术方法多达几十种，主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。
物理表面处理法即对材料进行表面强化处理，以使模具整个或部分表面获得较高的力学性能和物理性能，如硬度、耐磨性、耐疲劳性能以及耐蚀性能等，而芯部或其他部分仍具有良的综合性能。主要包括高频淬火、火焰表面淬火、激光表面淬火、喷丸强化等，这种工艺方法具有设备简单、成本低等优点，但生产率低，模具表面存在不同程度的过热，质量控制比较困难，主要适用于单件、小批量和质量要求不高的模具表面处理。
化学表面处理法是将模具置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种介质渗入模具表面，改变模具表面的化学成分和组织，以改进表面性能和满足技术要求。化学表面处理能有效提高模具表面的耐磨性、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性能，按照表面渗入元素的不同，化学表面处理法可以分渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铝等。渗碳是使模具表面形成一层1～2mm的高含碳量渗层，经过适当淬火与回火处理，可提高模具表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，使模具芯部仍保持良好的韧性和塑性。与渗碳相比，渗氮的温度较低（500 600℃），模具渗氮后变形小，渗氮处理后的表面耐磨性、抗疲劳作用、抗热、抗蚀、硬度和抗咬合性能都比渗碳处理后优越;但渗氮工艺复杂、时间长、成本高，般用于耐磨性和精度或抗热都要求较高的模具。碳氮共渗就是同时向零件表面渗入碳和氮的化学处理工艺，也称氰化，由于碳氮共渗污染环境、劳动条件差，已很少应用。渗硼方法有固体渗硼、气体渗硼、盐浴渗硼等，国内外应用较多的是盐浴渗硼和固体渗硼，日本发展了以硼砂溶盐为主的液体渗硼及其他元素的TD法（也称液体渗金属法），提高模具寿命4 20倍表面覆层处理即通过一定的工艺方法在模具工作面上沉积薄层金属或合金，以达到提高模具表面性能的效果，常用的有表面镀层、热喷涂、气相沉积、离子注入等。电镀和化学镀是模具表面处理技术中的传统技术，电镀操作温度低，模具变形较小，镀层的摩擦系数低，可以大大提高模具的耐磨性，但是由于对环境的影响较大，因此应用受到了很大的限制;刷镀是依靠一个与阳极接触的垫或刷提供电镀需要的电解液，电镀时，垫或刷与被镀的阴极作相对运动而获得镀层的电镀方法，其工艺简单，沉积速度快，操作方便，镀层质量和性能较好，易于现场操作，不受模具大小和形状的限制，用在报废模具和大模具的修复上经济效益明显。采用热喷涂金属陶瓷涂层对模具表面进行强化，可提高其硬度、抗黏着、抗冲击、耐磨和抗冷热疲劳等性能，如不锈钢制品拉深
模表面采用高速火焰喷涂工艺制备30 50μm厚的WC-Co涂层后，寿命可以提高3 8倍，而且制品质量也得到改善。
气相沉积是利用物理或化学方法在固体表面生成固态沉积物，使工件具有高硬度、高耐磨性以及高的抗蚀性等优异性能，如用于汽车零件加工的深孔模和精压模，经过CVD法沉积TiC后，使用寿命比镀硬铬分别提高20倍和14倍。离子注入是把气体或金属元素蒸气，通入电离室电离形成正离子，经高压电场加速，使离子获得很高速度后打入圈体中的物理过程，可以改善模具工作零件的表面力学性能，包括提高表面硬度、降低表面摩擦系数、提高抗磨损能力和增强抗疲劳强度，极大地改变了工件的使用性能，已在模具表面处理上取得了突出效果。另外，随着纳米材料研究的进一步深入，纳米表面处理技术也获得了一定发展，采用纳米复合涂层能有效地提高涂层与基体之间的结合强度，改善涂层内应力的分布及裂纹的扩展方向。
表面处理技术在模具表面中的应用，在相当程度上弥补了模具材料的性能缺陷，可达到以下效果:(1)提高模具表面硬度、耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性能，大幅度提高模具的使用寿命；(2)提高模具表面抗擦伤能力和脱模能力，提高生产率；(3)采用碳素工具钢或低合金钢材生产的模具，经表面强化处理后，其表面性能可达到或超过高合金化模具材料，甚至达到硬质合金的性能指标，不仅大幅度降低材料成本，而且简化模具制造加工工艺和热处理工艺，降低生产成本；(4)可用于模具的修复，如电刷镀技术可在不拆卸模具的条件下，完成对模具表面的修复，且能保证修复后的模具表面质量。
对于传统的表面技术，应该进一步改进和提高处理效果，降低其能源消耗和环境污染。扩展传统表面技术和现代表面处理技术之间的复合形式，把纳米技术和模具表面技术结合起来。( 1)制作纳米复合镀层: 在传统的电镀液中加入零维或一维纳米级粉体材料可形成纳米复合镀层。用于模具的纳米复合镀层, 可使模具精度持久不变、寿命延长, 且长时间使用后的镀层仍光滑无裂纹。纳米材料还可用于耐高温的耐磨复合镀层。( 2)制作纳米涂层: 热喷涂技术是制作纳米涂层的一种极有竞争力的方法。与其它技术相比, 它工艺简单、涂层和基体选择范围广, 涂层厚度变化范围大、沉积速率快, 容易形成复合涂层等等。与传统热喷涂涂层相比, 纳米材料涂层在强度、韧性、抗蚀、耐磨、热障、抗热疲劳等方面都有显著改善, 且一种涂层可同时具有上述多种性能。经纳米材料表面处理后的金属材料表面具有较高的硬度、良好的自润性、良好的耐磨性及耐蚀性, 因而纳米技术是模具表面处理中一种很有前途的工艺。
2)模具表面处理技术发展展望
表面处理技术已经大量地应用于模具的处理,镀膜技术、等离子体技术、激光技术、纳米技术等均取得了良好的效果。在提高模具耐磨性、寿命和提高产品质量上已有显著的进步, 取得了巨大的经济效益。但是先进表面技术的应用和发展与国外相比还有一定的差距。复合处理技术和纳米技术在模具上的应用还有待进一步的研究和提高。对于传统的表面技术应该继续改进和提高处理效果, 降低能耗和环境污染。扩展传统表面技术和现代表面处理技术之间的复合形式, 把纳米技术和模具表面技术结合起来, 研究开发出适用于精密、大型模具的表面处理技术是发展模具表面技术的重点和难点。中国的模具产量仅次于日本、美国, 居世界第三位, 是世界模具生产大国, 但不是模具强国。还存在热处理技术不精, 高质量模具材粒需要进口等。现在热处理的业内人士都在研究美国热处理技术发展线路图。美国热处理2020年设想的目标是: 能源消耗减少80%; 工艺周期缩短
50%; 生产成本降低75%; 热处理畸变为零; 热处理质量分散度为零; 热处理加
热炉寿命提高10 倍; 热处理炉价格降低50%; 热处理对环境的污染为零等。
今后我国模具材料的质量和品种会有一个大发展。同时, 模具表面强化技术会更加完善和提高, 并得到推广和应用, 使我国模具质量水平有一个更大的提高。充分应用表面处理技术是提高模具寿命的一种重要的经济和高效的手段, 也是发展现代模具的必经之路。
四、材料表面处理技术的应用及产业化
我国现代表面处理技术的研究起步较晚,工业应用就更滞后。但经过近20年的研究,在某些方面我们已达到或接近国际先进水平。就厚膜涂层而言,广州有色金属研究院经过多年的研究和开发,于1985年建成了我国具有国际先进水平的大型低压等离子喷涂装置。该装置配有机器人持枪的LPPS系统,可对不同大小、不同形状的部件喷涂高温易氧化材料、超合金材料及成分控制严格的涂层材料。随着研究的深入和应用领域的扩大,该技术已成功地解决了舰艇螺旋浆的耐磨、耐空蚀问题,发电厂燃气涡轮发动机及航空发动机叶片的抗高温腐蚀问题,精锻机芯棒涂层及汽车薄板连续生产线中“卡博”辊的防积瘤难题,取得了较好的经济效益,展现出广泛的工业应用前景。
331厂用自行研制的LPPS装置,共同成功研制出Ni-Co-Cr-Al-Y-Ta超合金涂层叶片,并开始装备我国新型直升飞机。在薄膜涂层技术的应用方面也取得了可喜的进展。采用等离子射流源以及磁场的辅助效应,可在较低功率(20 kW)下,大面积( Φ70 mm)、高速度(120μm/h)沉积高质量的金刚石膜。采用真空阴极电弧方法沉积类金刚石膜,研制类金刚石/钛复合球顶高保真扬声器振膜,其频响达到30 kHz,已达到国际同类产品的先进水平。在机械、电子行业中,金刚石涂层硬质合金刀具得到应用,如镀金刚石薄膜的刀具用于切割高硅(w(Si)=22%)铝合金,刀的使用寿命提高50倍。在电子线路板的制作中,镀金刚石膜的钻头的寿命提高10倍以上,孔的光洁度达到9级以上。
五、国内表面处理技术的研究和应用所存在的问题及建议
我国的材料表面处理新技术研究和应用得到了很大发展，但要想大规模走向实用化、产业化，还有相当距离。虽然国家投入了相当数量的经费，但比起发达国家，投资依然不足，装备也不如发达国家先进，使材料表面处理的研究和应用受到一定限制。
我国表面处理技术的研究与应用目前主要存在以下问题:
1)设备稳定性问题。国产设备普遍稳定性不好,加之外部条件,如电网电压不稳,
导致设备难以稳定运行,工艺条件难以控制,从而影响产品质量。这一点我国与国际的差距较大。
2)在技术上还存在一些亟待解决的问题,如电子工业中集成模板的钻孔钻头销
量较大,而在Φ0.7mm达到9级以上,目前在技术上还没有突破。
3)市场问题。高科技产品一般来讲都有较高投入,但从国内的市场来看,高科技
产品卖不起价,不到应有的回报,从而制约着高新技术产业的发展。
个人对国内表面处理技术今后发展建议：
1)加强资金投人，加快推进实用化和产业化进程期望国家能通过不同渠道，加强投资，把多年来的成果、技术、经验和力量集中起来，以各种方式加快推进材料表面处理新技术的实用化和产业化进程。从实际应用角度看.材料表面处理必须实现低成本、全方位、连续性处理，才能为企业界接受，才会有市场。因而，继续发展MEVVA源、高功率脉冲强流离子注入技术、等离子体源离子注入、滚带
式离子束，并使它们尽快投入工业应用，创造巨大的经济效益和社会效益，才会显示出材料表面处理的强大生命力。
2)加强基础研究，要有新的突破，使材料表面处理学科本身得到更大的发展。荷能束与物质的相互作用是材料表面处理的基础。经典的理论局限于荷能束与固体靶的相互关系，所取得的成果与规律，己经不能完全适用于今天的发展。如今，炮弹已从单一离子扩展到分子离子、团簇和等离子体，靶子已发展到生物体、多分子材料、绝缘体、生物医学材料、复合材料等。离子、分子、团簇及等离子体等与这些材料的相互作用规律，需要进行新的深人研究。要突破旧的理论，创造新的模型，用以指导材料表面处理实践。
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材料及表面处理 化学镀（自催化镀）autocalytic plating 在经活化处理的基体表面上，镀液中金属离子被催化还原形成金属镀层的过程。这是在我们的工艺过程中大多都要涉及到的一个工艺工程，通过这样的过程才能进行后期电镀等处理，多作为塑件的前处理过程。 电镀electroplating 利用电解在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程，这种工艺过程比较烦杂，但是其具有很多优点，例如沉积的金属类型较多，可以得到的颜色多样，相比类同工艺较而言价格比较低廉。 电铸electroforming 通过电解使金属沉积在铸模上制造或复制金属制品（能将铸模和金属沉积物分开）的过程。这种处理方式是我们在要求最后的制件有特殊表面效果如清晰明显的抛光与蚀纹分隔线或特殊的锐角等情况下使用，一般采用铜材质作一个部件的形状后，通过电镀的工艺手段将合金沉积在其表面上，通常沉积厚度达到几十毫米，之后将形腔切开，分别镶拼到模具的形腔中，注射塑件，通过这样处理的制件在棱角和几个面的界限上会有特殊的效果，满足设计的需要，通常我们看到好多电镀后高光和蚀纹电镀效果界限分明的塑胶件质量要求较高的通常都采用这样的手段作设计。棱角分明的按键板在制造上采用电铸工艺的话，会达到良好的外观效果。真空镀vacuum plating 真空镀主要包括真空蒸镀、溅射镀和离子镀几种类型，它们都是采用在真空条件下，通过蒸馏或溅射等方式在塑件表面沉积各种金属和非金属薄膜，通过这样的方式可以得到非常薄的表面镀层，同时具有速度快附着力好的突出优点，但是价格也较高，可以进行操作的金属类型较少，一般用来作较高档产品的功能性镀层，例如作为内部屏蔽层使用。 塑料电镀------塑料电镀的特点 塑料电镀制品具有塑料和金属两者的特性。它的比重小，耐腐蚀性能良好，成型简便，具有金属光泽和金属的质感，还有导电、导磁和焊接等特性。它可以节省繁杂的机械加工工序、节省金属材料，而且美观，装饰性强，同时，它还提高了塑料伯的机械强度。由于金属镀层对光、大气等外界因素具有较高的稳定性，因而塑料电镀金属后，可防止塑料老化，延长塑料件的使用寿命。 随着工业的迅速发展、塑料电镀的应用日益广泛，成为塑料产品中表面装饰的重要手段之一。目前国内外已广泛在ABS、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龙、酚醛玻璃纤维增强塑料、聚苯乙烯等塑料表面上进行电镀，其中尤以ABS塑料电镀应用最广，电镀效果最好。 塑料的工艺过程--------塑料制件电镀的主要工艺流程。 塑料制件---机械粗化---化学除油---化学粗化 敏化处理---活化处理---还原处理---化学镍---电镀---成品 塑料电镀的主要工艺流程 1、化学除油 防止塑料变形、溶解，应考虑除油液对塑料的适应性。当用碱性除油液时，应注意使用温度，以防变形；用有机溶剂除油时，应注意其是否有溶解塑料的现象。 2、粗化 为提高结合强度，就得尽可能地增加镀层和基体间的接触面积。粗化的方法有机械粗化法和化学粗化方法两种。机械粗化如喷砂、滚磨、用砂纸打磨等。化学粗化可以迅速地使工件表面微观粗糙，粗化层均匀、细致、不影响工件的外观。 3、敏化处理工业上常用的敏化剂为氯化亚锡或三氯化钛的水溶液。 4、活化处理所谓活化处理，就是将吸附有还原剂的制件浸入含有氧化剂的溶剂中。一般
【紧固件的表面处理——电镀、热镀锌、机械镀及达克罗】 紧固件的表面处理，按照其产品的要求，有许多处理的方法和种类。按表面处理方法，譬如有：涂漆、电镀、化学镀、真空涂镀、浸镀、阳极氧化、化学被膜处理、化学抛光、电解抛光、镀覆、珩磨、喷砂硬化、涂层、气相沉积、渗碳、氮化、表面淬火等；按加工技术，有物理的、化学的、电加工的、机械的、冶金的等等。目前，常用的表面处理方法有以下四种，介绍如下： 一、电镀： 将接受电镀的部件浸于含有被沉积金属化合物的水溶液中，以电流通过镀液，使电镀金属析出并沉积在部件上。一般电镀有镀锌、铜、镍、铬、铜镍合金等，有时将染黑，磷化等也包括其中。电镀中易产生氢脆，对工件机械强度影响大。 二、热镀锌（H.D.G.）： 通过将碳钢部件浸没温度约为510℃的熔化锌的镀槽内完成。其结果是钢件表面上的铁锌合金渐渐变成产品外表面上的钝化锌。但因热镀中因温度过高，钢材易产生高温退火不良影响。 三、机械镀(Mechanical plating): 机械镀是将活化剂、金属粉末、冲击介质（玻璃微珠）和一定量的水混合为浆料，与工件一起放入滚筒中，借助于滚筒转动产生的机械能作用，在活化剂及冲击介质（玻璃微珠）机械碰撞的共同作用下，常温下在铁基表面逐渐形成锌镀层的过程。 四、达克罗(dacromet)： 1.锌铬膜（达克罗）防腐机理简述： 锌铬膜（达克罗）涂复工艺是一种全新的表面处理技术，又称达克罗、达克乐、达克锈、锌铬膜（达克罗）、达克曼等。在发达国家的汽车工业、土木建筑、电力、化工、海洋工程、家用电器、铁路、公路、桥梁、地铁、隧道、造船、军事工业等多种领域已得到极为广泛的应用。我国随着该技术的逐步推广，已在汽车、电力、锚链、公路、海洋工程等方面开始大量使用，并获得了极高的评价。锌铬膜（达克罗）液是一种水基处理液，金属件可以采用浸涂、喷刷或刷涂处理，然后送进加热炉炉固化，固化温度在300℃左右，经四十五分钟到一小时的烘烤，形成锌铬膜（达克罗），铬固化时，涂膜中的水份、有机类（纤维素）物质等挥发份在挥发的同时，依靠锌铬膜（达克罗）母液中的高价铬盐
一种新型高质效钢材漆前表面处理设备 全自动钢材清洁防锈工作站 金属涂装前处理指金属喷漆喷塑或电泳前的除油、除锈和防锈。目前国内钢铁材料表面前处理分为三种：喷砂和抛丸等机械除油除锈;化学品除油除锈防锈；机械处理+化学品防锈。 三种处理方法各有优缺点：1、效率方面。化学处理效率最高；机械方法效率最低；机械+化学法效率适中，但人的劳动强度大。2、污染方面。抛丸有噪音和粉尘污染；化学法有废水污染；机械+化学法污染很低。3、质量效果方面。机械法表面粗糙度高，清理不彻底，没有防锈功能，涂装附着力差；化学方法易出现过腐蚀氢脆危害，防锈和附着力没有问题；机械+化学方法质量有保障。4、成本方面。机械法因效率低、涂装成本高等因素最终成本高；化学法因为污水处理、带出损失等成本稍高；机械+化学法因劳动强度大成本也高。 为解决金属表面处理的缺点，我们研发出高效高质、运行成本低的钢材漆前高质效表面处理新型设备——钢材高质效清洁防锈一体机（简称钢材清洁防锈工作站）。该设备优化了机械+化学的处理工艺，生产效率高，运行中没有粉尘污染，整套系统为封闭循环系统，药剂和水系统采用全循环处理，不外排。 钢材清洁防锈工作站优点： 1、充分考虑了系统的环保性、资源循环能力。 2、高效率、高质量、低成本和很好的防锈蚀能力。
3、全自动化操作。 4、可快速拆卸，方便搬运和组装。可实现施工现场即时处理，避免材料在装卸、运输和储存过程出现的二次污染和锈蚀。 5、没有危废产生，没有废气产生，没有废水产生。 设备图片：
净化处理过程： 1、上料。 2、无粉尘预处理。机械方法除去部分锈蚀、氧化层和油污。 3、无粉尘处理。机械方法除去绝大部分油污和氧化层。 4、无气味深度净化处理。进一步除去表面和孔内残留的少量油污和氧化层。该阶段使用我们专用的无污染环保剥离新材料。 5、蒸汽清理。清除残留的颗粒物和其他化学物质。 6、防锈处理。一层高性能防锈膜层保证1个月不产生锈蚀，同时提高油漆附着力、抗冲击和综合防腐蚀性能。该阶段使用高效环 保偶链剂。 7、风干。保证产品表面干燥，便于马上包装和储存。 8、下料。 生产效率和产量： 生产效率：0.8-1.5m/min。 产量：3.0-10.0t/h。 运行成本和占地面积： 1、运行成本
发黑表面处理工艺 （1）发黑工艺 去油———（去铜）——→酸洗——→清洗——→氧化（或二次氧化）——→清洗——→热水清洗——→皂化——→浸水膜装置换油——→入库。 各道工序要求 一去油 1．化学去油NaoH100～150克/升+Na2CO320-27克/升加热至沸点滚桶内加入少量废酸和铁悄 2．用汽油或柴油洗洗油。 3．用喷砂或喷丸去除油及锈 4．淬火回火的工件可用滚桶去油及锈 二去铜用铬酸250～300克/升+硫酸铵80～100克/升无铜时可省去此道工序加水浸1～2分钟，然后再在清水中清洗 三酸洗用30%工业盐酸浸1～2分钟去除油污及锈酸洗时间不能太长 四清洗清洗后在弱碱槽内中和，防止酸带入氧化槽中 五氧化氢氧化钠650～700克/升+亚硝酸钠100～150克/升加热到140～144℃，保温30～60分钟 NaoH: NaNO2=5～8:1 六清洗氧化后在流动的清水中冲洗 七热水清洗热水90～100℃，清洗1～2分钟 八皂化 10～20%工业皂片或三乙油酸皂加热50～60℃1～2分钟温度不能太高十上油浸MS-1水膜置换防锈油 十一入库
发黑工艺操作规程 （Ⅰ）每天上班后开动电源将槽液加热至沸点，扒去槽中的氧化铁（沉淀物）；（Ⅱ）扒去沉淀物后加入0.5kg左右的黄血盐(亚铁氰化钾); (Ⅲ)按发黑工艺技术要求加入一定量亚硝酸钠（符合5～8：1）； （Ⅳ）用温度计测量发黑槽液湿度，确保槽液温度140～144℃，若温度过高要加水，并控制好加热电源； （Ⅴ）发黑前，工件必须经充分的酸洗和清洗，拉力工件必须垂直装框，便于清洗； （Ⅵ）发黑时必须严格执行工艺技术要求，液面的油渣要及时捞掉，槽液要及时补充； （Ⅶ）发黑后须经高压水度分喷洗，经沸水清洗，皂化温度控制在50～60℃；（Ⅷ）工件经沥掉过量油后装框、入库。倒去工件的铁框须经高压水喷洗后再重复使用。 （Ⅸ）下班时，在氧化槽中加入一定量氢氧化钠（符合5～8：1），关掉电源。清理、打扫工作场地，保持场地的整洁； 发黑工艺操作时的注意事项 （Ⅰ）氧化工件如发现有黄色挂霜现象，说明槽液温度过高，水份太少。（Ⅱ）氧化工件不黑，呈灰色，是槽液温度过低或缺亚硝酸钠。 （Ⅲ）氧化槽的沸点在140℃以下则要加氢氧化钠。 （Ⅳ）皂化槽要经常补充皂片或三乙油酸皂以保持一定的浓度。 （Ⅴ）含硅钢材的氧化膜允许呈棕色或棕黑色； （Ⅵ）工件发黑质量自检时，应在工件上油工序前进行，2%硫酸铜溶液浸泡
ISO、ASTM紧固件表面处理标准新技术要求 所有的碳钢紧固件中约有90％的表面需经过镀或涂履处理，或者带有某些其它添加的表面（密封剂、面涂和润滑），主要是为了提高表面抗腐蚀能力、外观装饰、耐磨性或控制扭矩轴力K因子等要求。 一、紧固件表面处理新标准 近几年在紧固件的贸易接单中，客户对紧固件表面涂覆质量、无铬钝化、抗腐蚀能力和装饰色泽也提出更高的要求，及减少氢脆危险的技术措施，尤其是对有涂履高强度紧固件的装配扭矩轴力关系等提出更加严谨的规范要求。 随着金属表面处理的环保、节能及产品品质的提升，不同的涂层上需带有或附加密封剂、面涂和集成或附加润滑的表面涂履处理的新技术和新工艺在不断涌现和攀升，表面涂履的技术规范和质量要求在不断在提升和完善，表面处理标准也在不断地将表面处理的新工艺、新技术和新规范充实到标准中去，这对紧固件企业交货产品的表面处理质量也提出更高要求。 因此，我国紧固件生产企业要尽快去收集和理解紧固件表面处理新标准，加强紧固件表面处理新工艺和新技术的研发进度，提高紧固件表面处理质量，以适应市场和用户的新需求。 从2011年后ISO/TC2/ SC14国际紧固件（表面涂层）分技术委员会和ASTM F16.03美国紧固件涂层分技术委员等国家的标准化组织，对紧固件电镀、非电解锌片涂层（达克罗）和热浸镀锌三个主要的表面处理标准也加快了修订进度，2014年和2015 年ISO 和ASTM都相继推出了紧固件的涂层新标准。 1.1 紧固件电镀标准 ISO/TC2/SC14国际紧固件涂层分技术委员推出ISO/PWI 4042-2017《紧固件 电镀层》标准，彻底修改现行ISO 4042-1999版标准（GB/T5267.1-2002《紧固件 电镀层》）；该标准修订考虑到相关国家和地区环保法规要求，六价铬Cr+6和无铬Cr+3钝化的技术发展，增添涂层密封剂、面漆和附加润滑新技术条款，以满足涂层紧固件防腐蚀、外观装饰及装配功能要求，及最大限度地减少氢脆危险及相关去氢技术措施。 2015年美国推出ASTMF1941/F1941M -2015《英制和米制机械紧固件——电镀层规范》标准。该规范涵盖了美制“UNC/UNF”统一英制螺纹和米制“M”螺纹的机械紧固件电镀涂层，建立的涂层系统与ISO国际标准同步。紧固件涂层螺纹应符合ASME B1.1美制和ISO 965-1、ISO
材料的表面处理 第一节概述 材料的种类很多，它们的组成、结构、性质及表面状态更是千差万别。由于不同产品对于其表面处理的效果和功能的要求不同，因此，材料表面处理所涉及的技术问题、工艺问题等也是十分广泛的，并与多种学科相关。本章仅从工业设计的特点出发，介绍几种表面处理工艺。 一、表面处理的功效 造型材料的种类很多，其中金属材料、木质材料和塑料则是最为常用的基本设计材料。从工业设计的特点出发，金属材料的强度高，加工性能较好，其加工表面具有金属光泽，表面较平滑；木材质轻，较易加工，其表面具有天然的木质纹理；塑料的来源丰富，品种很多，成型较方便，且价廉，质轻，透明性和着色性较好，是一种新颖的优良材料。这些材料，以及用它们制造成的产品，若不给以一定的表面处理，则在各种使用环境下，材料或制件的表面会受到空气、水分、日光、盐雾、霉菌和其他腐蚀性介质等的侵蚀，由于腐蚀、腐朽和老化作用，会引起材料或制件失光、变色、粉化及开裂等，从而出现破坏的后果。表面处理的功效就在于一方面保护产品，即保护材质本身赋予产品表面的光泽、色彩和肌理等而呈现出的外观美，并提高产品的耐用性，确保产品的安全性，由此有效地利用了材料资源；另一方面是根据设计的意图，给产品表面附加上更丰富的色彩、光泽和肌理等变化，使产品表面更有节奏感。此外，随着表面处理技术的发展，还可实现提高材料表面的硬度，并可赋予材料表面导电、憎水和润滑等特殊功效。 二、表面处理和加饰 从工业设计出发，表面处理的目的首先是美化产品的外观，也即按产品设计的要求调整其表面的色彩、亮度和肌理等。因此，材料本身具有的外观不符合设计要求时，必须采用适当的表面处理方法进行调整，以达到满足产品设计的要求。 三、表面加工 使金属材料加工成平滑、光亮、美观和具有凹凸模样的表面状态的过程称为表面加工，也即使金属材料表面恢复其本身具有的色泽、亮度和表面肌理特征而进行的处理，表面加工作为电镀和涂装的前处理也是重要的。 1．切削 切削是利用刀具对金属表面层进行加工的方法与铸造、锻造、压力加工等相比较，虽有切屑产生和材料废弃，但一般可迅速加工出高精度表面的产品。 2．研磨
机械表面处理工艺详解 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 机械表面处理工艺有: 静电喷涂、烤漆、镀锌、镀铬、镀镍、镀钛、镀金、镀银、铝阳极、浸渗、喷油、喷砂、DLC处理、铁氟龙处理、染黑、冷电镀 喷涂 喷涂是最常见的表面处理，无论塑料还是五金都适用。喷涂一般包括喷油、喷粉等，最常见的是喷油。 喷涂的涂料俗称油漆，涂料是由树脂、颜料、溶剂、和其他添加剂构成。 塑料喷涂一般有两道漆，表面呈现颜色的称为面漆，最表面透明图层称为保护漆。喷涂工艺流程介绍： （1）前期清洁。如静电除尘等。 （2）喷涂面漆。面漆一般是表面看的到的颜色。 （3）烘干面漆。分为室温自然干燥、专用烤炉烘干。
（4）冷却面漆。专用烤炉烘干需要冷却。 （5）喷涂保护漆。保护器一般是用来保护面漆的，大部分是透明的油漆。 （6）固化保户漆。 （7）QC检查。检查是否满足需求。 3.橡胶油 橡胶油，又称弹性漆，手感漆，橡胶油是一种双成分高弹性的手感油漆，用该油漆喷涂后的产品具有特殊柔软的触感及高弹性表面手感。橡胶油的缺陷是成本高，耐用一般，用久了容易脱落。 橡胶油广泛应用于通信产品，视听产品，MP3、手机外壳，装饰品、休闲娱乐用品，游戏机手柄，美容器材等。 4.UV漆 UV漆是紫外线（Ultra-Violet Ray）的英文简称。常用的UV波长范围为 200-450nm。UV漆在紫外线光照射下才能固化。UV漆的特点：透明光亮，硬度高，固定速度快，生产效率高，保护面漆，加硬加亮表面。
水镀 水镀是一种电化学的过程，通俗理解就是将需要电镀的产品零件浸泡在点解液中，再通以电流，以点解的方式使金属沉积在零件表面形成均匀、致密、结合力良好的金属层的表面加工方法。 水镀适应的材料：最常见的是ABS，最好是电镀级的ABS，其他常见塑料如PP,PC,PE等都很难水镀。 常见的表面颜色：金色，银色，黑色，枪色。常见的电镀效果：高光，亚光，雾面，混合等。 真空镀 真空镀是电镀的一种，是在高度真空的设备里，在产品表面镀上一层细薄的金属镀层的一种方法。 真空镀的工艺流程：表面清洁-去静电-喷底漆-烘烤底漆-真空镀膜-喷面漆-烘烤面漆-品质检查-包装。 真空镀的优缺点：
ISO 、AST 嘛固件表面处理标准新技术要求 所有的碳钢紧固件中约有 90 %的表面需经过镀或涂履处理，或者带有某些其它添加的 表面（密封剂、面涂和润滑），主要是为了提高表面抗腐蚀能力、外观装饰、耐磨性或控 制扭矩轴力K 因子等要求。 一、紧固件表面处理新标准 1.2紧固件达克罗处理标准 ISO 10683:2014 版《紧固件 非电解锌片涂层》新标准，修订了 （GB/T5267.2-2002《紧固件非电解锌片涂层》）标准明确指出对紧固件非电解锌片涂层 （达克罗）的相关产业或流通领域化学品供应商、涂履加工者、紧固件制造商，分销商和 ______________ 最终用户必须在合同中注明锌片涂层有与否 （带六价铬 Cr+6或无铬Cr+3 ）。标准覆盖了所- 有类型紧固件，即ISO 公制螺纹紧固件与非ISO 公制螺纹紧固件（美制英寸60°螺纹UNC/UNF 等）和非螺纹紧固件（包括垫圈，销，夹等），为提高防腐蚀和装配功能或减少螺纹咬死, 件的装配扭矩轴力关系等提出更加严谨的规范要求。 随着金属表面处理的环保、节能及产品品质的提升，不冋的涂层上需带有或附加密封 剂、面涂和集成或附加润滑的表面涂履处理的新技术和新工艺在不断涌现和攀升，表面涂 履的技术规范和质量要求在不断在提升和完善，表面处理标准也在不断地将表面处理的新 工艺、新技术和新规范充实到标准中去，这对紧固件企业交货产品的表面处理质量也提出 更咼要求。 因此，我国紧固件生产企业要尽快去收集和理解紧固件表面处理新标准，加强紧固件 表面处理新工艺和新技术的研发进度，提高紧固件表面处理质量，以适应市场和用户的新 需求。 从2011年后ISO/TC2/ SC14国际紧固件（表面涂层）分技术委员会和 ASTM F16.03美 国紧固件涂层分技术委员等国家的标准化组织，对紧固件电镀、非电解锌片涂层（达克罗） 和热浸镀锌三个主要的表面处理标准也加快了修订进度， 2014年和2015年ISO 和ASTM 都相继推出了紧固件的涂层新标准。 1.1紧固件电镀标准 ISO/TC2/SC14国际紧固件涂层分技术委员推出 ISO/PWI 4042-2017《紧固件 电镀层》 标准，彻底修改现行 ISO 4042-1999版标准（GB/T5267.1-2002《紧固件 电镀层》）；该 标准修订考虑到相关国家和地区环保法规要求，六价铬 Cr+6和无铬Cr+3钝化的技术发展， 增添涂层密封剂、面漆和附加润滑新技术条款，以满足涂层紧固件防腐蚀、外观装饰及装 配功能要求，及最大限度地减少氢脆危险及相关去氢技术措施。 2015年美国推出ASTMF1941/F1941M -2015《英制和米制机械紧固件一一电镀层规范》 标准。该规范涵盖了美制“ UNC/UNF 统一英制螺纹和米制“ M 螺纹的机械紧固件电镀涂 层，建立的涂层系统与 ISO 国际标准同步。紧固件涂层螺纹应符合 ASME B1.1美制和IsO 965-1、ISO 965-2和ISO965-3公制螺纹标准，涂层厚度值是基于外螺纹公差和偏差值，涂 后螺纹不应 超过螺纹基本中径，而影响螺纹的互换性。 对于表面硬化和硬度大于 39HRC 高强度紧固件，按水溶液沉积金属电镀的工艺过程， 有因氢脆而导致失效的风险，尽管这个风险可以通过选择合适的材料、适当的表面处理工 艺方法以及后期烘烤等来进行控制，但氢脆的风险是不能完全排除。因此，本标准不推荐 12.9级（》39HRC 的紧固件采用电镀处理。申明本标准发布即替代 ASTMB633《铁和钢电 解沉积镀锌》标准在紧固件电镀表面处理中的应用。 近几年在紧固件的贸易接单中，客户对紧固件表面涂覆质量、无铬钝化、抗腐蚀能力 和装饰 色泽也提出更高的要求，及减少氢脆危险的技术措施，尤其是对有涂履高强度紧固 ISO 10683:2000 标准
表面处理工艺 表面处理技术介绍 一、什么叫做表面处理 表面处理：以最经济和最有效的方法改变产品表面及近表面区的形态、化学成分和组织结构，有效地改善和提高产品的装饰性能、耐腐蚀性能和耐磨性能，延长产品的使用寿命。 常见的表面处理：电镀，化学镀，转化膜技术，物理气相沉积，化学气相沉积，热喷涂，热浸镀，喷砂，化学转化，阳极氧化，涂装等； 表面处理技术还能赋予材料表面各种光、电、磁、热、声、化学以及功能转换等特性。 1．各种光的表面技术：镜子；防反光； 2．各种电的表面技术：绝缘的镀银，金，铜；导电的用塑料保护 3．各种磁的表面技术：隐身技术（重点） 4．热的表面技术：红外，吸收红外，防热； 5．声的表面技术：防声纳 6．化学：钢材镀锌 表面处理的种类 表面处理根据产品的使用要求可以分为：防护型表面处理，如电镀、氧化（化学氧化、电化学氧化）、装饰型表面处理（如涂装、、功能型表面处理，总的来说，没有明显的划分界限，其主要目的是延长产品的使用寿命，最大程度的节省和利用资源。 二、钣金加工中为什么要进行表面处理？ 1．钣金加工所用的材料多为冷轧板、热轧板、电解板、白口铁、不锈钢、铝合金板及型材、铜材等，这些材料暴露在大气中，与空气中的水分和氧充分接触后，会发生电化学反应，从而造成材料表面腐蚀，同时物理及化学性质不同的材料间相互接触也会由于彼此间的电位差而形成原电池，从而造成接触腐蚀。为避免钣金加工中材料在各加工工序间及成品在存放及使用中发生腐蚀，生产中通过对材料进行表面处理方式来控制腐蚀的产生或延缓腐蚀的产生，从而减少由于腐蚀的产生而造成产品返修或报废，尽可能地节约资源及生产成本。 2．各种材料经过钣金加工转化为商品时，为了满足顾客的需求及商品给予人视觉上的美感，就对产品外观作各种表面处理，如电镀、氧化着 三、在钣金加工业中铝合金材料通常需进行哪些表面处理？ 在钣金加工业中，铝合金材料通常需进行以下表面处理：无色化学氧化、黑色化学氧化、金黄色化学氧化、拉丝无色化学氧化、喷砂无色化学氧化、光亮无色化学氧化、喷砂光亮阳极氧化、化学氧化着色、化学氧化后涂装（喷漆、喷粉），其中氧化层有导电与绝缘两种；硬质、耐磨等； 前处理 四、磷化工艺 A、磷化工艺流程：预脱脂----脱脂----流动水洗----流动水洗----表调----磷化----流动水洗 ----流动水洗----纯水洗----烘干 B、前处理生产线 喷淋线、浸泡线
钣金表面处理工艺 1、粉末喷涂 粉末喷涂： 是用喷粉设备（静电喷塑机）把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层；粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异（粉末·涂料的不同种类效果）的终涂层。 工艺流程： 上件→静电除尘→喷涂→低温流平→烘烤 技术特点： 优点：
1、颜色丰富，高光、哑光可选； 2、成本较低，适用于建筑家具产品和散热片的外壳等； 3、利用率高，100%利用，环保； 4、遮蔽缺陷能力强； 5、可仿制木纹效果。 2、金属拉丝 拉丝： 是通过研磨产品在工件表面形成线纹，起到装饰效果的一种表面处理手段。根据拉丝后纹路的不同可分为：直纹拉丝、乱纹拉丝、波纹、旋纹。 技术特点： 拉丝处理可使金属表面获得非镜面般金属光泽，同时拉丝处理也可以消除金属表面细微的瑕疵。
3、喷砂 喷砂: 是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，获得一定的清洁度和不同的粗糙度的一种工艺。 技术特点: 1、实现不同的反光或亚光。 2、能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的档次。 3、清楚前处理时遗留的残污，提高工件的光洁度，能使工件露出均匀一致的金属本色，使工件外表更美观，好看。 4、抛光
抛光： 利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。针对不同的抛光过程: 粗抛(基础抛光过程)，中抛(精加工过程)和精抛(上光过程)，选用合适的抛光轮可以达到好的抛光效果，同时提高抛光效率。 工艺流程：
材料表面处理技术 摘要：介绍了表面处理技术的内容，现代材料表面处理技术与传统表面处理技术的区别，重点介绍了表面处理技术在模具上的应用和发展，最后针对材料表面处理技术研究和应用所存在的问题，提出了自己的看法。 关键词：表面处理技术区别模具问题。 一、表面处理技术的内容 材料表面处理技术与工程,是80年代以来世界十大关键之一的新兴技术,现已迅速发展成跨学科的、综合性强的新兴的先进工程技术,涉及到材料、物理、化学、真空技术及微电子学等许多学科,应用领域非常广。 表面处理技术包括：表面覆盖技术、表面改性技术和复合表面处理技术。1)表面覆盖技术 这项技术的种类很多,目前主要有下列24类:1电镀；2电刷镀；3化学镀；4涂装；5粘结；6堆焊；7熔结；8热喷涂；9塑料粉末涂敷；10电火花涂敷；11热浸镀；12搪瓷涂敷；13陶瓷涂敷；14真空蒸镀；5溅射镀；16离子镀；17普通化学气相沉积；18等离子体化学气相沉积；19金属有机物气相沉积；20分子束外延；21离子束合成薄膜技术；22化学转化膜；23热烫印；24暂时性覆盖处理。上述每类表面覆盖技术又可分为许多种技术。例如电镀按镀层可分为单金属电镀和合金电镀。单金属镀层有锌、镉、铜、镍等数10种,合金镀层有锌铜、镍铁、锌-镍-铁等100多种。按电镀方式,可分为挂镀、吊镀、滚镀和刷镀等。某些分类有重叠情况,例如塑料粉末涂敷可归入涂装一类,但由于其特殊性,故单独列为一类。又如陶瓷涂敷,其中不少内容可归入热喷涂一类,但考虑其完整性,也单独列为一类。有些技术,尤其是一些新技术,根据其特点和发展情况,在需要时可单独列为一类。例如片状锌基铬盐防护涂层(又称达克罗等),是由细小片状锌、片状铝、铬酸盐、水和有机溶剂构成涂料,经涂敷和300℃左右加热保温除去水和有机溶剂后形成涂层,因具有涂层薄、防蚀性能优良、无氢脆、耐热性好、附着性高以及无环境污染等优点,所以发展迅速,可考虑从涂装中单独列出。 2)表面改性技术 目前大致可分为以下几类:喷丸强化；表面热处理；化学热处理；等离子扩渗处理；激光表面处理；电子束表面处理；高密度太阳能表面处理；离子注入表面改性。 实际上“表面改性”是一个具有较为广泛涵义的技术名词,它可泛指“经过特殊表面处理以得到某种特殊性能的技术”。因此,有许多表面覆盖技术也可看作表面改性技术。为了使这些覆盖技术归类完整起见,我们说的表面改性技术是指“表面覆盖”以外的,通过用机械、物理、化学等方法,改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态,来获得某种特殊性能的表面处理技术。 3)复合表面处理技术 表面技术种类繁杂,今后还会有一系列新技术涌现出来。表面技术的另一个重要趋向是综合运用两种或更多种表面技术的复合表面处理将获得迅速发展。随着材料使用要求的不断提高,单一的表面技术因有一定的局限性而往往不能满足需要。目前已开发的一些复合表面处理如等离子喷涂与激光辐照复合、热喷涂与
表面处理工艺
电镀工艺 1前言 2常用镀种简况 2.1镀锌 2.2镀铜 2.3镀镍 2.4镀铬 3合金电镀 3.1高耐蚀锌合金电镀工艺 3.1.1电镀锌-铁合金工艺及钝化处理 3.1.2电镀锌-镍合金工艺及钝化处理 3.2代铬工艺 3.3玫瑰金电镀工艺 3.4仿金电镀工艺 3.5黑色镀层电镀工艺 4电子电镀 4.1PCB电镀简况 4.1.1传统的PCB的电镀 4.1.2直接电镀技术出现和发展 4.1.3印制板电镀多种表面涂复工艺流程实例4.1.4印制板电镀技术的最新进展 4.2电子元器件和接插件的电镀
4.2.1电子元器件和接插件电镀简况 4.2.2微电子元器件电镀 4.2.3镀锡 4.2.4甲基磺酸镀锡铅合金 4.2.4.1甲基磺酸镀锡铅合金溶液的原材料 4.2.4.2镀液配方及操作条件 4.2.5无铅钎焊电镀工艺的发展 5化学镀镍 6典型通用产品的电镀工艺 6.1锁具、灯饰与装饰五金的电镀 6.2摩托车、汽车配件与钢制家俱的电镀 6.3卫生洁具配件的电镀 6.4电池壳的电镀 6.5汽车铝合金轮毂的电镀 7环境保护与清洁生产 7.1电镀废水处理技术现状 7.2清洁生产势在必行 8电镀技术发展展望 8.1培养与造就一批高素质的电镀复合型人材，培训一大批现场工程师与技师 8.2形成比较完善的电镀技术研究开发体系 8.3我们基础化工原材料、金属材料品种还不够
齐全，质量参差不一 8.4电镀生产过程的自动化控制 8.5宣传、贯彻质量管理和质量保证体系的ISO9000标准、ISO14000及电镀国家、行业标准 8.6加强国际间的合作与交流，参加国际市场竞争 8.7加强工艺管理及设备配套，切实提高产品质量 8.8缩小南北、东西差距，重新思维观念定位8.9环境保护与资源回收利用 铝汽缸镀铬故障的解决办法 1 故障分析 由于铝在空气中易氧化，从前处理到电镀的每一个细小环节出现问题，都可能引起镀层剥落，因此在查找原因时，必须深入生产现场，逐个工序进行排查。 由于长期承担小型无人驾驶飞机的生产任务，其中发动机汽缸材料为铸铝合金。为了提高汽缸体内腔的表面硬度，增强耐磨性能，长期以来一直采用镀硬铬工艺；镀层的各项性能均较好。然而近来有一批汽缸体在镀铬后出现了镀层
材料表面处理工艺 一、表面处理分以下方式： 1、机械表面处理：喷砂、拉丝、机械抛光、压纹、喷涂、抛丸、磨光、刷光、刷漆、抹油化学表面处理：QPQ处理、光中氮化、铬化、镀铬、镀锌、化学镀镍、化学抛光、发黑/发蓝、酸洗 2、电化学表面处理：阳极氧化、磷化、电化学镀镍、电化学抛光、电泳。 现代化超硬化表面处理：TD覆层处理、物理气相沉积（PVD）、物料化学气相沉积（PCVD）、化学气相沉积（CVD） 3、其他类型表面处理：离子镀膜、离子注入、激光表面处理 二、机械表面处理说明： 1、喷砂：利用高速砂流的冲击作用清理和粗化零件表面，行成哑光珍珠银面。 特点：提高工件抗疲劳性，增加工件与涂层的附着力，延长涂层的耐久性，利于涂料的流平和装饰、表面易脏。 用途：可适用所有黑色金属及铝合金材料进行表处前进行或者不锈钢钣金表面。 2、拉丝：通过研磨产品在工件表面形成线纹，起到装饰效果的表面处理，形成缎面效果，体现金属材料的质感 3、机械抛光：利用抛光工具和磨料颗粒或其它抛光介质对工件表面进行修饰加工，降低表面粗糙度，获得光亮、平整表面的加工方式。 4、压纹：压制各种纹理 5、喷涂：覆盖其他非金属涂层。钢钣金常用喷涂颜色：大波纹米白色静电喷涂、表面粉末静电喷涂黑色亚光、黑色细砂纹静电喷涂 三、化学表面处理说明： 1、QPQ：将黑色金属放入两种性质不同的盐浴中，通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层，使表面改性的目的。 特点：良好的耐磨性和耐疲劳性；良好的抗腐蚀性；变形小；时间周期短；无公害。误差可保持在0.005mm。 颜色：亮黑色 用途：可适用所有黑色金属材料。 2、光中氮化：QPQ升级工艺，将钢或不锈钢放入由多种元素混合的盐浴中进行渗透处理，
Surface Treatment (Contributed by The ChemQuest Group) Introduction For effective bonding, the adhesive must completely wet the surface of each substrate being joined together. In addition, strong attractive interactions must form between the adhesive and the substrates. To satisfy these conditions, the surface of the substrate must be clean, reasonably smooth, and chemically receptive to the chosen adhesive. Surface treatment is the process whereby the adherend surface is cleaned and/or chemically treated to promote better adhesion. To a large extent the surface treatment determines how well and for how long a bond will hold, Figure 1. If the chosen adhesive can withstand the service conditions to which the bond will be subjected, then the life and service expectancy of that bond will be directly proportional to the degree of surface treatment Figure 1. The effect of surface treatment on overlap shear strength (epoxy adhesive). Since surface treatment adds another step (and additional expense) to the bonding process there is a tendency to reduce or even eliminate it all together. However, in general, the level of surface treatment used should be the minimum amount that gives a reproducible bonded part having the desired level of performance. Surface treatment promotes adhesion by making it possible for the adhesive to wet the actual surface of the substrate, rather than its apparent surface. In many cases, what appears to be the surface is, in reality, a layer of grease, dirt, oil, or some other contaminant, Figure 2. The method used to prepare such surfaces for adequate wetting will depend on the type of contaminant and the nature of the adherend.
表面处理方法常用的表面处理方法主要有脱脂处理法、机械处理法和化学处理法三大类。选择表面处理法应考虑多种因素，其中主要包括：（1）表面污染物的种类。如动物油、植物油、矿物油、润滑油、脏土、流体、无机盐、水份、指纹等。（2）污染物的物理特性。如污染物的厚度、紧密或疏松程度等。（3）胶接材料的种类。如钢材料可用碱溶液，而处理黄铜、铝材料时应考虑选用腐蚀性较小的温和溶液。（4）需要清洁的程度。（5）清洗液的清洁能力和设备情况。（6）危险性和价格成本等。现对常用的表面处理方法介绍如下。一、脱脂处理法（一）溶剂脱脂法有机溶剂能有效地除去表面上的油污。对于清洗脱脂所用的有机溶剂要求能具有如下的性能：（1）溶解污物的能力强；（2）比热或潜热低；（3）不燃；（4）无毒；（5）化学性能稳定，对处理表面呈惰性；（6）沸点较低；（7）在气态时比空气重，在液态时也有较大的密度；（8）具有低表面张力等。能满足上述所要求的有机溶剂事实上并不存在。因此必须按照具体情况，选择较为合适的溶剂种类。通常采用的有机溶剂有：丙酮、苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、四氯化碳、醋酸乙酯、香蕉水、汽油等。对于大批量的连续生产的胶接件，最好采用三氯乙烯蒸汽浴除油脂。采用溶剂脱脂也容易出现部分污染物凭借溶剂全面扩散的现象。在这种场合，应经常更换溶剂并反复清洗。一般应采用少量多次的方法去除油脂。另外，采用溶剂脱脂时，一定要有必要的晾干时间，否则由于溶剂残留在胶接件表面上而使其胶接强度下降。对于大面积的胶接件表面，可采用从上至下或从左到右一个方向擦拭，反复进行，直至无油污为止。也有一些采用溶剂除油脂后，再用除垢剂进行冲洗。由于许多有机溶剂均为易燃物质，因此在用这些溶剂去除油脂时，必须遵守易燃易爆物操作的有关规定。如果把溶剂脱脂与超声波脱脂合并使用，则其处理效果更好。表2 示出了钢的溶剂脱脂处理及与超声波脱脂处理并用的效果。表 2 溶剂脱脂的处理效果处理方法未处理甲苯脱脂庚烷脱脂丁酮脱脂抗剪强度比较值（%）28 93 93 94 醋酸乙酯脱脂三氯乙烯脱脂甲基三氯甲烷，超声波5min 脱脂甲基三氯甲烷，超声波13 min 脱脂甲基三氯甲烷，超声波20min 脱脂（二）高温脱脂及除积炭100 100 110 113 114 此方法一般用于使用过的胶接件脱脂除油处理。由于胶接件长期使用，表面容易吸附或沉积油污，在胶接前如不除尽油污，在胶粘剂与胶接件表面之间便会形成一个油膜隔离层，从而严重影响胶接强度。对于这些胶接件，如允许采用高温处理时，可将它们置于200-250°C 的电热鼓风干燥箱中。如胶接件太大，无法加入电热鼓风干燥箱，则可采用几个红灯或喷灯局部加热，使胶接件表面及周围的油脂渗出，然后用干净棉纱揩擦，再用溶剂除油。必须指出，在用溶剂除油时，溶剂一定要与火源隔开，以防发生意外。对于返修的旧制件，如果上面沉积有坚韧的积炭薄层，则在胶接修补前必须将积炭仔细除去。积炭一般由燃烧产物、金属氧化物、尘埃、油脂及其胶质油泥沉积物等复杂成份组成。清除积炭的方法可分为机械处理和化学处理两种。但无论使用什么方法，都需事先除油脱脂。机械处理主要用手工工具刮除，如用钢丝刷、铜丝刷、刮刀、风动工具等清除。必要时先将制件在煤油中浸泡一段时间，然后用磨料等清除。化学处理又分为碱性熔盐浴法和溶液处理法两种。碱性熔盐浴的配方如下：氯化钠 5 氢氧化钠6.5 硝酸钠30 将上述混合物熔融，再将制件在250°C 下置于上述熔融浴中处理，处理时间视具体情况而定。溶液处理法清除积炭的配方及工艺条件如下：[配方1] 氢氧化钠[配方2] 碳酸钠[配方3] 氢氧化钠10 [配方4] 碳酸钠 1.9 水玻璃0.9 软皂 1 水100 处理条件：90-95°C ，2-4h 。处理对象：铝。（三）化学脱脂如果条件许可，对胶接件最好采用化学脱脂法。在化学脱脂法以及在后面所述的化学处理法的配方中所用的水，均为软水或纯水，即用一般容易得到的蒸馏水来配制处理溶液。洗涤用水采用自来水。钢材的化学脱脂法所用的溶液配方如下：[配方1] 硅酸钠10 [配方2] 氢氧化钠10 碳酸钠50 硅酸钠50 水1000 将胶接件在上述溶液中于80-100°C 下处理30min ，然后水洗、干燥。水洗时必须要多次充分冲洗，将胶接件表面上残留的碱液洗涤干净，否则将会影响胶接强度。另外，对铝合金
常用表面处理工艺流程 （1）钢铁件电镀锌工艺流程 ┌酸性镀锌 除油→ 除锈→ │ → 纯化→ 干燥└碱性 镀锌 （2）钢铁件常温发黑工艺流程 ┌浸脱水防锈油 │ │烘干 除油→除锈→常温发黑→│ 浸肥皂液——→ 浸锭子油或机油 │ │ └浸封闭剂 （3）钢铁件磷化工艺流程 除油→除锈→表调→磷化→涂装 （4） ABS/PC 塑料电镀工艺流程 除油→ 亲水→ 预粗化（PC≥50%）→ 粗化→ 中和→ 整面→ 活化→ 解胶→ 化学沉镍→ 镀焦铜→ 镀酸铜→ 镀半 亮镍→ 镀高硫镍→ 镀亮镍→ 镀封→ 镀铬 （5） PCB 电镀工艺流程
除油→ 粗化→ 预浸→ 活化→ 解胶→ 化学沉铜→ 镀铜→ 酸性除油→ 微蚀→ 镀低应力镍→ 镀亮镍→ 镀金→ 干燥 （6）钢铁件多层电镀工艺流程 除油→ 除锈→ 镀氰化铜→ 镀酸铜→ 镀半亮镍→ 镀高硫镍→ 镀亮镍→ 镍封→ 镀铬 （7）钢铁件前处理（打磨件、非打磨件）工艺流程 1、打磨件→ 除蜡→ 热浸除油→ 电解除油→ 酸蚀→ 非它电镀 2、非打磨件→ 热浸除油→ 电解除油→ 酸蚀→ 其它电镀 （8）锌合金件镀前处理工艺流程 除蜡→ 热浸除油→ 电解除油→ 酸蚀→ 镀碱铜→ 镀酸铜或焦磷酸铜→ 其它电镀 （9）铝及其合金镀前处理工艺流程 除蜡→热浸除油→电解除油→酸蚀除垢→化学沉锌→ 浸酸→ 二次沉新→ 镀碱铜或 镍→ 其它电镀 除蜡→热浸除油→电解除油→酸蚀除垢→铝铬化→ 干燥→ 喷沫或喷粉→ 烘干或粗化→ 成品 除蜡→热浸除油→电解除油→酸蚀除垢→阳极氧化→ 染色→ 封闭→ 干燥→ 成品 （10）铁件镀铬工艺流程： 除蜡→ 热浸除油→ 阴极→ 阳极→ 电解除油→ 弱酸浸蚀→ 预镀碱铜→ 酸性光亮铜（选择）→ 光亮镍→ 镀铬或其它 除蜡→ 热浸除油→ 阴极→ 阳极→ 电解除油→ 弱酸浸蚀→ 半光亮镍→ 高硫镍→ 光亮镍→ 镍封（选择） →镀铬 （11）锌合金镀铬工艺流程 除蜡→ 热浸除油→ 阴极电解除油→ 浸酸→ 碱性光亮铜→ 焦磷酸铜（选择性）→ 酸性光亮铜（选择性）→ 光亮镍 →镀铬 （12）电叻架及染色工艺流程 前处理或电镀→ 纯水洗（2-3 次）→预浸→ 电叻架→ 回收→ 纯水洗（2-3次）→ 烘干→ 成品 不锈钢镀光亮镍工艺流程:有机溶剂除油→化学除油→水洗→阴极电解活化→闪镀镍 →水洗→活化→水洗→镀光亮镍→水洗→钝化→水洗→水洗→热水洗→甩干→烘干→验收。 不锈钢上的光亮镍层是微带黄光的银白色金属，它的硬度比铜、锌、锡、镉、金、银 等要高，但低于铬和铑金属。光亮镍在空气中具有很高的化学稳定性，对碱有较好
金属表面处理环保新技术——硅烷化处理[摘要] 硅烷化处理是以有机硅烷水溶液为主要成分对金属或非金属材料进行表面处理的过程。在涂装行业，涂装前的表面处理以磷化为主，硅烷化处理与传统磷化相比具有节能、环保和降低成本的优点。本文简述了硅烷化处理的特点、基本原理、施工工艺等。[关键词] 硅烷；表面处理；磷化硅烷化处理是以有机硅烷为主要原料对金属或非金属材料进行表面处理的过程。硅烷化处理与传统磷化相比具有以下多个优点：无有害重金属离子，不含磷，无需加温。硅烷处理过程不产生沉渣，处理时间短，控制简便。处理步骤少，可省去表调工序，槽液可重复使用。有效提高油漆对基材的附着力。可共线处理铁板、镀锌板、铝板等多种基材0 基本原理硅烷含有两种不同化学官能团，一端能与无机材料（如玻璃纤维、硅酸盐、金属及其氧化物）表面的羟基反应生成共价键；另一端能与树脂生成共价键，从而使两种性质差别很大的材料结合起来，起到提高复合材料性能的作用。硅烷化处理可描述为四步反应模型，（1）与硅相连的3个Si-OR基水解成Si-OH；（2）Si-OH之间脱水缩合成含Si-OH的低聚硅氧烷；（3）低聚物中的Si-OH与基材表面上的OH形成氢键；（4）加热固化过程中伴随脱水反应而与基材形成共价键连接，但在界面上硅烷的硅羟基与基材表面只有一个键合，剩下两个Si-OH或者与其他硅烷中的Si-OH缩合，或者游离状态。为缩短处理剂现场使用所需熟化时间，硅烷处理剂在使用之前第一步是进行一定浓度的预水解。①水解反应：在水解过程中，避免不了在硅烷间会发生缩合反应，生成低聚硅氧烷。低聚硅氧烷过少，硅烷处理剂现场的熟化时间延长，影响生产效率；低聚硅氧烷过多，则使处理剂浑浊甚至沉淀，降低处理剂稳定性及影响处理质量。 ②缩合反应：成膜反应是影响硅烷化质量的关键步骤，成膜反应进行的好坏直接影响涂膜耐蚀性及对漆膜的附着力。因此，对于处理剂的PH值等参数控制显的尤为重要。并且对于硅烷化前的工件表面状态提出了更高的要求：1、除油完全；2、进入硅烷槽的工件不能带有金属碎屑或其他杂质；3、硅烷化前处理最好采用去离子水。③成膜反应：其中R为烷基取代基，Me为金属基材成膜后的金属硅烷化膜层主要由两部分构成：其一即在金属表面，硅烷处理剂通过成膜反应形成反应③产物，二是通过缩合反应形成大量反应②产物，从而形成完整硅烷膜，金属表面成膜状态微观模型可描述为图1所示结构。1 硅烷处理与磷化的比较随着涂装行业中环保压力的逐渐增大，环保型涂装前处理产品以代替传统磷化如今显的尤为重要。硅烷前处理技术做为磷化替代技术之一，目前已引起了世界涂装行业的广泛关注。与传统磷化相比，硅烷处理技术具有环保性（无有毒重金属离子）、低能耗（常温使用）、低使用成本（每公斤处理量为普通磷化的5-8倍），无渣等优点。美国已于上世纪90年代就开始对金属硅烷前处理技术进行理论研究，欧洲于上世纪90年代中期也开始着手对于硅烷进行试探性研究。我国在本世纪初迫于环保方面的巨大压力，各大研究机构及生产企业也着手对硅烷进行研究。1.1 工位工序方面比较硅烷化处理对传统磷化处理在操作工艺上有所改进，在工艺过程方面现有磷化处理线无需改造即可投入硅烷化生产。表1对传统磷化工艺和硅烷化处理进行比较。传统磷化硅烷化传统磷化硅烷化①预脱脂★★②脱脂★★③水洗★★④水洗★★⑤表调★☆⑥表面成膜★★⑦水洗★☆⑧水洗★☆注：★—需要☆—不需要表1 磷化与硅烷化工位布置比较由表1可见，硅烷化处理与磷化处理相比较可省去表调及磷化后两道水洗工序。因硅烷化处理时间短，因此在原有磷化生产线上无需设备改造，只需调整部分槽位功能即可进行硅烷化处理：（1）对于悬链输送方式改造，可将①预脱脂、②脱脂、④水洗、保留；③水洗改为脱脂槽；⑤表调、⑥磷化改为水洗槽；⑦水洗改为硅烷化处理；⑧备用。在改换槽位功能的同时提高链速进行生产，以加快前处理生产节拍，提高生产率。1.2 处理条件方面比较传统磷化处理因沉渣、含磷及磷化后废水等环保问题，一直是各涂装生产企业为之困扰的问题。随着国家对环保及节能减排的重视程度不断提高，在未来时间里，涂装行业的环保及能耗问题会越来突出。硅烷技术的推出，对于整个涂装行业的前处理环保及节能降耗问题，进行了革命性的改