化学镀及化学转化膜

习题集一一、名词解释：（1）表面工程技术：表面工程技术是指为了满足特定的工程需求，使材料或零件表面具有特殊的成分、结构和性能（或功能）的化学、物理方法与工艺。

（2）洁净表面：尽管材料表层原子结构的周期性不同于体内，但如果其化学成分与体内相同，这种表面就称为洁净表面，它允许有吸附物，但其覆盖率应该非常低。

（3）离子渗氮：是指利用辉光放电现象，将含氮气体介质电离后渗入工件表面从而获得表面渗氮层的工艺。

（3）离子渗镀：利用低真空辉光放电产生的离子轰击工件表面，形成热扩渗层的工艺。

（4）热喷涂：热喷涂是用专用设备把某种固体材料熔化并使其雾化,加速喷射到机件表面,形成一特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的一种工艺方法。

（2）疲劳磨损：在滚动接触过程中，由于交变接触应力的作用而产生表面接触疲劳，使材料表面出现麻点或脱落的现象。

（2）磨粒磨损：由外界硬质颗粒或硬表面的微峰在摩擦副对偶表面相对运动过程中引起表面擦伤与表面材料脱落的现象，称为磨粒磨损。

（5）金属腐蚀：金属材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏，按腐蚀原理的不同可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

（3）化学腐蚀：是金属在干燥的气体介质中或不导电的液体介质中发生的材料与介质作用引起的恶化变质或破坏即为化学腐蚀，化学腐蚀过程并无电流产生。

（5）电化学腐蚀：是指金属在导电的液态介质中因电化学作用导致的腐蚀，在腐蚀过程中有电流的产生（1）表面淬火技术：采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3(亚共析)或Ac1 (过共析)之上,然后快冷,使之发生马氏体相变,形成表面强化层的工艺过程.（4）热扩渗：将工件放在特殊介质中加热，使介质中某种或几种元素渗入工件表面，形成合金层或渗杂层的工艺，就称为热扩渗技术。

（8）电镀：指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其他惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。

表面处理表面处理主要有以下几个大的分类：一：电化学方法：利用电极反应，在镀件表面形成镀覆层。

1 电镀在电解液中外加电源的作用下，利用氧化还原反应，使电解液中的金属离子在阴极还原沉积在镀件上形成镀覆层的工艺。

2 阳极氧化电解液中制件在外加电源的作用下，镀件作为阳极产生氧化膜的工艺。

3电泳涂装采用电化学的方法将有机树脂的胶体粒子沉积在镀件上，形成透明或各种颜色的有机涂覆层的工艺。

二：化学方法：无外加电源，依靠化学物质的相互作用形成镀覆层。

1化学镀无外加电源的情况下，借助还原剂的作用在溶液中发生氧化还原反应，从而使金属离子还原沉积在镀件表面上的一种镀覆工艺。

2化学转化膜无外加电源的情况下，金属镀件与电解质溶液相接触，通过电解质溶液中的化学物质与镀件表面的相互作用形成镀覆层的方法。

基体参与反应。

锌钝化钢铁的氧化磷化。

金属的着色染色三：热加工利用高温条件下材料熔融或热扩散在零件上形成镀覆层。

1热喷镀（熔融镀）蒋熔融状态的金属雾化并连续喷射到镀件上形成镀覆层的工艺。

2热浸镀熔融金属浸镀，将镀件浸入低熔点的金属熔融液中在表面形成镀层的工艺。

3化学热处理将零件与化学物质相接触在高温下使有关元素进入零件表面层的工艺。

渗探渗氮。

四：高真空方法利用材料在高真空下的气化或受离子化而在零件表面形成镀覆层的方法。

1真空蒸发：真空中将镀料加热蒸发或气化沉积在镀件上形成镀覆层的工艺。

2溅射镀真空中低气压下使离子在强电场作用下轰击膜料使其表面原子逸出并沉积在镀件表面形成镀覆层的工艺。

3离子镀真空中低压下利用蒸发源适镀料金属气化，经过辉光放电区部分被电离通过扩散和电场作用沉积在镀件表面的方法。

五：其他物理方法：利用机械或化学方法经有关金属或非金属镀覆于镀件表面。

1机械镀（冲击镀）将冲击料，表面处理剂，镀覆促进剂，金属料和镀件一起放入滚筒中，并通过滚筒振动产生的动能把金属粉冷压到镀件表面的工艺。

2激光镀将激光辐射到镀件上进行金属沉积的工艺3涂饰。

DOI: 10.19289/j.1004-227x.2020.23.008 AZ91D镁合金无铬化学转化膜的性能王向荣（上海市普陀区绥德路789号，上海200331）摘要：采用由钛盐、无机酸和有机酸组成的溶液，在AZ91D镁合金表面制备了无铬化学转化膜。

用附带能谱仪的扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪研究了转化膜的形貌和成分，通过极化曲线和盐雾试验评定转化膜的耐蚀性，采用划格试验检测转化膜的结合力，考察了不同pH的化学转化溶液在0 °C和40 °C条件下的稳定性。

结果表明，所得到的灰白色化学转化膜主要成分为铝、镁和钛，其耐蚀性和结合力良好，最佳的pH范围是5.5 ~ 6.5。

关键词：铸造镁合金；无铬化学转化膜；耐蚀性；结合力中图分类号：TG178 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2020) 23 – 1643 – 05 Properties of chromium-free conversion coating on AZ91D magnesium alloy // WANG XiangrongAbstract: A chromium-free chemical conversion coating was prepared on the surface of AZ91D magnesium alloy in a solution composed of titanium salt, inorganic acid, and organic acid. The morphology and composition of the conversion coating were studied by scanning electron microscope (SEM) with energy-dispersive spectrometer (EDS) and X-ray photoelectron microscope. The corrosion resistance of the conversion coating was evaluated by polarization curve measurement and salt spray tests. The adhesion strength of the conversion coating was examined by cross-cut test. The stability of the chemical conversion solution with different pHs at 0 °C and 40 °C was investigated. The results showed that the main elements of the gray-white chemical conversion coating are Al, Mg, and Ti. The corrosion resistance and adhesion strength of the coating are good. The optimal pH range of the chemical conversion solution is 5.5 to 6.5.Keywords: die-cast magnesium alloy; chromium-free chemical conversion coating; corrosion resistance; adhesion Author’s address: No.789 Suide Road, Putuo District, Shanghai 200331, China由于镁在地球上的含量丰富，而且镁在工程金属中最显著的特点是质量轻，还具有比强度高、比刚度高、减震性能好、抗辐射能力强等一系列优点，因此开发利用镁合金产品是当今世界发展的潮流。

材料表面工程技术练习题（答案）一、解释名词1.喷丸强化技术:利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在再结晶温度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗压力腐蚀能力的表面工程技术。

2.干法热浸渗:先将经常规方法脱脂除锈清洗后的清洁工件或钢材进行溶剂处理，干燥后再将工件浸入欲渗金属溶液中，保温数分钟后抽出，水冷。

3.粘结底层:某些材料能够在很宽的条件下喷涂并粘结在清洁、光滑的表面上，而且这类涂层表面粗糙度适中，对随后喷涂的其它涂层有良好的粘结作用。

4.溅射镀膜:用高能粒子轰击固体表面，通过能量传递，使固体的原子或分子逸出表面并沉积在基片或工件表面形成薄膜的方法。

(在真空室中，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，然后在工件表面沉积的过程。

)5.分子束外延:在超高真空环境中，将薄膜诸组分元素的分子束流，直接喷到温度适宜的衬底表面上，在合适的条件下就能沉积出所需要的外延层。

6.激光合金化技术:激光合金化就是利用激光束将一种或多种合金元素快速熔入基体表面，从而使基体表层具有特定的合金成分的技术。

换言之，它是一种利用激光改变金属或合金表面化学成分的技术。

7.物理气相沉积:在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其粒子化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。

8.真空蒸镀:在真空条件下，用加热蒸发的方法使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。

9.热喷涂工艺:热喷涂是用专用设备把某种固体材料熔化并使其雾化,加速喷射到机件表面,形成一特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的一种工艺方法。

10.气相沉积:气相沉积技术也是一种在基体上形成一层功能膜的技术，它是利用气相之间的反应，在各种材料或制品表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能。

气相沉积技术一般可分为两大类:物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)。

表面处理技术分类根据使用的方法不同，可将表面处理技术分为下述种类。

一、电化学方法这种方法是利用电极反应，在工件表面形成镀层。

其中主要的方法是：（一）电镀在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电镀。

镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。

（二）氧化在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程，称为阳极氧化，如铝合金的阳极氧化。

钢铁的氧化处理可用化学或电化学方法。

化学方法是将工件放入氧化溶液中，依靠化学作用在工件表面形成氧化膜，如钢铁的发蓝处理。

二、化学方法这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。

其中主要的方法是：（一）化学转化膜处理在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。

如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。

（二）化学镀在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。

三、热加工方法这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。

其主要方法是：（一）热浸镀金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。

（二）热喷涂将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热喷涂铝等。

（三）热烫印将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印铝箔等。

（四）化学热处理工件与化学物质接触、加热，在高温态下令某种元素进入工件表面的过程，称为化学热处理，如渗氮、渗碳等。

（五）堆焊以焊接方式，令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程，称为堆焊，如堆焊耐磨合金等。

四、真空法这种方法是在高真空状态下令材料气化或离子化沉积于工件表面而形成镀层的过程。

简述金属材料表面主要的处理方法一、电镀根据生产需要，将经过镀前处理的预镀工件置于电解质溶液当中，使工件做阴极，另一金属做阳极。

在通电的情况下使预镀工件表面沉积上镀层，经过镀后处理使金属工件表面形成致密的镀层，其成分可以为金属、合金、半导体或各类金属固体微粒，从而具有满足产品所需的性能。

常见的电镀工艺有镀铜、镀镍、镀铬等工艺，根据不同的产品需要及不同的基体材料可以选择不同的电镀工艺。

二、化学镀化学镀又称为化学沉积、非电解镀或者自催化镀，指不依赖外加电流，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。

化学镀要求沉积反应只限在具有催化作用制件（如镍、钴、铑、钯等）表面上进行，并且溶液本身不应自发地发生氧化还原作用。

以化学镀镍为例，其具有镀液使用寿命短、稳定性差、稳定剂多含重金属离子，污染大等缺点，并且镀层质量受主盐浓度、还原剂、络合剂、稳定剂等添加剂以及工资生产环境PH及温度等条件的影响，在实际生产中需严格控制各工艺参数。

多种因素的影响使得化学镀的应用范围受到一定限制。

目前，化学镀镍、镀铜、镀银、镀金、镀钴、镀钯、镀铂、镀锡等已在工业生产中应用，尤其在电子工业中应用更为广泛。

三、涂装涂装分为粉末喷涂以及水性涂料电泳涂装等多种涂装方式。

由于工程机械范围广、规格多、零部件大，一般采用粉末喷涂的方式进行涂装。

喷涂工具有高压空气喷枪、高压无气喷枪及静电喷枪等工具。

高压空气喷涂的喷涂效率较低，而高压无气喷涂浪费涂料，而且两者对环境污染较严重，所以目前基本已被静电喷涂所取代。

中小型工件的喷涂可采用水帘-水洗组合式喷漆室、无泵喷漆室或文丘里式喷漆室，方便进行粉末涂料的回收和工件涂装后的清洗，前者具有较高的漆雾捕集效率，在工业生产中得到广泛应用。

四、转化膜处理（1）阳极氧化处理阳极氧化处理分为化学氧化和电化学氧化，铝及其合金多利用阳极氧化处理来提高基体的耐蚀性。

化学氧化处理指在含有氧化剂的弱酸性或弱碱性溶液中生成致密的耐蚀性高的膜层，其后常通过封闭处理提高耐蚀性，但当氧化膜层作为涂装底层时则不进行封闭处理。

电镀基础术语分散能力：在特定条件下，一定溶液使电极上（通常是阴极）镀层分布比初次电流分布所获得的结果更为均匀的能力。

也称均镀能力。

深镀能力：镀液要特定条件下凹槽或深孔处沉积金属镀层的能力。

电镀：是在含有某种金属离子的电解液中，将被镀工件作为阴极，通以一定波形的低压直流电.而使金属离子得到电子，不断在阴极沉积为金属的加工过程。

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。

电流效率：电极上通过单位电量时，其一反应形成的产物的实际重量与其电化当量之比，通常以百分数表示。

阴极：反应于其上获得电子的电极，即发生还原反应的电极。

阳极：能接受反应物所给出电子的电极，即发生氧化反应的电极。

阴极性镀层：电极电位的代数值比基体金属大的金属镀层。

阳极性镀层：电极电位的代数值比基体金属小的金属镀层。

沉积速度：单位时间内零件表面沉积出金属的厚度。

通常以微米/小时表示。

活化：使金属表面钝态消失的过程。

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。

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。

PH值：氢离子活度的常用对数的负值。

基体材料：能与其上沉积金属或形成膜层的材料。

辅助阳极：除了在电镀中正常需要的阳极以外，为了改善被镀制件表面上的电流分布而使用的辅加阳极。

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或烧焦等毛病，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。

阴极极化：直流电通过电极时，阴极电位偏离平衡电位向负的方向移动的现象。

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。

化学钝化：将制件放在含有氧化剂的溶液中处理，使表面形成一层很薄的钝态，保护膜的过程。

化学氧化：通过化学处理使金属表面形成氧化膜的过程。

电化学氧化（阳极氧化）：在一定电解液中以金属制件为阳极，经电解于制件表面形成一层具有防护性，装饰性或其它功能氧化膜的过程。