第七章 表面处理技术转化膜

第七章电镀§7.1电镀专业术语一、电镀常识表面处理的基本过程大致分为三个阶段：前处理，中间处理和后处理。

1．前处理：零件在处理之前，程度不同地存在着毛刺和油污，有的严重腐蚀，给中间处理带来很大困难，给化学或电化学过程增加额外阻力，有时甚至使零件局部或整个表面不能获得镀层或膜层，还会污染电解液，影响表面处理层的质量。

包括除油、浸蚀，磨光、抛光、滚光、喷砂、局部保护、装挂、加辅助电极等。

2．中间处理：是赋予零件各种预期性能的主要阶段，是表面处理的核心，表面处理质量的好坏主要取决于这一阶段的处理。

3．后处理：是对膜层和镀层的辅助处理。

二、电镀过程中的基本术语1．分散能力：在特定条件下，镀液使镀件表面镀层分布更加均匀的能力。

亦称均镀能力。

2．覆盖能力：镀液在特定条件下凹槽或深孔处沉积金属的能力。

亦称深镀能力。

3．整平能力：镀液使镀层的轮廓比底层更加平滑的能力。

亦称微观分散能力。

4．电流密度：单位面积电极上通过的电流强度，通常以A/dm²表示。

5．电流效率：电解时，实际析出（或溶解）物质的质量与理论计算应该析出（或溶解）的质量之比。

6．阴极性镀层：电极电位的代数值比基体金属大的金属镀层。

7．阳极性镀层：电极电位的代数值比基体金属小的金属镀层。

8．阳极泥：在电流作用下阳极溶解后的残留物。

9．沉积速度：单位时间内零件表面沉积出金属的厚度。

10．初次电流分布：在电极极化不存在时，电流在电极表面上的分布。

11．活化：使金属表面钝化状态消失的作用。

12．钝化：在一定环境下使金属表面正常溶解反应受到严重阻碍，并在比较宽的电极电位范围内使金属溶解反应速度降到很低的作用。

13．氢脆：由于浸蚀，除油或电镀等过程中金属或合金吸收氢原子而引起的脆性。

14．基体材料：能在其上沉积金属或形成膜层的材料。

15．辅助阴极：为了消除被镀制件上某些部位由于电力线过于集中而出现的毛刺和烧焦等毛病，在该部位附近另加某种形状的阴极，用以消耗部分电流，这种附加的阴极就是辅助阴极。

转化膜处理的概念特点及使用场景
转化膜处理是一种新型的表面处理技术，它采用化学方法将物体表面上的一层物质转化为具有特殊性质的膜层。

这种处理方式具有以下几个特点：
1. 可以改变物体表面的化学性质。

转化膜处理能够使物体表面变得更加亲水或疏水，从而改善其表面润湿性和润滑性。

2. 可以增强物体表面的耐腐蚀性。

转化膜处理能够在物体表面形成一层致密的膜层，从而防止其受到外界化学物质的侵蚀。

3. 可以提高物体表面的机械性能。

转化膜处理能够使物体表面变得更加硬度和耐磨，从而提高其使用寿命和稳定性。

在实际应用中，转化膜处理经常用于以下场景：
1. 金属表面的防腐蚀处理。

利用转化膜处理能够在金属表面形成一层锌、铬、钛等物质的氧化膜，从而防止其被氧化和腐蚀。

2. 汽车、飞机等机械设备表面的润滑处理。

利用转化膜处理能够使机械设备表面变得更加光滑，从而减少摩擦力，提高设备运行效率。

3. 半导体器件表面的电学性能调节。

利用转化膜处理能够在半导体器件表面形成一层特殊的膜层，从而改变其电学性能，提高器件的性能指标。

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转化膜处理的概念特点及使用场景
转化膜处理是一种特殊的表面处理技术，它利用高温、高压等条件下的化学反应，将化学成分与基材表面活性位点发生化学反应，形成一层新的化学物质，从而改变表面的性质。

转化膜处理具有以下几个特点：
1. 转化膜处理可以在基材表面形成一层均匀、致密、不易脱落的膜，从而保护基材表面，延长其使用寿命。

2. 转化膜处理可以增强基材的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能，提高其使用价值。

3. 转化膜处理可以改善基材表面的润湿性、附着力等性能，提高其在特定场景下的使用效果。

转化膜处理主要应用于金属、陶瓷、塑料等材料的表面处理，适用于航空、汽车、电子、建筑、医疗等领域。

例如，可以将汽车发动机的缸体、活塞等零部件经过转化膜处理后，提高其表面的耐磨性和耐腐蚀性，从而延长使用寿命；可以将医疗器械表面经过转化膜处理后，提高其润湿性和附着力，从而减少使用过程中的误差和失灵。

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金属表面转化膜技术概述1.金属表面转化膜的概念金属表面转化膜是指通过化学或电化学方法，使金属与特定的腐蚀液相接触，在金属表面形成一种稳定、致密、附着力良好的化合物膜层。

图6-2所示为各种化学转化膜零部件。

转化膜的形成方法是：将金属工件浸渍于化学处理液中，使金属表面的原子层与某些介质的阴离子发生化学或电化学反应，形成一层难溶解的化合物膜层。

几乎所有的金属都可在选定的介质中通过转化处理得到不同应用目的的化学转化膜。

目前应用较多的是钢铁、铝、锌、铜、镁及其合金。

转化物膜层的形成可用下式表示：m M+n A z-=MA n+nz e-m式中，M为表层的金属原子；A z-为介质中价态为z的阴离子；e-为电子。

图6-2 各种化学转化膜零部件由氧化膜的形成过程反应方程式可知，氧化膜的生成必须有基体金属的直接参与，与介质中的阴离子反应生成自身转化的M m A n产物。

氧化膜的优点主要表现在氧化膜与基体金属的结合强度较高，金属基体直接参与成膜，因而膜与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层大得多，但转化膜较薄，其防腐能力远不如其他镀层，通常还要有另外补充的防护措施。

2.金属表面转化膜的分类表面转化膜几乎在所有的金属表面都能生成。

各种金属的表面转化膜及其分类如下：（1）按转化过程中是否存在外加电流来分类按转化过程中是否存在外加电流可分为化学转化膜和电化学转化膜两类。

化学转化膜不需要外加电源，而电化学氧化需要外加电源。

（2）按转化膜的主要组成物的类型来分类按转化膜的主要组成物的类型可分为氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜和草酸盐膜。

氧化物膜是金属在含有氧化剂的溶液中形成的膜层，其成膜过程称为氧化；磷酸盐膜是金属在磷酸盐溶液中形成的膜，其成膜过程称为磷化；铬酸盐膜是金属在含有铬酸或铬酸盐的溶液中形成的膜层，其成膜过程通常称为钝化。

金属表面转化膜的分类见表6-1。

表6-1金属表面转化膜的分类3.金属表面转化膜的主要用途金属表面形成转化膜后，不仅使金属表面的耐蚀性、耐磨性以及外观得到了极大的改善，同时还能提高有机涂层的附着性和抗老化性，用于涂装底层。

表面转化膜技术
表面转化膜技术是指通过化学或电化学的方法，使材料表面的性质发生变化，以达到防腐、耐磨、装饰等目的的一种技术。

具体来说，通过表面转化膜技术可以形成一层具有特殊性质的薄膜，这层薄膜可以改变材料表面的物理、化学和机械性能，从而提高材料的耐腐蚀性、耐磨性和装饰性等。

表面转化膜技术有很多种，其中比较常用的有化学氧化法、电化学氧化法、阳极氧化法等。

这些技术可以根据材料的不同性质和需要进行选择和应用，以达到最佳的处理效果。

表面转化膜技术的应用范围非常广泛，可以应用于金属、非金属等各种材料表面处理。

在金属材料方面，表面转化膜技术可以用于提高金属的耐腐蚀性和耐磨性，例如在钢铁、铝、铜等金属表面形成一层氧化膜或镀膜；在非金属材料方面，表面转化膜技术可以用于提高材料的硬度和耐磨性，例如在玻璃、陶瓷、宝石等材料表面形成一层硬化膜或镀膜。

总之，表面转化膜技术是一种重要的材料表面处理技术，通过它可以实现对材料表面的性质进行改变和优化，从而提高材料的综合性能和延长使用寿命。

表面工程葵花宝典第一章：表面工程技术概论考点1：表面工程的概念：从材料的表面特性出发，利用表面改性技术、涂镀层技术和薄膜技术，使材料表面获得原来没有的新性能的系统工程。

考点2：润湿：固体表面与液体接触时原来的固相-气相界面消失，形成新的固相-液相界面的现象。

润湿是液体与固体表面接触时产生的一种表面现象，液体对固体表面的润湿程度可以用液滴在固体表面的散开程度来说明考点3：表面技术按作用原理分类：原子沉积、颗粒沉积、整体覆盖、表面改性。

第二章：材料表面工程技术基本理论考点4：在几个原子范围内的清洁表面其偏离三维周期性结构的主要特征是表面弛豫、表面重构和表面台阶结构、表面偏析、化合物、化学吸附考点5：表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状误差，也称微观粗糙度考点6：吸附、吸收和化学反应是固体与气体发生作用的三种表现考点7：按几何特征，晶体表面缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类考点8：表面平整一般采用磨光、滚光、抛光及刷光和振动磨光(1)磨光是借助粘有磨料的特制磨光轮(或带)的旋转，以磨削金属零件表面的过程(2)滚光是将成批零件与磨削介质一起在滚筒中作低速旋转，靠零件和磨料的相对运动进行光饰处理的过程(3)抛光是用抛光轮和抛光膏或抛光液对零件表面进一步轻微磨削以降低粗糙度，也可用于镀后的精加工(4)刷光是把刷光轮装在抛光机上，用刷光轮上的金属丝(钢丝、黄铜丝等)刷，同时用水或含某种盐类，表面活性剂的水溶液连续冲洗去除零件表面锈斑、毛刺、氧化皮及其他杂物(5)振动磨光是将零件与大量磨料和适量抛磨液置入容器中，在容器振动过程中使零件表面平整光洁考点9：基体表面清洁的目的是：(1)作为前序处理工艺的一部分，为下一涂装或其他表面加工(如电镀、热喷涂等)打基础(2)作为一项单独表面处理技术，可提高工件寿命或恢复工件原状态或节能需要(锅炉清除水垢，提高热效率)；(3)消除工件(设备)隐患，提高安全性(如传热设备局部过热可通过清洗来解决)，消毒、灭菌，除放射性污染，有利于人体健康考点10：喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强力的撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程考点11：喷丸的原理和设备与喷砂相似，只是采用的磨料不同。

转化膜与镀层技术转化膜与镀层技术是一种常用的表面处理技术，被广泛应用于不同行业的产品制造中。

它们的出现，有效地提高了产品的表面性能和功能，使其具备更长的使用寿命和更好的外观质量。

一、转化膜技术转化膜技术是通过在金属表面形成一层转化膜，来改变其物理和化学性质的方法。

转化膜层是由金属基体与周围环境中的物质反应生成的，形成一层非金属化合物的保护层。

这层转化膜能够有效地阻隔金属与外界氧气、腐蚀介质的接触，起到防腐蚀、耐磨、隔热以及改善金属的导电性能等功能。

转化膜技术广泛应用于金属制品的生产中，例如汽车、航空器、建筑材料等。

其中最常见的例子是钢材表面的转化膜处理。

利用酸洗和氧化处理，可在钢材表面形成一层致密的铁氧化物层，有效地提高了钢材的抗腐蚀性能。

此外，转化膜技术还可以在铝合金、镁合金、锌合金等金属表面形成防腐层，提高其耐腐蚀性能。

二、镀层技术镀层技术是以电解或化学还原的方式，在金属表面形成一层金属或非金属材料的薄膜，以增加金属制品的耐腐蚀性、耐磨性和美观性等性能。

常见的镀层有镀铬、镀锌、镀镍、镀银等。

镀层技术有很多优点，首先是提高了金属制品的耐腐蚀性能。

通过在金属表面镀上一层具有较高耐腐蚀性的金属材料，能有效地保护金属基体，延长产品的使用寿命。

其次，镀层技术可以提高金属制品的外观质量，使其具备更好的光泽和装饰效果。

此外，镀层还可以改变金属本身的物理性质，如提高导电性能、增加金属的硬度等。

镀层技术广泛应用于汽车、家电、电子器件等行业中。

以汽车行业为例，镀铬技术被广泛应用于汽车的外观装饰，如镀铬前格栅、镀铬车门把手等。

通过镀铬处理，可以使汽车具备更好的外观质量，并提高抗腐蚀性能，延长使用寿命。

此外，镀锌技术在金属制品防腐方面也有广泛应用，如食品加工设备、建筑材料等。

总结起来，转化膜与镀层技术是通过在金属表面形成一层薄膜来改善金属的性能与功能。

转化膜技术通过反应生成一层非金属化合物的保护层，具备防腐蚀、耐磨、隔热、导电等功能。

化学转化膜和阳极氧化
化学转化膜和阳极氧化是两种表面处理技术，广泛应用于金属材料的保护和装饰。

以下是它们各自的特点和工作原理：
一、化学转化膜
化学转化膜是通过化学反应在金属表面形成一层固态薄膜，这层膜具有防腐、耐磨、装饰等作用。

转化膜的形成通常是通过将金属浸入含有氧化剂的溶液中，在一定温度和压力下进行反应而形成的。

转化膜的厚度通常在微米级，常见的化学转化膜有氧化铁膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜等。

化学转化膜技术具有操作简单、成本低、环保等优点，广泛应用于钢铁、铝、镁等金属的防腐和装饰。

同时，化学转化膜也具有一定的局限性，例如对一些高耐蚀要求的场合可能无法满足要求，需要在转化膜表面再进行涂装等处理。

二、阳极氧化
阳极氧化是一种利用电化学方法在金属表面形成氧化膜的过程。

在该过程中，金属作为阳极在电解液中被氧化，生成一层固态氧化物薄膜。

这层氧化膜具有防腐、耐磨、绝缘等性能，同时还可以赋予金属表面独特的外观和质感。

阳极氧化的方法有多种，如硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、磷酸阳极氧化等。

阳极氧化的膜层厚度可以根据需要进行调整，通常在微米至几十微米的范围内。

阳极氧化技术广泛应用于铝、镁、钛等轻金属的防腐和装饰，尤其在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。

综上所述，化学转化膜和阳极氧化都是重要的表面处理技术，具有各自的特点和应用范围。

在实际应用中，应根据具体需求选择合适的表面处理技术，以达到最佳的保护和装饰效果。