表面处理基础知识共34页文档
公共基础知识表面处理技术基础知识概述
《表面处理技术基础知识概述》一、引言表面处理技术在现代工业中占据着至关重要的地位。
它不仅能够改善材料的外观，还能提高材料的性能，延长其使用寿命，满足各种不同的应用需求。
从日常生活中的五金制品到高科技领域的航空航天设备，表面处理技术都发挥着不可或缺的作用。
本文将对表面处理技术的基础知识进行全面的阐述与分析，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。
二、基本概念1. 表面处理的定义表面处理是指通过物理、化学或机械等方法，在材料表面形成一层具有特定性能的覆盖层，以改善材料的表面性能，如耐腐蚀性、耐磨性、装饰性等。
2. 表面处理的目的（1）提高材料的耐腐蚀性：通过在材料表面形成一层耐腐蚀的覆盖层，如电镀、化学镀、热浸镀等，可以有效地防止材料在恶劣环境下的腐蚀。
（2）提高材料的耐磨性：采用表面淬火、渗碳、渗氮等表面强化技术，可以提高材料的表面硬度和耐磨性，延长材料的使用寿命。
（3）改善材料的装饰性：通过电镀、喷涂、阳极氧化等方法，可以在材料表面形成各种颜色和光泽的覆盖层，提高材料的装饰性。
（4）提高材料的其他性能：如提高材料的导电性、导热性、绝缘性等。
3. 表面处理的分类（1）按处理方法分类：可分为物理表面处理、化学表面处理和机械表面处理。
- 物理表面处理：包括真空镀膜、离子注入、激光表面处理等。
- 化学表面处理：包括电镀、化学镀、热浸镀、化学转化膜等。
- 机械表面处理：包括喷砂、抛丸、磨光、滚光等。
（2）按处理目的分类：可分为防护性表面处理、装饰性表面处理和功能性表面处理。
- 防护性表面处理：主要目的是提高材料的耐腐蚀性和耐磨性。
- 装饰性表面处理：主要目的是改善材料的外观，提高其装饰性。
- 功能性表面处理：主要目的是提高材料的特定性能，如导电性、导热性、绝缘性等。
三、核心理论1. 表面物理化学表面物理化学是研究材料表面的物理和化学性质的学科。
它涉及到表面张力、表面能、吸附、润湿等概念。
在表面处理过程中，了解材料表面的物理化学性质对于选择合适的处理方法和工艺参数至关重要。
表面处理基础知识
十三、电镀存在色差原因-1
不同的镀种，引起色差的原因也不同，因此，这里主要讲一讲镀镍和 镀锌两个镀种引起色差的原因： 1、镀镍:
六、如何控制镀层的厚度
对于一个确定的产品来说，其电镀的膜厚主要与：装载量，电流和电镀 时间有关。此外，对镀锌产品来说，由于后续的钝化是一个溶解和成膜，相 互交织的一个过程，在这过程中，大约要损失掉1-2µm的厚度。因此，我们是 这样来管控镀层的厚度的：
根据产品的不同，合理的控制装载量，电流和时间。
四、镀覆的目的
①提高金属零件在使用环境中的抗蚀性能 ②装饰作用，使其外表光亮美观。 ③获取各种工作性能，如提高表面硬度，耐磨性；增加金属表面的反光 和防反射能力；提高导电性能，电磁性能，耐热性，钎锡性，防止热处 理的渗碳和渗氮的镀铜和镀锡，修复磨损零件，以及其它的特殊性能。
五、对镀层的质量要求
镀层与基体的结合要牢固，附着力好。 镀层在零件的主要表面上，要有均匀的厚度和细致的结构。 镀层应具有规定的厚度和尽可能少的孔隙。 ④镀层应具有规定的表面粗糙镀、硬度、色彩、以及盐雾等。 ⑤满足环保的要求，环境物质不能超标。
过环规的，小电流电镀，并且边电镀边检查，稍紧但能过即起缸，如果要 求具体膜厚的，根据常规的经验，电镀到差不多的时间，调小电流，取样去 做膜厚分析，对于镀锌品比要求的膜厚大2µm左右即起缸。
出货前，再做相应的环规或膜厚测试，合格后才发出。
七、影响电镀质量的因素
八、电镀工艺的基本过程
电镀的镀种不同，要求不同，而有不同的工艺流程，但设计一个完整的电镀 工艺流程，必须包括三个阶段：
表面处理的基本知识
阳极氧化
硫酸阳极氧化 铬酸阳极氧化 磷酸阳极氧化 草酸阳极氧化
英文 Passivating Oxidation Electrolytic colouring Manganese phosphate treatment Zinc phosphate treatment Manganese zinc phosphate treatment Zinc calcium phosphate treatment
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a
2.6.12 粗糙
在电镀过程中，由于种种原因造成的 镀层粗糙不光滑的现象。
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a
2.6.13 镀层钎焊性
镀层表面被熔融焊料润湿的能力。
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a
3. GB/T 13911 金属镀覆和化学处理标准宣贯
主题内容和适用范围 表示方法 表示符号 颜色表示符号 独立加工工序名称符号
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a
3.1 主题内容与适用范围
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符号 P Ph O E Cl Fm Di Pt S At Cs
a
3.3.8 电镀锌和电镀镉后铬酸盐处 理表示符号
后处理名称
光亮铬酸盐 处理
漂白铬酸盐 处理
后处理名称 钝化
磷化（磷酸盐处理） 氧化 乳化 着色 热熔 扩散 涂装 封闭 防变色
铬酸盐封闭
英文 passivation phosphating(phosphate treatment)
oxidatin emulsification
colouring flash melting
diffusion painting sealing anti-tarnish chromate sealing
表面处理基础知识
暨GB/T13911标准宣贯
表面处理知识
采用光谱分析、电子能谱等手段检测表面元素组成，以评估表面处 理效果。
质量控制标准与规范
国家标准
企业标准
遵循国家相关标准，如GB/T 11854-1999《铸造磨球技术条件》 等，确保表面处理质量符合行业 要求。
制定企业内部的表面处理质量控 制标准，明确各项技术指标和检 测方法，确保产品质量稳定可靠。
收集质量检测数据，进行统计分 析，找出表面处理质量问题的原 因，制定相应的改进措施。
06
表面处理发展趋势与挑战
新技术与新材料的发展趋势
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纳米技术
纳米材料在表面处理中的应用逐渐增多，如纳米 涂层、纳米薄膜等，能够提高表面的耐磨、耐腐 蚀和光学性能。
激光表面处理
激光技术以其高能量密度和精确控制的特点，在 表面硬化、熔覆、合金化等方面展现出巨大潜力。
种类
常见的氧化处理有发黑、 发蓝、发黄等，可根据需 要进行选择。
喷涂
定义
喷涂是通过喷枪或喷嘴将 涂料喷涂到物体表面的过 程。
应用
喷涂广泛应用于建筑、家 具、汽车等领域的涂装和 修复，可以提高物体的美 观性和耐久性。
种类
喷涂可根据涂料的性质和 应用分为油漆喷涂、塑料 喷涂、金属喷涂等。
抛光
定义
抛光是通过磨料或抛光剂对物体 表面进行磨削和抛光，使表面光
表面处理知识
目 录
• 表面处理概述 • 表面处理技术 • 表面处理材料 • 表面处理工艺流程 • 表面处理质量控制 • 表面处理发展趋势与挑战
01
表面处理概述
定义与分类
定义
表面处理是指通过物理、化学或电化 学方法，对材料表面进行清洁、改性 或涂覆的过程，以达到所需的表面性 能和外观。
表面处理的基本知识
相互接触的不同金属，在电解液中会发生腐蚀。它的特点是金属 与周围介质作用的过程中，使金属从不带电的原子状态变成离子状态， 产生有电流的氧化还原反映。
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1.2 表面处理的目的
防腐蚀 装饰外观 抗磨损 电性能 工艺要求
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1.3 常用的表面处理方法
电镀及复合电镀 如镀锌、镀镍-二氧化硅复合镀层 化学镀 如化学镀镍 电化学处理 如阳极氧化 化学处理 如钢铁氧化、磷化
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2.3.5 磷 化
在钢铁制件表面上形成一层不溶解的磷 酸盐保护膜的处理过程。
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2.3.6 钢铁发蓝（钢铁化学氧化）
将钢铁制件在空气中加热或浸入氧化性 的溶液中，使之于表面形成通常为蓝（黑） 色的薄氧化膜的过程。
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2.3.7 光亮电镀
在适当条件下，从镀槽中直接得到具有 光泽镀层的电镀。
表面处理基础知识
暨GB/T13911标准宣贯
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1 表面处理概论
金属的腐蚀 表面处理的目的 常用的表面处理方法 常用金属材料的表面处理
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1.1 金属的腐蚀
化学腐蚀
金属与介质发生化学作用而产生的腐蚀。它的特点是金属与干燥 的气体相接触，在金属表面发生氧化还原反应（不产生电流），生成 相应的化合物。
实用文档.2 化学氧化 2.3.3 电化学氧化 2.3.4 电 镀 2.3.5 磷 化 2.3.6 钢铁发蓝（钢铁化学氧化） 2.3.7 光亮电镀
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2.3.1 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。
表面处理基本知识
表面处理基本知识前言用物理或化学方法来改变工件表面的状态，通过去除或添加一定的材料对工件表面进行一定的处理，从而获得所需要的一些表面的性能，如除油，防锈，装饰，抗氧化等等统称表面处理。
由于表面处理种类较多且受篇幅限制，仅对以下几种我司常见的表面处理作基本介绍。
第一章拉丝拉丝是一种砂带磨削加工，通过砂带对金属表面进行磨削加工，以去除金属表面缺陷,并形成具有一定粗糙度，纹路均匀的装饰表面。
工作原理见下图：从上图可以看出，当工作台面带动工件移动(速度为V1)，同时砂纸也以一定的速度(V2)在转动，但V1和V2速度不相等，存在有一定的速度差。
砂纸与工作台之间的间隙预先已调整好，当工件被送到工作台和砂纸之间。
砂纸与工件产生相对的运动，工件就被拉出沿运动方向的纹路。
一、加工范围参数：拉丝机有效拉丝最大宽度(指垂直于拉丝方向的外形尺寸)为850mm。
拉丝方向最小外形尺寸要大于235mm。
若长度不够，则需要作拉丝治具。
治具使用规范：用两层板焊接起来，其中下层为 2.0mm 厚的平板，上层为套材料的治具，但板厚略小于所需拉丝材料的板厚。
拉丝机适用最小料厚：0.5mm。
二、加工特性：砂纸有不同的型号规格﹐其主要参数指针为每平方英寸所包含的砂粒的数目﹐如180#,220#砂纸,数值越大﹐表示单位面积所含的砂粒越多﹐所形成的纹路也就越细越浅,反之, 砂纸的型号越小,砂粒越粗所形成的纹路也就越粗越深.因此在工程图面上必须注明砂纸型号.如果没有特别说明和要求﹐一般选用220#砂纸。
拉丝具有方向性:工程图面上必须注明是直纹还横纹拉丝(用双箭头表示)拉丝工件的拉丝面不能有任何凸起部分,否则会将该凸起部分拉平.非拉丝面允许出现凸起﹐但前题是在拉丝时能避开此凸起或者做治具将工件垫起。
由于拉丝也属于一种磨削式加工﹐工件表面有去除材料﹐所以一般情况下拉丝工艺应该优先于其它表面处理进行﹐拉丝后再作电镀,氧化﹐烤漆等处理。
三、表面共性：材料拉丝后表面纹向与图面要求一致，纹路均匀一致，无深浅不一、局部无拉丝的现象，拉丝后的表面缺陷根椐不同客户的标准进行判定。
表面处理基础知识
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。
TOBON
其它表面处理方法-2
（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
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。
TOBON
五、其它表面处理方法-1
（一）涂装 用喷涂或刷涂方法，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
第二阶段：电镀
前处理主要影响外观、结合力，盐雾甚至尺寸等，据 统计，60%的电镀不良品是由前处理不良所造成的。 所以，前处理是整个电镀的关键。
获得符合要求的镀层，是整个流程的核心程序。
第三阶段：电镀后处理 包括清洗，除氢，钝化，封闭，烘干等，其目的是获得不同的色泽及其性能。
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九、电镀的具体工艺流程-1
浸入含有镀覆金属离子的电解液内，通以直流电，在被镀零件上沉积出镀覆金属的 过程称为电镀，其原理就是在阳、阴极上发生了电化学的氧化和还原反应。
2+ 氧化反应、金属溶解 主 阳极：Zn-2e→Zn 反 应 阴极：Zn2+ +2e→Zn 还原反应、形成镀层
副 反 应
阳极：4OH--4e→2H2O+O2↑ 阴极：2H++2e→H2↑
表面处理基础知识
表⾯处理基础知识表⾯处理基础知识第⼀节化学知识⾃然界的⼀切物质都在不断地运动变化着，研究⾃然变化规律的科学统称为⾃然科学。
⾃然变化包括物理变化、化学变化，研究物理变化的科学叫物理学；研究化学变化规律的科学叫化学。
化学研究的内容是：物质的组成和性质，物质的变化及物质变化时发⽣的现象。
如：CrO3+H2O=H2CrO4+Q(放热)⼀、物质的组成物质⼤多是由分⼦组成，分⼦是物质中能够单独存在的并有着这⼀物质⼀切化学特性的基本微粒。
⽽分⼦⼜是由更⼩的微粒――原⼦组成的，原⼦是物质进⾏化学反应的最⼩微粒。
⼀部分物质是由原⼦直接组成的，如铁是由许多铁原⼦互相结合组成的，各种⾦属都是这样的。
原⼦是由原⼦核和电⼦组成的，原⼦核是带正电荷的微粒⽽电⼦是带负电荷的微粒，原⼦核所带正电荷的数值（即核电荷数）跟核外电⼦所带负电荷的数值相等，所以整个原⼦是电中性的。
原⼦的体积很⼩，原⼦核的体积更⼩，它只是原⼦体积的⼏千亿分之⼀。
在原⼦⾥原⼦核在原⼦的中⼼，电⼦在原⼦核外作⾼速旋转。
由于原⼦核带正电，核外电⼦带负电，他们之间相互吸引；⼜由于核外电⼦的⾼速旋转⽽与原⼦核产⽣相互排斥。
原⼦就是原⼦核和电⼦既吸引⼜排斥的对⽴统⼀体。
原⼦的组成可概括如下：原⼦由原⼦核和电⼦组成，⽽原⼦核是由带⼀个单位正电荷的质⼦和不带电的中⼦组成，电⼦带⼀个单位的负电荷。
质⼦数=电⼦数=核电荷数质⼦数+中⼦数=原⼦量⼏种原⼦的组成⼆、元素、元素符号和原⼦量1.元素：具有相同的核电荷数（即质⼦数）的同⼀种原⼦总称为元素。
2.元素符号：为了⽅便在化学上各种元素都⽤不同的符号来表⽰，这种符号叫元素符号。
如氧---O铁---Fe 铜---Cu3.原⼦量：原⼦的重量很⼩，如⼀个碳原⼦重量为1.994×10-23克。
这样的数值使⽤和书写都不⽅便。
为了使⽤⽅便，⽤专⽤单位来表⽰原⼦重量，国际上⽤碳单位来表⽰原⼦重量。
⼀个碳单位等于碳原⼦重量的⼗⼆分之⼀。
表面处理基本常识
电 镀
第一节 电镀基本理论
电镀是在电流的作用下将镀层金属涂敷到 工件表面的工艺。电镀一般是利用镀层 金属的活性、耐冲击性或耐磨性等来保 护被镀金属。电镀过程中被镀工件作阴 极，镀层金属作阳极。在阳极金属原子 被氧化成为金属离子，在阴极则是金属 离子被还原成为金属沉积在工件的表面。
第二节 常见的电镀形式
第二节 脱脂与浸蚀
脱脂又名除油，按除油方法可分为有机 溶剂除油、化学除油、电化学除油、擦 拭除油及超声波除油 浸蚀包括酸洗与活化。酸洗是使用酸洗 液（一般为三酸）除去金属表面的锈蚀 物、氧化物等碱性物质的过程，活化是 镀前处理的最后一道工序（水洗除外）， 是将零件置于稀酸中极短时间酸洗，增 加活性。
第三节
喷 砂
喷砂是以磨料强力撞击零件，对零件表面 进行清理和修饰加工的过程。主要目的 是除去表面的锈蚀、毛刺及其它杂质， 同时掩盖表面的局部轻微缺陷，提高表 面粗糙度，从而提高表面涂层附着力。 磨料可以是氧化铝、石英砂、碳化硅等， 使用较多的是石英砂，铝件表面的石英 砂粒度一般在0.5毫米以下。
第四节 电 解
2.电解着色法：电解着色是在电流的作用下 将着色金属的离子还原成金属颗粒沉积在 氧化膜的孔内，由于沉积颗粒的直径不均 匀，使得散射光的波长不均匀，从而呈现 不同的色彩。电解法产生的颜色不易被擦 掉，耐光性好，但色彩没化学着色鲜艳。 电解着色最主要的问题是着色不均匀， 产生不均匀的原因主要有原材料成分、表 面状态、装挂的方式、氧化膜厚度的均匀 性及清洗状况
膜层厚且硬，绝缘绝热性好
四、氧化膜着色（一般只有阳极氧化的氧 化膜才适于着色） 1.化学染色法：化学着色主要是使染料吸 附在膜层的孔隙内，膜的颜色易被擦掉， 而且耐光性差（故不适于户外使用的装 饰面）。在染色过程中也有化学作用发 生，氧化膜分子（AL2O3）或其中的铝 离子与染料分子或其阴离子化合而存在 于膜的孔隙中。一般使用有机染料。在 染色前一般要将氧化膜清洗干净。
表面处理基本常识39页PPT
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
表面处理工艺基础
缺点：
1)前期周期长； 2) 易产生胶片脱落、扭曲变形等情况； 3) 产品不良率高。
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IMD/IML产品的优点： 1、耐划伤、那腐蚀性强、使用寿命长。 2、立体感好。 3、防尘、防潮、抗变型能力强。 4、颜色任意更改，图案随意变更。
IMD/IML
IMR
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加工中心
5.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度作用的角度，另外做一个装有固定铝板的拖板，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运动，在铝板表面 旋擦出宽度一致的螺纹纹路。
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阳极处理
阳极处理又称为阳极着色处理，也被称做腐蚀处理,俗称:氧化处理。
IMR的中文名称：模内转印 此工艺是将图案印刷在薄膜上，通过送膜机将膜片与塑模型腔贴合进行注塑， 注塑后有图案的油墨层与薄膜分离，油墨层留在塑件上而得到表面有装饰图案的 塑件，在最终的产品表面是没有一层透明的保护膜，膜片只是生产过程中的一个 载体。但IMR的优势在于生产时的自动化程度高和大批量生产的成本较低。IMR 的缺点：印刷图案层在产品的表面上，厚度只有几个微米，产品使用一段时间后 很容易会将印刷图案层磨损掉，也易褪色，造成表面很不美观。另外新品开发周 期长、开发费用高，图案颜色无法实现小批量灵活变化也是IMR工艺无法克服的 弱点。