表面处理工艺培训课件
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表面处理阳极工艺课程(PPT28张)
机械冷加 工
精磨、研磨、抛光
冷轧加工 冷压加工（拔丝、拉 伸、冲压）
磨料粉尘、Leabharlann Baidu膏
氧化皮、粉尘、润滑油 油脂
脱脂
操作条件： 1.脱脂槽液浓度 55±5g/L。 2.温度：55±5 ℃。 3.时间： 1.5±0.5min。 4.药品R105：硼 砂(Na B O <25%)、焦磷酸 钠(Na PO <45%)。
沸水中，(CH3COO)2Ni发生水解，生成氢 氧化镍Ni(OH)2沉淀。填充并附着在膜孔 上，从而达到封闭效果。
封孔工艺分析
1.温度影响，≥80℃生成AL2O3.H2O ；＜生成AL2O3.3H2O，
前者的稳定性，耐磨性优于后者。 2.PH值的影响：PH＜5.5，封闭速率急剧下降； PH＜4 时，几乎无封闭作用；但PH＞6.5，就容易在其表面产 生白色粉状沉淀。（PH值可用氨水、氢氧化钠、醋酸 等来调节） 3.采用蒸馏水的封闭要比自来水封闭效果好得多，自 来水中的CL-、SO42-、PO43-、SiO32-等会抑制封闭过程， 产生有害影响。
2染色前处理原理
步骤 1.超音波染色处理 （5min）。 2.水洗（30s）。 3.重复（一阳重复1.2两次， 二阳重复一次）。 4.水洗（30s）。
染色前處理原理圖 表面活性物質
氧化膜層
染色
机械工程师职业培训七表面处理课件
•机械工程师职业培训(七)表面处理
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•机械工程师职业培训(七)表面处理
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•机械工程师职业培训(七)表面处理
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•机械工程师职业培训(七)表面处理
Hale Waihona Puke Baidu
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Hale Waihona Puke Baidu
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表面处理工艺培训课件ppt7)
机械表面处理工艺
包括喷涂、喷焊、堆焊等 ，通过机械方法改变材料 表面的形状和尺寸。
表面处理工艺的重要性
提高材料表面的耐腐蚀性
通过表面处理工艺，可以在材料表面 形成一层保护膜，提高其耐腐蚀性， 延长使用寿命。
提高材料表面的耐磨性
通过表面处理工艺，可以改变材料表 面的硬度和耐磨性，提高其耐磨性能 。
提高材料表面的美观度
喷涂设备
包括喷枪、喷嘴、空气压缩机、涂料容器等。
喷涂材料
包括油漆、涂料、清漆等。
喷涂工艺的流程
上底漆
将底漆均匀地喷涂在工件表面 ，形成一层封闭的涂层。
涂清漆
将清漆喷涂在已经上好色漆的 工件表面，以达到所需的外观 效果。
表面准备
对工件表面进行清洁、打磨、 修整等处理，确保表面平整、 光滑。
上色漆和清漆
通过表面处理工艺，可以改变材料表 面的外观质量，提高其美观度。
提高材料表面的功能性
通过Leabharlann Baidu面处理工艺，可以在材料表面 形成一层具有特定功能的薄膜，提高 其功能性。
02
电镀工艺
电镀工艺的原理
定义
电镀是一种通过电解方法 在金属表面沉积一层金属 或合金的过程。
原理
通过电解池中的电化学反 应，将镀液中的金属离子 还原成金属并沉积在基材 表面。
当导致安全事故。
模具表面处理技术PPT课件
04 模具表面处理技术的优势 与挑战
提高模具使用寿命
增强模具表面硬度和耐磨 性
通过表面处理技术，可以在模具表面形成一 层高硬度的硬化层，从而提高模具的耐磨性 和抗疲劳性能，延长模具的使用寿命。
降低摩擦系数
通过表面处理技术，可以在模具表面形成一 层低摩擦系数的涂层，减小模具与材料之间 的摩擦力，降低磨损和摩擦热，提高模具的
常用的航天航空模具表面处理技术包 括离子注入、激光熔覆和电子束处理 等。这些技术可以显著提高模具表面 的硬度和耐久性，保证制造出的部件 具有极高的精度和可靠性。
其他领域应用
• 除了上述领域外，模具表面处理技术还广泛应用于建筑、能源、 化工等领域。在这些领域中，模具需要承受各种复杂的环境条 件和应力，因此需要通过表面处理技术提高其硬度和耐久性。
分类
根据处理方法的不同，模具表面处理技术可以分为物理表面 处理和化学表面处理两大类。其中，物理表面处理包括喷涂 、电镀、热处理等，化学表面处理包括化学镀、渗碳、渗氮 等。
模具表面处理的重要性
提高模具使用寿命
通过表面处理技术，可以增强模具表 面的硬度和耐磨性，有效提高模具的 使用寿命。
改善模具加工性能
满足多样化需求
随着制造业的发展，对模具的性能要求越来 越高，表面处理技术可以满足各种不同的性 能需求，如高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性 等。
表面处理工艺培训课件ppt7
氧化
通过化学反应使材料表面形成 一层氧化膜，可提高材料的耐 腐蚀性、耐磨性和绝缘性。
磷化
在材料表面形成一层磷化膜， 具有防腐、防锈、减摩等效果 ，广泛应用于汽车、机械等领 域。
表面处理工艺应用领域
汽车制造
汽车零部件如发动机缸体、曲轴、齿轮等需要经 过表面处理以提高耐腐蚀性、耐磨性和疲劳强度 。
电子电器
80%
去除氧化物注意事项
选择合适的去除方法，控制处理 时间和温度，防止对基材造成过 度腐蚀或氢脆现象。
表面粗糙度调整
表面粗糙度目的
改变表面形貌，提高涂层附着力和耐 腐蚀性。
表面粗糙度调整方法
表面粗糙度调整注意事项
选择合适的处理方法，控制处理时间 和参数，保证表面粗糙度符合涂层要 求，同时避免对基材造成损伤。
真空镀膜技术
真空蒸发镀膜原理及设备介绍
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
原理
在高真空环境下，通过加热蒸发材料 使其气化，然后沉积在基材表面形成 薄膜。
设备
主要由真空室、蒸发源、基材架、加 热系统、冷却系统、控制系统等组成 。
溅射镀膜原理及设备介绍
原理
利用高能粒子轰击靶材，使靶材原子或 分子溅射出来并沉积在基材表面形成薄 膜。
VS
包括附着力、硬度、耐磨性等 测试
化学性能检测
耐酸碱、耐盐雾等化学稳定性 测试
常用表面处理工艺PPT课件
3.1.5.1 机械抛光 3.1.5.1.1 轮式抛光
UW-自动化工程部
用高速旋转的柔性抛光轮和极细的磨料对工件表面进行滚压和微量切削实现抛光。 抛光轮用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成，用于较大零件的抛光。
3.1.5.1.2 滚筒抛光和振动抛光
UW-自动化工程部
将工件、磨料和抛光液装入滚筒或振动箱内，滚筒缓慢滚动或振动箱振动，使工件与工件， 工件与磨料相互摩擦，加上抛光液的化学作用，除去工件表面的油污、锈层，磨去凸峰，从而 获得光滑的表面。用于细小而量大零件的抛光，后者比前者生产率高，抛光效果更好。
直纹
乱纹
波纹
螺纹
UW-自动化工程部
直纹拉丝
是指在金属表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。
乱纹拉丝 是在高速运转的铜丝刷下，使金属板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则、无明显纹路的亚光丝 纹。这种加工对金属板的表面要求较高。 波纹 一般在刷光机或擦纹机上制取。利用上组磨辊的轴向运动，在金属板表面磨刷，得出波浪式纹路。
高精准的硬化表面
表面选择性的硬化
激光冲击强化
3.2 表面合金化技术
UW-自动化工程部
通过物理方法，使添加材料进入基体，形成合金化层。该技术的典型工艺，就是 金属的渗碳、渗氮处理。通常是将金属与渗剂同放置于密闭的腔体内，采用加热、真Fra Baidu bibliotek空等措施，活化金属表面，经分解、吸收、扩散过程等作用使碳、氮进入金属基体。
表面处理技术培训课程(共32张PPT)
五、离子镀
说明： ① 离子镀是将镀层材料气化并电离 成离子，通过扩散和电场作用， 沉积于制件表面，形成与基体牢 固结合的满足所需性能的镀覆层。 ② 离子镀的种类很多。其绕射性均 很好，能镀覆制件上各个方向的 表面，可在金属或非金属表面上 镀覆金属或合金，镀层厚度一般 为2～3mm。 ③ 离子镀已广泛用于机械、电子、 航空、航天、轻工、光学和建筑 等部门，用以制备耐磨、耐蚀、 耐热、超硬、导电、磁性和光电 转换等镀层。
6.5 表面处理技术 一、表面处理概述
1．表面处理概念 利用现代物理化学、金属学和热处理等学科的边缘性新 技术来改变零件表面的状况和性质，使之与心部材料作优化 组合，以达到预定性能要求的工艺方法，称为表面处理。 2．表面处理技术的分类 ① 表面强化处理 ③ 表面装饰处理 ⑤ 表面修复处理 ② 表面洁化处理 ④ 表面防蚀处理
② 基体及喷涂材料广泛。可通过喷涂不同材料，使工件表面获 得所需的各种物理化学性能。 ③ 工件应力变形小。基体可保持较低的温度，工件产生的应力 变形很小。 ④ 生产效率高。每小时喷涂材料重量从几千克到几十千克，沉 积效率很高。
3．热喷涂的应用 ① 防腐蚀:主要用于大型水闸钢闸门、造纸 机烘缸、煤矿井下钢结构、高压输电铁 塔、电视台天线、大型钢桥梁、化工厂 大罐和管道的防腐喷涂。 ② 防磨损:通过喷涂修复已磨损的零件，或 在零件易磨损部位预先喷涂上耐磨材料， 如风机主轴、高炉风口、汽车曲轴、机 床主轴、机床导轨、柴油机缸套、油田 钻杆、农用机械刀片等。 ③ 特殊功能层:通过喷涂获得表层某些特殊 性能，如耐高温、隔热、导电、绝缘、 防幅射等，在航空航天和原子能等部门 应用较多。
表面处理技术培训课件
根据使用的方法不同,表面处理技术分为下述几类： 一、电化学方法：利用电极反应，在工件表面形成镀层 1、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，如电镀铜、镍、铬等。 2、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，如铝合金的阳极氧化。
--表面处理技术简介
除蜡/除油：除去塑胶件表面的污垢,促使粗化均匀。主要成份为氢氧化钠、磷酸 钠、碳酸钠、表面活性剂等，工作温度为40—60℃。
预粗化：一种有机膨胀剂（二甲基甲酰胺）溶液，主要用于ABS+PC材料的产品， 它对塑胶件表面有溶胀作用，以保证后面的粗化工序能顺利进行，工作温度 为30-40℃。
粗化：主要成分为铬酸酐（CrO3）和硫酸，工作温度为60—70℃，其作用为使塑 胶件表面粗糙以增加表面积，并生成某些极性基团使胶件表面由憎水性变成 亲水性。
2、离子注入：高压下将不同离子注入工件表面令其表面改 性的过程，如注硼。
3、化学气相沉积（CVD）：低压下，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，如气相沉积氧化硅、 氮化硅等。
--表面处理技术简介
五、其它方法 1、涂装：将涂料喷到或刷到工件表面形成涂层，如喷漆、
刷漆等。 2、冲击镀：用机械冲击作用在工件表面形成涂层，如冲击
透明绝缘油 绿色绝缘油
黑色绝缘油
(绝缘油通常为乙酸乙脂、甲苯、二甲苯、丙烯酸、色素等物质的混合物）
使其表面形成镀层，如电镀铜、镍、铬等。 2、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，如铝合金的阳极氧化。
--表面处理技术简介
除蜡/除油：除去塑胶件表面的污垢,促使粗化均匀。主要成份为氢氧化钠、磷酸 钠、碳酸钠、表面活性剂等，工作温度为40—60℃。
预粗化：一种有机膨胀剂（二甲基甲酰胺）溶液，主要用于ABS+PC材料的产品， 它对塑胶件表面有溶胀作用，以保证后面的粗化工序能顺利进行，工作温度 为30-40℃。
粗化：主要成分为铬酸酐（CrO3）和硫酸，工作温度为60—70℃，其作用为使塑 胶件表面粗糙以增加表面积，并生成某些极性基团使胶件表面由憎水性变成 亲水性。
2、离子注入：高压下将不同离子注入工件表面令其表面改 性的过程，如注硼。
3、化学气相沉积（CVD）：低压下，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，如气相沉积氧化硅、 氮化硅等。
--表面处理技术简介
五、其它方法 1、涂装：将涂料喷到或刷到工件表面形成涂层，如喷漆、
刷漆等。 2、冲击镀：用机械冲击作用在工件表面形成涂层，如冲击
透明绝缘油 绿色绝缘油
黑色绝缘油
(绝缘油通常为乙酸乙脂、甲苯、二甲苯、丙烯酸、色素等物质的混合物）
表面处理工艺培训课件.pptx
3.1.6 激光表面强化
UW-自动化工程部
激光表面强化是用聚焦的激光束射向钢件表面，在极短时间内将工件表层极 薄的材料加热到相变温度或熔点以上的温度，又在极短时间内冷却使工件表面淬 硬强化。激光表面强化可分为激光相变强化处理、激光表面合金化处理和激光熔 覆处理等。
UW-自动化工程部
激光表面强化的热影响区小，变形小，操作方便，主要用于局部强化的零件，如冲 裁模、曲轴、凸轮、凸轮轴、花键轴、精密仪器导轨、高速钢刀具、齿轮及内燃机缸套等。
定性能要求的工艺方法，称为表面处理。
二、表面处理技术的分类（按工艺特点）
UW-自动化工程部
①表面改性技术（金属、非金属） 通过物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、相组成、微观结构、缺陷
状态、应力状态。材料表面化学组成不变。 ②表面合金化技术（金属）
通过物理方法，使添加材料进入基体，形成合金化层。 ③表面转化膜技术（金属）
3.1.5.1 机械抛光 3.1.5.1.1 轮式抛光
UW-自动化工程部
用高速旋转的柔性抛光轮和极细的磨料对工件表面进行滚压和微量切削实现抛光。 抛光轮用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成，用于较大零件的抛光。
3.1.5.1.2 滚筒抛光和振动抛光
UW-自动化工程部
将工件、磨料和抛光液装入滚筒或振动箱内，滚筒缓慢滚动或振动箱振动，使工件与工件， 工件与磨料相互摩擦，加上抛光液的化学作用，除去工件表面的油污、锈层，磨去凸峰，从而 获得光滑的表面。用于细小而量大零件的抛光，后者比前者生产率高，抛光效果更好。
表面处理技术培训课程共张课件
总结词
热喷涂是一种利用热源将涂层材料加热熔化或软化后喷射到 基材表面形成涂层的过程，以达到防腐、耐磨和隔热等目的 。
详细描述
热喷涂技术适用于各种金属和非金属材料，如钢铁、铜、铝 、玻璃和陶瓷等。通过选择适当的涂层材料和工艺参数，可 以获得均匀、致密的涂层，提高产品的耐腐蚀性、耐磨性和 隔热性等性能。
03
CHAPTER
表面处理技术应用实例
金属表面的防腐与耐磨处理
总结词
通过表面处理技术，增强金属 的耐腐蚀和耐磨性能，提高其
使用寿命。
电镀
通过在金属表面覆盖一层耐腐 蚀的金属或合金，如锌、铬等 ，以增强其耐腐蚀性能。
涂层
采用涂层材料，如油漆、塑料 等，在金属表面形成保护层， 提高其耐磨性能。
热喷涂
利用热源将熔融状态的喷涂材 料喷涂到金属表面，形成耐磨
、耐腐蚀的涂层。
非金属表面的装饰与功能化处理
总结词
通过表面处理技术，赋予非金属材料 特定的外观和功能特性，满足多样化 的应用需求。
染色
利用染料对非金属表面进行染色，以 改变其外观颜色和纹理。
喷涂
采用喷涂材料，如油漆、涂料等，对 非金属表面进行装饰和保护。
。
电子和通讯
提高电子元件和通讯设备的导 电性能、电磁屏蔽效果和装饰
性。
表面处理技术的发展趋势
环保化
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常用零件表面处理工艺
制作：自动化-工程部 时间：2016年4月30日
UW-自动化工程部
表面处理的概念 表面处理技术的分类 常见的表面处理方法 常用材料的表面处理方法
一、表面处理概念
UW-自动化工程部
利用现代物理、化学、金属学和热处理等学科的边缘性新技术来
改变零件表面的状况和性质，使之与心部材料作优化组合，以达到预
均为钢铁表面的化学转化膜，对钢 铁的内部结构，组织无任何的影响， 且都有一定的抗腐蚀作用。
2. 磷化膜相对粗糙（仅是相对而言），一般是亚光；
3. 在金属冷加工工艺中起减摩润滑的作用。
UW-自动化工程部
选择性及优缺点：
1. 磷化的防锈性要高于发黑，发黑的颜色黑亮，如果要防护性高就用磷化，如果要 求颜色就用发黑； 2. 对于磷化与发黑处理在加工成本方面前者的成本高于后者； 3. 由于磷化后的零件的表面一般情况为亚光，因此相比较清洁会比发黑处理麻烦。
通过化学方法，使添加材料与基体发生化学反应，形成转化膜。 ④表面涂（镀）层技术（金属、非金属）
通过物理、化学方法，使添加材料在基体表面形成镀、涂层。 基材不参与涂层的形成。
UW-自动化工程部
三、常见的表面处理方法
3.1 表面改性技术
通过物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、相组成、微观结 构、缺陷状态、应力状态。材料表面化学组成不变。
3.1.5.2 化学抛光
UW-自动化工程部
将金属零件浸入特制的化学溶液中，利用金属表面凸起部位比凹洼部位溶解速度 快的现象，实现零件表面的抛光。
3.1.5.3 生物抛光
UW-自动化工程部
生物抛光是一种用纤维素酶改善纤维素纤维制品表面的整理工艺,以达到持久的抗 起毛起球并增加织物的光洁度和柔软度。生物抛光是去除从纱表面伸出来的细微纤维, 这些微纤被去除了就不会起毛起球，色泽也更光亮，表面茸毛减少使得布面更光洁。
彩色奥氏体不锈钢
彩色铁素体不锈钢
马氏体不锈钢
Uwk.baidu.com-自动化工程部
奥氏体不锈钢
其显微组织为奥氏体，它是在高铬不锈钢中添加适当的镍（镍的质量分数为8％~25%）而形 成的，具有奥氏体组织的不锈钢。奥氏体型不锈钢以1Cr18Ni9Ti合金为基础，在此基础上随着不 同的用途，发展成铬镍奥氏体不锈钢系列,这类不锈钢的国家标准牌号有1Cr17Mn6Ni15N、 1Cr18Mn8Ni5N、 1Cr18Ni9、 0Cr23Ni13等。
不锈钢着黑色主要应用于光学小光场合，着色方法有铬酸浴熔融法、铬酸盐 化学氧化法、硫化法。
3.3.2.2 不锈钢着彩色
UW-自动化工程部
不锈钢表面去除氧化膜厚，采用铬酸-硫酸等溶液处理，可以得到不同的颜色，膜的颜色随厚 度变化而变化，同时与材料的成分和表面处理方法有一定关系。
常用不锈钢中，奥氏体不锈钢最适合着色处理；而铁素体由于着色溶液有腐蚀倾向，得到的 色彩不如前者鲜艳；马氏体耐腐蚀性能更差，仅能得到灰黑或黑色的表面。
高精准的硬化表面
表面选择性的硬化
激光冲击强化
3.2 表面合金化技术
UW-自动化工程部
通过物理方法，使添加材料进入基体，形成合金化层。该技术的典型工艺，就是 金属的渗碳、渗氮处理。通常是将金属与渗剂同放置于密闭的腔体内，采用加热、真 空等措施，活化金属表面，经分解、吸收、扩散过程等作用使碳、氮进入金属基体。
铁素体不锈钢
它的内部显微组织为铁素体，其铬的质量分数在11.5％~32.0%范围内。随着铬含量的提高， 其耐酸性能也提高，加入钼（Mo）后，则可提高耐酸腐蚀性和抗应力腐蚀的能力。这类不锈钢 的国家标准牌号有00Cr12、1Cr17、00Cr17Mo、00Cr30Mo2等。
马氏体不锈钢
它的显微组织为马氏体。这类钢中铬的质量分数为11.5％~18.0％，但碳 的质量分数最高可达0.6％。碳含量的增高，提高了钢的强度和硬度。在这 类钢中加入的少量镍可以促使生成马氏体，同时又能提高其耐蚀性。这类钢 的焊接性较差。列入国家标准牌号的钢板有1Cr13、2 Cr13、3Cr13、 1Cr17Ni2等。
3.1.6 激光表面强化
UW-自动化工程部
激光表面强化是用聚焦的激光束射向钢件表面，在极短时间内将工件表层极 薄的材料加热到相变温度或熔点以上的温度，又在极短时间内冷却使工件表面淬 硬强化。激光表面强化可分为激光相变强化处理、激光表面合金化处理和激光熔 覆处理等。
UW-自动化工程部
激光表面强化的热影响区小，变形小，操作方便，主要用于局部强化的零件，如冲 裁模、曲轴、凸轮、凸轮轴、花键轴、精密仪器导轨、高速钢刀具、齿轮及内燃机缸套等。
3.1.5.1 机械抛光 3.1.5.1.1 轮式抛光
UW-自动化工程部
用高速旋转的柔性抛光轮和极细的磨料对工件表面进行滚压和微量切削实现抛光。 抛光轮用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成，用于较大零件的抛光。
3.1.5.1.2 滚筒抛光和振动抛光
UW-自动化工程部
将工件、磨料和抛光液装入滚筒或振动箱内，滚筒缓慢滚动或振动箱振动，使工件与工件， 工件与磨料相互摩擦，加上抛光液的化学作用，除去工件表面的油污、锈层，磨去凸峰，从而 获得光滑的表面。用于细小而量大零件的抛光，后者比前者生产率高，抛光效果更好。
UW-自动化工程部
分类
大概成分（%）
C
Cr
Ni
铁素体系列 <0.35 16-27
-
马氏体系列 <1.2
11-15
-
奥氏体系列 <0.25
>16
>7
淬火性 耐蚀性 加工性 可焊接性
无
佳
自硬性
可
无
优
尚佳 可 优
尚可 不可
优
磁性
有 有 无
马氏体不锈钢并不是都不可焊接，只是受某些条件的限制，如焊前应预热焊 后应作高温回火等，而使焊接工艺比较复杂。实际生产中一些马氏体不锈钢如 1Cr13，2Cr13以及2Cr13与45钢焊接还是比较多的。
注意：
无论是发黑处理还是磷化处理，在处理之前均首先需对零件表面 要预处理（彻底的除锈），对于未预处理的零部件即使发黑处理或者 磷化处理也会在后续工作中使零件表面出现生锈或腐蚀的现象。
UW-自动化工程部
3.3.2 不锈钢着色 随着不锈钢的应用普及，不锈钢着色工艺需求逐步得到重视，目前不锈钢
不仅可以着黑色，还可以得到蓝色、绿色、褐色、橙色等颜色。 3.3.2.1 不锈钢着黑色
对比选择：
奥氏体不锈钢属于铬镍不锈钢 具有很高的耐蚀性，优良的塑性，良好的焊接性及低温韧性，不具有磁性，易
加工硬化。主要用于在腐蚀介质中工作的零件、容器、管道、医疗器械以及抗磁环 境中。
常用材料
430
410 以 Cr18Ni19 为基础
气体渗碳 法示意图
渗碳过程分析
UW-自动化工程部
煤油滴入渗碳炉后，经过高温热裂分解一氧化碳(CO)，二氧化碳(CO2)，氧(O2)，氢(H2)和饱和碳 氢化合物(CnH2n+2)及不饱和碳氢合化物(CnH2n)等多种混合气体。 气体渗碳主要利用其中一氧化碳， 饱和的碳氢化合物和不饱和的碳氢化合物，靠这些气体在渗碳温度分解得到原子状态的碳而产生 渗碳作用。
磷化处理零件
UW-自动化工程部
名称
处理条件
发黑
在浓碱溶液中煮沸 （135°-155°），生成四 氧化三铁氧化膜
颜色
膜特性
黑色（蓝色/ 膜厚度0.5-1.6um， 黑蓝色） 吸附性好
耐腐 蚀性
实际应用
金属热处理的一种常用手段，原理是 差 使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝
空气，达到防锈目的；
磷化
在磷酸盐溶液中发生化学 反应，生成结晶性磷酸盐 膜
灰白色至黑色
膜厚度5-20um，吸 附性好
一般
给基体金属提供保护，在一定程度上 防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底提 高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；
名称
区别
共性
发黑 磷化
1. 使工件表面的铁氧化为四氧化三铁来达到防腐的 目的，几乎不增加原零件尺寸；
2. 发黑膜光滑，可以做到光亮效果。
1. 工件表面有磷酸二氢盐的沉淀，一般会增加5-20 微米，磷化后将孔隙封闭（一般是浸防锈油）即 可达到防锈的目的；
3.1.3 滚压
UW-自动化工程部
滚压是在常温上用硬质滚柱或滚轮施压于旋转的工件表面上，并沿母线方向移动， 使工件表面塑性变形、硬化，以获得准确、光洁和强化的表面，或特定花纹的处理工 艺。
3.1.4 拉丝
UW-自动化工程部
在外力作用下使金属强行通过模具,金属横截面积被压缩,并获得所要求的横截面积 形状和尺寸的技术加工方法称为金属拉丝工艺。使其改变形状、尺寸的工具称为拉丝模。 拉丝可根据装饰需要，制成直纹、乱纹、波纹、螺纹等几种。
发黑处理零件
UW-自动化工程部
磷化：是一种化学与电化学反应形成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被腐蚀；用于涂漆前打底， 提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。磷化是常用的前处理技 术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用 磷化。工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层 不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。
2CO → CO2 + [C] CnH2n+2 → (n+1)H2 + n[C]
一氧化碳在高温渗碳时，其分解速度较慢，分解与吸收基本平衡，因此， 一般没有过剩碳沉积，而不饱和碳氢化合物，渗碳开始时会猛烈地析出碳，形 成一层碳黑，附于零件表面，阻止渗碳的进行。所以，渗碳气体中不饱和碳氢 化合物含量应控制低些。
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喷砂处理是利用高速喷射出的砂粒或铁粒，对工件表面进行撞击，以提高零件的部
分力学性能和改变表面状态的工艺方法。
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喷砂与喷丸处理，工艺相似，主要差别在沙粒直径上。该工艺主要应用于提高零件机
械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐蚀性等，还可用于表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊
件的残余应力等。
3.1.1 表面淬火 3.1.2 喷砂 3.1.3 滚花 3.1.4 拉丝 3.1.5 抛光 3.1.6 激光表面强化
3.1.1 表面淬火
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表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表 层奥氏体化后进行快速冷却（淬火），使表面硬化的一种热处理方法。
3.1.2 喷砂
直纹
乱纹
波纹
螺纹
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直纹拉丝
是指在金属表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。
乱纹拉丝 是在高速运转的铜丝刷下，使金属板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则、无明显纹路的亚光丝 纹。这种加工对金属板的表面要求较高。 波纹 一般在刷光机或擦纹机上制取。利用上组磨辊的轴向运动，在金属板表面磨刷，得出波浪式纹路。
定性能要求的工艺方法，称为表面处理。
二、表面处理技术的分类（按工艺特点）
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①表面改性技术（金属、非金属） 通过物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、相组成、微观结构、缺陷
状态、应力状态。材料表面化学组成不变。 ②表面合金化技术（金属）
通过物理方法，使添加材料进入基体，形成合金化层。 ③表面转化膜技术（金属）
3.3 表面转化膜技术
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通过化学方法，使添加材料与基体发生化学反应，形成转化膜。
3.3.1 钢铁的发黑与磷化处理 3.3.2 不锈钢着色 3.3.3 铜及铜合金着色 3.3.4 铝合金的氧化与着色处理
3.3.1 钢铁的发黑与磷化处理
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发黑：是金属热处理的一种常用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气，达到防锈目 的。外观要求不高时可以采用发黑处理，钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。发蓝处理是 一种化学表面处理，其主要作用是在工件表面形成一层致密的氧化膜，防止工件腐蚀上锈，提高工件 的耐磨性，它只是一种表面处理，不会对内部组织产生任何的影响，它不是热处理，和淬火有根本的 区别。
螺纹 是用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机，将其固定在桌面上，与桌子边沿成60 度左右的角度，另外做一个装有固定金属板的拖板，在拖板上贴一条边沿齐直 的聚酯薄膜用来限制螺纹进度。利用毛毡的旋转与拖板的直线移动，在金属板 表面旋擦出宽度一致的螺纹纹路。
3.1.5 抛光
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抛光是对零件表面进行修饰的一种光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提 高甚至不能保持原有的加工精度，随预加工状况不同，抛光后的Ra值可达1.6～0.008 m ，按照实现原理的不同，可分为机械抛光和化学抛光。
制作：自动化-工程部 时间：2016年4月30日
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表面处理的概念 表面处理技术的分类 常见的表面处理方法 常用材料的表面处理方法
一、表面处理概念
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利用现代物理、化学、金属学和热处理等学科的边缘性新技术来
改变零件表面的状况和性质，使之与心部材料作优化组合，以达到预
均为钢铁表面的化学转化膜，对钢 铁的内部结构，组织无任何的影响， 且都有一定的抗腐蚀作用。
2. 磷化膜相对粗糙（仅是相对而言），一般是亚光；
3. 在金属冷加工工艺中起减摩润滑的作用。
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选择性及优缺点：
1. 磷化的防锈性要高于发黑，发黑的颜色黑亮，如果要防护性高就用磷化，如果要 求颜色就用发黑； 2. 对于磷化与发黑处理在加工成本方面前者的成本高于后者； 3. 由于磷化后的零件的表面一般情况为亚光，因此相比较清洁会比发黑处理麻烦。
通过化学方法，使添加材料与基体发生化学反应，形成转化膜。 ④表面涂（镀）层技术（金属、非金属）
通过物理、化学方法，使添加材料在基体表面形成镀、涂层。 基材不参与涂层的形成。
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三、常见的表面处理方法
3.1 表面改性技术
通过物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、相组成、微观结 构、缺陷状态、应力状态。材料表面化学组成不变。
3.1.5.2 化学抛光
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将金属零件浸入特制的化学溶液中，利用金属表面凸起部位比凹洼部位溶解速度 快的现象，实现零件表面的抛光。
3.1.5.3 生物抛光
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生物抛光是一种用纤维素酶改善纤维素纤维制品表面的整理工艺,以达到持久的抗 起毛起球并增加织物的光洁度和柔软度。生物抛光是去除从纱表面伸出来的细微纤维, 这些微纤被去除了就不会起毛起球，色泽也更光亮，表面茸毛减少使得布面更光洁。
彩色奥氏体不锈钢
彩色铁素体不锈钢
马氏体不锈钢
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奥氏体不锈钢
其显微组织为奥氏体，它是在高铬不锈钢中添加适当的镍（镍的质量分数为8％~25%）而形 成的，具有奥氏体组织的不锈钢。奥氏体型不锈钢以1Cr18Ni9Ti合金为基础，在此基础上随着不 同的用途，发展成铬镍奥氏体不锈钢系列,这类不锈钢的国家标准牌号有1Cr17Mn6Ni15N、 1Cr18Mn8Ni5N、 1Cr18Ni9、 0Cr23Ni13等。
不锈钢着黑色主要应用于光学小光场合，着色方法有铬酸浴熔融法、铬酸盐 化学氧化法、硫化法。
3.3.2.2 不锈钢着彩色
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不锈钢表面去除氧化膜厚，采用铬酸-硫酸等溶液处理，可以得到不同的颜色，膜的颜色随厚 度变化而变化，同时与材料的成分和表面处理方法有一定关系。
常用不锈钢中，奥氏体不锈钢最适合着色处理；而铁素体由于着色溶液有腐蚀倾向，得到的 色彩不如前者鲜艳；马氏体耐腐蚀性能更差，仅能得到灰黑或黑色的表面。
高精准的硬化表面
表面选择性的硬化
激光冲击强化
3.2 表面合金化技术
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通过物理方法，使添加材料进入基体，形成合金化层。该技术的典型工艺，就是 金属的渗碳、渗氮处理。通常是将金属与渗剂同放置于密闭的腔体内，采用加热、真 空等措施，活化金属表面，经分解、吸收、扩散过程等作用使碳、氮进入金属基体。
铁素体不锈钢
它的内部显微组织为铁素体，其铬的质量分数在11.5％~32.0%范围内。随着铬含量的提高， 其耐酸性能也提高，加入钼（Mo）后，则可提高耐酸腐蚀性和抗应力腐蚀的能力。这类不锈钢 的国家标准牌号有00Cr12、1Cr17、00Cr17Mo、00Cr30Mo2等。
马氏体不锈钢
它的显微组织为马氏体。这类钢中铬的质量分数为11.5％~18.0％，但碳 的质量分数最高可达0.6％。碳含量的增高，提高了钢的强度和硬度。在这 类钢中加入的少量镍可以促使生成马氏体，同时又能提高其耐蚀性。这类钢 的焊接性较差。列入国家标准牌号的钢板有1Cr13、2 Cr13、3Cr13、 1Cr17Ni2等。
3.1.6 激光表面强化
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激光表面强化是用聚焦的激光束射向钢件表面，在极短时间内将工件表层极 薄的材料加热到相变温度或熔点以上的温度，又在极短时间内冷却使工件表面淬 硬强化。激光表面强化可分为激光相变强化处理、激光表面合金化处理和激光熔 覆处理等。
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激光表面强化的热影响区小，变形小，操作方便，主要用于局部强化的零件，如冲 裁模、曲轴、凸轮、凸轮轴、花键轴、精密仪器导轨、高速钢刀具、齿轮及内燃机缸套等。
3.1.5.1 机械抛光 3.1.5.1.1 轮式抛光
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用高速旋转的柔性抛光轮和极细的磨料对工件表面进行滚压和微量切削实现抛光。 抛光轮用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成，用于较大零件的抛光。
3.1.5.1.2 滚筒抛光和振动抛光
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将工件、磨料和抛光液装入滚筒或振动箱内，滚筒缓慢滚动或振动箱振动，使工件与工件， 工件与磨料相互摩擦，加上抛光液的化学作用，除去工件表面的油污、锈层，磨去凸峰，从而 获得光滑的表面。用于细小而量大零件的抛光，后者比前者生产率高，抛光效果更好。
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分类
大概成分（%）
C
Cr
Ni
铁素体系列 <0.35 16-27
-
马氏体系列 <1.2
11-15
-
奥氏体系列 <0.25
>16
>7
淬火性 耐蚀性 加工性 可焊接性
无
佳
自硬性
可
无
优
尚佳 可 优
尚可 不可
优
磁性
有 有 无
马氏体不锈钢并不是都不可焊接，只是受某些条件的限制，如焊前应预热焊 后应作高温回火等，而使焊接工艺比较复杂。实际生产中一些马氏体不锈钢如 1Cr13，2Cr13以及2Cr13与45钢焊接还是比较多的。
注意：
无论是发黑处理还是磷化处理，在处理之前均首先需对零件表面 要预处理（彻底的除锈），对于未预处理的零部件即使发黑处理或者 磷化处理也会在后续工作中使零件表面出现生锈或腐蚀的现象。
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3.3.2 不锈钢着色 随着不锈钢的应用普及，不锈钢着色工艺需求逐步得到重视，目前不锈钢
不仅可以着黑色，还可以得到蓝色、绿色、褐色、橙色等颜色。 3.3.2.1 不锈钢着黑色
对比选择：
奥氏体不锈钢属于铬镍不锈钢 具有很高的耐蚀性，优良的塑性，良好的焊接性及低温韧性，不具有磁性，易
加工硬化。主要用于在腐蚀介质中工作的零件、容器、管道、医疗器械以及抗磁环 境中。
常用材料
430
410 以 Cr18Ni19 为基础
气体渗碳 法示意图
渗碳过程分析
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煤油滴入渗碳炉后，经过高温热裂分解一氧化碳(CO)，二氧化碳(CO2)，氧(O2)，氢(H2)和饱和碳 氢化合物(CnH2n+2)及不饱和碳氢合化物(CnH2n)等多种混合气体。 气体渗碳主要利用其中一氧化碳， 饱和的碳氢化合物和不饱和的碳氢化合物，靠这些气体在渗碳温度分解得到原子状态的碳而产生 渗碳作用。
磷化处理零件
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名称
处理条件
发黑
在浓碱溶液中煮沸 （135°-155°），生成四 氧化三铁氧化膜
颜色
膜特性
黑色（蓝色/ 膜厚度0.5-1.6um， 黑蓝色） 吸附性好
耐腐 蚀性
实际应用
金属热处理的一种常用手段，原理是 差 使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝
空气，达到防锈目的；
磷化
在磷酸盐溶液中发生化学 反应，生成结晶性磷酸盐 膜
灰白色至黑色
膜厚度5-20um，吸 附性好
一般
给基体金属提供保护，在一定程度上 防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底提 高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；
名称
区别
共性
发黑 磷化
1. 使工件表面的铁氧化为四氧化三铁来达到防腐的 目的，几乎不增加原零件尺寸；
2. 发黑膜光滑，可以做到光亮效果。
1. 工件表面有磷酸二氢盐的沉淀，一般会增加5-20 微米，磷化后将孔隙封闭（一般是浸防锈油）即 可达到防锈的目的；
3.1.3 滚压
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滚压是在常温上用硬质滚柱或滚轮施压于旋转的工件表面上，并沿母线方向移动， 使工件表面塑性变形、硬化，以获得准确、光洁和强化的表面，或特定花纹的处理工 艺。
3.1.4 拉丝
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在外力作用下使金属强行通过模具,金属横截面积被压缩,并获得所要求的横截面积 形状和尺寸的技术加工方法称为金属拉丝工艺。使其改变形状、尺寸的工具称为拉丝模。 拉丝可根据装饰需要，制成直纹、乱纹、波纹、螺纹等几种。
发黑处理零件
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磷化：是一种化学与电化学反应形成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被腐蚀；用于涂漆前打底， 提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。磷化是常用的前处理技 术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用 磷化。工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层 不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。
2CO → CO2 + [C] CnH2n+2 → (n+1)H2 + n[C]
一氧化碳在高温渗碳时，其分解速度较慢，分解与吸收基本平衡，因此， 一般没有过剩碳沉积，而不饱和碳氢化合物，渗碳开始时会猛烈地析出碳，形 成一层碳黑，附于零件表面，阻止渗碳的进行。所以，渗碳气体中不饱和碳氢 化合物含量应控制低些。
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喷砂处理是利用高速喷射出的砂粒或铁粒，对工件表面进行撞击，以提高零件的部
分力学性能和改变表面状态的工艺方法。
UW-自动化工程部
喷砂与喷丸处理，工艺相似，主要差别在沙粒直径上。该工艺主要应用于提高零件机
械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐蚀性等，还可用于表面消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊
件的残余应力等。
3.1.1 表面淬火 3.1.2 喷砂 3.1.3 滚花 3.1.4 拉丝 3.1.5 抛光 3.1.6 激光表面强化
3.1.1 表面淬火
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表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表 层奥氏体化后进行快速冷却（淬火），使表面硬化的一种热处理方法。
3.1.2 喷砂
直纹
乱纹
波纹
螺纹
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直纹拉丝
是指在金属表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。
乱纹拉丝 是在高速运转的铜丝刷下，使金属板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则、无明显纹路的亚光丝 纹。这种加工对金属板的表面要求较高。 波纹 一般在刷光机或擦纹机上制取。利用上组磨辊的轴向运动，在金属板表面磨刷，得出波浪式纹路。
定性能要求的工艺方法，称为表面处理。
二、表面处理技术的分类（按工艺特点）
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①表面改性技术（金属、非金属） 通过物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、相组成、微观结构、缺陷
状态、应力状态。材料表面化学组成不变。 ②表面合金化技术（金属）
通过物理方法，使添加材料进入基体，形成合金化层。 ③表面转化膜技术（金属）
3.3 表面转化膜技术
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通过化学方法，使添加材料与基体发生化学反应，形成转化膜。
3.3.1 钢铁的发黑与磷化处理 3.3.2 不锈钢着色 3.3.3 铜及铜合金着色 3.3.4 铝合金的氧化与着色处理
3.3.1 钢铁的发黑与磷化处理
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发黑：是金属热处理的一种常用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气，达到防锈目 的。外观要求不高时可以采用发黑处理，钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。发蓝处理是 一种化学表面处理，其主要作用是在工件表面形成一层致密的氧化膜，防止工件腐蚀上锈，提高工件 的耐磨性，它只是一种表面处理，不会对内部组织产生任何的影响，它不是热处理，和淬火有根本的 区别。
螺纹 是用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机，将其固定在桌面上，与桌子边沿成60 度左右的角度，另外做一个装有固定金属板的拖板，在拖板上贴一条边沿齐直 的聚酯薄膜用来限制螺纹进度。利用毛毡的旋转与拖板的直线移动，在金属板 表面旋擦出宽度一致的螺纹纹路。
3.1.5 抛光
UW-自动化工程部
抛光是对零件表面进行修饰的一种光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提 高甚至不能保持原有的加工精度，随预加工状况不同，抛光后的Ra值可达1.6～0.008 m ，按照实现原理的不同，可分为机械抛光和化学抛光。