最新材料表面处理方式学习资料.docx

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最新材料表面处理方式学习资料

表面处理

科技名词定义

中文名称：

表面处理

英文名称：

surfacetreatment

定义：

改进构件表面性能的处理工艺。

所属学科：

电力（一级学科）；热工自动化、电厂化学与金属（二级学科）

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

百科名片

钢丝刷辊

表面处理在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。

表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。

对于金属铸件，我们比较常用的表面处理方法是，机械打磨，化学处理，表面热处理，喷涂表面，表面处理就是对工件表面进行清洁、清扫、去毛刺、去油污、去氧化皮等。

表面处理

1.表面处理应注意的

表面处理方法

1.手工处理：

2.化学处理：

3.机械处理法：

4.喷丸分为喷丸和喷砂：

5.钕铁硼磁性材料表面处理

表面处理技术分类

1.一、电化学方法

2.二、化学方法

3.三、热加工方法

4.四、真空法

5.五、其它方法

其他分类法

表面处理

1.表面处理应注意的

表面处理方法

1.手工处理：

2.化学处理：

3.机械处理法：

4.喷丸分为喷丸和喷砂：

5.钕铁硼磁性材料表面处理

表面处理技术分类

1.一、电化学方法

2.二、化学方法

3.三、热加工方法

4.四、真空法

5.五、其它方法

其他分类法

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编辑本段表面处理

　　工件在加工、运输、存放等过程中，表面往往带有氧化皮、铁锈制模残留的型砂、焊渣、尘土以及油和其他污物。

要合深层能牢固地附着在工件表面上，在涂装前就必须对工件表面进行清理，否则，不仅影响涂层与金属的结合力和抗腐蚀性能，而且还会使基体金属在即使有涂层防护下也能继续腐蚀，使涂层剥落，影响工件的机械性能和使用寿命。

因此工件涂漆前的表面处理是获得质量优良的防护层，延长产品使用寿命的重要保证和措施。

　　表面处理在我国属于新兴学科，发展很不成熟，技术空白点很多，相关资料匮乏，受重视程度又不够，这就造成了我国表面处理技术层次低而且发展缓慢，相关人才匮乏。

表面处理应注意的

　　为提供良好的工件表面，表面处理有以下几点需注意：

　　1、无油污及水分

　　2、无锈迹及氧化物

　　3、无粘附性杂质

　　4、无酸碱等残留物

　　5、工件表面有一定的粗糙度

编辑本段表面处理方法

手工处理：

　　如刮刀、钢丝刷或砂轮等。

用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮，但手工处理劳动强度大、生产效率低，质量差，清理不彻底。

化学处理：

　　主要是利用酸碱性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污，再利用尼龙制成的毛刷辊或304#不锈钢丝（耐酸碱溶液制成的钢丝刷辊清扫干净便可达到目的。

化学处理适应于对薄板件清理，但缺点是：

若时间控制不当，即使加缓蚀剂，也能使钢材产生过蚀现象，对于较复杂的结构件和有孔的零件，经酸性溶液酸洗后，浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除，若处理不当，将成为工件以后腐蚀的隐患，且化学物易挥发，成本高，处理后的化学排放工作难度大，若处理不当，将对环境造成严重的污染。

随着人们环保意识的提高，此种处理方法正被机械处理法取代。

尼龙刷辊

机械处理法：

　　主要包括钢丝刷辊抛光法、抛丸法和喷丸法。

抛光法也就是刷辊在电机的带动下，刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化铁皮。

刷掉的氧化铁皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。

抛丸法清理是利用离心力将弹丸加速，抛射至工件进行除锈清理的方法。

但抛丸灵活性差，受场地限制，清理工件时有些盲目性，在工件内表面易产生清理不到的死角。

设备结构复杂，易损件多，特别是叶片等零件磨损快，维修工时多，费用高，一次性投入大。

喷丸分为喷丸和喷砂：

　　用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。

但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于Fe304和FE203没有塑性，破碎后剥离，而油膜与其材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。

在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。

喷砂适用于工件表面要求较高的清理。

但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、头号式提升机等原始笨重输砂机械组成。

用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械，建设费用高，维修工作量及维修费用极大，喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。

　　国外多使用吸砂机作为输送沙量的机械，吸砂机实际上就是一台超大型吸尘器，用较粗的输送管将料斗与吸砂机连接，将沙料吸入储料罐，吸砂机的特点是施工难度和工艺较斗提机简单，而且方便容易控制，较少需要维护，但是耗电量大，吸砂机目前国内也有几家专门制作吸砂机的厂商，但是技术相对不够成熟，所以绝大多数表面处理企业主要还是使用斗式提升机。

　　需要做喷抛工艺的工厂在选用输砂设备和除尘设备的时候一定要充分考虑到生产的实际情况，尽量选择功率相对于生产需要更大的设备，由于抛丸做业的设备一般损耗较快，长期使用之后这样或那样的问题会很多影响生产，选用功率较大的设备会大大减少以后维护所浪费的时间和费用。

除尘设备功率不够不仅损害工人健康，而且严重影响喷砂房的能见度，粉尘排不出去也影响沙料本身的质量，影响工件表面粗糙度。

　　手工喷砂房要根据实际情况设计相对于容纳工件较宽敞的空间，不能太拘谨否则影响工人手工作业，同时照明条件一定要好，对于较干燥的地区完全可以把抛沙放在室外进行

钕铁硼磁性材料表面处理

　　钕铁硼磁性材料表面处理，全新的稳定成熟，高效率低成本的处理工艺，优于磷化处理

　　钕铁硼磁性材料是钕，氧化铁等的合金。

又称磁钢。

　　钕铁硼磁性材料牌号有：

N30～N52；30H～50H；30SH～50SH；28UH～40UH；30EH～35EH等。

　　第三代稀土永磁钕铁硼是当代磁铁中性能最强的永磁铁。

它的BHmax值是铁氧体磁铁的5-12倍，是铝镍钴磁铁的3-10倍；它的矫顽力相当于铁氧体磁铁的5-10倍，铝镍钴磁铁的5-15倍，其潜在的磁性能极高，能吸起相当于自身重量640倍的重物。

　　由于钕铁硼磁铁的主要原料铁非常便宜，稀土钕的储藏量较钐多10-16倍，故其价格也较钐钴磁铁低很多。

　　钕铁硼磁铁的机械性能比钐钴磁铁和铝镍钴磁铁都好，更易于切割和钻孔及复杂形状加工。

　　钕铁硼磁铁的不足之处是其温度性能不佳，在高温下使用磁损失较大，最高工作温度较低。

一般为80℃左右，在经过特殊处理的磁铁，其最高工作温度可达200℃。

　　由于材料中含有大量的钕和铁，故容易锈蚀也是它的一大弱点。

所以钕铁硼磁铁必须进行表面涂层处理。

可电镀镍（Ni）,锌（Zn）,金（Au）,铬（Cr）,环氧树脂（Epoxy）等。

编辑本段表面处理技术分类

　　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。

其主要方法是。

（一）物理气相沉积（PVD）

　　在真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积到工件表面，形成涂层的过程，称为物理气相沉积，其沉积粒子束来源于非化学因素，如蒸发镀溅射镀、离子镀等。

（二）离子注入

　　高电压下将不同离子注入工件表面令其表面改性的过程，称为离子注入，如注硼等。

　　（三）化学气相沉积（CVD）

　　低压（有时也在常压）下，气态物质在工件表面因化学反应而生成固态沉积层的过程，称为化学气相镀，如气相沉积氧化硅、氮化硅等。

五、其它方法

　　主要是机械的、化学的、电化学的、物理的方法。

其中的主要方法是。

（一）涂装

　　闲喷涂或刷涂方法，将涂料（有机或无机）涂覆于工件表面而形成涂层的过程，称为涂装，如喷漆、刷漆等。

（二）冲击镀

　　用机械冲击作用在工件表面形成涂覆层的过程，称为冲击镀，如冲击镀锌等。

　　（三）激光面表处理

　　用激光对工件表面照射，令其结构改变的过程，称为激光表面处理，如激光淬火、激光重熔等。

　　（四）超硬膜技术

　　以物理或化学方法在工件表面制备超硬膜的技术，称为超硬膜技术。

如金刚石薄膜，立方氮化硼薄膜等。

　　（五）电泳及静电喷涂

　　1、电泳

　　工件作为一个电极放入导电的水溶性或水乳化的涂料中，与涂料中另一电极构成解电路。

在电场作用下，涂料溶液中已离解成带电的树脂离子，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。

这些带电荷的树脂离子，连同被吸附的颜料粒子一起电泳到工件表面，形成涂层，这一过程称为电泳。

　　2、静电喷涂

　　在直流高电压（$%&’%（））电场作用，雾化的带负电的油漆粒子定向飞往接正电的工件上，从而获得漆膜的过程，称为静喷涂。

编辑本段其他分类法

　　3、钢丝刷的普通应用是铸件的清理，包括铁类和非铁类的；焊接中喷溅和焊渣的清理；只要基体材料的强度足够承受刷擦，就可以清楚粉尘、腐蚀物、和油漆。

钢丝刷能产生一个漂亮的表面，还可以用它制造具有装饰性的表面。

　　诚然，所有上述种类的划分不是绝对的。

如表面处理技术还可划分为表面改性技术、薄膜技术、涂镀层技术三大技术，这里就不再一一述及。

　　表面处理的意义：

能有效提高工件表面的硬度、耐磨性能等。