化学镀及化学转化膜
表面工程学复习习题集
习题集一一、名词解释：（1）表面工程技术：表面工程技术是指为了满足特定的工程需求，使材料或零件表面具有特殊的成分、结构和性能（或功能）的化学、物理方法与工艺。
（2）洁净表面：尽管材料表层原子结构的周期性不同于体内，但如果其化学成分与体内相同，这种表面就称为洁净表面，它允许有吸附物，但其覆盖率应该非常低。
（3）离子渗氮：是指利用辉光放电现象，将含氮气体介质电离后渗入工件表面从而获得表面渗氮层的工艺。
（3）离子渗镀：利用低真空辉光放电产生的离子轰击工件表面，形成热扩渗层的工艺。
（4）热喷涂：热喷涂是用专用设备把某种固体材料熔化并使其雾化,加速喷射到机件表面,形成一特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的一种工艺方法。
（2）疲劳磨损：在滚动接触过程中，由于交变接触应力的作用而产生表面接触疲劳，使材料表面出现麻点或脱落的现象。
（2）磨粒磨损：由外界硬质颗粒或硬表面的微峰在摩擦副对偶表面相对运动过程中引起表面擦伤与表面材料脱落的现象，称为磨粒磨损。
（5）金属腐蚀：金属材料与环境介质作用而引起的恶化变质或破坏，按腐蚀原理的不同可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
（3）化学腐蚀：是金属在干燥的气体介质中或不导电的液体介质中发生的材料与介质作用引起的恶化变质或破坏即为化学腐蚀，化学腐蚀过程并无电流产生。
（5）电化学腐蚀：是指金属在导电的液态介质中因电化学作用导致的腐蚀，在腐蚀过程中有电流的产生（1）表面淬火技术：采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3(亚共析)或Ac1 (过共析)之上,然后快冷,使之发生马氏体相变,形成表面强化层的工艺过程.（4）热扩渗：将工件放在特殊介质中加热，使介质中某种或几种元素渗入工件表面，形成合金层或渗杂层的工艺，就称为热扩渗技术。
（8）电镀：指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其他惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。
表面处理
表面处理表面处理主要有以下几个大的分类：一：电化学方法：利用电极反应，在镀件表面形成镀覆层。
1 电镀在电解液中外加电源的作用下，利用氧化还原反应，使电解液中的金属离子在阴极还原沉积在镀件上形成镀覆层的工艺。
2 阳极氧化电解液中制件在外加电源的作用下，镀件作为阳极产生氧化膜的工艺。
3电泳涂装采用电化学的方法将有机树脂的胶体粒子沉积在镀件上，形成透明或各种颜色的有机涂覆层的工艺。
二：化学方法：无外加电源，依靠化学物质的相互作用形成镀覆层。
1化学镀无外加电源的情况下，借助还原剂的作用在溶液中发生氧化还原反应，从而使金属离子还原沉积在镀件表面上的一种镀覆工艺。
2化学转化膜无外加电源的情况下，金属镀件与电解质溶液相接触，通过电解质溶液中的化学物质与镀件表面的相互作用形成镀覆层的方法。
基体参与反应。
锌钝化钢铁的氧化磷化。
金属的着色染色三：热加工利用高温条件下材料熔融或热扩散在零件上形成镀覆层。
1热喷镀（熔融镀）蒋熔融状态的金属雾化并连续喷射到镀件上形成镀覆层的工艺。
2热浸镀熔融金属浸镀，将镀件浸入低熔点的金属熔融液中在表面形成镀层的工艺。
3化学热处理将零件与化学物质相接触在高温下使有关元素进入零件表面层的工艺。
渗探渗氮。
四：高真空方法利用材料在高真空下的气化或受离子化而在零件表面形成镀覆层的方法。
1真空蒸发：真空中将镀料加热蒸发或气化沉积在镀件上形成镀覆层的工艺。
2溅射镀真空中低气压下使离子在强电场作用下轰击膜料使其表面原子逸出并沉积在镀件表面形成镀覆层的工艺。
3离子镀真空中低压下利用蒸发源适镀料金属气化，经过辉光放电区部分被电离通过扩散和电场作用沉积在镀件表面的方法。
五：其他物理方法：利用机械或化学方法经有关金属或非金属镀覆于镀件表面。
1机械镀（冲击镀）将冲击料，表面处理剂，镀覆促进剂，金属料和镀件一起放入滚筒中，并通过滚筒振动产生的动能把金属粉冷压到镀件表面的工艺。
2激光镀将激光辐射到镀件上进行金属沉积的工艺3涂饰。
AZ91D镁合金无铬化学转化膜的性能
DOI: 10.19289/j.1004-227x.2020.23.008 AZ91D镁合金无铬化学转化膜的性能王向荣（上海市普陀区绥德路789号，上海200331）摘要：采用由钛盐、无机酸和有机酸组成的溶液，在AZ91D镁合金表面制备了无铬化学转化膜。
用附带能谱仪的扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪研究了转化膜的形貌和成分，通过极化曲线和盐雾试验评定转化膜的耐蚀性，采用划格试验检测转化膜的结合力，考察了不同pH的化学转化溶液在0 °C和40 °C条件下的稳定性。
结果表明，所得到的灰白色化学转化膜主要成分为铝、镁和钛，其耐蚀性和结合力良好，最佳的pH范围是5.5 ~ 6.5。
关键词：铸造镁合金；无铬化学转化膜；耐蚀性；结合力中图分类号：TG178 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2020) 23 – 1643 – 05 Properties of chromium-free conversion coating on AZ91D magnesium alloy // WANG XiangrongAbstract: A chromium-free chemical conversion coating was prepared on the surface of AZ91D magnesium alloy in a solution composed of titanium salt, inorganic acid, and organic acid. The morphology and composition of the conversion coating were studied by scanning electron microscope (SEM) with energy-dispersive spectrometer (EDS) and X-ray photoelectron microscope. The corrosion resistance of the conversion coating was evaluated by polarization curve measurement and salt spray tests. The adhesion strength of the conversion coating was examined by cross-cut test. The stability of the chemical conversion solution with different pHs at 0 °C and 40 °C was investigated. The results showed that the main elements of the gray-white chemical conversion coating are Al, Mg, and Ti. The corrosion resistance and adhesion strength of the coating are good. The optimal pH range of the chemical conversion solution is 5.5 to 6.5.Keywords: die-cast magnesium alloy; chromium-free chemical conversion coating; corrosion resistance; adhesion Author’s address: No.789 Suide Road, Putuo District, Shanghai 200331, China由于镁在地球上的含量丰富，而且镁在工程金属中最显著的特点是质量轻，还具有比强度高、比刚度高、减震性能好、抗辐射能力强等一系列优点，因此开发利用镁合金产品是当今世界发展的潮流。
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
• 铝与铝合金表面
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
0
2
化学镀铜溶液组成与工艺
络 合 剂
稳 定 剂
•
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。
0
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
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。
材料表面工程技术练习题(答案)
材料表面工程技术练习题（答案）一、解释名词1.喷丸强化技术:利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在再结晶温度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗压力腐蚀能力的表面工程技术。
2.干法热浸渗:先将经常规方法脱脂除锈清洗后的清洁工件或钢材进行溶剂处理，干燥后再将工件浸入欲渗金属溶液中，保温数分钟后抽出，水冷。
3.粘结底层:某些材料能够在很宽的条件下喷涂并粘结在清洁、光滑的表面上，而且这类涂层表面粗糙度适中，对随后喷涂的其它涂层有良好的粘结作用。
4.溅射镀膜:用高能粒子轰击固体表面，通过能量传递，使固体的原子或分子逸出表面并沉积在基片或工件表面形成薄膜的方法。
(在真空室中，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，然后在工件表面沉积的过程。
)5.分子束外延:在超高真空环境中，将薄膜诸组分元素的分子束流，直接喷到温度适宜的衬底表面上，在合适的条件下就能沉积出所需要的外延层。
6.激光合金化技术:激光合金化就是利用激光束将一种或多种合金元素快速熔入基体表面，从而使基体表层具有特定的合金成分的技术。
换言之，它是一种利用激光改变金属或合金表面化学成分的技术。
7.物理气相沉积:在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其粒子化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。
8.真空蒸镀:在真空条件下，用加热蒸发的方法使镀料转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。
9.热喷涂工艺:热喷涂是用专用设备把某种固体材料熔化并使其雾化,加速喷射到机件表面,形成一特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的一种工艺方法。
10.气相沉积:气相沉积技术也是一种在基体上形成一层功能膜的技术，它是利用气相之间的反应，在各种材料或制品表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能。
气相沉积技术一般可分为两大类:物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)。
表面处理技术分类
表面处理技术分类根据使用的方法不同，可将表面处理技术分为下述种类。
一、电化学方法这种方法是利用电极反应，在工件表面形成镀层。
其中主要的方法是：（一）电镀在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电镀。
镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。
（二）氧化在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程，称为阳极氧化，如铝合金的阳极氧化。
钢铁的氧化处理可用化学或电化学方法。
化学方法是将工件放入氧化溶液中，依靠化学作用在工件表面形成氧化膜，如钢铁的发蓝处理。
二、化学方法这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。
其中主要的方法是：（一）化学转化膜处理在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。
如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。
（二）化学镀在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。
三、热加工方法这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。
其主要方法是：（一）热浸镀金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。
（二）热喷涂将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热喷涂铝等。
（三）热烫印将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印铝箔等。
（四）化学热处理工件与化学物质接触、加热，在高温态下令某种元素进入工件表面的过程，称为化学热处理，如渗氮、渗碳等。
（五）堆焊以焊接方式，令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程，称为堆焊，如堆焊耐磨合金等。
四、真空法这种方法是在高真空状态下令材料气化或离子化沉积于工件表面而形成镀层的过程。
简述金属材料表面主要的处理方法
简述金属材料表面主要的处理方法一、电镀根据生产需要，将经过镀前处理的预镀工件置于电解质溶液当中，使工件做阴极，另一金属做阳极。
在通电的情况下使预镀工件表面沉积上镀层，经过镀后处理使金属工件表面形成致密的镀层，其成分可以为金属、合金、半导体或各类金属固体微粒，从而具有满足产品所需的性能。
常见的电镀工艺有镀铜、镀镍、镀铬等工艺，根据不同的产品需要及不同的基体材料可以选择不同的电镀工艺。
二、化学镀化学镀又称为化学沉积、非电解镀或者自催化镀，指不依赖外加电流，在经活化处理的基体表面上，镀液中金属离子被催化还原形成金属镀层的过程。
化学镀要求沉积反应只限在具有催化作用制件（如镍、钴、铑、钯等）表面上进行，并且溶液本身不应自发地发生氧化还原作用。
以化学镀镍为例，其具有镀液使用寿命短、稳定性差、稳定剂多含重金属离子，污染大等缺点，并且镀层质量受主盐浓度、还原剂、络合剂、稳定剂等添加剂以及工资生产环境PH及温度等条件的影响，在实际生产中需严格控制各工艺参数。
多种因素的影响使得化学镀的应用范围受到一定限制。
目前，化学镀镍、镀铜、镀银、镀金、镀钴、镀钯、镀铂、镀锡等已在工业生产中应用，尤其在电子工业中应用更为广泛。
三、涂装涂装分为粉末喷涂以及水性涂料电泳涂装等多种涂装方式。
由于工程机械范围广、规格多、零部件大，一般采用粉末喷涂的方式进行涂装。
喷涂工具有高压空气喷枪、高压无气喷枪及静电喷枪等工具。
高压空气喷涂的喷涂效率较低，而高压无气喷涂浪费涂料，而且两者对环境污染较严重，所以目前基本已被静电喷涂所取代。
中小型工件的喷涂可采用水帘-水洗组合式喷漆室、无泵喷漆室或文丘里式喷漆室，方便进行粉末涂料的回收和工件涂装后的清洗，前者具有较高的漆雾捕集效率，在工业生产中得到广泛应用。
四、转化膜处理（1）阳极氧化处理阳极氧化处理分为化学氧化和电化学氧化，铝及其合金多利用阳极氧化处理来提高基体的耐蚀性。
化学氧化处理指在含有氧化剂的弱酸性或弱碱性溶液中生成致密的耐蚀性高的膜层，其后常通过封闭处理提高耐蚀性，但当氧化膜层作为涂装底层时则不进行封闭处理。
电镀基础术语
电镀基础术语分散能力：在特定条件下，一定溶液使电极上（通常是阴极）镀层分布比初次电流分布所获得的结果更为均匀的能力。
也称均镀能力。
深镀能力：镀液要特定条件下凹槽或深孔处沉积金属镀层的能力。
电镀：是在含有某种金属离子的电解液中，将被镀工件作为阴极，通以一定波形的低压直流电.而使金属离子得到电子，不断在阴极沉积为金属的加工过程。
电流密度：单位面积电极上通过的电流强度，通常以A/dm2表示。
电流效率：电极上通过单位电量时，其一反应形成的产物的实际重量与其电化当量之比，通常以百分数表示。
阴极：反应于其上获得电子的电极，即发生还原反应的电极。
阳极：能接受反应物所给出电子的电极，即发生氧化反应的电极。
阴极性镀层：电极电位的代数值比基体金属大的金属镀层。
阳极性镀层：电极电位的代数值比基体金属小的金属镀层。
沉积速度：单位时间内零件表面沉积出金属的厚度。
通常以微米/小时表示。
活化：使金属表面钝态消失的过程。
钝化；在一定环境下使金属表面正常溶解反应受到严重阻碍，并在比较宽的电极电位范围内使金属溶解反应速度降到很低的作用。
氢脆：由于浸蚀，除油或电镀等过程中金属或合金吸收氢原子而引起的脆性。
PH值：氢离子活度的常用对数的负值。
基体材料：能与其上沉积金属或形成膜层的材料。
辅助阳极：除了在电镀中正常需要的阳极以外，为了改善被镀制件表面上的电流分布而使用的辅加阳极。
辅助阴极：为了消除被镀制件上某些部位由于电力线过于集中而出现的毛刺或烧焦等毛病，在该部位附近另加某种形状的阴极，用以消耗部分电流，这种附加的阴极就是辅助阴极。
阴极极化：直流电通过电极时，阴极电位偏离平衡电位向负的方向移动的现象。
初次电流分布：在电极极化不存在时，电流在电极表面上的分布。
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。
化学氧化：通过化学处理使金属表面形成氧化膜的过程。
电化学氧化（阳极氧化）：在一定电解液中以金属制件为阳极，经电解于制件表面形成一层具有防护性，装饰性或其它功能氧化膜的过程。
第二节 表面技术的分类
表面技术Matton分类法
按照作用原理，表面技术可以分为以下四种 基本类型（Matton分类法）：
1） 原子沉积：沉积物以原子、离子、分子和粒子 集团等原子尺度的粒子形态在材料表面上形成覆盖 层， 2） 颗粒沉积：沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材 料表面上形成覆盖层， 3） 整体覆盖：将涂覆材料于同一时间施加于材料 表面 4）表面改性：用机械、物理、化学等方法，改变 材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、 缺陷状态或应力状态。
材料表面工程 技术按工艺特 点分
电镀、化学镀、热渗镀、 热喷涂、堆焊、化学转 化膜、涂装、表面彩色、 气相沉积、“三束”改 性以及表面热处理、形 变强化和衬里等13类
表面技术的广泛的涵义，包括：
1） 表面技术的基础和应用理论。 2） 表面处理技术。它又包括表面覆盖技 术、表面改性技术和复合表面处理技术 三部分。 3） 表面加工技术。 4） 表面分析和测试技术 5） 表面工程技术设计。
三、表面改性技术
定义：采用某种工艺手段使材料表面获得与其基体材料的 组织结构，性能不同的一种技术。 作用：既能发挥基体材料的力学性能，又能使材料表面获得 各种特殊性能。（耐磨，耐腐蚀，耐高温，超导，润 湿，绝缘，储氢等。） 掩盖基体材料表面的缺陷，延长材料和构件的使用寿 命。 节约稀、贵金属。节约能源，改善环境。
三、表面改性技术
1.喷丸强化： 冷加工方法
2.表面热处理：淬火
3.化学热处理：渗氮，碳，硼，金属 4.等离子扩渗处理：离子渗氮，碳，碳氮共渗
5.激光表面处理：高亮度，高方向性，高单色性
6.电子束表面处理： 7.高密度太阳能表面处理：聚焦
8.离子注入表面改性：电离
四、 复合表面处理技术
离子喷涂与激光辐照复合 热喷涂与喷丸复合 化学热处理与电镀复合 激光淬火与化学热处理复合 化学热处理与气相沉积复合
电镀知识培训(1)
氧化物及内应力等种种前置技术处理。 2.镀后处理：为使镀件增强防护性能，装饰性及其他特殊目的而进行的（如钝化、热溶
封闭和除氢等等）电镀后置技术处理。 3.除氢：金属物件在一定温度下加热或采用其他处理方法以驱除金属内部吸收氢的过程。
电镀知识培训(1，指各种接插件端子。 2.阳极：若是可溶性阳极，则为欲镀金属。若是不 可溶性阳极，大部份为贵金属 ( 如白金、氧化铱 等) 。 3.电镀药水：含有欲镀金属离子之电镀药水。 4.电镀槽：可承受、储存电镀药水之槽体，一般考 虑强度、耐蚀、耐温等因素。 5.整流器：提供直流电源之设备。
知识培训(1)
5.针孔：从镀层表面贯穿到底镀层或基体金属的微小通道。 6.可焊性：镀层表面被融焊料润湿的能力。 7.金属变色：由于腐蚀而引起的金属或镀层表面色泽的变化，如发暗、失色等。 8.点腐蚀试验：让特定的腐蚀液有控制地滴在试样的表面上以检验试样表面保
护层耐腐蚀性的试验方法。 9.脆性：镀层能承受变形的能力。
3.卷镀(Reel To Reel Plating)：俗称连续电镀，是将有料带 (carrier)串联的镀件 拖入已经规划制程的镀槽中进行电镀。
㈢ 端子电镀目的： 电镀除了要求美观外，依各种电镀需求而有不同的目的。 1.镀铜(Cu)：打底用，增进电镀层附着能力及抗蚀能力。 2.镀镍(Ni)：打底用，增进抗蚀能力。 3.镀金(Au)：改善导电接触阻抗，增进讯号传输。 4.镀钯镍(Pd-Ni)：改善导电接触阻抗，增进讯号传输，耐磨性比金佳。
某种功能（如防护性、装饰性或其它性能）的氧化膜过程。 6.闪镀：通电时间极短产生薄镀层的电镀。 7.机械镀：在细金属粉和合适的化学药剂存在下，用坚硬的小圆球撞击金属表面，以
热镀锌与热喷锌工艺区别
热镀锌与热喷锌工艺区别1.热镀锌工艺预处理采用酸洗、磷化工艺,工件外表会有酸、碱液的剩余物, 留下了腐蚀的隐患,使热镀锌层容易产生脱落；、喷铝工艺预处理采用喷砂工艺,故工件外表非常清洁粗糙,外表喷锌、喷铝后不会产生由内向外的腐蚀,从而不会产生锈蚀脱落现象.2.热镀锌工艺有一定的温度,约440c左右,故工件热镀后会产生变形；而喷锌、喷铝工艺喷涂时的温度很低,工件外表温度＜80C,因此工件不会变形.3.采用热镀锌工艺,工件受镀梢长X宽X高的限制；而采用、喷铝工艺那么工件没有限制.？4.采用热镀锌工艺,还存在现场修补问题.现场安装时焊缝、装卸、运输过程中的损坏,修补只能采用油漆；如采用喷锌、喷铝工艺,在现场进行修补.5.由于热镀锌工艺的预处理采用酸洗、磷化,故工件外表没有粗糙度、涂层结合力较差；而喷锌、喷铝工艺的预处理采用喷砂,Sa n级,故工件外表有粗糙度, 涂层结合力较好,抗拉强度n mm26.热镀锌工艺对水质污染十分严重,环保问题非常突出.所以热喷锌、喷铝工艺应用越来越广泛.航空航天？热喷涂在我国始于国防、军工行业,后来逐步开展到民用产品,到目前为止, 导弹、火箭、卫星、坦克零部件及航空发动机叶片、喷火筒、导弹滑轨等预保护涂层和修复强化涂层.建筑装璜？大型塑雕、壁画、喷黄铜、喷青铜、喷铝、喷不锈钢、喷彩色塑料等装饰涂层.热镀锌与热喷锌热喷锌原理电弧喷涂技术原理电弧喷涂技术就是通过专用电源,使带电的耐腐蚀金属丝材产生电弧熔化, 在1/1000—1/10000秒内,熔融金属的高温液滴被压缩空气喷吹、雾化、喷涂至预先喷砂除锈的钢铁构件外表,形成纯度高、结合力强的机械一冶金结合喷涂层,它对活泼的钢铁基体具有阴极保护作用.然后在该喷涂层上均匀涂敷具有抑制腐蚀作用的专用封闭剂,它不仅能进一步隔绝腐蚀介质侵蚀基体钢铁, 同时使电弧喷涂金属层与封闭涂层界面阻抗增大,耐腐蚀性能大为增强.电弧喷涂防腐涂层的防腐原理为机械屏蔽和阴极保护联合作用.当涂层发生破损、腐蚀介质存在时,金属喷涂层能够牺牲自己,保护钢铁基体不发生腐蚀；2.电弧喷涂长效防腐技术的突出特点(1)防腐寿命长：根据不同的腐蚀环境和具体的工件特点,通过合理的涂层设计,目前电弧喷涂长效防腐涂层体系自身的耐蚀寿命达50年以上,是重防腐油漆的4-5倍,热浸镀锌的2—3倍,玻璃钢涂层的2—3倍.因此电弧喷涂防腐技术使钢结构件的使用寿命由10〜15年提升到半个世纪以上.(2)与金属基体的结合力高：电弧喷涂层与基体以机械热镶嵌和微冶金结合共同作用,涂层表现出较高的结合力,是火焰喷涂的3倍,大大超过了国家标准,在所有防腐涂层里结合力最高.(3)生产效率高：电弧喷涂长效防腐技术同氧一乙快火焰喷涂相比,电弧喷涂为双丝送入,单机生产效率提升了3—4倍.(4)涂层质量好：电弧喷涂加热丝材方式为电弧加热,丝材融化温度高,融化均匀,喷涂致密,涂层质量稳定,对工件的热应力没有影响,而氧一乙快火焰喷涂为火焰加热,丝材融化温度低,存在氧化、碳化等隐患,影响涂层质量.(5)可修复性强：钢结构件在加工、起吊、运输、安装过程中,涂层易被碰坏、划伤,电弧喷涂技术可以进行修复,保证了防腐体系的完整性和有效性；而热浸锌及玻璃钢等防腐技术本身无法进行修补, 只能用喷涂或其它方法修复, 势必增加设备投资.(6)普遍适应性好：电弧喷涂技术可根据腐蚀环境不同选用相应的耐蚀材料, 工艺系统具有普遍适应性；热浸锌只能制备锌涂层,对于复杂的腐蚀环境,单一的锌涂层往往又难以适应,因此热浸锌防腐方法适应性较差.ZC-29锌采冷喷锌是一种高效重防腐材料.由纯度高于％的锌粉、挥发性溶剂和高分子粘着剂三局部组成的单组分冷喷镀锌产品.镀层干膜含锌量高达96%以上,具备镀锌及普通涂料的双重优点,提供阴极保护及屏障保护双重功能,防腐性能优异,可常温便捷施工,将“镀锌〞变得如用油漆一样简单,是替代热浸锌、热喷锌的最好材料.双重保护①阴极保护锌采冷镀锌层中金属锌锌含量达96%以上,同热浸镀锌、电弧喷锌等锌层一样,锌层为钢铁提供阴极保功能,直至镀层中的锌耗蚀完全.即使锌保护层有少许破损,锌层下的钢铁母体也不会锈蚀.Zn---Zn 2++2eE=Fe---Fe 2++2eE=②屏障式保护锌在腐蚀中产生的电子,会进一步与腐蚀介质中的02、H2O反响,并在外表形成致密难溶的锌盐,同时,空气中的C02与外表锌进一步反响生成致密坚硬的碱式碳酸锌盐层,阻止氧化.加之冷喷锌中的融合料也形成屏障保护作用,所以锌采冷喷锌具备了阴极保护与屏障保护双重成效, 因而具有更优异的防腐能力.富锌漆通常受结构及锌含量的局限,难以形成所需的阴极保护；而热〔电弧〕喷锌〔铝〕只提供阴极防护,当镀层受损后难以维修.4e+O2+H2040HZnT + OH—Zn〔0H〕2锌采冷喷锌结合了两种防锈方式的优点,双重保护合二为一,突破传统涂料的限制,获得极佳的长效防腐水平.根据使用的方法不同,可将外表处理技术分为下述种类.电化学法这种方法是利用电极反响,在工件外表形成镀层.其中主要的方法是：〔一〕电镀在电解质溶液中,工件为阴极,在外电流作用下,使其外表形成镀层的过程,称为电镀.镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒,如镀铜、镀银等.〔二〕氧化在电解质溶液中,工件为阳极,在外电流作用下,使其外表形成氧化膜层的过程,称为阳极氧化,如铝合金的阳极氧化.钢铁的氧化处理可用化学或电化学方法.化学方法是将工件放入氧化溶液中,依靠化学作用在工件外表形成氧化膜,如钢铁的发蓝处理.化学方法这种方法是无电流作用,利用化学物质相互作用,在工件外表形成镀覆层.其中主要的方法是：〔一〕化学转化膜处理在电解质溶液中,金属工件在无外电流作用,由溶液中化学物质与工件相互作用从而在其外表形成镀层的过程,称为化学转化膜处理.如金属外表的发蓝、磷化、钝化、铭盐处理等.〔二〕化学镀在电解质溶液中,工件外表经催化处理,无外电流作用,在溶液中由于化学物质的复原作用,将某些物质沉积于工件外表而形成镀层的过程,称为化学镀,如化学镀银、化学镀铜等.热加工法这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散,在工件外表形成涂层.其主要方法是：〔一〕热浸镀金属工件放入熔融金属中,令其外表形成涂层的过程,称为热浸镀,如热镀锌、热镀铝等.〔二〕热喷涂将熔融金属雾化,喷涂于工件外表,形成涂层的过程,称为热喷涂,如热喷涂锌、热喷涂铝等.〔三〕热烫印将金属箔加温、加压覆盖于工件外表上,形成涂覆层的过程,称为热烫印,如热烫印铝箔等.〔四〕化学热处理工件与化学物质接触、加热,在高温态下令某种元素进入工件外表的过程,称为化学热处理,如渗氮、渗碳等.〔五〕堆焊以焊接方式,令熔敷金属堆集于工件外表而形成焊层的过程,称为堆焊,如堆焊耐磨合金等.热镀锌：也叫热浸锌和热浸镀锌：是一种有效的金属防腐方式,主要用于各行业的金属结构设施上.是将除锈后的钢件浸入500c左右融化的锌液中, 使钢构件外表附着锌层,从而起到防腐的目的.冷镀锌：就是电镀锌,上锌量少,只有10— 50g/m2 ,就是利用电解作用使金属或其它材料制件的外表附着一层金属膜的工艺.形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程可以起到预防腐蚀,提升耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用.热镀锌与冷镀锌的区别：1、防腐蚀性不同,热镀锌是冷镀锌的几十倍.2、作业的方式上不同：热镀锌是在450— 480度熔融的锌液中镀的锌,冷镀是在常温下通过电镀或者其他方法镀的锌.3、镀锌层厚度不同,热镀锌厚度远远大于冷镀锌.4、外表光滑度不同,冷镀锌外表比热镀锌光滑好看.5、价格不同,热镀锌价格高于冷镀锌.6、冷镀锌可以只镀一面,热镀锌要得全镀.7、附着力不同,冷镀锌附着力不如热镀锌.8、收费标准不同,热镀锌根据材料的厚度收费,冷镀大局部根据平方米收费. 热镀锌工艺主要运用范围：工业、建筑、电力设施、化工设施、机械制造、石油、市政设施、农业设施、通信设施、消防设施、铁路、公路交通设施等领域.。
第六章 电镀、化学镀及化学热处理
缺点：
劳动强度大，消耗镀液较多，消耗阳极包缠材料。
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电刷镀应用
修复 表面强化 表面改性处理 与其他技术复合
22
一、基本原理
图 电刷镀工作原理示意图
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二、电刷镀设备
设备特点
多为便携式或可移动式，体积小、重量轻，便于拿到现 场使用或进行野外抢修。 既不需要镀槽，也不需要挂具，设备数量大大减少。 占用场地也小，设备对场地设施的要求大大降低。 一套设备可以完成多种镀层的刷镀。 镀笔（阳极）材料主要采用高纯细石墨，是不溶性阳极。 石墨的形状可根据需要制成各种样式，以适应被镀工件 表面形状。 刷镀某些镀液时，也可以采用金属材料作阳极。 设备的用电量、用水量比槽镀少得多，可以节约能源、 资源。
搅拌的影响
搅拌可降低阴极极化，使晶粒变粗，但可提高电 流密度，从而提高生产率。此外，搅拌还可增强整平剂的 效果。
16
二、镀前预处理和镀后处理
电镀工艺过程一般包括电镀前预处理、电 镀及镀后处理三个阶段。
镀前处理
第一步 使表面粗糙度达到一定要求，磨光、抛光； 第二步 去油脱脂，溶剂溶解、化学、电化学； 第三步 除锈，机械、酸洗、电化学； 第四步 活化处理，弱酸中侵蚀。
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三、电刷镀溶液
镀液特点
电刷镀溶液大多数是金属有机络合物水溶液，络合物在水中有相 当大的溶解度，并且有很好的稳定性。 镀液中金属离子的含量通常比槽镀高几倍到几十倍。 不同镀液呈不同的颜色，透明清晰，没有浑浊或沉淀现象，便于 鉴别。 性能稳定，能在较宽的电流密度和温度范围内使用、使用过程中 不必调整金属离子浓度。 不燃、不爆、无毒性，大多数镀液接近中性，腐蚀性小 ．因而能 保证手工操作的安全，也便于运输和储存。 除金、银等个别镀液外，均不采用有毒的络合剂和添加剂。现无 氰金镀液已经研制出来。 镀液固化技术和固体制剂的研制成功，给镀液的运输、保管带来 了极大的方便。
电镀与表面处理作业指导书
电镀与表面处理作业指导书第1章电镀与表面处理基础 (3)1.1 电镀原理概述 (3)1.2 表面处理的目的与意义 (4)1.3 电镀与表面处理技术的发展与应用 (4)第2章电镀前的预处理 (5)2.1 表面清洗 (5)2.1.1 目的 (5)2.1.2 方法 (5)2.1.3 工艺流程 (5)2.2 表面整平 (5)2.2.1 目的 (5)2.2.2 方法 (5)2.2.3 工艺流程 (5)2.3 表面活化和抛光 (6)2.3.1 目的 (6)2.3.2 方法 (6)2.3.3 工艺流程 (6)第3章常见金属电镀工艺 (6)3.1 镀锌 (6)3.1.1 工艺概述 (6)3.1.2 工艺流程 (6)3.1.3 工艺参数 (6)3.2 镀铜 (6)3.2.1 工艺概述 (6)3.2.2 工艺流程 (7)3.2.3 工艺参数 (7)3.3 镀镍 (7)3.3.1 工艺概述 (7)3.3.2 工艺流程 (7)3.3.3 工艺参数 (7)3.4 镀铬 (7)3.4.1 工艺概述 (7)3.4.2 工艺流程 (7)3.4.3 工艺参数 (8)第4章特殊电镀工艺 (8)4.1 金合金电镀 (8)4.1.1 概述 (8)4.1.2 工艺流程 (8)4.1.3 注意事项 (8)4.2 钛电镀 (8)4.2.1 概述 (8)4.2.2 工艺流程 (8)4.2.3 注意事项 (9)4.3 铑电镀 (9)4.3.1 概述 (9)4.3.2 工艺流程 (9)4.3.3 注意事项 (9)4.4 稀土电镀 (9)4.4.1 概述 (9)4.4.2 工艺流程 (9)4.4.3 注意事项 (9)第5章表面处理技术 (10)5.1 化学转化膜 (10)5.1.1 概述 (10)5.1.2 化学转化膜的类型 (10)5.1.3 化学转化膜制备工艺 (10)5.2 阳极氧化 (10)5.2.1 概述 (10)5.2.2 阳极氧化膜的类型 (10)5.2.3 阳极氧化工艺 (10)5.3 喷涂与喷漆 (11)5.3.1 概述 (11)5.3.2 喷涂与喷漆的类型 (11)5.3.3 喷涂与喷漆工艺 (11)5.4 粘接与密封 (11)5.4.1 概述 (11)5.4.2 粘接与密封的类型 (11)5.4.3 粘接与密封工艺 (11)第6章电镀与表面处理质量控制 (12)6.1 电镀与表面处理质量控制指标 (12)6.1.1 外观质量 (12)6.1.2 结合力 (12)6.1.3 耐腐蚀性 (12)6.1.4 晶粒度 (12)6.1.5 镀层厚度 (12)6.2 检测方法与设备 (12)6.2.1 外观质量检测 (12)6.2.2 结合力检测 (12)6.2.3 耐腐蚀性检测 (12)6.2.4 晶粒度检测 (12)6.2.5 镀层厚度检测 (13)6.3 质量控制措施 (13)6.3.1 原材料控制 (13)6.3.2 工艺参数控制 (13)6.3.3 设备维护与管理 (13)6.3.4 操作人员培训与管理 (13)6.3.5 质量检验与记录 (13)第7章电镀与表面处理过程中的环境保护与安全 (13)7.1 污染防治技术 (13)7.1.1 污染源控制 (13)7.1.2 污染物治理 (13)7.1.3 清洁生产 (13)7.2 废水处理与资源回收 (14)7.2.1 废水分类与处理 (14)7.2.2 资源回收 (14)7.2.3 废水处理设施运维 (14)7.3 安全生产与预防 (14)7.3.1 安全管理制度 (14)7.3.2 安全防护设施 (14)7.3.3 预防与应急处理 (14)7.3.4 员工培训与教育 (14)第8章电镀与表面处理设备维护与管理 (14)8.1 设备选型与配置 (14)8.1.1 设备选型原则 (14)8.1.2 设备配置 (15)8.2 设备维护与保养 (15)8.2.1 维护保养原则 (15)8.2.2 维护保养内容 (15)8.3 设备故障排除与维修 (15)8.3.1 故障排除 (15)8.3.2 维修方法 (15)8.3.3 维修注意事项 (16)第9章电镀与表面处理在特定行业的应用 (16)9.1 汽车行业的应用 (16)9.2 电子行业的应用 (16)9.3 家电行业的应用 (16)9.4 航空航天领域的应用 (16)第10章电镀与表面处理技术的发展趋势与展望 (17)10.1 绿色电镀与表面处理技术 (17)10.2 智能化与自动化 (17)10.3 新材料在电镀与表面处理中的应用 (17)10.4 未来发展展望与挑战 (17)第1章电镀与表面处理基础1.1 电镀原理概述电镀是一种借助电流在电解质溶液中使金属离子还原并沉积在导体表面的过程。
转化膜
85～100
95～100
90～95
时间/MIN
5～8
8～10
8～10
表1－2 铝及铝合金酸性铬酸盐化学氧化溶液配方及工艺条件
组成物的质
量浓度
/G·L-1
1
配方编号 2
磷酸
10～15 50～60
铬酐
1～2
20～25
氟化钠
3～5
氟化氢氨
3～3.5
磷酸氢二氨
2～2.5
硼酸
0.6～1.2
铁氰化钾
重铬酸钾
温度/℃
3Cu + 3H2SeO3 ---> CuSe + 2CuSeO3 + 3H2O
3.氧化膜的后处理 钢铁工件通过化学氧化处理,得到的氧化膜其防
护性仍然较差,所以氧化后还需进行皂化处理、浸油 或在铬酸盐溶液里进行填充处理。
4.不合格氧化膜的退除 不合格氧化膜经脱脂后,在10～15％(体积分数)
的HCl或H2SO4中浸蚀数秒或数十秒即可退除,然后 可再重新氧化。
根据处理温度的高低，钢铁的化学氧化可分 为高温化学氧化法和常温化学氧化法。这两种 方法所用处理液成分不同，膜的组成不同，成 膜机理也不同。
1.钢铁高温化学氧化(碱性化学氧化)
<1>高温化学氧化是传统的发黑方法，一般是在强 碱溶液里添加氧化剂（如硝酸钠和亚硝酸钠）， 在140ºC左右的温度下处理15～90分钟，生成以 Fe3O4为主要成分的氧化膜，膜厚一般为0.5～ 1.5微米，最厚可达2.5微米。氧化膜具有较好的 吸附性，氧化膜很薄。对零件尺寸和精度几乎没 有影响。
化学反应机理为：
3Fe＋NaNO2＋5NaOH－－>3Na2FeO2＋H2O＋NH3
化工防腐基础知识
化工防腐基础知识一、腐蚀的定义材料由于和环境作用而引起的破坏或变质称为材料的腐蚀材料包括金属材料和非金属材料环境是指与材料接触的所有介质和气氛，包括水、水汽、土壤、化工介质、压力、温度等。
有金属（材料）存在的地方就会有腐蚀问题－悄悄进行的破坏例：油气工业采集和输送过程中使用大量弯头、三通等复杂部件，其多以高温高压流体的冲刷腐蚀失效为主水下油气田生产设施油气田中出现的冲刷腐蚀失效•一、常见的腐蚀类型及其定义•1．按腐蚀发生的机理来分，可分为化学腐蚀，电化学腐蚀和物理腐蚀三大类。
•（l）化学腐蚀•化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。
其特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产物，而没有电流产生。
•金属在高温气体中的硫腐蚀，以及金属的高温氧化均属于化学腐蚀。
•（2）电化学腐蚀•电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质发生电化学反应而引起的破坏。
其特点是：它至少包含一个阳极反应，一个阴极反应。
腐蚀反应过程中电子通过金属从阳极区流向阴极区，其结果必然伴随着电流的产生。
•电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀。
例如金属在大气、海水、土壤和各种电解质溶液中的腐蚀都属此类。
一般情况下，应力腐蚀，疲劳腐蚀、磨损腐蚀、生物腐蚀等都是电化学腐蚀并伴随着其它条件而共同产生的。
•（3）物理腐蚀•它是指金属由于单纯的物理溶解而引起的破坏。
这种腐蚀在工程中并不多见。
但最近在我们的裂解炉炉管上就发生了这种腐蚀。
•2．按腐蚀形态（特征）分类，可分为均匀腐蚀、局部腐蚀（缝隙腐蚀、晶间腐蚀）和应力腐蚀三大类。
•（l）均匀腐蚀•它的特点是腐蚀均匀地发生在整个金属表面。
大多数的化学腐蚀均属于这种类型。
均匀腐蚀是危险性最小的一种腐蚀，工程中往往是给出足够的腐蚀余量就能保证材料的机械强度和使用寿命。
•均匀腐蚀常用单位时间内腐蚀介质对金属材料的腐蚀深度或金属构件的壁厚减薄量（称之为腐蚀速率）来评定。
钣金件表面处理主要工艺方法介绍
钣⾦件表⾯处理主要⼯艺⽅法介绍表⾯处理⼯艺表⾯处理技术介绍⼀、什么叫做表⾯处理表⾯处理：以最经济和最有效的⽅法改变产品表⾯及近表⾯区的形态、化学成分和组织结构，有效地改善和提⾼产品的装饰性能、耐腐蚀性能和耐磨性能，延长产品的使⽤寿命。
常见的表⾯处理：电镀，化学镀，转化膜技术，物理⽓相沉积，化学⽓相沉积，热喷涂，热浸镀，喷砂，化学转化，阳极氧化，涂装等；表⾯处理技术还能赋予材料表⾯各种光、电、磁、热、声、化学以及功能转换等特性。
1．各种光的表⾯技术：镜⼦；防反光；2．各种电的表⾯技术：绝缘的镀银，⾦，铜；导电的⽤塑料保护3．各种磁的表⾯技术：隐⾝技术（重点）4．热的表⾯技术：红外，吸收红外，防热；5．声的表⾯技术：防声纳6．化学：钢材镀锌表⾯处理的种类表⾯处理根据产品的使⽤要求可以分为：防护型表⾯处理，如电镀、氧化（化学氧化、电化学氧化）、装饰型表⾯处理（如涂装、、功能型表⾯处理，总的来说，没有明显的划分界限，其主要⽬的是延长产品的使⽤寿命，最⼤程度的节省和利⽤资源。
⼆、钣⾦加⼯中为什么要进⾏表⾯处理？1．钣⾦加⼯所⽤的材料多为冷轧板、热轧板、电解板、⽩⼝铁、不锈钢、铝合⾦板及型材、铜材等，这些材料暴露在⼤⽓中，与空⽓中的⽔分和氧充分接触后，会发⽣电化学反应，从⽽造成材料表⾯腐蚀，同时物理及化学性质不同的材料间相互接触也会由于彼此间的电位差⽽形成原电池，从⽽造成接触腐蚀。
为避免钣⾦加⼯中材料在各加⼯⼯序间及成品在存放及使⽤中发⽣腐蚀，⽣产中通过对材料进⾏表⾯处理⽅式来控制腐蚀的产⽣或延缓腐蚀的产⽣，从⽽减少由于腐蚀的产⽣⽽造成产品返修或报废，尽可能地节约资源及⽣产成本。
2．各种材料经过钣⾦加⼯转化为商品时，为了满⾜顾客的需求及商品给予⼈视觉上的美感，就对产品外观作各种表⾯处理，如电镀、氧化着三、在钣⾦加⼯业中铝合⾦材料通常需进⾏哪些表⾯处理？在钣⾦加⼯业中，铝合⾦材料通常需进⾏以下表⾯处理：⽆⾊化学氧化、⿊⾊化学氧化、⾦黄⾊化学氧化、拉丝⽆⾊化学氧化、喷砂⽆⾊化学氧化、光亮⽆⾊化学氧化、喷砂光亮阳极氧化、化学氧化着⾊、化学氧化后涂装（喷漆、喷粉），其中氧化层有导电与绝缘两种；硬质、耐磨等；前处理四、磷化⼯艺A、磷化⼯艺流程：预脱脂---- 脱脂---- 流动⽔洗 ---流动⽔洗--- 表调--- 磷化--- 流动⽔洗-- 流动⽔洗-- 纯⽔洗-- 烘⼲B、前处理⽣产线喷淋线、浸泡线装⽣产前为何要进⾏磷化处理？1、磷化是通过化学的⽅法使铁基材或锌基材与磷酸盐发⽣反应⽽⽣成⼀层致密的化学转化膜的过程。
记忆金属的表面处理工艺
记忆金属的表面处理工艺概述
记忆金属的表面处理工艺主要包括：
1. 抛光：通过抛光处理，使金属表面形成镜面效果，提高表面光洁度。
2. 喷砂：利用高速砂流的冲击力对金属表面进行清理和粗糙化处理，以增强表面的抗腐蚀能力和装饰效果。
3. 电镀：在金属表面覆盖一层其他金属，以提高耐腐蚀性、耐磨性和装饰性。
常见的电镀工艺包括镀铬、镀锌等。
4. 化学镀：通过化学反应在金属表面形成稳定的化合物镀层，具有均匀、致密、结合力好的特点。
5. 阳极氧化：通过电解氧化在铝或铝合金表面形成氧化铝保护层，具有高硬度、高耐磨性、绝缘性好等特点。
6. 化学转化膜技术：通过化学或电化学手段使金属表面形成稳定的化合物膜层，以提高耐腐蚀性和装饰性。
7. 涂装：在金属表面涂覆各种涂料，以提高耐腐蚀性、耐磨性和装饰性。
常用的涂料包括油漆、防锈漆等。
以上工艺可根据需要进行组合使用，以达到最佳的表面处理效果。
镁合金表面处理技术的研究进展
镁合金表面处理技术的研究进展摘要：主要介绍了镁合金表面处理技术，包括表面转化、金属与陶瓷层、表面调整等。
关键词：镁合金;耐腐蚀;表面处理引言镁合金由于密度较小、消震性能好、承受冲击载荷能力强、散热好、比强度较高、比弹性模量大等特点被广泛应用于运输、化工、火箭技术等领域，易腐蚀成为制约镁合金应用的主要因素。
镁合金表面形不成有效的保护膜及与其他金属材料接触时呈现阳极作用是镁合金腐蚀的主要原因。
对镁合金进行表面处理是防止镁合金腐蚀简单有效的方法，机体和外界环境之间利用涂层作为保护层，致密均匀、附着良好的涂层可起到良好的保护作用，有效降低镁合金材料的腐蚀速率。
净化合金成分、减少熔炼过程的夹杂及避免电偶对等方法一定程度上可以起到降低镁合金构件腐蚀速率的作用。
但表面处理技术在镁合金防护方面更加有效，而且简单、经济。
经表面处理后，镁合金基体上可以形成均匀、致密的保护膜层，该膜层能起到抑制和减缓镁合金材料腐蚀的作用。
目前，常用的镁合金表面处理技术有化学转化膜、电镀、化学镀、阳极氧化以及微弧氧化等。
本文概述了镁合金表面处理技术的发展现状，并对各种表面处理技术的优缺点进行了评价。
一、化学转化膜镁合金的化学转化膜包括有机转化膜和无机转化膜，其中又以无机转化膜居多。
无机转化膜有铬酸盐转化膜、磷酸盐转化膜、稀土金属盐转化膜、锡酸盐转化膜以及高锰酸钾转化膜等。
有机转化膜有金属有机化合物转化膜，有机酸转化膜，自组装单分子膜等。
由于镁合金化学转化膜薄而软，镁合金的化学转化膜一般用作底层的涂装处理和中间防护工序，很少单独使用。
（一）、无机转化膜铬酸盐转化是目前镁合金化学转化技术中最为成熟的一种。
铬酸盐处理可以在镁合金表面形成铬基混合氧化物膜层。
膜层中铬以三价铬和六价铬形式存在，其中三价铬作为骨架，而六价铬则具有自修复功能。
铬酸盐转化膜能够延缓锈迹出现的时间，提高涂装材料的附着性，耐蚀性良好。
1、铬酸盐处理铬酸盐处理是一种比较成熟的化学表面处理方法。
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化学镀液
主盐 镍盐，提供二价镍离子，用氯化镍或硫酸镍。
还原剂
次磷酸盐，通过氧化脱氢，提供活泼氢原子， 将Ni离子还原成金属，并使镀层中有P的成分。
络合剂
使镍离子与络合剂形成稳定络合物， 防止氢氧化物及亚磷酸盐沉淀。
稳定剂 不使镀液形成活性结晶核心，防止分解。
缓冲剂 保证pH值的稳定。
化学镀镍层的特点
• 初生态氢原子吸附催化金属表面而使其活化，镀液中的镍阳离 子还原，在催化金属的表面上沉积金属镍： Ni2++ 2[H] Ni+ 2H+ Ni2+2H2PO2 – H2PO3–+ Ni + 2H+ • 次磷酸根分解还原成磷
H2PO2 –+[H]H2O + OH–+P •还原处的镍、磷原子共同沉积形成Ni－P固溶体镀层。
化学镀镍的优缺点
•比电镀镍硬度高、初期磨损 后的耐磨性比镀硬铬好
•使某些技术或非金属表面具 有钎焊能力
•镀层均匀，结晶细致
•化学品价格高，镀液成本大 •化学镀镍层脆性大 •对 某 些 金 属 （ Cu、Zn、Sn 等 ） 合金基体需先镀铜再镀镍
•沉积速度慢
Ni－P化学镀的反应机理
• 镀液在加热时， 通过次亚磷酸盐在水溶液中脱氢，形成 亚磷酸根，同时放出初生态原子氢 H2PO2 – +H2OH2PO3–+2[H]
得更高的硬度，提高耐磨性。 • 大多数金属基体上附着力好。
• Ni－P镀层的密度、热胀系数、磁性及延展 性与含磷量有关
化学镀镍层的应用
•模具工业：
1.保证硬度和耐磨性； 2.且有固体润滑的效果。
•石油化学工业：
1.耐蚀性强；
•汽车工业：
2.适于管件及复杂零件。
1.耐磨功能性镀层；
2.塑料制品电镀前的预镀。
化学镀
• 利用合适的还原剂，使溶液中的金属离子有选
化学镀 择地在经催化剂活化的表面上还原出金属镀层
的一种化学处理方法。
金属离子在溶液中得到所需电子 原理 还原成金属而形成镀层。
种类
化学还原镀：还原剂将溶液中金属离子还原； 化学置换镀：被镀金属将溶液中金属离子还原。
化学镀的特点
优点
•不需要直流电源及电解设备，工艺操作方便； •镀层厚度均匀，分散性好； •不受电力线分布不均的影响，适于复杂形状零件； •镀层外观好，较电镀层耐蚀性好，晶粒细，致密空隙少； •可在非导体、塑料、陶瓷、玻璃表面沉积成镀层。
2Al+3O Al2O3
同时酸对铝和生成的氧化膜进行化学溶
解，如下反应:
School of Materials and Metallurgy
2Al + 6H + 2Al 3+ + 3H2
Al2O3 + 6H + 2Al 3+ + 3H2O
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By Jing Liang
铝和铝合金阳极氧化
化学Ni－P镀按磷含量分为： 高磷：10％以上，耐蚀盐雾能力强、电阻率高； 中磷：6－9％热处理部分晶化后，硬度高 低磷：2－5％硬度高，在碱性介质种耐蚀性好，
可焊性好，沉积速度快。
化学Ni－P镀的结构与含磷量有关： 晶态： <4.5％镍固溶体的晶体结构
5－6％ 晶粒细小、晶体完整性不够 非晶态：7－8％有一定晶态特征的非晶态
>9％完全非晶态
化学镀镍层的特点
Ni-P 合金平衡图
化学镀镍层的特点
非晶态Ni－P镀层的微观显微组织 ×1000
化学镀镍层的性能
非晶Ni－P层在酸性介质中浸泡前后表层ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的分布
化学镀镍层的性能
• Ni－P镀层厚度均匀、能精确的控制厚度，省 去镀后加工过程。
• 易于钎焊、抗腐蚀性好。 • 硬度高、镀层经低温处理后可弥散强化，获
化学转化膜
化学转化膜•
通过金属与溶液界面上的化学或电化学反应， 在其表面形成稳定的化合物膜层。
人为控制的金属表面腐蚀过程，在 原理 形成时必须有基体金属直接参加。
氧化物膜、磷化物膜、 种类 铬酸盐膜、溶胶－凝胶膜等
化学转化膜分类
氧化处理
钢铁氧化处理 使钢铁的表面生成非常稳定的磁性氧化铁Fe3O4 膜层。
25 °C 时Al的电位－pH图
阳极氧化膜的结构与性能
•多孔结构 •吸附性强 •可着色、封闭提高耐磨耐蚀性 •阻抗较高，热、电的绝缘体 •热导率低，稳定性到1500 °C •塑性较差，脆性垂直与膜层生 长方向
• 两者相互反应生成磁性氧化铁： NaFeO2 + Na2Fe2O4 + 2H2O Fe3O4 + 4NaOH
单槽法钢铁氧化配方
组成及工艺条件 氢氧化钠（NaOH） 亚硝酸钠（NaNO2 ） 重铬酸钾 （K2Cr2O7 ）
温度/°C
时间/min
1 550－650 150－200
135－145 15－60
Cu
铝和铝合金阳极氧化机理
阳极氧化
在适当的电解液中，以金属作为阳极， 在外加电流下使其表面生成氧化膜的方法。
阳极反应首先是水的电
解，产生初生态的[O]，
阳极氧化的原理
H2O -2e [O]+2H+
氧原子立即和铝发生氧
化反应，生成薄而致密 的氧化铝阳极氧化膜：
阴极只起导电作用和析氢反应： 2H+ +2e H2
2 600－700 200－250 25－32 130－135
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有色金属的氧化处理
铝及铝合金化学氧化 铜及铜合金化学氧化
铝和铝合金阳极氧化
铝和铝合金化学氧化机理
属于电化学性质，在局部电池阳极上发生： AlAl 3+ +3e 同时，阴极上发生： 3H2O +3e 3OH -+(3/2)H2 阴极反应使金属和溶液界面液相区的碱度增加, 进一步如下反应，形成Al2O3薄膜: Al 3+ 3OH - AlOOH +H2O AlOOH γ-Al2O3 ·H2O
缺点 •化学镀液没有电镀液稳定，镀液维护、再生复杂，成本高
表面活化与自催化作用
化学镀镍
进展 •1844年 Wurtz 在实验室首次发现镍的还原；
•1946年 美国国家标准局Brenner和Riddell，钢基体在碱性 镀液中获得镍磷镀层；
•在酸性镀液；不同金属基体上沉积镀层，e.g.1955年开展 化学镀铜研究；
碱性化学氧化法：将钢铁件置于添加氧化剂
钢铁化学氧化 （硝酸钠或亚硝酸钠）的热强碱溶液种进行处理。 钢铁化学氧化机理
钢铁氧化处理的反应机理
• 高温下（>100 °C ）金属铁与氧化剂和强碱作用， 生 成亚铁酸钠和铁酸钠： 3Fe+NaNO2+5NaOH=3NaFeO2+H2O+NH3 6NaFeO2+NaNO2+5 H2O =3Na2Fe2O4+7NaOH+NH3