表面预处理方法
表面处理第三讲表面预处理技术及作业环境
在航空航天领域的应用
航空材料的预处理
航空航天领域对材料的要求极高，通 过表面预处理技术可以改善航空材料 的表面性能，提高其耐腐蚀、抗氧化 和高温稳定性等特性。
航天器的清洁与防护
在航天器的制造和维护过程中，表面 预处理技术用于清洁和保护航天器的 表面，确保其在极端环境下的正常运 转。
在新能源领域的应用
记录要求
对预处理过程中的各项操作和结果进行详细记录，包括工艺参数、操作人员、 处理时间等，以便于后续的质量追溯和问题分析。
质量问题的分析与改进
问题识别
及时发现预处理过程中出现的质量问题，如表面缺陷、处理效果不佳等，并进行 原因分析。
改进措施
根据问题分析结果，采取相应的改进措施，如调整工艺参数、更换材料、优化设 备等，以提高预处理质量。同时，对改进措施进行跟踪和验证，确保问题得到有 效解决。
以确保处理效果和质量。
湿度测量与监控
在预处理过程中，应定期测量和监控湿度，以确保其稳定 在所需的范围内。
清洁度要求
01
清洁度的重要性
清洁度是表面预处理作业环境的重要要求之一。表面上的污垢、油脂、
尘埃等杂质会影响涂层的附着力和外观质量。
02 03
清洁度标准
根据不同的表面处理工艺和材料特性，所需的清洁度标准也有所不同。 一般来说，表面预处理的清洁度应达到一定的标准，以确保处理效果和 质量。
03
表面预处理质量控制
预处理效果的检测与评价
检测方法
采用物理、化学或无损检测等方法， 对表面预处理后的效果进行检测，确 保达到预期的处理效果。
评价标准
根据不同的表面处理要求，制定相应 的评价标准，如表面粗糙度、清洁度 、转化膜厚度等，确保预处理质量符 合要求。
不锈钢 耐高温的表面预处理
不锈钢耐高温的表面预处理有多种方法，以下是其中几种常用的方法：
1. 喷丸处理：通过喷丸处理，可以在不锈钢表面形成一层均匀的硬化层，从而提高其耐高温性能。
2. 热处理：通过热处理，可以提高不锈钢的抗拉强度和屈服强度，使其在高温下保持更好的机械性能。
3. 涂层处理：通过涂层处理，可以在不锈钢表面形成一层保护膜，防止高温氧化和腐蚀。
常用的涂层材料包括陶瓷涂层、玻璃涂层和金属涂层等。
4. 渗碳处理：通过渗碳处理，可以将碳原子渗入不锈钢表面，形成一层高硬度的硬化层，从而提高其耐高温性能。
5. 渗氮处理：通过渗氮处理，可以将氮原子渗入不锈钢表面，形成一层高硬度的硬化层，从而提高其耐高温性能。
渗氮处理后不锈钢的抗拉强度和屈服强度会明显提高，同时具有良好的耐腐蚀性能。
需要注意的是，不同的预处理方法适用于不同类型的不锈钢材料，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的预处理方法。
同时，预处理后的不锈钢材料也需要进行质量检测，以确保其性能符合要求。
喷涂中的表面预处理方法
喷涂中的表面预处理方法喷涂是一种广泛应用于各行各业的涂装工艺，它可以为原材料和制品提供美丽的外观以及卓越的防腐功能。
然而，由于涂装表面的缺陷，如油脂、污垢、氧化、水分、尘埃等，这些缺陷会在涂装过程中引起很多问题，如涂层附着力不佳、涂层表面质量不好、漏涂、鱼眼和气泡等问题，这些问题不仅会影响涂装产品的使用寿命和质量，而且也会浪费大量的材料和人力。
因此，在喷涂之前进行一定的表面处理是非常必要的。
表面预处理的主要目的是清除表面缺陷，使得涂料能够更好地附着在表面上，并且保证涂层的表面质量好。
在工业方面，表面预处理的方法多种多样，常用的包括机械除锈、化学清洗、磷化处理、静电喷涂以及激光清洗等。
1. 机械除锈机械除锈是一种物理方法，通过特殊的机械设备对金属表面的生锈、污垢和其他缺陷进行切割、研磨、打磨、铲除等机械处理方法。
机械除锈的优点是速度快、效果好、成本低、掌握方便、对环境无污染。
但是，由于机械力的切割和研磨作用，机械除锈通常会让金属表面毛糙，在涂装中还需要进行进一步的表面处理，很难达到极致的表面平滑度。
2. 化学清洗化学清洗是一种化学方法，通过一定的化学药剂作用于金属表面，清除掉表面上的油脂、氧化物、尘埃、污垢等，保证表面清洁。
化学清洗的好处是成本低、效果好、清理彻底，有助于涂料的附着和耐久性。
然而，这种方法并不适用于所有的金属表面，因为一些表面材料会对清洗剂产生不良反应，从而导致表面出现一些问题，而且还会对环境造成污染。
3. 磷化处理磷化处理是一种电化学方法，将金属表面放入磷酸水溶液中，施加一定的电流，使得表面和溶液中的磷酸结合，将磷离子沉积在表面上，形成一种磷化物质，此时金属表面得到了更好的附着力、锈蚀性更好等特点。
此方法广泛应用于复杂的表面，如镀银、镀锌，还包括燃气管道、电气设备等。
但是，磷化处理准确性要求较高，一些细微的错误操作可能会对表面质量产生很大影响。
4. 静电喷涂静电喷涂是一种现代化的喷涂方式，属于高科技技术，它使用静电场吸附涂料颗粒，从而均匀分布在被处理的表面。
表面预处理
表面预处理表面预处理是为了得到良好的涂层，由于工件在加工制造、搬运、保存期间会有油脂、氧化物锈皮、灰尘、锈及腐蚀产物等在表面上，若不除将直接影响到涂膜的性能，外观等，所以前处理在涂装工艺中占有极为重要的地位。
表面前处理为材料表面处理的必经阶段，其是表面处理的基础工序。
表面前处理对整个镀层或涂层的质量、使用寿命、外观均有重要影响。
表面预处理的工艺流程依次为：除油、水洗、除锈、水洗、表调、水洗、磷化（活化）、热水洗、冷水洗、（烘干）。
1、除油：主要有矿物油、润滑油、动植物油脂，比如操作与搬运过程中用手摸等油脂使绝大部分涂层或镀层的附着力严重下降，并影响它的干燥，也使涂层或镀层的硬度和光泽度降低。
脱脂除油主要采用碱性脱脂剂或水性脱脂剂，以浸泡或喷淋的方式，在一定的温度和时间下进行的。
碱性脱脂剂常由NaOH、等混合而成，利用皂化作用使工件表面的油脂脱离材料表面的过程。
NaHCO32、水洗：以清水或蒸馏水漂洗，以免前一工序中的溶液污染到下一工序，而且清水一般采用流动方式清洗工件。
3、除锈：工件表面的氧化物锈皮及腐蚀产物会在涂层或镀层下进一步发生腐蚀蔓延，使涂层或镀层失去屏蔽性和不透湿性。
在高温下能导致涂层和金属的早期破坏，松散的锈皮附着力差，会与涂层一起脱落。
而降低涂层或镀层的附着力。
除锈的方式很多，如碱液法、酸液法、机械法、电解法等。
常见为碱液法或酸液法，采用化学溶液利用化学反应使工件表面的锈皮溶解于除锈液中。
对于电镀而言，其对表面的要求较为严格，故而在溶液除锈后会采用电解除油的方式对工件的表面进行进一步的处理来达到要求。
4、表调（中和）：以酸（或碱）溶液除去除锈工序中表面多余的碱（或酸），调整酸碱度以适应后续工序的进行。
5、磷化：磷化是一种化学与电化学反应形成的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的腐蚀和用于涂漆前的打底层，以提高漆膜的附着力与防腐蚀能力，并在金属冷加工工艺中起减摩润滑的作用。
钢材表面预处理
一、目的与适用范围1 范围1.1本工艺适用于钢材，包括钢板和型材的抛丸预处理流水线。
2 定义2.1钢材进厂后，在加工前对钢材的原材料进行处理，除去表面的氧化皮和锈蚀，涂上车间底漆以确保钢材在加工过程中不继续腐蚀，这一阶段的钢材表面处理，称之为钢材的表面预处理。
2.2钢材预处理的方式有抛射磨料处理、喷射磨料处理和酸洗处理三种方式。
其中要获得高效率的自动化流水作业，目前还只有抛射磨料处理方式。
抛射磨料处理亦称为抛丸处理。
二、工艺内容1 钢板校平造船用钢板，在运输过程中或经过长期的堆积后，会产生形变。
形变的钢板在分段落料加工时会影响加工精度，形变严重的钢板将影响船体的线型。
因此，钢板的预处理之前或之后，应对钢板作校平处理。
2 预热预热是为了在抛丸前将钢板升温，除去表面水分、部分油污，使钢板升温至一定的温度以利于喷漆后的干燥。
预热应使钢板升温至40左右。
升温太低，不利于除去水分、油污，不利于而后喷涂的车间底漆的干燥；升温过高，则多耗能量，又易使车间底漆在干燥过程中产生起泡的弊病。
3 抛丸及磨料抛丸用于清除钢材表面的氧化皮与锈蚀，并使钢材产生一定的粗糙度。
理想的抛丸处理磨料是钢丸加钢丝段或钢丸加钢砂，前后两者的比例为1：1到1：2范围之内。
4 喷漆抛丸处理后的钢材表面需立即涂覆车间底漆。
涂漆以自动化方式进行。
5 烘干钢材喷漆后应进入烘干炉，促使快速干燥以利迅速搬运。
烘干炉可以远红外辐射或蒸汽为热源，不能采用明火直接加热。
烘干炉应设排风装置，防止炉内溶剂气体积聚而引起燃爆事故。
6 抛丸预处理流水线工艺要求车间底漆一般采用无机硅酸锌涂料。
普通钢板及型材采用灰色的车间底漆，特殊强度的钢材则采用浅绿色车间底漆加以区分。
钢材在进行预处理前必须采用清洁剂擦洗及高压淡水冲洗等方法去除钢材表面的油污等杂物（如有任何污物）。
一般厚度介于6mm与40mm之间的钢板，需经钢板预处理流水线抛丸队锈，除锈标准为ISO8501-1：1988中规定的S级（除锈标准均采用ISO标准），粗糙度必须控制在40—70微米范围，相当于ISO8503Medium Grade 至Course Grade的表面粗糙度。
表面预处理概述
表面预处理概述表面预处理就是利用某种工艺方法和手段，使工件的表面得到清理，或者使表面变得粗糙，以保证表面涂（镀）层与金属基体的有效结合。
有时，人们又把表面预处理称为表面调整与净化。
将采取各种加工方式使制品（或基材）表面达到一定表面粗糙度的过程称为表面精整。
所有表面处理技术在工艺实施之前都必须对材料进行预处理，以便提高表面覆层的质量以及覆层与基材的结合强度。
大量实践证明，预处理是表面处理工程技术能否成功实施的关键因素之一。
图3-1 加工制作后表面沾有油污的零部件1.表面预处理的目的和内容表面预处理的好坏，不仅在很大程度上决定了各类覆盖层与基体的结合强度，往往还影响这些表面生长层的质量，如结晶粗细、致密度、组织缺陷、外观色泽及平整性等。
干净的待加工表面也是保证其工艺过程顺利进行和得到高质量改性层的基础条件。
金属原始表面一般覆盖着氧化层、吸附层及普通沾污层，如图3-2所示。
表面预处理的主要内容就是选择适当的方法去除覆盖物，达到与各种表面技术要求相符的清洁度。
（1）对工件进行镀前预处理的目的对工件进行镀前预处理的目的主要有以下几个方面：1）使工件表面几何形状满足涂镀层的要求，如表面整平或拉毛。
2）使工件表面清洁度满足涂镀层的要求，如除油等。
图3-2 金属原始表面示意图1—普通沾污层 2—吸附层 3—氧化层 4—贝氏层 5—变形层 6—基体3）除去化学覆盖层或化学吸附层，包括除锈、脱漆、活化，这样才能获得良好的镀层。
（2）对工件进行镀前预处理的内容镀前预处理包括：整平、除油、浸蚀、表整四个部分。
1）整平主要是除去工件上的毛刺、结瘤、锈层、氧化皮、灰渣及固体颗粒等，使工件表面平整、光滑。
整平主要采用机械方法，如磨光、机械抛光、滚光、喷砂等；化学抛光和电化学抛光用于除去微观不平。
2）除油又称脱脂。
表面油污是影响金属表面处理质量的重要因素，油污的存在会使表面涂层与基体的结合力下降，甚至使涂层起皮、脱落。
除去工件表面油污（包括油、脂、手汗及其他污物）使工件表面清洁的方法有化学除油、电化学除油、有机溶剂除油等。
表面预处理
一、碱液清洗1、普通碱液清洗2、电解碱液清洗二、溶剂清洗1、擦洗用棉纱或旧布蘸溶剂擦除工件表面油污。
该方法简单，不需要专用设备，操作方便；但劳动强度大、劳动保护差，脱脂效果不好，只适用于生产条件较差、脱脂要求不高的场合。
2、浸洗将工件沉浸于有机溶剂中脱脂。
该方法设备简单，操作方便，室温下施工，适合于中小型工件的脱脂清洗。
为了去干净工件表面油污，可将工件依次浸人两个或三个以上的有机溶剂槽中，并用毛刷刷洗。
最后一个槽中应盛有不断更换的完全洁净的溶剂。
为了加快脱脂速度和提高清洗效果，还可采用溶剂超声波清洗法。
3、超声波清洗超声波是指频率高于16kHz的高频声波，常用频率范围为16~24kHz。
当它照射到液体上时，瞬间交替产生正、负压力并反复进行。
当产生负压时，溶液中生成真空空穴，溶剂的蒸汽或溶解于溶剂(液)中的气体进入其中形成气泡，气泡形成的下一瞬间，由于正压力的压缩作用，气泡被破坏而分散，这种形成空穴的现象称气蚀，而气泡破裂的一瞬间所产生的冲击波，形成冲刷工件表面油污的冲击力。
气泡破裂时，公众号：KP8661028瞬间的温度极高，压力极大。
超声波的脱脂作用，主要是利用冲击波对油污层的冲刷破坏，以及由于气蚀引起的激烈的局部搅拌。
同时，超声波反射引起的声压对液体也有搅拌作用。
此外，超声波在液体中还具有加速溶解和乳化作用等。
因此，对于那些采用常规清洗法难以达到清洗要求，以及几何形状比较复杂的零件的清洗，超声波清洗效果会更好。
4、蒸汽清洗溶剂蒸汽清洗可归纳为四种类型：单一蒸汽清洗、喷淋蒸汽清洗、热熔剂蒸汽清洗、沸腾熔剂+热熔剂蒸汽清洗。
1)单一蒸汽清洗：工件单纯在蒸汽区经受蒸汽冷凝作用清洗。
该方法适用于清洗形状简单、重、断面厚的工件和黏附力较小的油污。
2)喷淋蒸汽清洗：工件在蒸汽区中受溶剂喷淋后，停留至蒸汽在其表面不再冷凝为止。
该方法适用于清洗形状较复杂，如带沟槽和不通孔的工件，能清洗黏附力较强的油污。
3)热溶剂蒸汽清洗：工件通过蒸汽区进人热溶剂中浸洗后，升至蒸汽区停留至蒸汽在其表面不再冷凝为止。
钢铁腐蚀、表面预处理方法及涂装方式简介
1 腐蚀定义可定义为金属表面的降解。
腐蚀是一个自然过程，是材料“释放”能量并回归其自然状态的一种倾向和趋势。
2 腐蚀原理金属腐蚀是一个自然过程，涉及到电化学反应。
腐蚀的发生需要具备四个要素：a、阳极b、阴极c、金属通道（连接阳极和阴极）d、电解液当这四个要素缺少任何一个，腐蚀过程都不会继续。
因此，我们可以利用这个腐蚀原理，延缓腐蚀，进而起到保护金属的目的。
3 涂料作用在金属表面进行涂装可以起到防护作用。
涂料主要以三种方式起到延缓腐蚀的作用：a、屏蔽保护是指在底材表面进行涂装后形成的物理性屏障，可以防止空气、水等腐蚀要素与底材接触。
如含云母氧化铁（MIO）或铝片的涂料能在漆膜中形成片状层，水和空气无法穿透片状层。
b、阴极保护或牺牲性保护涂层含有充当阳极材料的物质来保护金属底材（阴极），防止腐蚀。
牺牲性阳极材料必须与金属底材接触才能起到保护作用，因此含牺牲性材料的涂料常作为底漆使用。
如富锌底漆。
c、抑制性保护其一般理论是抑制性材料与水反应或结合从而防止水进一步穿过漆膜，或生成可抑制腐蚀反应的化合物。
4 表面处理表面处理是工业涂装项目中最关键的步骤。
表面处理得越好，涂装系统的使用寿命越长。
4.1表面预处理许多技术规格书要求进行一次“表面预处理检验”，以确认制造缺陷是否得到纠正、表面污物是否被彻底清除。
a、焊接飞溅焊接过程熔化的焊条材料沉积到钢材表面形成飞溅，若不清除掉，可能导致点蚀。
用錾子或砂轮清除飞溅。
b、焊缝处理焊缝打磨程度要符合技术规格书要求。
c、锐边、锐角“锐利的”边角导致涂料难以涂覆，因此需要对锐边锐角进行倒边倒角。
d、预涂焊缝、边缘、螺栓螺帽、铆钉周围等进行预涂e、清除表面污染，油、脂、水、灰、盐等使用溶剂清洗。
便面处理前，目视检查，看是否存在油、脂污染物，如果有，按照SSPC-SP1标准清理，清理后，一般采用目视方法检查或用干净抹布擦拭检查。
通过使用黑光灯可以加强目视效果（黑光灯可以使很多烃类油发出荧光）。
表面准备与预处理
蒸汽除油是清除工件表面和开口缺陷处的油 和油脂类污物的较好方法。 蒸汽除油不能清除无机型污物（例如夹渣、 腐蚀、盐类等）。 蒸汽除油不能清除树脂类污物（例如塑料、 涂层、清漆、油漆等）。 当与工件接触的时间较短，而无法将深缺陷 中的油脂全部清除干净时，建议采用溶剂浸泡 法。 三氯乙烯蒸汽除油是一种较好的方法，见书 介绍。
2
表面处理工艺（喷漆、镀层、阳极化、涂层、氧化、喷丸和研磨）的操作，渗透检测应在这些工序前进行，表面处理后需机加工的，对该加工部位再次进行渗透检测。
3
工件要求腐蚀检测时，应在腐蚀工序后进行。
4
在役工件的渗透检测应去除表面积炭和油漆层。但阳极化层可不去除。
渗透检测的时机选择
意义 PT成功与否，取决于被检表面的污染程度和表面粗糙度。污物会阻碍渗透剂的渗入，表面粗糙度影响渗透检测效果。
表面准备和预清洗-预清洗
内容：清理液体污物 基本要求： 任何可能影响渗透检验的污物杂质必须清除干净。 注：它是所有渗透检验方法得以成功的关键。 不得损伤受检零件的工作功能。 例如：密封面不得进行酸蚀处理等。
表面准备和预清洗--污物的害处
渗透探伤前，必须清除干净任何可能影响渗透检 验的污物杂质，以保证渗透探伤得以成功。 污物的害处，至少有如下几点： ① 所有污物，都会妨碍渗透液对受检零件的润 湿，妨碍渗透液渗入缺陷，甚至完全堵塞缺陷。 ② 所有污物，都会妨碍显像剂对缺陷中的渗透液 的吸附，影响缺陷迹痕显示的效果。 ③ 缺陷中的污物，会与渗透液混合，甚至发生作 用，降低渗透液的灵敏度及其性能；有些污物，例如 酸和铬酸盐，会影响荧光染料的发光作用。 ④ 有些污物，会引起虚假显示；有些污物，会掩盖显示；所有污物，都会污染渗透液、显像剂等渗透探伤剂。
表面预处理的目的
表面预处理的目的：清除被处理材料表面附着的杂质，使处理后的材料本体表面的原子能和处理介质（气相或液相）的原子相接触，原子直接在材料本体上沉积或向材料内部扩渗；有利于提高覆盖层与基体材料之间的结合强度和生长层的质量:结晶粗细、致密性、组织缺陷、平整性。
表面预处理工艺的分类和方法①机械表面处理方法：喷砂、抛丸、磨光、抛光、滚光、刷光等等，目的是清洁表面，去除表面的锈迹、污物、氧化皮等。
②化学表面处理方法：除油、酸洗、化学镀、化学抛光、化学浸蚀、化学氧化等，目的是进一步清理表面、活化表面、对最终表面处理做准备。
③电化学表面处理方法：电化学抛光、电化学氧化、电化学除油、预镀等，与上面的目的一样。
最终表面处理方法不同，需要采用的预处理的目的和方法也不相同，具体问题具体分析。
如何选择表面热处理工艺？表面处理方式很多，应根据实际情况进行合理选择。
下面说一下铝的表面预处理。
纯铝具有较好的防锈性能，制成合金后，在强度提高的同时，防锈性能有所下降;此外，铝及其合金表面光滑，不利于涂层附着。
其加工过程中，也会带来油污和灰尘，影响附着力。
为了提高它们的防腐能力，需要进行表面处理和涂装保护。
1.油、锈及污物的清除与其他表面一样，除油是表面处理的第一道重要工序，要注意铝表面不能用强碱清洗，一般采用有机溶剂和表面活性剂方法除油。
除去表面锈蚀和污物时，要尽量不损伤原有完整的氧化膜，所以通常不能采用硬物刮擦，可以用细砂纸或研磨膏轻轻打磨表面，必要时，可采用竹片除去旧涂膜等污物。
2.表面转化处理对于新的铝合金表面，氧化是一种较好的铝合金表面防锈方法，一般有化学氧化法(酸性、碱性、磷酸一铬酸盐)和电化学氧化法，化学转化后的表面要在24h内涂上底漆，否则需要涂磷化底漆，以免影响附着力。
3.有机涂层应避免使用石墨和含铅、铜等金属材料(锌除外)的底漆，因为这些物质在潮湿条件下会与铝表面发生不良反应，通常采用锌铬黄底漆。
金属表面处理汇总
金属表面处理汇总金属表面处理一、预处理1、表面处理通常金属表面会附有尘埃、油污、氧化皮、锈蚀层、污染物、盐份或松脱的旧漆膜。
其中氧化皮是比较常见但最容易被忽略的部分。
氧化皮是在钢铁高温锻压成型时所产生的一层致密氧化层，通常附着比较牢固，但相比钢铁本身则较脆，并且其本身为阴极，会加速金属腐蚀。
如果不清除这些物质，直接涂装，势必会影响整个涂层的附着力及防腐能力。
金属表面预处理方法主要有人工、机械、喷射、化学方法。
据统计，大约有70%以上的油漆问题是由于不适当的表面处理所引起的。
因此，对于一个金属防腐涂装油漆系统的性能体现，合适的表面处理是至关重要的。
2、钢材锈蚀等级钢材表面的四个锈蚀等级分别以A、B、C和D表示。
A：全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面；B：已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落的钢材表面；C：氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有少量点蚀的钢材表面；D：氧化皮已因锈蚀而全面剥离，并且已普遍发生点蚀的钢材表面。
3、清理等级也即清洁度国际标准代表性的有两种：一种是美国85年制订“SSPC-”，第二种是瑞典76年制订的“Sa-”，它分为四个等级分别为Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3，为国际惯常通用标准，详细介绍如下：Sa1级——相当于美国SSPC—SP7级。
采用一般简单的手工刷除、砂布打磨方法，这是四种清洁度中度最低的一级，对涂层的保护仅仅略好于未采用处理的工件。
Sa1级处理的技术标准：工件表面应不可见油污、油脂、残留氧化皮、锈斑、和残留油漆等污物。
Sa1级也叫做手工刷除清理级（或清扫级）；Sa2级——相当于美国SSPC—SP6级。
采用喷砂清理办法，这是喷砂处置惩罚中最低的一级，即一般的要求，但对于涂层的保护要比手工刷除清理要提高很多。
Sa2级处置惩罚的技术标准：工件表面应不可见油腻、污垢、氧化皮、锈皮、油漆、氧化物、腐蚀物、和其它外来物质（疵点除外），但疵点限定为不超过每平方米表面的33%，可包孕稍微阴影；大批因疵点、锈蚀引起的稍微脱色；氧化皮及油漆疵点。
钢材的表面预处理与矫正
钢材的矫正
钢材在使用前，其表面常存有不平、弯曲、扭曲、波浪形等缺陷，这 些缺陷使钢材在下料划线时，不可能获得所需要的下料精度，造成零件 尺寸的偏差，从而影响后续工序的顺利进行。
所以，钢材在下料和成形加工之前，必须对钢材进行矫正。
钢材变形的原因：
1.钢板轧制引起的变形 在轧制钢板时，当轧辊沿其长度方向受热不均匀，或者由于轧滚弯曲，轧辊调 整设备失常等各种原因，都将造成轧辊之间的间隙不一致，从而导致钢材在宽度 方向的压缩不均匀，于是钢材的每根纤维沿着长度方向的延伸就不相同。
（2）机械矫正
1）钢板的矫正 多辊矫正机是金属钢板、带材矫平的通用矫平设备。一般矫平辊数目
越多，矫平质量就越好。通常5 ～11辊用于矫中、厚板；11 ～21辊用于 矫平薄板。
矫平机的辊子直径、辊间距和数目是影响矫平效果的主要因素。 钢板矫平条件与被矫材料内的应力度系数有关，应力系数可按下式计 算：
喷丸除锈是利用风管中高速流动的压缩空气的压力使铁丸冲击 金属表明的绣层，依靠铁丸的机械冲击力，将氧化皮和锈斑剥离， 从而达到除锈的目的。一般在喷丸除锈后需立即喷底漆，否则易生 黄绣，影响除锈质量。
下图所示为GYX-nM型钢材预处理装置。它是一种大型喷丸除锈 设备，既可以用于钢板、型钢的表面处理，也可以用于结构部件的 表面处理。
2.运输、存放引起的变形 钢材在运输、存放过程中的不当也会产生局部皱曲。
变形的表现：表面凹凸不平、弯曲、扭曲、波浪形等
钢材的矫正原理： 矫正就是使钢板或工件在外力的作用下产生与原来变形相
反的塑性变形，以消除弯曲、扭曲、皱折、表面不平等变形， 从而获得正确形状的过程。
钢材的任何一种变形都是由于其中一部分纤维比另一部分纤维缩 得短些或是伸得长些所致。
金属材料表面的预处理
搪前处理的方法
a. 热处理（生烧或预烧） 热处理目的在于消除铸铁件表面： 油斑 内应力 破坏在一定条件下产生的渗碳体
（使它向石墨转化）及表面脱碳。
中和液配比和工艺
(3).硼砂 0.5～1.0ｗｔ％，水 99ｗｔ％； 温度 20～30℃，时间 2～3 分 钟
脱脂酸洗
脱脂酸洗
烧油喷砂
烧油喷砂
披镍处理（化学镀镍）
披镍处理的作用 增加搪瓷材料与铁坯的密着强度； 减少产品冷爆和其它缺陷； 对无底釉一次涂搪的铁坯的特殊要求。
披镍处理（化学镀镍）应在酸洗处理后进行。
（12）
Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑
（13）
与HCl的反应： Fe(OH)2+2HCl→FeCl2+2H2O Fe(OH)3+3HCl→FeCl3+3H2O Fe2(OH)2CO3+4HCl→2FeCl2+CO2↑+3H2O Fe(OH)CO3+3HCl→FeCl3+ CO2↑+2H2O Fe+2HCl→FeCl2+H2↑
搪前处理的方法
热处理的方法是将坯体置于850~900℃的炉中进行退火。 热处理的温度不宜过高，过高的温度又会使石墨重新转化为渗
碳体。 各种铸铁件的热处理时间各不相同，要根据品种、铸铁坯的璧
厚来决定。
b. 机械清洁（搪喷前砂或处打理砂的）方法
清除表面夹杂，是搪前处理极为重要的一道工序。同时经 过喷砂处理后，能人为地使表面粗糙，以促进制品的密着。
表面预处理工艺
表面预处理工艺目前生产中常用的预处理工艺通常分为以下几个步骤：1.表面整平表面整平是指通过机械或化学方法去除材料表面的毛刺、锈蚀、划痕、焊瘤、焊缝凸起、砂眼、氧化皮等宏观缺陷，提高材料表面平整度的过程。
表面整平除保障表面质量外，还起到装饰的作用。
2.脱脂脱脂是指用化学或电化学方法除去表面油脂。
表面油脂是影响金属表面处理质量的重要因素，它会使表面涂层与基体的结合力下降，甚至使涂层起皮或脱落。
3.除锈（酸洗）除锈是指用化学或电化学方法除去金属表面的氧化皮或锈迹。
常用的除锈方法有机械法、化学法和电化学法。
4.浸蚀用电化学方法露出基材表面的过程称为活化。
活化的实质就是弱浸蚀，其目的就是露出金属的结晶组织，以保证涂层与基体之间结合牢固。
基体预处理在表面处理中具有非常重要的地位和作用，具体表现如下：1）为涂层加工做准备。
例如，大型钢结构热喷涂锌和铝涂层制备时对预处理的要求是：喷砂处理、干燥，要求无灰尘、无油污、无氧化皮、无锈迹。
化学镀镍涂层制备时对预处理的要求是：除油—除锈—水洗—闪镀，基体表面无油污、无锈迹、无铅、无锌等污染即可。
2）基体预处理能增加涂层的功能（防腐蚀、防磨损及特殊功能）。
例如，对有磷化和无磷化处理的同一涂层进行盐雾试验，结果大约相差一倍。
可见，除油、磷化等预处理对涂层的防锈能力起非常关键的作用。
3）增强涂层与基体的附着力。
例如，某些涂料涂层及热喷涂层，基体的结合以机械力为主，这就要求预处理不仅要除油、除锈，还要表面粗化。
表面粗化的目的有两个：一是增大涂层与基体的接触面积；二是增加涂层材料与基体表面的胶合作用，以加强涂层与基体的附着力。
一、表面整平表面整平的方法有磨光、抛光、滚光及振动磨光、刷光、塑料整平和成批光饰。
1.磨光磨光工具包括磨光轮和磨光带。
磨光轮或磨光带上粘有磨粒，利用粘有钢砂或氧化铝等磨料的磨轮在高速旋转下以10～30m/s的速度磨削金属表面，除去表面的划痕、毛刺、焊缝、砂眼、氧化皮、腐蚀痕和锈斑等宏观缺陷，提高表面的平整程度。
表面技术2-表面预处理
工艺4
碳酸钠
磷酸钠 硅酸钠
OP乳化剂
温度 水
适用范围
25~35g/L 10~20g/L
15~30g/L
25~35g/L 10~15g/L
10~20g/L 10~20g/L
40~60g/L 20~30g/L
15~30g/L 10~20g/L
2~3g/L
80~95℃ 加至1.0L
钢铁
70℃ 加至1.0L 铜及铜合金
析出的氧气使表面氧化；使一些有色金属产生阳极腐蚀 优点: 不产生“氢脆”
c) 阴阳极联合除油 吸取阴/阳极除油的优点
☆工件先作为阴极,随后短时间作为阳极,以除去氢气
除油液的组成及工艺条件 氢氧化钠（g/L） 碳酸钠（g/L） 磷酸钠（g/L） 硅酸钠（g/L） 温度（℃） 电流密度（A/dm2）
时间（min）
H2
OH H2 H2
OH 在工件附近富集洗涤油脂
H2
以大量小气泡逸出,对油膜起强烈的撞击作用
阴极 工件
撕裂油膜成细小油珠 随气泡上升至液面
•阴极除油快,但可能因氢渗入金属内部而
引起氢脆,高强度钢和弹簧不宜采用
阳 极
溶液
b) 阳极除油 工件作阳极
近阳极: 4OH 4e O2 2H2O 缺点:由于析出的氧气少;乳化能力弱;且 OH减少,不利于除油
60~80℃ 加至1.0L 铝及铝合金
60~80℃ 加至1.0L 锌及锌合金
3.电化学除油
将零件挂在阴极或阳极上, 利用电极的极化作用, 使油 污与零件界面分离, 从而去除油污。
特点: 速度比化学除油快好几倍,除油彻底
－＋
a) 阴极除油过程
溶液－成分类似化学除油液,浓度较低
镁合金表面预处理
镁合金表面预处理：1.机械处理目的：除去制造过程中产生的毛刺、氧化物、润滑剂、脱模剂、铸砂等方法：刷、磨、抛光2.脱脂目的：除去附着于表面的油、石蜡、润滑油、残留污垢、有机污染物等方法：溶剂脱脂、碱脱脂、乳化脱脂3.表面酸浸目的：除去表面不易清除的物质（如氧化膜腐蚀生成物、焙烧润滑剂、侵入的研磨剂等）方法：酸洗、酸浸4.水洗镁合金表面处理：1.化学转化膜（化成、钝化、磷化）特性：膜层薄而软，一般用作中间工序，之后都要进行喷涂油漆、树脂、塑料等有机膜分类：（1）铬酸盐系（铬酐或重铬酸盐，污染性大，逐渐被取代）（2）有机酸系（3）磷酸盐系温度：40～1000C 时间：0.5～30min 转化膜：磷酸锰，表面较平整，但存在网状微裂纹工艺流程：蒸汽脱脂碱洗酸洗冷水冲洗磷酸盐浸浴冷水冲洗苛性钠中和冷水冲洗热水冲洗磷酸盐喷射或浸渍冷水冲洗后处理干燥缺点：溶液消耗快，每升溶液在处理0.8平方米的表面后就需要调整溶液。
注意点：镁合金的化学组成对磷酸盐膜的组成、颜色、晶粒粗细以及对基层的结合力都有明显的影响。
（4）高锰酸钾加氢氟酸或硝酸系2.阳极氧化（阳极：镁或镁合金外加电流）特点：可以得到具有防护、装饰和提供优良的涂装基底等多种功能的膜层，该膜层的耐蚀性、耐磨性、硬度均比化学方法制备的膜层高；但是复杂制件难以得到均匀膜层，膜的脆性比较大，膜层多孔。
分类：碱性（以HAE为代表）和酸性（以DOW17为代表）后序工艺：涂漆或封孔处理3.微弧氧化（阳极：镁合金工件阴极：不锈钢碱性电解质＋添加剂）特点：得到乳白色或咖啡色的完整膜层，膜层厚度可根据工艺调整控制在5～70um，中性盐雾试验可达500h，显微硬度在400HV左右，漆膜附着力为0级，微弧氧化后需要进一步实施涂装保护。
工艺流程：除油清洗氧化清洗封闭清洗干燥4.化学镀镍DOW氏浸镍特点：工艺稳定，镀层效果好，但是有一定的毒性，故现在使用受到限制。
5.无铬的纳米涂层:比可水性高导电金属防蚀底处理成为发展趋势。
第三章-涂装前表面预处理操作
第一节 机械法表面预处理
(３)风动打锈锤 风动打锈锤俗称敲铲枪，是一种比较灵活的除锈工 具，适用于比较狭窄的部位除锈。 (４)风动齿形旋转式除锈器 这是利用高速旋转的齿形片与金属表面 锈层摩擦和撞击而实现除锈的。
图3-4 风动齿形旋转式除锈器外形图
第一节 机械法表面预处理
第二节 化学法表面预处理
(５)氢氟酸 氢氟酸是一种无色、有毒、强腐蚀性的弱酸。 (６)有机酸 采用有机酸酸洗，成本较高，操作温度也较高，时间较 长，因此有机酸酸洗多用作特殊要求场合，如清洗动力设备、容器内 部锈蚀等。
3.酸洗用的缓蚀剂 4.酸洗用的润湿剂 5.酸洗除锈操作
１)工艺过程：酸洗除锈→冷水洗→中和处理→冷水洗。 ２)除锈操作：除锈处理生产有连续式和间歇式两种。
3.手工除锈的适应范围
二、机械除锈法
1.采用风动或电动工具除锈法
第一节 机械法表面预处理
(１)风砂轮 主要用于清除铸件毛刺、修光焊缝、修磨大型机械装 配表面。
图3-2 风砂轮外形图
第一节 机械法表面预处理
(２)风动钢丝刷 采用压缩空气驱动电动机带动钢丝轮对工件表面除 锈，以及小面积和焊缝的清理。
第一节 机械法表面预处理
(３)真空喷丸除锈 真空喷丸除锈又称无尘喷丸除锈。
3.抛丸除锈法 4.高压喷水除锈法
三、机械法除旧漆
１.手工除旧漆法 ２.机械除旧漆法 ３.火焰除旧漆法 ４.电热除旧漆法
第一节 机械法表面预处理
图3-7 电热器外形图
第二节 化学法表面预处理
一、脱脂
１.油污的性质和种类
(1)油污的性质 １)物理形态：油污是液体还是固体，其粘度和熔点如何。 ２)化学性质：按油污的化学性质，可分为可皂化的(植物油和动物油) 和不可皂化的(矿物油、石蜡、凡士林等)两种油污。 ３)油污的极性：按油污对金属基体的吸附力，可分为极性油污和非 极性油污两种。
铝表面阳极氧化处理方法
铝表面阳极氧化处理方法一、表面预处理无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜）、残留油污、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等.因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体,以利氧化着色顺利进行,从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。
（一）脱脂铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂.几种脱脂方法及主要工艺列于表-1。
在这些方法中，以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。
表—1 脱脂及主要工艺脱脂方法溶液组成用量g/L 温度/度时间min 后处理备注有机溶剂汽油、四氯化碳、三氯乙烯等适量常温或蒸汽适当无浸蚀表面活性剂肥皂、合成洗涤剂适量常温—80 适当。
水清洗无浸蚀碱性溶液NaOH 50—200 40-80 0。
5-3 水洗后用100-500g/L硝酸溶液中和及除挂灰脱脂兼腐蚀除去自然氧化,硝酸可用稀硫酸+铬酸代替十二水磷酸钠NaOH硅酸钠40—608-1225—30 60—70 3-5 水清洗NaOH可用40-50g/L碳酸钠代替，总碱度按NaOH计算为1。
6%—2。
5％多聚磷酸钠碳酸钠磷酸钠一水硼酸钠葡萄糖酸液体润湿剂15.64.84。
84。
80.3ml0.1ml 60 12—15 水清洗使用前搅拌4个小时十二水磷酸钠硅酸钠液体肥皂50-7025—353-5 75—85 3—5 水清洗碳酸钠磷酸钠25—4025—40 75-85 适当水清洗磷酸钠碳酸钠NaOH 20106 45—65 3-5 水清洗强碱阻化除油剂40-60 70 5 水清洗除油不净可延长处理时间酸性溶液硫酸50—300 60—80 1—3 水清洗硝酸162-354 常温3—5 水清洗松化处理磷酸硫酸表面活性剂3075 50-60 5-6 水清洗磷酸(85%）丁醇异丙醇水100%40%30％20％常温5—10 水清洗溶液组成以体积记电解溶液阳极氧化用电解质常温适当交流电或阴极电流电解NaOH 100-200 常温0.5—3 水清洗后中和铝制品为阴极，电流密度为4-8A/dm2乳化溶液石蜡三乙醇胺油酸松油水8。
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表面预处理
铝件预处理
一般工艺：
脱脂水洗碱蚀洗一次水洗二次水洗中和水洗
一．脱脂
1．有机溶剂脱脂：脱脂有残留薄油层，需再进行碱洗，作为补充处理。
汽油（另有煤油、酒精、丙酮、乙酸异戊酯、乙酸乙脂、四氯化碳、三氯乙烯等），四氯化碳、三氯乙烯有毒。
2．碱性溶液脱脂
一般采用磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠的传统工艺。
磷酸钠、硅酸钠这两种强碱弱酸盐在溶液中，除了起缓蚀、润滑作用外，还可因水解生成游离碱而控制N a OH的变化，使溶液保持稳定。
温度对脱脂影响极为显著，49℃以上每升高11°，效率提高警惕100%。
二．碱蚀洗
作为脱脂后补充处理。
进一步清除表面油污、脏物及轻微划擦伤。
溶液温度55~60°，不得超过70℃。
温度低、制品表面发暗不亮；太高、温度制品表面易产生过腐蚀。
三．中和
铝制品蚀洗后，表面附着的灰黑或黑色挂灰在冷热清洗水中皆不溶解，却能溶于酸性溶液中。
故欲去除挂灰和残留碱液以露出光亮的基本金属表面，应经酸浸清洗，此过程称“中和”、“光泽”或“出光”处理。
四．水清洗
以彻底去除制品表面残留液和可溶于水的反应产物，使下工序槽液免遭污染，确保处理效率和质量。
清洗大多采用一次冷水清洗。
但碱蚀后应采用热水—冷水二重清洗，热水温度40~60℃。
中和处理后水清洗特别重要，否则会因清洁表面受污染而前功尽弃。
中和水清洗后应立即氧化处理，如停留30~40min，应重新蚀洗中和。
五．化学氧化处理
铝制品表面自然氧化膜既薄又软，耐蚀性差，为迅速得到较厚的氧化膜，应采用化学氧化（和阳极氧化）。
化学氧化——铝制品在弱碱（酸）溶液中，使表面氧化膜增厚或生成其它钝化膜。
磷酸+铬酐+氟化钠+硼酸
阳极氧化处理
在电解质溶液中，铝为阳极，阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢等。
水电解原理在阳极上4OH-4e 2H2O+O2氧分子、原子、离子与铅反应生成Al2O3。
电泳涂装
我国生产阴级电泳漆：阴极电泳漆G1083、N8603、H11（CED）841、H11-96、HB2000厚膜阴极电泳涂料，使涂膜由20μ提高到35±5μ，提高了耐蚀性。
电泳有阳极、阴极电泳涂装。
电泳：electrophoresis
在胶体溶液中，分散在介质中的带电胶体粒子，在直流电场作用下，向着带异种电荷的电极方向移动，运动过程中受到分散介质的阻力移动速度慢（泳动），故称电泳。
存在着电泳、电解、电沉积和电渗等主要电化学过程。
电解：electrolysis
水在电场中发生电解，阳极区析出氧气，阴极区析出氢气。
如杂质含量越高，电导愈大，电解愈剧烈，气体逸出会使树脂沉积时夹杂气孔。
电沉积：electro-deposition
当带正电荷的水溶性的聚胺树脂阳离子，在直流电场作用下，到达阴极（被涂工件）时即发生电沉积反应。
因工件在阴极，不存在阳极金属离子污染涂膜的问题，耐腐蚀性大为提高，故阴极电泳成为当今电泳涂装的主流。
电渗：eletroosmosis
分散介质向与电泳粒子泳动的相反方向运动的现象。
证明在电场中一切分散相和分散介质都有运动能力。
由于吸附于工件（如阴极）的水化负离子，受电场作用，产生向正极运动的内渗力，从而穿过沉积的涂层使涂层含水量显著减少，约5~15%，可直接烘烤，使涂层结构致密，平整光滑。
钢件预处理
在涂装前表面处理主要包括除油、除锈和磷化
除油（汽油）——化学除油（碱液清洗）
金属清洗剂应选择PH值，因其含碱或碱性盐，水溶液PH值较高。
但不同金属腐蚀的PH值界限不同，有色金属较低，如铝为9，钢铁＞13，金属在高于其腐蚀PH值界限的溶液中将发生变色、失光、腐蚀。
除锈方法
化学除锈（酸洗）
机械除锈：手工除锈（钢丝刷、刮刀、铲刀、锉刀）、动力工具除锈、喷丸（砂）除锈……
磷化
钢铁在含有Z n、F e、M n的磷酸盐溶液中，由于金属和溶液的界面上发生化学反应，生成难溶于水的磷酸盐，使钢铁表面形成一层保护膜，可防锈。
用作漆膜底层，可显著提高涂层附作力和耐蚀性。
（浅灰、深灰、黑灰色）
本厂涂装方法（涂膜）
一．空气喷涂
利用压缩空气将涂料雾化并射向基底表面进行涂装。
最初是为解决硝基快干型涂料而开发的涂装方法。
效率高是刷涂法8~10倍，涂膜均匀美观。
合成树脂涂料的施工普遍采用此法。
缺点：漆雾飞散、涂料利用率仅50%。
二．电泳涂装（泳涂）
利用外加电场，使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。
根据被涂物的极性和电泳涂料种类，可分为阳极电泳（被涂物是阳极，涂料为阴离子型）和阴极电泳（被涂物是阴极，涂料是阳离子型）工艺：机械化输送入电泳槽——两极间直流电场（电解、电泳、电沉积、电渗四种电化学物理现象）析出涂膜取出工件，用超滤液和去离子水冲洗——烘干。
目前多用阴极电泳。
三．除旧漆
涂膜在受光照、化学介质侵蚀以及机械损伤影响，涂膜会引起粉化、龟裂、起泡、脱落。
欲重新涂装，就要去除旧涂膜。
1．手工除旧漆。
2．机械除旧漆。
3．火焰除旧漆。
4．化学除旧漆：碱液清除法（液状、膏状）、有机溶剂脱漆法。
喷枪种类
1．吸上式喷枪：涂料罐安装在喷枪下方。
2．重力式喷枪：涂料罐安装在喷枪上部。
3．压送式喷枪：从另外设置的增压箱供给涂料
涂膜缺陷
1．不干返粘（仅表面干）。
2．太稠或太稀。
3．流挂——干燥表面呈一个个小珠状或线状顶端呈一个小圆珠状的流淌。
4．颗粒——涂膜表面呈砂粒状颗粒。
5．桔皮——凹凸不平，不规则的波纹，表面光泽低。
6．失光——暗淡无光。
7．变色
8．白霜——表面呈轻微的白色如霜的现象。
9．不盖底——涂膜太薄。
10. 发笑与发花——涂膜表面呈现收缩（聚合或缩聚）而产生麻点（俗称发笑）。
发花：
涂膜表面颜色深浅不一，呈斑点状。
11. 起皱——表面呈堆积凸起皱纹，而且皱纹处不干。
12. 干结——涂料密封很好，但开桶后呈结块状。