常用的表面防护工艺及方法选择

阳极性覆层与阴极性覆层
如果金属M2是覆盖在金属M1表面的涂镀层，且 M2在电位序中比M1更负，我们就称为M2为M1的阳 极性覆层。比如我们说：镀锌层为钢、铜及铜合金 的阳极性覆层。 相反，如果M2的电位比M1的电位正，我们就称 为阴极性覆层。比如我们说Cr镀层是钢的阴极性 覆层。
阴极性覆层——机械隔离作用
包装
按不同的封存期包装。
防锈油油封以后外包装一层石蜡纸和一层复合纸，封存期为一年。 防锈油油封以后，再包装聚乙烯，封存期为两年。
覆盖层保护技术的主要种类
电镀（Cr、Ni、Ag、Cu等） 喷涂（Zn、Al） 渗镀 金属镀层 热镀 热浸
金属覆盖层
金属衬里
化学镀
双金属复合板
化学转化膜
阳极氧化 化学氧化 （发蓝及Al、Mg的化学氧化膜） 磷酸盐处理,草酸盐处理 铬酸盐处理 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




金属离子以一定的电流密度进行阴极还原时， 原则上，只要电极电位足够负，任何金属离 子都可能在阴极上还原，实现电沉积。 但由于水溶液中有氢离子、水分子及多种其 它离子，使得一些还原电位很负的金属离子 实际上不可能实现沉积过程。 所以金属离子在水溶液中能否还原，不仅决 定于其本身的电化学性质，还决定于金属的 还原电位与氢还原电位的相对大小。 若金属离子还原电位比氢离子还原电位更负， 则电极上大量析氢，金属沉积极少。
黑铬镀层：在所有黑色镀层中，黑铬的耐磨性最好，镀层不反光 ——可用于要求黑色外观零件的镀层
装饰镀铬层：反光能力强，并能长期保持，是极好的装饰性 镀层，但必须要有中间镀层以保证有足够的防腐蚀能力，常 用的中间层有铜、镍、铜锡、镍铁等
镀铬层的其他性能
铬镀层不与塑料和橡胶粘接。
铬在碱、碳酸盐、硫化物、硝酸、柠檬酸等有 机酸中具有很高的化学稳定性，但易溶于氢卤酸 （如盐酸）和热硫酸中。 铬镀层不能承受冲击和弯曲。镀铬会严重降低 钢的疲劳强度，为减少镀铬对钢疲劳性能的影响， 在电镀前，零件表面进行喷丸，使零件表面造成压 应力状态，以抵消零件加工残留在表面的拉应力。
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。 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。
锌对钢材基体的保护作用——锌阳极溶解
锌腐蚀 电解质溶液
机加工过程中产品零件的临时性保护方法
如在零件加工过程中使用了防锈切削液，当零价完成 某一加工工序后，不要将其表面残余的防锈切削液除掉， 这样能保证零件在3～5日内不发生锈蚀。
切削液的选择
材料名称
加工润滑冷却液 润滑冷却液 润滑冷却液 润滑冷却液
牌号（或标准）
Q／3AD
用途
黑色金属机械加工用 铝合金机械加工用 钛合金机械加工用
镀铬层工艺
硬铬镀层：镀层硬度高、耐摩、耐热、耐磨蚀、摩擦系数低 ——要求耐磨的零件可以选择硬铬镀层 乳白铬镀层：镀层为无光泽的灰白色，硬度低，但孔隙比硬铬 层少，孔隙率随着厚度增加而减少，在20微米以上时，几乎无 孔 ——可以作为中温防护层在工作温度为250～600 ℃而又不要 求耐磨的零件上使来自百度文库。
例如:表面处理加工过程中的腐蚀控制
零件经过前处理以后应马上进行表面处理，以防腐 蚀。零件应以润湿的状态进入处理槽。应按工艺要求严格 控制槽液的pH值，因为pH值是影响渗氢的关键因素。 槽液应定期过滤、清除残渣、定期分析、定期维护。 应严格按照工艺文件控制电流、电压、pH值、温度、 时间等工艺参数及槽液成份。 对于抗拉强度高的结构钢件和不锈钢件，在电镀之前 必须消除应力和电镀后除氢。 ……
成品零件需要进行防锈封存和包装。
防锈封存： 油封 防锈油封存适用于不带忌油或非金属零件的金属制件的 封存。 干燥空气封存 适用于非金属零件和带忌油零件的金属制件的 封存。 气相缓蚀剂封存 气相封存之前将零件用臵换型防锈油彻底清 洗干净，然后用气相纸包装，并用密封材料（聚乙烯袋或铝塑复 合袋）包装。
低合金钢、高强度 钢机械加工专用
300M钢磨削用润滑冷却 液
产品零件工序间的交接注意事项
上道工序交到下道工序的零件应作临时防锈处理，尤 其是加工到最后尺寸面的零件、有精加工的零件了。
交接时应作外观锈蚀检查，有锈蚀的应立即处理。
搬运时应戴干净手套，防止手汗腐蚀金属。 抽检。下道工序在接收上道工序的零件时，应抽取3 ％～5％的零件进行检查，确认无腐蚀和其他缺陷以后方 可办理移交。 周转。转入热加工车间的零件应在48h内进行验收， 完工后尽快转出。经电镀及化学热处理的零件应尽可能避 免在车间存放过夜。
特殊添加剂





光亮剂——可提高镀层的光亮度。 晶粒细化剂——能改变镀层的结晶状况，细化晶 粒，使镀层致密。例如锌酸盐镀锌液中，添加环 氧氯丙烷与胺类的缩合物之类的添加剂，镀层就 可从海绵状变为致密而光亮。 整平剂——可改善镀液微观分散能力，使基体显 微粗糙表面变平整。 润湿剂——可以降低金属与溶液的界面张力，使 镀层与基体更好地附着，减少针孔。 应力消除剂——可降低镀层应力。 镀层硬化剂——可提高镀层硬度。 掩蔽剂——可消除微量杂质的影响。


电镀的基本原理

电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金 属离子还原，并沉积到零件表面形成有一定 性能的金属镀层的过程。

电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融 盐。从水溶液和有机溶液中电镀称为湿法电 镀，从熔融盐中电镀称为熔融盐电镀。
非水溶液、熔融盐电镀虽已部分获得工业化 应用，但不普遍。

电沉积的基本条件
钢铁件经过加工以后，在加工组合后或送交下道工序 前应作临时油封处理（不锈钢可不油封）。 铝、铜及其合金（青铜除外），钛及钛合金在加工后 应将冷却液及污染物擦净，工序间停放一个月可不油封， 否则应作油封处理。 凡是吹砂又不能进行防锈处理的零件，搬运时应戴干 净的手套，避免手接触引起腐蚀，并马上送交表面处理。 铝合金薄板在冲压过程过程中应用贴纸或用聚乙烯膜 或临时性保护涂料保护以防划伤。 ……
第三章 常见的表面防护方法
产品生产过程中的防护
制造过程中 预防腐蚀
进厂原材料 的腐蚀控制
机加工过程中 产品零件的临 时性保护
各种加工方 法中的腐蚀 控制
成品零件的 封存包装
锻 造
铸 造
焊 接
特 种 加 工
涂 装 腐 蚀 控 制
零 件 装 配 腐 蚀 控 制
...
机加工过程中产品零件的临时性保护原则
锌 钢
铁表面上用锌作覆层——阳极性覆盖层
铬直接镀在钢的表面对基体的保护效果不佳
电解质溶液
一旦有覆盖不完整,加速钢的腐蚀
铬
钢
阴极性覆盖层
几种重要金属电镀方法的介绍
电镀的总体优点：
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。
金属的电位序
两种不同的金属M1和M2，同时放臵在电解质溶液 中，并用导体相连，就可以发现导体中有电荷（电子） 的传递。传递的方向将取决于M1和M2在所研究的电解质 中的腐蚀电位。如果M1的腐蚀电位比M2的腐蚀电位正， 那么电子的传递是：
M 2 e M1
常见金属在水环境中的电位排列顺序： Mg(最负)<Zn<Al<Fe<钢(低合金)<Ti<Pb<黄铜<Cu<Ag<Au(最正)
非金属覆盖层
1电 镀

电镀是一种用电化学方法在镀件表面上 沉积所需形态的金属覆层工艺。
电镀原理：是指在含有欲镀金属的盐类 溶液中，以被镀基体金属为阴，通过电 解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在 基体金属表面沉积出来，形成镀层的一 种表面加工方法。


电镀的目的：是改善材料的外观，提高材 料的各种物理化学性能，赋予材料表面特 殊的耐蚀性、耐磨性、装饰性、焊接性及 电、磁、光学性能等。 镀层一般为几微米到几十微米厚。 电镀工艺设备较简单，操作条件易于控制， 镀层材料广泛，成本较低，因而在工业中 广泛应用，是材料表面处理的重要方法。
机加工过程中产品零件的临时性保护方法
根据零件材质、工序间存放时间以及环境不同，可以 采用臵换性防锈油油封；脱水防锈油油封；气相防锈纸封 存及干燥空气封存；机械加工防锈切削液、临时性保护涂 层等。 气相防锈纸 将已完成某一工序零件擦干后放入周围 衬有气相防锈纸的箱子内，并将箱盖封好，防锈纸需要经 常更换，如在箱类放气相缓蚀剂、粉剂，效果会更佳。 浸、涂防锈油 普遍采用的方法。将完成某一工序的 零件用航空洗涤汽油洗净和用抹布擦干之后，浸涂1：3的 LTS－3A臵换型防锈油和煤油的混合油，滤去余油，装入 聚乙烯塑料袋中。
电镀的一般原理：（以电镀Ni工艺为例）
+
电源
蒸发
镍袋 (镍珠、镍球)
(+) 阳极 (+)
电镀镍槽
镍盐, 酸, 光亮剂, 走位剂...
镍离子向阴极迁移
电镀架
被镀工件
(-) 阴极 (-)
加热装臵
覆层金属和覆盖方法的选择
对覆层金属的选择，主要考虑能否在预 定使用的环境中有良好的耐蚀性。其次应考 虑覆层金属与基体金属的电偶关系，以及设 备对覆层金属提出的物理，机械性能方面的 要求。还应进行经济比较。 对于覆盖方法的选择主要考虑需要的覆 层厚度，对覆层孔隙率的要求，以及覆层施 工能否适应设备的结构和尺寸。
铬镀层
（1）要求耐磨的零件 （2）修复磨损零件的尺寸可以用硬铬涂层 （3）要求黑色外观或识别标记的可用黑铬 涂层 （4）要求较高反射能力表面的零件 （5）装饰性外观零件 （6）要求高耐蚀性与装饰性，可采用双层 镍－铬等 （7）要求吸附润滑油及高压条件下使用的 零件采松孔铬镀层 （1）在恶劣或海水条件下工作的零件 （2）形状复杂而又要求有均匀镀层的零件 在关键部件及超高强度钢电镀时应该按照 相关标准作氢脆检查和消除应力处理
3. 导电盐。其作用是提高镀液的导电能力，降低槽 端电压提高工艺电流密度.例如镀镍液中加人 Na2SO4。导电盐不参加电极反应，酸或碱类也可 作为导电物质。






4. 缓冲剂。在弱酸或弱碱性镀液中，pH值是重要的工艺 参量。加人缓冲剂，使镀液具有自行调节pH值能力，以 便在施镀过程中保持pH值稳定。缓冲剂要有足够量才有 较好的效果，一般加人30～40g／L，例如氯化钾镀锌溶 液中的硼酸。 5. 阳极活化剂。在电镀过程中金属离子被不断消耗，多 数镀液依靠可溶性阳极来补充，使金属的阴极析出量与 阳极溶解量相等，保持镀液成分平衡。加人活性剂能维 持阳极活性状态，不会发生钝化，保持正常溶解反应。 例如镀镍液中必须加人Cl-，以防止镍阳极钝化。 6. 镀液稳定剂。许多金属盐容易发生水解，而许多金属 的氢氧化物是不溶性的。生成金属的氢氧化物沉淀，使 溶液中的金属离子大量减少，电镀过程电流无法增大， 镀层容易烧焦。 7. 特殊添加剂。为改善镀液性能和提高镀层质量，常需 加人某种特殊添加剂。
铬镀层适用范围
不宜使用
注意
铬镀层工艺及性质（Cr）
铬镀层对钢、铝及铝合金是阴极保护层，对铜及铜 合金（黄铜除外）则是阳极保护层。 按工艺方法分类： 硬铬镀层、乳白铬镀层、装饰性铬镀层、松孔铬镀 层和黑铬镀层 铬镀层耐蚀性： 在大气中处于钝态，具有高的抗色变能力，被广泛 用于装饰性镀层的面层。但由于铬镀层孔隙多，在钢上 直接镀铬时，钢不能得到有效保护，甚至加速钢基体的 腐蚀速率。镀铬层（耐磨）允许使用最高温度为370℃， 乳白镀铬层可用于600 ℃以下。

通常镀液由如下成分构成。

1. 主盐。沉积金属的盐类，有单盐，如硫酸铜、硫 酸镍等；有络盐，如锌酸钠、氰锌酸钠等。 2. 配合剂。配合剂与沉积金属离子形成配合物，改 变镀液的电化学性质和金属离子沉积的电极过程， 对镀层质量有很大影响，是镀液的重要成分。常用 配合剂有氰化物、氢氧化物、焦磷酸盐、酒石酸盐、 氨三乙酸、柠檬酸等。
镍镀层
（1）装饰镀层的底层或中间层 （2）在中温（205-300℃）条件下工作的 零件 （3）要求钎焊的不锈钢零件 （4）氧气系统工作的铜合金件 （5）钝态金属电镀的底层 （1）要求黑色外观 （2）黑色油漆的底层 （3）要求不反光的仪器、仪表零件 （1）在浓的过氧化氢中工作的零件 （2）以硝酸为基的氧化剂中工作的零件 （3）在矿物油类中工作的零件 在关键部件镀镍时应该按照相关标准作氢 脆检查、消除应力处理