电镀及表面转化的前处理.

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2. 有机溶剂除油
有机溶剂除油在小规模脱脂中较为常用，能去除碱液难以除 净的高黏度、高滴落点油脂。且在常温下用简单的器具和汽油、 煤油等就可进行手工清洗，对于各种尺寸和形状的金属工件都 能适用。 有机溶剂除油就是利用有机溶剂能够溶解除去油脂。常用的 有机溶剂有：汽油、煤油、酒精、丙酮、苯类（苯、甲苯、二 甲苯）以及某些氯化烷烃（三氯乙烯、四氯化碳、四氯乙烯）。 一般采用汽油。有机烃类溶剂易燃，对大多数金属无腐蚀作用， 多用于冷态浸渍或擦拭除油；有机氯化烃类溶剂不易燃，对油 脂的溶解能力很强，除油效率高，除铝镁外，对大多数金属无 腐蚀作用，可用浸渍擦拭法，也允许加温操作，进行气、液相 联合除油。溶剂还可以再生循环使用。
磨料本身的棱角也被磨平而变钝，降低了对金属表面的切削 能力，但磨料破碎，能产生无数的新棱尖，使磨料的磨削能力 “再生”。电镀磨光多使用弹性轮，磨料与磨轮工作面的粘接 能力较小，工作时旧磨料不断脱落，新磨料迅速显现。当磨料 逐渐脱落后，磨轮的磨削力大大降低。 磨光可根据零件表面状态和质量要求高低，进行一次磨光和 几次（磨料粒度逐渐减小）磨光，磨光后零件表面粗糙度值Ra 可达0.4 μ m，油磨效果更好。 磨光适用于加工一切金属材料和部分非金属材料。磨光效果 主要取决于磨料的特性、魔光轮的刚性和轮轴的旋转速度。
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化学抛光，是金属零件在特定条件下的化学浸蚀。在浸蚀过 程中，金属表面被溶液浸蚀和整平，从而获得了较光亮的表面。 在化学抛光过程中，或因金属微观表面形成了不均匀的钝化 膜，或因形成类似电解抛光过程中所形成的稠性黏膜，使表面 微观凸出部分的溶解速度显著大于微观凹入部分，因此降低了 零件表面的显微粗糙程度，使零件表面比较光亮和平整。 同电解抛光比较，化学抛光设备简单，可以处理细管、深孔 及形状更为复杂的零件，但化学抛光的表面质量，一般略低于 电解抛光，溶液的调整和再生也较困难，往往抛光过程中会析 出氧化氮等有害气体。
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抛光与磨光相比，对金属表面没有明显的切削作用，使金属 表面产生微区塑性变形达到整平目的。因零件与抛光轮摩擦时 产生大量热能，使表面温度升高，在抛光压力和高温作用下， 将表面微观凸起的部分压成扁平状，出现了塑性流动填补到周 围凹洼处，以此变得平整获得光亮的表面。在抛光过程中，因 高温的作用加速了金属的氧化，表面生成了氧化膜，在挤压过 程中氧化膜会被碾碎排除，刚出现的纯净金属表面又被氧化， 这种情况在不断反复进行着，所以抛光时产生的粉尘大部分是 金属氧化物。
15~30
5~10
5~10
5~15
50~70
10~15
5~10
5~15
30~40
5~10
5~15
40~60
5~10
60~100
5~10
“海鸥” 洗涤剂
OP-10 乳化剂 1~3 80~90 80~90
80~100
2~4
2~4
1~3 2~3 70 1~3 70~90
温度
80~90
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80~90
80~90
电镀及表面转化的前处理
曾齐 应用化学
目 录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概述 粗糙表面的整平 脱脂 除锈 不同基体金属的镀前处理 电镀前处理工艺过程与实施
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第一节 概述
电镀或化学转化膜的工艺过程通常可分为前处理、电镀或化 学转化、后处理三个过程。化学转化与电镀的前处理大致相同， 因材料不同而略有差异。同一材料进行不同的表面处理，前处 理可能不同。 镀前化学处理包括粗糙表面的整平、除油、除锈（又称活化、 浸蚀）。除锈即除去表面的氧化物、锈蚀物、钝化膜等（包括 强浸蚀、电化学浸蚀和弱浸蚀）。金属前处理并非都要经过以 上各工序，要根据具体要求而定。若电镀之前，工件表面不清 洁或者有锈，则沉积出来的镀层与基体结合不牢，轻者起泡， 重者起皮、脱落，且镀层往往是不连续的，甚至是疏松的。镀 前处理方法可分为机械法、化学法和电化学法。 电镀前后处理不当，得不到合格的电镀层及化学转化膜。
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工艺 条件
硫酸
盐酸 重铬酸钾 硫脲 烷基磺酸 钠 OP-10乳 化剂 平平加乳 化剂 若丁 六亚甲基 四胺 自来水
质量浓度ρ B/(g/L)（除注明者外）
配方1
256
配方2Biblioteka Baidu
80~135
配方3
配方4
配方5
35~45
配方6
100
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常用的除油方法有：有机溶剂除油法、化学除油法、电化学 除油法、擦拭除油法（包括滚筒除油法）以及上述方法的联合 法。 除尽油脂的零件，可用以下两法检验。 （1）水滴试验法。又称水珠试验法。即将水珠滴于零件表 面上，若零件表面除油不彻底，水珠便滴成球形，当零件摆动 时，球形水珠立即会滚落下来。反之，当除油彻底时，水滴则 成水膜状散布于零件表面上。 （2）挂水试验法。将被检查的零件放入水中，然后提起， 观察挂水后水膜被油膜间断的状态。若零件表面有一层连续的 水膜存在，无间断状态，即表示零件整个表面除油彻底；反之， 除油不彻底，还得继续进行除油。
2
第二节 粗糙表面的整平
铸造零件表面都残留着许多毛刺和型砂，造成表面的砂眼、 坑凹和不平整状态，必须采取相应的方法除去，如磨光、机械 抛光、电抛光、滚光、喷砂处理等。
1. 磨光
磨光是借助粘有磨料特制魔光轮（或带）的旋转，以切削金 属零件表面的过程。磨光可去掉零件表面的毛刺、锈蚀、划痕、 焊瘤、焊缝、砂眼、氧化皮等各种宏观缺陷。 磨光用装在磨光机上的磨轮进行磨削加工，磨轮上用骨胶、 牛皮胶或明胶粘附不同磨料，并做高速旋转，切削零件表面， 以磨去零件各种宏观缺陷、腐蚀痕、划痕、焊渣、砂眼和氧化 皮。磨料对金属表面的高速强烈作用，不但能产生弹性和塑性 变形，而且能产生很大的摩擦热，可以使零件表面烧伤，形成 蓝黑色氧化膜。 3
（2）酸性除油液 酸性除油液是由有机或无机酸加表面活性剂混合配制而成。 这是一种除油除锈一步法工艺。零件在这种除油液中，表面上 的锈蚀氧化层溶于浸蚀剂中，而油污则借助于表面活性剂的乳 化作用而被除去。生产中一般只用于对油污和锈蚀不太严重的 金属零件进行镀前预处理。常用工艺如下表。 酸性除油只适用于有少量油污的金属制品，当零件表面油污 严重时，应先用棉纱浸汽油擦洗。
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4. 滚光 5. 振动光饰 6. 刷光 7. 喷砂
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第三节 脱脂
在进行电镀、氧化和磷化前，必须清除零件表面上的油污， 除油效果直接影响电镀质量。脱脂的方法按使用温度分为： 常温脱脂法0~40 ℃、低温脱脂法35~55 ℃、中温脱脂法60 ~75 ℃、高温脱脂法80~100 ℃。 工件表面的油脂主要是各种碳氢化合物，有些与碱不起反 应，不可皂化，故称为非皂化油，去除这种油只能依靠乳化 或溶解作用来实现；而另一些油与碱发生皂化作用，称为皂 化油，可通过皂化、乳化和溶解作用去除这种油。皂化油主 要是各种脂肪酸的甘油酯，皂化产物是可溶于水的肥皂和甘 油。在化学除油过程中，常有预脱脂、再脱脂工艺。预脱脂 工艺除去非皂化油，从而有利于后一道脱脂工序脱去皂化油， 皂化油水解的时间较长。
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3.1 除油液
乳化作用：除油时，乳化剂分子的憎水基团和与零件表面的 油发生亲和作用，亲水基团则与除油水溶液接近，改变溶液与 油污的表面张力，使零件与溶液界面张力降低，增加溶液与油 污的表面积，使油污变得易于与水作用，油污和零件的表面引 力逐渐减弱，在温度、对流和搅拌的作用下，除去油污。且乳 化剂吸附在脱离金属表面的油污表面，防止小油滴重新黏附在 零件上，使其稳定存在于溶液中。 零件上非皂化油居多，只有通过乳化作用才能除去，因此应 充分考虑乳化作用。
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3. 电解抛光与化学抛光
在适当的溶液中，用电化学或化学方法对具有微观粗糙表面 的零件进行处理，能获得镜面光亮与整平的精饰加工表面。电 解抛光常用于某些工具的表面精加工，或用于制取高度反光的 表面以及制造金相试片等。化学抛光可用于仪器、铝质反光镜 的表面精饰，以及其他零件或镀层的装饰性加工。 电解抛光，是金属零件在特定条件下作为阳极的浸蚀。在电 解抛光过程中，阳极表面形成了具有高电阻率的稠性黏膜。这 层黏膜在表面的微观分布是不均匀的。微观凸出部分，电流密 度较高，溶解较快，而微观凹入处，电流密度较低，溶解较慢， 这样使微观凸出部分尺寸减小较慢，从而得到平整和光亮的目 的，这是黏膜理论。氧化膜理论则认为凸出部分与凹入部分都 形成氧化膜，但凸处氧化膜疏松，阳极电流密度高，氧气产生 多，使凸处氧化膜生成与溶解比凹处更快，反复进行使平面光 滑。
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2. 机械抛光
机械抛光是用装在抛光机上，且有 抛光膏的抛光轮对零件 表面进行加工的过程。抛光的目的是进一步降低零件表面的粗 糙度，获得光亮的外观。 抛光一般是在平整的表面上进行的，对基材没有明显的磨耗。 机械抛光既可用于镀前处理，也可用于镀后精加工。 机械抛光与磨光基本上相类似，只是用布重叠起来做成圆轮， 代替磨光轮，与砂轮不同的是抛光轮有弹性，表面没有粘接磨 料。抛光时，抛光机高速旋转，制件与抛光轮摩擦产生高温， 使制件金属塑性提高，在抛光轮的作用下，金属表面产生塑性 变形，凸起的部分被压入并流动，凹进的部分被添平，从而使 细微不平的表面进一步得到改善。抛光膏的化学成分及抛光时 周围的介质也起一定作用，在抛光过程中与被抛光金属发生化 学反应，降低或加速抛光速度。
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工艺 条件
NaOH
NaCO3
质量浓度ρ B/(g/L)
配方1 配方2
60~100
配方3
60~100
配方4
20~30 30~40
配方5
20~30 30~40
配方6
20~40 20~30
配方7
5~10 35~40
配方8
20~40 20~30
20~60
20~40
Na3PO4 .12H2O
Na2SiO3
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抛光金属表面时，抛去的实质上是金属的氧化层。大多数金 属的表面，很容易在极短时间（50ms）内生成一层薄氧化膜 （厚约1.4μ m），这层膜被抛光后，新的金属表面又迅速氧化， 继而又被抛去，这样反复进行抛光，最终就能获得平整、光亮 的抛光表面。 抛光可分为粗抛、中抛和精抛几种。粗抛是用硬轮对经过或 未经过磨光的表面进行抛光，它对基材有一定的磨削作用，能 除去粗的磨痕；中抛是用较硬的抛光轮对经过粗抛的表面做进 一步加工，它可除去粗抛留下的划痕，产生中等光亮的表面， 它对基体材料的磨削作用很小。 为了成功进行抛光，正确地选择抛光轮和抛光轮的圆周速度 是十分必要的。通常抛光轮的圆周速度要比磨光轮用的圆周速 度稍大，一般粗抛光时，可选较大的圆周速度，精抛光时则选 较小的圆周速度。
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对有些金属零件，如锌及合金，以及有色金属与非金属牙合 在一起的零件，或者油污较厚的其他金属零件，则只能或必须 采用有机溶剂除油法。 易燃性有机烃类溶剂，只能用浸渍、擦拭、刷洗等冷态加工 方法进行除油。设备简单，只需一个盛溶剂的容器和简单的擦 洗工具。适用于多种材料的金属零件，应用比较广泛。 不燃性有机氯化烃类溶剂除油，应用最多的是三氯乙烯和四 氯化碳，除油效果最好，但必须有通风和密封型良好的专用设 备。可进行冷法加工，也可加温进行处理。其除油方法有蒸气 除油法、喷射除油法、浸渍-蒸气除油法、浸渍-喷淋-蒸气联合 除油法等。
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3. 化学除油
化学除油利用表面活性剂的乳化作用，以除去非皂化性油脂； 利用热碱溶液对油脂的皂化和乳化作用，以除去皂化性油脂。 化学除油分为碱性除油、酸性除油、乳化液除油。除油方式有 喷淋脱脂和浸渍脱脂。
（1）碱性除油液 碱性除油过程包括对各种油类的乳化作用和对少数皂化油的 皂化作用。 皂化作用：酯在碱液中发生反应 (RCOO)3C3H5+3NaOH=3RCOONa+C3H5(OH)3 原来不溶于水的油脂变成可溶于水（特别是热水）的肥皂盒 甘油而被除去。
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1. 物理机械法除油
这是采用化学或电化学方法脱脂有困难时的一种脱脂方法， 有一下三种。 （1）擦揩法。这是用毛刺或抹布蘸上脱脂剂在工件表面擦 揩进行脱脂的方法。常使用的脱脂剂有去污剂、洗衣粉、维也 纳石灰、金属清洗剂等。 （2）燃烧法。把含有油脂的工件加热到300~400 ℃，将 油脂碳化后予以清除的方法。 （3）喷砂或喷丸法。这种在除锈中使用较多的方法也可用 于脱脂处理。皆有除油除锈功能。经喷砂处理的零件，可直接 进行电镀或化学转化。