现代表面技术-期末考试资料

第一章：

电解抛光原理现在世界各界人士争论很多，被大家公认的主要为黏膜理论。该理论主要为：工件上脱离的金属离子与抛光液中的磷酸形成一层磷酸盐膜吸附在工件表面，这种黏膜在凸起处较薄，凹处较厚，因凸起处电流密度高而溶解快，随黏膜流动，凹凸不断变化，粗糙表面逐渐被整平的过程。

油污的危害

⏹油是不导电的，会影响材料的导电性能

⏹会影响与基体的结合力(主要)

⏹会污染后续加工的工作液

⏹油在高温下会裂解成小分子物质，会污染空气

皂化：油脂（多为植物油）与除油液中的碱起化学反应生成肥皂的过程

矿物油（非皂化性油脂）乳化剂作用生成乳浊液的过程，称为乳化

磷化处理：把金属放入含有Mn、Fe、Zn的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜的方法。

发生驰豫原因：

表面的原子周期性突然破坏了，表面上的原子会发生相对于正常位置的上、下位移以降低体系能量

表面重构：即表面原子重新排列，形成不同于体内的晶面，在平行基底的表面上，原子的平移对称性与体内显著不同，原子位置作了较大幅度的调整。

表面粗糙度与波纹度是实际表面的基本特征。

为什么要进行表面前处理

清除被处理材料表面附着的杂质，使处理后的材料表面的原子和处理介质（气相或液相）的原子相接触，原子直接在材料本体（基体）上沉积或材料内部扩渗。有利于提高涂层与基体材料之间的结合强度

化学抛光：在适当介质溶液中，工件仅依靠化学侵蚀作用而达到抛光的过程

电化学抛光：也称电解抛光，在适当的溶液中进行阳极电解，令金属工件表面平滑并产生金属光泽的过程

电化学抛光：又叫电解抛光是以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入到电解槽中，通以直流电而产生有选择性的阳极溶解，从而达到工件表面光亮度增大的效果

表面清洗的目的

1、作为前处理技术的一部分，为下一步表面加工打基础

2、作为一项单独表面处理技术，可提高工件寿命或恢复工件原状态或节能需要（锅炉清除水垢，提高热效率）

3、消除工件（设备）隐患，提高安全性，消毒，灭菌，除放射性污染，有利于人体健康。

有机溶剂除油的特点

1）脱脂速度快，对工件表面基本无腐蚀。

2）但溶剂易挥发、易燃、有毒性，使用时应注意通风。

3）工件表面上残存的有机溶剂，需要再用化学清洗除去

乳化剂的作用原理：

乳化剂分子结构中有两个互相矛盾的基团：亲水基和亲油基

亲水基的一端能溶解在水里，亲油基的一端能溶解在油里。当它加到油水中，能把工件上的油拖下水，达到除油效果

磷化处理的定义

把金属放入含有Mn、Fe、Zn的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜的方法

磷化的目的

给基体金属提供保护，一定程度上防止金属被腐蚀

用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力

在金属冷加工工艺中起减少摩擦，润滑作用

磷化膜的后处理

磷化膜的化学稳定性差，即可溶于酸，也可溶于碱

孔隙率高易吸附污物和受腐蚀介质的浸蚀

不经后处理的磷化膜耐腐蚀性能差

金属在介质中具有极低的溶解速度的性质称为“钝性”

金属在介质中具有强烈溶解的性质称为“活性”

在一定条件下，金属表面生成完整的钝化膜，而使金属的溶解速度急速下降，电位强烈正移。这种表面状态的突变过程叫做金属的钝化（在一定条件下，受腐蚀金属表面状态发生突变而使其耐腐蚀性能增加的现象）。

金属钝化的两个必要标志

◆腐蚀速度大幅度下降

◆电位强烈正移

成相膜理论

金属在溶解过程中，表面上生成一层致密的、覆盖性良好的固体产物，这些反应产物可视为独立的相（成相膜），它把金属表面和溶液机械的隔离开来，使金属的溶解速度降低，即转变成不溶解的纯态。

电镀：在外电流作用下，电解质水溶液中的金属离子迁移到作为阴极的被镀基体金属表面，发生氧化还原反应并沉积形成镀层的一种表面工程技术

阳极性镀层

即镀层金属的活泼性比基体大。在使用条件下，当镀层完整时对金属基体和外界起隔离作用而保护基体；当镀层破损后镀层金属又会在电化学腐蚀中充当阳极率先腐蚀而保护基体不受腐蚀，具有牺牲镀层保护基体的特点。

影响镀层性能的主要因素是镀层的厚度。

阴极性镀层：

金属基体的活泼性比金属镀层的大。在使用条件下，只有镀层完整的将基体包覆起来，才能起到保护基体的作用。如果镀层不完整或有孔隙、破损，当发生腐蚀的时候，基体会受到腐蚀而破坏，镀层反而不发生腐蚀，并且因此而使基体腐蚀速度更快，这种镀层就是阴极性镀层。比如钢铁上的镀铜、镀镍等。

化学镀：在没有外电流作用下，通过化学方法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面技术

络合剂的作用

1）增加金属离子溶解度，改善阳极溶解情况

2）提高阴极极化，使镀层致密

3）增加溶液导电能力，扩大电流密度范围

4）保持镀液稳定，改善电镀层质量

极化

当电流通过电极时，电极电位偏离其平衡电位数值的现象，叫做电极的极化

使阳极的电极电位偏离其平衡电位数值而变得较正的极化作用，叫做阳极极化作用。

使阴极的电极电位偏离其平衡电位数值而变得较负的极化作用，叫做阴极极化作用

附加盐作用：

提高镀液的电导性

增强阴极极化能力，有利于获得细晶的镀层

防止阳极钝化，保持正常溶解

因为：阳极活化剂含量不足时，阳极溶解不正常，镀液金属离子浓度下降较快，影响镀液的稳定，严重时，电镀不能正常进行

二元合金的共沉积需要具备两个条件

合金中的金属至少有一种金属能从其盐的水溶液中析出

两种金属的析出电位要十分接近或相等

因为在共沉积过程中，电位较正的金属总是优先沉积，甚至可以完全排除电位较负的金属沉积析出。

可通过改变金属离子的浓度（或活度）来改变电极电势

增大金属离子浓度可使电位正移，相反，降低浓度电位则负移

复合电镀：

又称分散电镀，将固体微粒（难熔的氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等）均匀分散在电镀液中，制成悬浮液进行电镀。使其与电镀基质金属（镍、铜、铬等）共沉积，从而获得具有耐磨、自润滑、耐蚀、装饰、电接触等功能镀层。

复合电镀特点

1）镀覆材料广泛，同一种基质金属可沉积一种或数种性质各异的固体颗粒，同一种固体颗粒也可以沉积在不同的基质金属中

2）不需要高温即可获得复合镀层

3）操作简单，成本低