金属表面处理方式详解.docx
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金属表面处理方式详解
电镀/电泳/锌镀/发黑/金属表面着色/抛丸/喷砂/喷丸/磷化/钝化
电镀
镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。
为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。
电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。
电镀能增强金属的抗腐蚀性（镀层金属多采用耐腐蚀的金属）、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。
电泳
电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷之涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。
电泳表面处理工艺的特点：
电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。
镀锌
镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。
现在主要采用的方法是热镀锌。
电镀与电泳的区别
电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。
电泳:
溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。
溶液中带电粒子（离子）在电场中移动的现象。
利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术称为电泳技术。
电泳又名——电着（著），泳漆，电沉积。
发黑
钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。
其原理是将钢铁制品表面迅速氧化,使之形成致密的氧化膜保护层，提高钢件的防锈能力。
发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。
但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。
A3钢用碱性发黑好一些。
在高温下（约550℃）氧化成的四氧化三铁呈天蓝色，故称发蓝处理。
在低温下（约350℃）形成的四氧化三铁呈暗黑色，故称发黑处理。
在兵器制造中，常用的是发蓝处理；在工业生产中，常用的是发黑处理。
采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。
黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。
发蓝（发黑）的操作流程：
工件装夹→去油→清洗→酸洗→清洗→氧化→清洗→皂化→热水煮洗→检查。
所谓皂化，是用肥皂水溶液在一定温度下浸泡工件。
目的是形成一层硬脂酸铁薄膜，以提高工件的抗腐蚀能力。
金属表面着色
金属表面着色，顾名思义就是给金属表面“涂”上颜色，改变其单一的、冰冷的金属色泽，代之以五颜六色，满足不同行业的不同需求。
给金属着色后一般都增加了防腐能力，有的还增加了抗磨能力。
但表面彩色技术主要的应用还在装饰领域，即用来美化生活，美化社会。
抛丸
抛丸的原理是用电动机带动叶轮体旋转（直接带动或用V型皮带传动），靠离心力的作用，将直径约在0.2～3.0的弹丸（有铸钢丸、钢丝切丸、不锈钢丸等不同类型）抛向工件的表面，使工件的表面达到一定的粗糙度，使工件变得美观，或者改变工件的焊接拉应力为压应力，提高工件的使用寿命。
通过提高工件表面的粗糙度，也提高了工件后续喷漆的漆膜附着力。
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（铜矿砂、石英砂、金刚砂
吸入式喷砂原理图
、铁砂、海南砂）高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。
喷砂工艺与其它清理工艺（如酸洗，工具清理）相比有以下特点：
一、喷砂处理是最彻底、最通用、最迅速、效率最高的清理方法。
二、喷砂处理可以在不同粗糙度之间任意选择，而其它工艺是没办法实现这一点的。
手工打磨可以打出毛面但速度太慢，化学溶剂清理则清理表面过于光滑不利于涂层粘接。
喷丸的特点：
1、清理的灵活性大。
容易清理复杂工件的内外表面和管件的内壁；并且不受场地的限制，可以将其移至到特大型工件附近进行清理。
2、设备结构简单，整机投资少，易损件少，维修费用低。
3、消耗能量大，必须配备大功率的空压站
4、清理表面易有潮气，容易生绣。
5、清理效率低，操作人员多，劳动强度大。
抛丸的特点：
1、灵活性差。
受场地的限制，清理工件有些盲目性，在工件内卫表面易产生清理不到的死角、
2、不用压缩空气加速弹丸，不必设置大功率的空压站，
3、清理表面不易有潮气，不容易生绣。
4、设备结构比较复杂，易损件多，特别是叶片等零件，维修工时多，费用高。
5、清理效率高，费用低，操作人员少，容易实现自动化控制，适用于大批量生产。
关于抛丸钢砂的技术要求
钢砂（SteelShot）俗称铸钢砂（CastSteelGrit）钢砂磨料（SteelAbrasives）、棱角砂是铸铁砂和铁砂的升级替代产品，也称为抛丸磨料、抛丸机磨料、抛丸材料、抛丸除锈磨料、喷抛材料、喷丸磨料、喷砂磨料、喷砂耗材、喷砂机磨料、喷丸除锈磨料、喷丸材料、喷砂材料、除锈磨料、钢板预处理磨料、钢材预处理磨料，是理想抛丸清理、喷丸强化金属磨料等。
钢砂（铸钢砂）是用于抛丸机、抛丸设备、抛丸清理机、抛丸机械、喷抛丸、喷丸机、喷丸设备、喷砂机、喷砂设备，钢材预处理生产线、钢板预处理生产线、钢结构预处理生产线中磨料。
钢砂清理
抛丸清理、喷丸清理、压铸件清理、铸件抛丸清理、锻件抛丸清理、锻件喷丸清理铸件清砂、钢板清理、钢材清理、钢板清理、H型钢清理、钢结构清理。
钢砂除锈
抛丸除锈、喷丸除锈、铸件除锈、锻件除锈钢板除锈、锻件除氧化皮、钢材除锈、H型钢除锈、钢结构除锈。
钢砂强化
抛丸强化、热处理件喷丸强化、齿轮喷丸强化。
钢砂喷丸
型钢喷丸、型钢喷砂、船板抛丸、钢板喷丸、钢材喷丸。
钢砂抛丸
钢板抛丸、钢材抛丸、型钢抛丸。
钢砂打砂
打砂处理。
钢砂前处理
涂装前处理、涂装预处理、表面预处理、船板预处理、型钢预处理、钢材预处理、钢板预处理、钢结构前处理。
钢砂主要技术指标
名称
铸钢砂
化学成分
碳（C）
0.70～1.20%
锰（Mn）
0.60～1.20%
硅（Si）
0.40～1.20%
硫（S）
≤0.05%
磷（P）
≤0.05%
平均硬度
（500g荷载下测定）
GP钢砂：
42～50HRC（399～509HV）
GL钢砂 ：
56～60HRC（620～713HV）
GH钢砂：
63～66HRC（795～889HV）
硬度偏差
最大偏差范围为±3.0HRC或±40HV
金相组织
均匀的回火马氏体或回火屈氏体＋弥散分布碳化物
最小密度
（酒精置换法测定）
7.4g/cm3
GP钢砂：
此种磨料新制成时，是尖棱状的，使用过程中棱角很快就被磨圆，特别适合于钢材表面去除氧化皮预处理作业
GL钢砂：
尽管此类钢砂的硬度比GP钢砂要高一些，但在喷砂过程中仍会失去棱角，特别适合于钢材表面去除氧化皮预处理作业。
GH钢砂：
此类钢砂硬度很高，在喷砂作业中会始终保持棱角，对形成规则的，发毛的表面特别有效。
GH钢砂用于喷丸机作业时，应考虑施工要求优先于价格因素的场合（如冷轧厂的轧辊处理）。
此钢砂主要用于压缩空气喷丸设备。
钢砂（铸钢砂）粒度分布
目数
mm
铸钢砂规格
2.5
2.0
1.7
1.4
1.2
1.0
0.7
0.4
0.3
0.2
7
2.80
allpass
8
2.36
allpass
10
2.00
80%min
allpass
12
1.70
90%min
80%min
allpass
13
1.40
90%min
80%min
allpass
16
1.18
90%min
75%min
allpass
18
1.00
85%min
75%min
allpass
20
0.850
25
0.710
85%min
70%min
allpass
30
0.600
35
0.500
80%min
40
0.425
70%min
allpass
45
0.355
50
0.300
80%min
65%min
allpass
80
0.180
75%min
65%min
120
0.125
75%min
60%min
200
0.075
70%min
325
0.045
SAE
G-10
G-12
G-14
G-16
G-18
G-25
G-40
G-50
G-80
G-120
喷丸
喷丸shotpeening。
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Fe3O4和Fe2O3没有塑性，破碎后剥离，而油膜与基材一同变形，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、斗式提升机等原始笨重输砂机械组成。
喷丸与抛丸的区别
喷丸使用高压风或压缩空气作动力，而抛丸一般为高速旋转的飞轮将钢砂高速抛射出去。
抛丸效率高，但会有死角，而喷丸比较灵活，但动力消耗大。
两种工艺虽喷射动力和方式不同，但都是高速冲击工件为目的,其效果也基本相同,相比而言,喷丸比较精细，容易控制精度,但效率不及抛丸之高,适形状复杂的小型工件,抛丸比较经济实用，容易控制效率和成本，可以控制丸料的粒度来控制喷射效果,但会有死角,适合于形面单一的工件批量加工.
两种工艺的选用主要取决工件的形状和加工效率.
喷丸与喷砂的区别
喷丸与喷砂都是使用高压风或压缩空气作动力,将其高速的吹出去冲击工件表面达到清理效果,但选择的介质不同,效果也不相同.
喷砂与喷丸对比
喷砂处理后,工件表面污物被清除掉,工件表面被微量破坏,表面积大幅增加,从而增加了工件与涂/镀层的结合强度.
经过喷砂处理的工件表面为金属本色,但是由于表面为毛糙面,光线被折射掉,故没有金属光泽,为发暗表面.
喷丸处理后,工件表面污物被清除掉,工件表面被微量而不被破坏,表面积有所增加.由于加工过程中,工件表面没有被破坏,加工时产生的多余能量就会引会工件基体的
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