化学表面处理

铝与铝合金氧化处理
• 化学氧化 • 硬质阳极氧化 • 特种阳极氧化
装饰性化学氧化
• 铝和铝合金装饰性氧化工艺种类很多，一般可分为化 学氧化法和电化学氧化法即阳极氧化法两大类；其中 阳极氧化处理的应用较为广泛。 • 铝及铝合金的化学氧化处理，按其溶液的性质分为碱 性和酸性溶液氧化处理；按其膜层的性质分为氧化物 膜层、磷酸盐膜层、铬酸盐膜及铬酸—磷酸盐膜等。
• 钢铁的氧化处理广泛用于机械零件、电
子设备、精密光学仪器、弹簧和兵器等
防护装饰方面。
•
钢铁的氧化处理一般可用化学、电化
学等方法；目前生产中普遍采用的是碱 性化学氧化法。
金属的磷化处理
• 钢铁在某些酸式磷酸盐(如锌。锰、铁、钙等)为主的溶液
中处理，使其表面沉积，形成一层不溶于水的结晶型磷酸 盐转化膜的过程称为钢铁的磷化。 • 通常有：高温（~90C）、中温（~60C）和常温磷化溶液
法衍生而来的一种较特殊的氧化方法；利用铝合金
在电解溶液中生成阳极氧化膜的同时，一些灰色物
质被吸附于正在成长的氧化膜中，从而获得厚度约
为6~20um的均匀、光滑以及有光泽的不透明的类似
瓷釉和搪瓷色泽的氧化膜。
金属的氧化与磷化
• 钢铁的氧化处理又称发蓝。表面上生成一层氧化膜， 膜层的厚度约为0.5~1.5um。 • 由于氧化膜很薄，对零件尺寸和精度无显著影响。 膜主要组成是四氧化三铁，膜层的色泽取决于零件 表面状态和材料的成分，以及工艺条件。一般为黑 色或深黑色，含硅量较高的钢铁件氧化膜呈灰褐色 和黑褐色。 • 钢铁零件经氧化处理后，需用肥皂液，浸油或经重 铬酸溶液处理后，才能提高膜的抗蚀性和润滑性。
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化学镀镍性能
• 化学镀镍层的结晶细致，空隙率低， 硬度高，镀层均匀，可焊性好，镀液深 镀能力好，化学稳定性高；目前已广泛 用于电子、航空、航天机械、精密仪器。
日用五金、电器和化学工业中。
化学镀液的组成
• 主盐 • 还原剂
• 络合剂
• 抑制剂或稳定剂
• pH值
• 温度
主盐 还原剂
络合剂
化学表面处理
• 化学抛光
金属表面上微观凸起处在特定溶液中的溶解速度比凹下
处的大得多，结果逐渐被整平而获得平滑、光亮的表面。
• 化学镀
利用合适的还原剂使溶液中金属离子有选择地在经催化 剂活化的表面上还原析出成金属镀层的一种处理方法。
• 化学转化膜
化学抛光
• 钢铁表面
• 铜与铜合金表面
wk.baidu.com• 铝与铝合金表面
•
目前，化学镀镍、铜、银、金、钴、钯、铂、
锡，以及化学镀合金和化学复台镀层，在工业
生产中已被采用。 • 化学镀液中采用的还原剂有：次磷酸盐．甲 醛、肼、硼氢化物、胺基硼烷和它们的某些衍 生物等;硼氢化物和胺基硼烷虽然价格较贵，但
工艺性能比次磷酸盐好。如，改善了镀液的稳
定性，控制容易，操作温度低等。
在不同基体材料上的施镀
• 直接沉积——在具有催化作用的金属上(如镍、钴、钯、 铑)和电位比镍为负的金属材料上(如铁、铝、镁、铍、 钛)；后一类金属是靠溶液中的化学置换作用，使在其 表面上产生接触镍，因镍自身是催化剂，从而使沉积过 程能继续进行下去。 • 引发起镀——对无催化作用且电位较镍正的金属(如铜、 黄铜、银等) ；用清洁铁或铝丝接触镀件表面，表面先 沉积出镍层，使镀镍反应得以进行。亦可瞬时地通以直 流电流作为引镀；亦可将被镀件先在酸性氯化钯稀溶液 中短时间浸泡后，再进行化学镀镍。 • 特殊化学活化处理——在非金属上化学镀镍如：对塑料、 石膏、玻璃、陶瓷，其表面需先经 (一般是利用钯的成 核作用)。
高温磷化膜优点是抗蚀能力较高，结合力好。
优点是游离酸度较稳定，容易掌握，磷化时间短，生产 效率高，磷化膜耐腐蚀性能与高温磷化的基本相同。
优点是不需加热，药品消耗少，溶液稳定，缺点是有些配 方处理时间较长。
磷化后，可根据工件的用途进行后处理，以提高
化学镀镍
是应用最为广泛的一种方法；所用还原剂有次磷 酸盐、肼、硼氢化钠和二甲基胺硼烷等。目前国内生 产上大多采用次磷酸钠作还原剂；硼氢化钠和二甲基 胺硼烷因价格较贵，使用少量。
Ni 2e Ni
+
2

2
0

(H2 PO2 ) H2O (H2 PO3 ) 2H 2e
Ni (H2 PO2 ) H2O Ni (H2 PO3 ) 2H
氧化工序
各组成的作用：
硬质阳极氧化
• 硬质阳极氧化膜溶液有：硫酸、多种有机酸 (如草 酸、丙二酸、苹果酸、磺基水杨酸等)的混合溶液。 • 应用较广的有两种类型：硫酸硬质阳极氧化直流 法和混合酸硬质阳极氧化直流叠加法。
阳极氧化工艺流程
氧化膜的生长与结构
硬质阳极氧化
特种阳极氧化
• 瓷质阳极氧化，实际上是由铬酸或草酸等阳极氧化
• 镍与镍合金 • 锌、镉表面 • 银的表面 • 钛的表面
不锈钢制品：
低、中碳钢和低合金钢：
铜与铜合金表面
精密铜合金制品：
铝与 铝合 金表 面
化学镀
化学镀与电镀比较，具有如下优点： ①不需要外加直流电源设备； ②镀层致密、孔隙少； ③不存在电力线分布不均匀的影响，对几何形状复 杂的镀件，也能获得厚度均匀的被层； ④可在金属、非金属、半导体各种不同基材上镀覆。 化学镀与电镀相比，所用溶液稳定性较差，且溶 液维护、调整和再生都比较麻烦，材料成本费较高。
缓冲剂 稳定剂
化学镀镍应用
• 非金属材料上应用——尤其是塑料制品经化学镀镍 后即可按常规的电镀方法镀上所需的金属镀层。广 泛用于电视机、收录机、电子元件、家用电器、日 用工业品等． • 原子能工业——如生产核燃料系统中的零件和容器 以及火箭、导弹、喷气式发动机的零部件上。
• 化工设备中压缩机等零部件——防腐蚀、抗磨。 能 改善铝、铜、不锈钢的焊接性能，减少传动部份的 磨耗，减少不锈钢与钛合金的应力腐蚀。
化学镀铜
• 主要用于非导体材料金属化处理，如：塑料
制品，电子工业印制电路板。化学镀铜能满
足电子计算机用的多层印制电路板对金属化 的要求。 • 通常以甲醛作还原剂，如：
Cu 2HCHO 4OH Cu H2 2H2O 2HCOO
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2


化学镀铜溶液组成与工艺
络 合 剂
稳 定 剂