100防腐蚀表面层技术.pptx
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电解质溶液
钢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ蚀
铬
钢
三、几种金属镀层技术简介
1、电镀
镀层金属纯度高，分布均匀，与基体金属结合牢固。 镀层具有较高硬度和耐磨性能。 为获得同样保护效果所需要的覆层金属最少。 镀层厚度容易控制，一般在常温下进行， 电镀适应范围很宽，从正电性金属到负电性金属，从低
熔点金属到高熔点金属，从高纯金属到合金，都可以 进行电镀。
磨性。
保护性覆盖层基本要求：
(1) 覆盖层本身耐蚀、化学稳定, 结合牢固, 附着力好; (2) 覆盖层致密, 孔隙率小; (3) 覆盖层良好物理机械性能 (硬度、耐磨性…); (4) 一定厚度和均匀性。
覆盖层保护技术的主要种类
金属 覆盖层
金属镀层 金属衬里
电镀 喷涂 渗镀 热浸 化学镀
双金属复合板
3. 热浸镀层
将工件浸入熔融的液态镀层金属中，经短时间取出， 便形成金属覆层。
这种施工方法最古老，简单，但难以控制覆层厚度， 操作时金属损耗也大。
使用热浸法的条件是：基体金属与覆层金属之间能 生成化合物或固溶体，才能具有足够的结合力且不 起皮脱落。
一般用于钢铁管、板、带、丝的镀锌、锡、铝、铅 锡合金等。
6) 镀铬 铬在大气中能长久保持光泽，在碱液、硝酸、硫酸及许
多有机酸中不发生反应，镀铬层有很高的硬度和优良的耐磨 性及较低的摩擦系数，故镀铬常用于防护装饰性镀层，防止 基体金属生锈和美化外观，也常用于提高制品的耐磨性或修 复磨损。
2. 化学镀(也称为“无电镀”)
化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原 理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属 离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层 的方法。
化学 转化膜
阳极氧化 化学氧化 磷酸盐处理,草酸盐处理 铬酸盐处理
非金属 覆盖层
油漆涂料 塑料涂覆 搪瓷 钢衬玻璃 非金属材料衬里 暂时性防锈层
10.1 金属镀层防护技术
一、阳极性覆层
在使用环境中，覆层材 料的电位比基体金属的 电位负，比如铁表面上 用锌作覆层。
在覆层缺陷处形成的腐 锌 蚀电池中，覆层是阳极， 能够对基体金属起到阴 钢 极保护作用。
3) 镀锡
锡的腐蚀产物对人类无害，且易于钎焊，镀锡广泛用于 食品罐头包装制品、饮具、餐具及电子工业中很多需要钎焊的 零件。
4) 镀铜 镀铜常作为其他镀层的中间层，以提高表面镀层和基体
金属的结合力。在电力工业中，也可用铁丝镀厚铜来代替纯 铜导线，以减少铜的耗用量。
5) 镀镍
镀镍的应用面很广，可用于防护装饰性和功能性两方面。 前者主要用于自行车、钟表、家用电器、五金产品、汽车、照 相机等零件的防护装饰性镀层；后者主要用于易磨损产品的 修复电镀。
阳极性覆层常用作防护 性覆层。
电解质溶液
锌腐蚀
二、 阴极性覆层
在使用环境中，覆层材料的电位比基体金属的电位正，如 铁表面上覆盖铬、镍。
如果覆盖层存在缺陷，将加速基体金属的腐蚀。因此阴极 性覆层必须足够完整、无孔隙，才能取得好的保护效果。 机械隔离作用。
覆层的极性不是绝对的，当环境条件改变时，覆层和基体 金属的电偶关系可能发生反转。
电镀优点
电镀原理
电镀是一种电化学和氧化还原过程。以镀镍为例：将金 属制件浸在金属盐(NiSO4)的溶液中作为阴极，金属镍板作为 阳极，接通直流电源后在制件上就会沉积出金属镀镍层。
① 在阴极上的反应为： Ni 2+ +2e→Ni(形成镀层) 2H+ +2e→H2↑
② 在阳极上的反应为： Ni －2e→Ni2+(阴极溶解) 4OH－－4e→2H2O+O2↑ 2Cl-－2e→Cl2↑
热浸有花镀锌板
渗镀
手表表面的金属镀层
热浸镀锌钢卷板
电镀亚克力钻
热喷镀
10.2 金属表面转化层技术
将金属部件置于选定的介质条件下，使表层金属和介质中的 阴离子反应，生成附着牢固的稳定化合物。这样得到的保护 性覆盖层叫做化学转化膜。 其反应一般式可写成 m M + n AZ - = MmAn + nze
形成化学转化膜的方法有两类： ➢ 一类是电化学方法，称为阳极氧化或阳极化。 ➢ 另一类是化学方法，包括化学氧化，磷酸盐处理，铬酸盐处
理，草酸盐处理。
1. 铝的阳极(氧)化
铝是易钝化金属，表面有天然氧化物膜，但只有0.02~0.14微 米厚，经阳极化处理可使氧化膜增厚至20~30微米，这层氧化 膜与基体金属结合十分牢固，具有很好的保护性能。
铝阳极化生成的氧化膜包括密膜层和孔膜层。密膜层(阻挡层) 厚度很小，孔膜层存在大量孔隙，因此可以着色处理，获得 装饰性外观。
着色方法主要有：染料着色和电解着色。
说明：
① 阳极氧化是将铝或铝合金制件浸沉于酸性电解液中，在外 电流作用下作为阳极，在制件表面上形成与基体牢固结合 的防蚀氧化膜层。
② 阳极氧化前要经抛光、除油、清洗等预处理，其后要进行 冲洗、着色和封闭等处理。
镀液的组成
1) 镀锌
钢铁零件上镀锌主要作用是防腐蚀，用量占全部电镀零件 的1/3至1/2，是所有电镀品种中产量最大的一个镀种。镀锌具有 成本低、抗蚀性好、美观和耐贮存等优点，在轻工、机电、农 机和国防等工业中得到广泛应用。
2) 镀镉
钢铁零件上镀镉，在海洋和湿热大气环境中，其保护性能 比锌好，航空、航海及电子工业中的零件大多采用镀镉。但镉 盐有毒，且对环境污染严重，使镀镉的应用受到限制。
10 防腐蚀表面层技术
1 金属镀层防护技术
2 金属表面转化层技术
3 非金属覆盖层
4
热喷涂技术
覆盖层保护的特点
(1)基底材料和覆层材料组成复合材料，可以充分发挥基 底材料和覆层材料的优点，满足耐蚀性，物理、机械 和加工性能，以及经济指标多方面的需要。
(2) 覆盖层的保护效果和使用寿命取决于以下因素： 覆层材料在使用环境中的耐蚀性 、强度、塑性和耐
化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、 镀镍磷液、镀镍磷硼液等。
化学镀镍层与电镀硬铬层相比，硬度和耐磨性能相近， 但化学镀不需要电源，无电镀硬铬层中出现的脆性和 网状裂纹，而且比电镀镍层孔隙率低，化学稳定性高。
近年来又开发了脉冲化学镀，进行化学镀时迭加脉冲 电流，可使镀层更致密，更光亮，组织均匀，结合牢 固，因而较薄镀层就能达到较厚的普通化学镀层相同 的技术指标。
钢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ蚀
铬
钢
三、几种金属镀层技术简介
1、电镀
镀层金属纯度高，分布均匀，与基体金属结合牢固。 镀层具有较高硬度和耐磨性能。 为获得同样保护效果所需要的覆层金属最少。 镀层厚度容易控制，一般在常温下进行， 电镀适应范围很宽，从正电性金属到负电性金属，从低
熔点金属到高熔点金属，从高纯金属到合金，都可以 进行电镀。
磨性。
保护性覆盖层基本要求：
(1) 覆盖层本身耐蚀、化学稳定, 结合牢固, 附着力好; (2) 覆盖层致密, 孔隙率小; (3) 覆盖层良好物理机械性能 (硬度、耐磨性…); (4) 一定厚度和均匀性。
覆盖层保护技术的主要种类
金属 覆盖层
金属镀层 金属衬里
电镀 喷涂 渗镀 热浸 化学镀
双金属复合板
3. 热浸镀层
将工件浸入熔融的液态镀层金属中，经短时间取出， 便形成金属覆层。
这种施工方法最古老，简单，但难以控制覆层厚度， 操作时金属损耗也大。
使用热浸法的条件是：基体金属与覆层金属之间能 生成化合物或固溶体，才能具有足够的结合力且不 起皮脱落。
一般用于钢铁管、板、带、丝的镀锌、锡、铝、铅 锡合金等。
6) 镀铬 铬在大气中能长久保持光泽，在碱液、硝酸、硫酸及许
多有机酸中不发生反应，镀铬层有很高的硬度和优良的耐磨 性及较低的摩擦系数，故镀铬常用于防护装饰性镀层，防止 基体金属生锈和美化外观，也常用于提高制品的耐磨性或修 复磨损。
2. 化学镀(也称为“无电镀”)
化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原 理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属 离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层 的方法。
化学 转化膜
阳极氧化 化学氧化 磷酸盐处理,草酸盐处理 铬酸盐处理
非金属 覆盖层
油漆涂料 塑料涂覆 搪瓷 钢衬玻璃 非金属材料衬里 暂时性防锈层
10.1 金属镀层防护技术
一、阳极性覆层
在使用环境中，覆层材 料的电位比基体金属的 电位负，比如铁表面上 用锌作覆层。
在覆层缺陷处形成的腐 锌 蚀电池中，覆层是阳极， 能够对基体金属起到阴 钢 极保护作用。
3) 镀锡
锡的腐蚀产物对人类无害，且易于钎焊，镀锡广泛用于 食品罐头包装制品、饮具、餐具及电子工业中很多需要钎焊的 零件。
4) 镀铜 镀铜常作为其他镀层的中间层，以提高表面镀层和基体
金属的结合力。在电力工业中，也可用铁丝镀厚铜来代替纯 铜导线，以减少铜的耗用量。
5) 镀镍
镀镍的应用面很广，可用于防护装饰性和功能性两方面。 前者主要用于自行车、钟表、家用电器、五金产品、汽车、照 相机等零件的防护装饰性镀层；后者主要用于易磨损产品的 修复电镀。
阳极性覆层常用作防护 性覆层。
电解质溶液
锌腐蚀
二、 阴极性覆层
在使用环境中，覆层材料的电位比基体金属的电位正，如 铁表面上覆盖铬、镍。
如果覆盖层存在缺陷，将加速基体金属的腐蚀。因此阴极 性覆层必须足够完整、无孔隙，才能取得好的保护效果。 机械隔离作用。
覆层的极性不是绝对的，当环境条件改变时，覆层和基体 金属的电偶关系可能发生反转。
电镀优点
电镀原理
电镀是一种电化学和氧化还原过程。以镀镍为例：将金 属制件浸在金属盐(NiSO4)的溶液中作为阴极，金属镍板作为 阳极，接通直流电源后在制件上就会沉积出金属镀镍层。
① 在阴极上的反应为： Ni 2+ +2e→Ni(形成镀层) 2H+ +2e→H2↑
② 在阳极上的反应为： Ni －2e→Ni2+(阴极溶解) 4OH－－4e→2H2O+O2↑ 2Cl-－2e→Cl2↑
热浸有花镀锌板
渗镀
手表表面的金属镀层
热浸镀锌钢卷板
电镀亚克力钻
热喷镀
10.2 金属表面转化层技术
将金属部件置于选定的介质条件下，使表层金属和介质中的 阴离子反应，生成附着牢固的稳定化合物。这样得到的保护 性覆盖层叫做化学转化膜。 其反应一般式可写成 m M + n AZ - = MmAn + nze
形成化学转化膜的方法有两类： ➢ 一类是电化学方法，称为阳极氧化或阳极化。 ➢ 另一类是化学方法，包括化学氧化，磷酸盐处理，铬酸盐处
理，草酸盐处理。
1. 铝的阳极(氧)化
铝是易钝化金属，表面有天然氧化物膜，但只有0.02~0.14微 米厚，经阳极化处理可使氧化膜增厚至20~30微米，这层氧化 膜与基体金属结合十分牢固，具有很好的保护性能。
铝阳极化生成的氧化膜包括密膜层和孔膜层。密膜层(阻挡层) 厚度很小，孔膜层存在大量孔隙，因此可以着色处理，获得 装饰性外观。
着色方法主要有：染料着色和电解着色。
说明：
① 阳极氧化是将铝或铝合金制件浸沉于酸性电解液中，在外 电流作用下作为阳极，在制件表面上形成与基体牢固结合 的防蚀氧化膜层。
② 阳极氧化前要经抛光、除油、清洗等预处理，其后要进行 冲洗、着色和封闭等处理。
镀液的组成
1) 镀锌
钢铁零件上镀锌主要作用是防腐蚀，用量占全部电镀零件 的1/3至1/2，是所有电镀品种中产量最大的一个镀种。镀锌具有 成本低、抗蚀性好、美观和耐贮存等优点，在轻工、机电、农 机和国防等工业中得到广泛应用。
2) 镀镉
钢铁零件上镀镉，在海洋和湿热大气环境中，其保护性能 比锌好，航空、航海及电子工业中的零件大多采用镀镉。但镉 盐有毒，且对环境污染严重，使镀镉的应用受到限制。
10 防腐蚀表面层技术
1 金属镀层防护技术
2 金属表面转化层技术
3 非金属覆盖层
4
热喷涂技术
覆盖层保护的特点
(1)基底材料和覆层材料组成复合材料，可以充分发挥基 底材料和覆层材料的优点，满足耐蚀性，物理、机械 和加工性能，以及经济指标多方面的需要。
(2) 覆盖层的保护效果和使用寿命取决于以下因素： 覆层材料在使用环境中的耐蚀性 、强度、塑性和耐
化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、 镀镍磷液、镀镍磷硼液等。
化学镀镍层与电镀硬铬层相比，硬度和耐磨性能相近， 但化学镀不需要电源，无电镀硬铬层中出现的脆性和 网状裂纹，而且比电镀镍层孔隙率低，化学稳定性高。
近年来又开发了脉冲化学镀，进行化学镀时迭加脉冲 电流，可使镀层更致密，更光亮，组织均匀，结合牢 固，因而较薄镀层就能达到较厚的普通化学镀层相同 的技术指标。