第四讲 表面预处理

表面预处理铝件预处理一般工艺：脱脂水洗碱蚀洗一次水洗二次水洗中和水洗一．脱脂1．有机溶剂脱脂：脱脂有残留薄油层，需再进行碱洗，作为补充处理。

汽油（另有煤油、酒精、丙酮、乙酸异戊酯、乙酸乙脂、四氯化碳、三氯乙烯等），四氯化碳、三氯乙烯有毒。

2．碱性溶液脱脂一般采用磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠的传统工艺。

磷酸钠、硅酸钠这两种强碱弱酸盐在溶液中，除了起缓蚀、润滑作用外，还可因水解生成游离碱而控制N a OH的变化，使溶液保持稳定。

温度对脱脂影响极为显著，49℃以上每升高11°，效率提高警惕100%。

二．碱蚀洗作为脱脂后补充处理。

进一步清除表面油污、脏物及轻微划擦伤。

溶液温度55~60°，不得超过70℃。

温度低、制品表面发暗不亮；太高、温度制品表面易产生过腐蚀。

三．中和铝制品蚀洗后，表面附着的灰黑或黑色挂灰在冷热清洗水中皆不溶解，却能溶于酸性溶液中。

故欲去除挂灰和残留碱液以露出光亮的基本金属表面，应经酸浸清洗，此过程称“中和”、“光泽”或“出光”处理。

四．水清洗以彻底去除制品表面残留液和可溶于水的反应产物，使下工序槽液免遭污染，确保处理效率和质量。

清洗大多采用一次冷水清洗。

但碱蚀后应采用热水—冷水二重清洗，热水温度40~60℃。

中和处理后水清洗特别重要，否则会因清洁表面受污染而前功尽弃。

中和水清洗后应立即氧化处理，如停留30~40min，应重新蚀洗中和。

五．化学氧化处理铝制品表面自然氧化膜既薄又软，耐蚀性差，为迅速得到较厚的氧化膜，应采用化学氧化（和阳极氧化）。

化学氧化——铝制品在弱碱（酸）溶液中，使表面氧化膜增厚或生成其它钝化膜。

磷酸+铬酐+氟化钠+硼酸阳极氧化处理在电解质溶液中，铝为阳极，阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢等。

水电解原理在阳极上4OH-4e 2H2O+O2氧分子、原子、离子与铅反应生成Al2O3。

电泳涂装我国生产阴级电泳漆：阴极电泳漆G1083、N8603、H11（CED）841、H11-96、HB2000厚膜阴极电泳涂料，使涂膜由20μ提高到35±5μ，提高了耐蚀性。

表面预处理表面预处理是为了得到良好的涂层，由于工件在加工制造、搬运、保存期间会有油脂、氧化物锈皮、灰尘、锈及腐蚀产物等在表面上，若不除将直接影响到涂膜的性能，外观等，所以前处理在涂装工艺中占有极为重要的地位。

表面前处理为材料表面处理的必经阶段，其是表面处理的基础工序。

表面前处理对整个镀层或涂层的质量、使用寿命、外观均有重要影响。

表面预处理的工艺流程依次为：除油、水洗、除锈、水洗、表调、水洗、磷化（活化）、热水洗、冷水洗、（烘干）。

1、除油：主要有矿物油、润滑油、动植物油脂，比如操作与搬运过程中用手摸等油脂使绝大部分涂层或镀层的附着力严重下降，并影响它的干燥，也使涂层或镀层的硬度和光泽度降低。

脱脂除油主要采用碱性脱脂剂或水性脱脂剂，以浸泡或喷淋的方式，在一定的温度和时间下进行的。

碱性脱脂剂常由NaOH、等混合而成，利用皂化作用使工件表面的油脂脱离材料表面的过程。

NaHCO32、水洗：以清水或蒸馏水漂洗，以免前一工序中的溶液污染到下一工序，而且清水一般采用流动方式清洗工件。

3、除锈：工件表面的氧化物锈皮及腐蚀产物会在涂层或镀层下进一步发生腐蚀蔓延，使涂层或镀层失去屏蔽性和不透湿性。

在高温下能导致涂层和金属的早期破坏，松散的锈皮附着力差，会与涂层一起脱落。

而降低涂层或镀层的附着力。

除锈的方式很多，如碱液法、酸液法、机械法、电解法等。

常见为碱液法或酸液法，采用化学溶液利用化学反应使工件表面的锈皮溶解于除锈液中。

对于电镀而言，其对表面的要求较为严格，故而在溶液除锈后会采用电解除油的方式对工件的表面进行进一步的处理来达到要求。

4、表调（中和）：以酸（或碱）溶液除去除锈工序中表面多余的碱（或酸），调整酸碱度以适应后续工序的进行。

5、磷化：磷化是一种化学与电化学反应形成的磷酸盐化学转化膜的过程。

所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。

磷化的目的主要是给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属的腐蚀和用于涂漆前的打底层，以提高漆膜的附着力与防腐蚀能力，并在金属冷加工工艺中起减摩润滑的作用。

表面预处理概述表面预处理就是利用某种工艺方法和手段，使工件的表面得到清理，或者使表面变得粗糙，以保证表面涂（镀）层与金属基体的有效结合。

有时，人们又把表面预处理称为表面调整与净化。

将采取各种加工方式使制品（或基材）表面达到一定表面粗糙度的过程称为表面精整。

所有表面处理技术在工艺实施之前都必须对材料进行预处理，以便提高表面覆层的质量以及覆层与基材的结合强度。

大量实践证明，预处理是表面处理工程技术能否成功实施的关键因素之一。

图3-1 加工制作后表面沾有油污的零部件1.表面预处理的目的和内容表面预处理的好坏，不仅在很大程度上决定了各类覆盖层与基体的结合强度，往往还影响这些表面生长层的质量，如结晶粗细、致密度、组织缺陷、外观色泽及平整性等。

干净的待加工表面也是保证其工艺过程顺利进行和得到高质量改性层的基础条件。

金属原始表面一般覆盖着氧化层、吸附层及普通沾污层，如图3-2所示。

表面预处理的主要内容就是选择适当的方法去除覆盖物，达到与各种表面技术要求相符的清洁度。

（1）对工件进行镀前预处理的目的对工件进行镀前预处理的目的主要有以下几个方面：1）使工件表面几何形状满足涂镀层的要求，如表面整平或拉毛。

2）使工件表面清洁度满足涂镀层的要求，如除油等。

图3-2 金属原始表面示意图1—普通沾污层 2—吸附层 3—氧化层 4—贝氏层 5—变形层 6—基体3）除去化学覆盖层或化学吸附层，包括除锈、脱漆、活化，这样才能获得良好的镀层。

（2）对工件进行镀前预处理的内容镀前预处理包括：整平、除油、浸蚀、表整四个部分。

1）整平主要是除去工件上的毛刺、结瘤、锈层、氧化皮、灰渣及固体颗粒等，使工件表面平整、光滑。

整平主要采用机械方法，如磨光、机械抛光、滚光、喷砂等；化学抛光和电化学抛光用于除去微观不平。

2）除油又称脱脂。

表面油污是影响金属表面处理质量的重要因素，油污的存在会使表面涂层与基体的结合力下降，甚至使涂层起皮、脱落。

除去工件表面油污（包括油、脂、手汗及其他污物）使工件表面清洁的方法有化学除油、电化学除油、有机溶剂除油等。

一、碱液清洗1、普通碱液清洗2、电解碱液清洗二、溶剂清洗1、擦洗用棉纱或旧布蘸溶剂擦除工件表面油污。

该方法简单，不需要专用设备，操作方便；但劳动强度大、劳动保护差，脱脂效果不好，只适用于生产条件较差、脱脂要求不高的场合。

2、浸洗将工件沉浸于有机溶剂中脱脂。

该方法设备简单，操作方便，室温下施工，适合于中小型工件的脱脂清洗。

为了去干净工件表面油污，可将工件依次浸人两个或三个以上的有机溶剂槽中，并用毛刷刷洗。

最后一个槽中应盛有不断更换的完全洁净的溶剂。

为了加快脱脂速度和提高清洗效果，还可采用溶剂超声波清洗法。

3、超声波清洗超声波是指频率高于16kHz的高频声波，常用频率范围为16~24kHz。

当它照射到液体上时，瞬间交替产生正、负压力并反复进行。

当产生负压时，溶液中生成真空空穴，溶剂的蒸汽或溶解于溶剂(液)中的气体进入其中形成气泡，气泡形成的下一瞬间，由于正压力的压缩作用，气泡被破坏而分散，这种形成空穴的现象称气蚀，而气泡破裂的一瞬间所产生的冲击波，形成冲刷工件表面油污的冲击力。

气泡破裂时，公众号：KP8661028瞬间的温度极高，压力极大。

超声波的脱脂作用，主要是利用冲击波对油污层的冲刷破坏，以及由于气蚀引起的激烈的局部搅拌。

同时，超声波反射引起的声压对液体也有搅拌作用。

此外，超声波在液体中还具有加速溶解和乳化作用等。

因此，对于那些采用常规清洗法难以达到清洗要求，以及几何形状比较复杂的零件的清洗，超声波清洗效果会更好。

4、蒸汽清洗溶剂蒸汽清洗可归纳为四种类型：单一蒸汽清洗、喷淋蒸汽清洗、热熔剂蒸汽清洗、沸腾熔剂+热熔剂蒸汽清洗。

1)单一蒸汽清洗：工件单纯在蒸汽区经受蒸汽冷凝作用清洗。

该方法适用于清洗形状简单、重、断面厚的工件和黏附力较小的油污。

2)喷淋蒸汽清洗：工件在蒸汽区中受溶剂喷淋后，停留至蒸汽在其表面不再冷凝为止。

该方法适用于清洗形状较复杂，如带沟槽和不通孔的工件，能清洗黏附力较强的油污。

3)热溶剂蒸汽清洗：工件通过蒸汽区进人热溶剂中浸洗后，升至蒸汽区停留至蒸汽在其表面不再冷凝为止。

表面预处理的目的：清除被处理材料表面附着的杂质，使处理后的材料本体表面的原子能和处理介质（气相或液相）的原子相接触，原子直接在材料本体上沉积或向材料内部扩渗；有利于提高覆盖层与基体材料之间的结合强度和生长层的质量:结晶粗细、致密性、组织缺陷、平整性。

表面预处理工艺的分类和方法①机械表面处理方法：喷砂、抛丸、磨光、抛光、滚光、刷光等等，目的是清洁表面，去除表面的锈迹、污物、氧化皮等。

②化学表面处理方法：除油、酸洗、化学镀、化学抛光、化学浸蚀、化学氧化等，目的是进一步清理表面、活化表面、对最终表面处理做准备。

③电化学表面处理方法：电化学抛光、电化学氧化、电化学除油、预镀等，与上面的目的一样。

最终表面处理方法不同，需要采用的预处理的目的和方法也不相同，具体问题具体分析。

如何选择表面热处理工艺？表面处理方式很多，应根据实际情况进行合理选择。

下面说一下铝的表面预处理。

纯铝具有较好的防锈性能，制成合金后，在强度提高的同时，防锈性能有所下降;此外，铝及其合金表面光滑，不利于涂层附着。

其加工过程中，也会带来油污和灰尘，影响附着力。

为了提高它们的防腐能力，需要进行表面处理和涂装保护。

1.油、锈及污物的清除与其他表面一样，除油是表面处理的第一道重要工序，要注意铝表面不能用强碱清洗，一般采用有机溶剂和表面活性剂方法除油。

除去表面锈蚀和污物时，要尽量不损伤原有完整的氧化膜，所以通常不能采用硬物刮擦，可以用细砂纸或研磨膏轻轻打磨表面，必要时，可采用竹片除去旧涂膜等污物。

2.表面转化处理对于新的铝合金表面，氧化是一种较好的铝合金表面防锈方法，一般有化学氧化法(酸性、碱性、磷酸一铬酸盐)和电化学氧化法，化学转化后的表面要在24h内涂上底漆，否则需要涂磷化底漆，以免影响附着力。

3.有机涂层应避免使用石墨和含铅、铜等金属材料(锌除外)的底漆，因为这些物质在潮湿条件下会与铝表面发生不良反应，通常采用锌铬黄底漆。

表面预处理工艺目前生产中常用的预处理工艺通常分为以下几个步骤：1.表面整平表面整平是指通过机械或化学方法去除材料表面的毛刺、锈蚀、划痕、焊瘤、焊缝凸起、砂眼、氧化皮等宏观缺陷，提高材料表面平整度的过程。

表面整平除保障表面质量外，还起到装饰的作用。

2.脱脂脱脂是指用化学或电化学方法除去表面油脂。

表面油脂是影响金属表面处理质量的重要因素，它会使表面涂层与基体的结合力下降，甚至使涂层起皮或脱落。

3.除锈（酸洗）除锈是指用化学或电化学方法除去金属表面的氧化皮或锈迹。

常用的除锈方法有机械法、化学法和电化学法。

4.浸蚀用电化学方法露出基材表面的过程称为活化。

活化的实质就是弱浸蚀，其目的就是露出金属的结晶组织，以保证涂层与基体之间结合牢固。

基体预处理在表面处理中具有非常重要的地位和作用，具体表现如下：1）为涂层加工做准备。

例如，大型钢结构热喷涂锌和铝涂层制备时对预处理的要求是：喷砂处理、干燥，要求无灰尘、无油污、无氧化皮、无锈迹。

化学镀镍涂层制备时对预处理的要求是：除油—除锈—水洗—闪镀，基体表面无油污、无锈迹、无铅、无锌等污染即可。

2）基体预处理能增加涂层的功能（防腐蚀、防磨损及特殊功能）。

例如，对有磷化和无磷化处理的同一涂层进行盐雾试验，结果大约相差一倍。

可见，除油、磷化等预处理对涂层的防锈能力起非常关键的作用。

3）增强涂层与基体的附着力。

例如，某些涂料涂层及热喷涂层，基体的结合以机械力为主，这就要求预处理不仅要除油、除锈，还要表面粗化。

表面粗化的目的有两个：一是增大涂层与基体的接触面积；二是增加涂层材料与基体表面的胶合作用，以加强涂层与基体的附着力。

一、表面整平表面整平的方法有磨光、抛光、滚光及振动磨光、刷光、塑料整平和成批光饰。

1.磨光磨光工具包括磨光轮和磨光带。

磨光轮或磨光带上粘有磨粒，利用粘有钢砂或氧化铝等磨料的磨轮在高速旋转下以10～30m/s的速度磨削金属表面，除去表面的划痕、毛刺、焊缝、砂眼、氧化皮、腐蚀痕和锈斑等宏观缺陷，提高表面的平整程度。

表面预处理的目的：清除被处理材料表面附着的杂质，使处理后的材料本体表面的原子能和处理介质（气相或液相）的原子相接触，原子直接在材料本体上沉积或向材料内部扩渗；有利于提高覆盖层与基体材料之间的结合强度和生长层的质量:结晶粗细、致密性、组织缺陷、平整性。

表面预处理工艺的分类和方法①机械表面处理方法：喷砂、抛丸、磨光、抛光、滚光、刷光等等，目的是清洁表面，去除表面的锈迹、污物、氧化皮等。

②化学表面处理方法：除油、酸洗、化学镀、化学抛光、化学浸蚀、化学氧化等，目的是进一步清理表面、活化表面、对最终表面处理做准备。

③电化学表面处理方法：电化学抛光、电化学氧化、电化学除油、预镀等，与上面的目的一样。

最终表面处理方法不同，需要采用的预处理的目的和方法也不相同，具体问题具体分析。

如何选择表面热处理工艺？表面处理方式很多，应根据实际情况进行合理选择。

下面说一下铝的表面预处理。

纯铝具有较好的防锈性能，制成合金后，在强度提高的同时，防锈性能有所下降;此外，铝及其合金表面光滑，不利于涂层附着。

其加工过程中，也会带来油污和灰尘，影响附着力。

为了提高它们的防腐能力，需要进行表面处理和涂装保护。

1.油、锈及污物的清除与其他表面一样，除油是表面处理的第一道重要工序，要注意铝表面不能用强碱清洗，一般采用有机溶剂和表面活性剂方法除油。

除去表面锈蚀和污物时，要尽量不损伤原有完整的氧化膜，所以通常不能采用硬物刮擦，可以用细砂纸或研磨膏轻轻打磨表面，必要时，可采用竹片除去旧涂膜等污物。

2.表面转化处理对于新的铝合金表面，氧化是一种较好的铝合金表面防锈方法，一般有化学氧化法(酸性、碱性、磷酸一铬酸盐)和电化学氧化法，化学转化后的表面要在24h内涂上底漆，否则需要涂磷化底漆，以免影响附着力。

3.有机涂层应避免使用石墨和含铅、铜等金属材料(锌除外)的底漆，因为这些物质在潮湿条件下会与铝表面发生不良反应，通常采用锌铬黄底漆。

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