表面处理基本常识

2.电解着色法：电解着色是在电流的作用下 将着色金属的离子还原成金属颗粒沉积在 氧化膜的孔内，由于沉积颗粒的直径不均 匀，使得散射光的波长不均匀，从而呈现 不同的色彩。电解法产生的颜色不易被擦 掉，耐光性好，但色彩没化学着色鲜艳。 电解着色最主要的问题是着色不均匀， 产生不均匀的原因主要有原材料成分、表 面状态、装挂的方式、氧化膜厚度的均匀 性及清洗状况
五、质量问题
第二节 钢铁件的氧化
钢铁的氧化又称发蓝，实质是将钢铁表面 的铁原子在酸性或碱性的环境里氧化形 成一层氧化膜，以保护基体材料。氧化 膜的颜色随材质和工艺有所差异，一般 呈黑色或蓝黑色。含硅较高的钢的氧化 膜则呈褐色或黑褐色。氧化膜的厚度约 为0.6—1.5微米之间。含碳量高的钢容易 氧化，含碳量低的钢则较难氧化。温度 也是影响氧化膜质量的重要因素，增加 温度，氧化膜的致密度提高，但温度太 高，则因氧化膜的溶解速度提高，使成 膜速度降低
I.彩色钝化：在铬酸盐的作用下，三价的铬合物 与六价的铬合物混合，随着膜厚的减薄，色彩 变化趋势为红褐色—玫瑰红色---金黄色---橄榄 绿色---绿色---紫红色 ---浅黄色---青白色 2.白色钝化：白色钝化膜可以通过对未经老化的 彩钝膜浸入漂白液或直接钝化产生。色泽有银 白和蓝白两种，白色钝化膜的抗腐蚀性差，银 白比蓝白还差 3.黑色钝化：钝化液中加入发黑剂可产生黑色钝 化膜 此外，还有五酸草绿色钝化和金黄色钝化
膜层厚且硬，绝缘绝热性好
四、氧化膜着色（一般只有阳极氧化的氧 化膜才适于着色） 1.化学染色法：化学着色主要是使染料吸 附在膜层的孔隙内，膜的颜色易被擦掉， 而且耐光性差（故不适于户外使用的装 饰面）。在染色过程中也有化学作用发 生，氧化膜分子（AL2O3）或其中的铝 离子与染料分子或其阴离子化合而存在 于膜的孔隙中。一般使用有机染料。在 染色前一般要将氧化膜清洗干净。
时间：2~8分
硬度较高， 抗腐蚀性较好
续 3.镀液要求 液面要保持清洁，不允许有油污和机械杂质漂 浮；溶液一般半年过滤一次，以清除杂质； 定期分析溶液，按分析结果及产品质量经常 调整溶液 4.后处理 经化学氧化后的零件，应立即清洗干净。酸性 氧化要进行填充处理，碱性氧化的要进行钝 化处理
三、阳极氧化（电化学氧化） 1。基本原理 阳极氧化在强酸性的环境中进行，H2O电解 产生初生态的[O]，氧原子与AL产生氧化铝， 形成氧化膜，氧化膜阻止氧化过程 的继续发 生，但同时部分氧化膜被强酸溶解，有利 于氧化膜的继续形成，起初形成氧化膜的 速度大于氧化膜被溶解的速度，随着氧化 膜的加厚，成膜速度减慢，最终达成平衡。
二、化学氧化 （续） 2.工艺特点：氧化膜薄（0.5~4 µ m）、多孔、 吸附能力好、质软不耐磨、抗腐蚀性差，用 于有特殊要求的制件表面，如要求导电的表 面，或涂装的底层及大型零件（组合件）。 化学氧化按所用溶液分为酸性或碱性氧化两 大类。 如磷酸盐氧化：
溶液配方 H3PO4 CrO3 NH4HF2 (NH4)2HPO4 H3BO3 工艺条件 温度：30~40 膜层特点：无色至带 红绿的浅兰色。膜 致密，厚0.5~3 µ m，
第二讲 表面处理基本知识简介
第一章
表面预处理
第一节 粗糙度与光饰 为提高镀涂的质量（均匀性、附着力），镀涂 表面应达到一定的光洁度要求。对机加件一般 要进行磨光或抛光处理。磨光可以去掉零件表 面的毛刺、氧化皮、锈蚀、砂眼、划伤、焊瘤 与焊渣，提高表面的平整度。抛光是在较平整 的表面进行的，目的是进一步降低零件表面的 粗糙度，获得光亮的外观。 此外，因抛光对金属的磨耗小，还可用于镀后表 面的装饰
4.1 金属镀覆表示法
基体材料 镀覆层名称
镀覆方法
镀覆层厚度 镀覆层特征 后处理
例：Cu/Ep.Ni5b.P
4.2 化学处理表示法
基体材料 处理方法
处理名称
处理特征
处理（颜色）
4.3 涂料涂覆表示法 涂覆符号
涂料颜色及型号
用涂的第一个汉语 拼音T表示
色板编号
分四级，I、II、III、IV 从I到IV标准依次降低 Y---一般环境 E---恶劣环境 H---海洋环境 T---特殊环境
四、质量问题 镀层一般要求厚度、色泽均匀，表面光洁。 I.外观：光亮程度、覆盖程度、平整性、针 孔、起泡、脱皮、毛刺、麻点、烧焦、 树枝状或海绵状沉积层等 II.结合力：也叫附着力，可用加热法测试 （100-300度）、弯曲法或划格法 III.厚度 IV.耐蚀性：模拟使用环境实验 V.孔隙率：单位面积上的孔隙数
第二节 脱脂与浸蚀
脱脂又名除油，按除油方法可分为有机 溶剂除油、化学除油、电化学除油、擦 拭除油及超声波除油 浸蚀包括酸洗与活化。酸洗是使用酸洗 液（一般为三酸）除去金属表面的锈蚀 物、氧化物等碱性物质的过程，活化是 镀前处理的最后一道工序（水洗除外）， 是将零件置于稀酸中极短时间酸洗，增 加活性。
第三节
喷 砂
喷砂是以磨料强力撞击零件，对零件表面 进行清理和修饰加工的过程。主要目的 是除去表面的锈蚀、毛刺及其它杂质， 同时掩盖表面的局部轻微缺陷，提高表 面粗糙度，从而提高表面涂层附着力。 磨料可以是氧化铝、石英砂、碳化硅等， 使用较多的是石英砂，铝件表面的石英 砂粒度一般在0.5毫米以下。
第四节 电 解
二、化学氧化 1.基本原理 化学氧化是在强酸/弱减的情况下进行的 （AL AL3+）。铝离子再与溶液中的氧及 氢氧根结合，生成三氧化二铝及氢氧化铝的 薄膜，同时溶液中的酸或碱可溶解生成的氧 化膜，溶液中一般还含有一定浓度的铬酸盐 或铬酐使氧化膜的形成与溶解保持一定的速 度，当膜层达到一定的厚度时可阻止氧化的 继续进行。
2.1 镀锌 一、概述 锌是银白色金属，既溶于酸，又溶于碱， 属两性金属，耐腐蚀性较差，对被镀金 属有较好的保护作用，对铁基体属阳极 镀层。未经处理的锌镀层呈银白色，对 工件表面既有机械保护作用，又有化学 保护作用。锌镀层经钝化、染色或涂覆 护光剂后，防护性和装饰性能都会显著 提高。
二、工艺特点 镀液有碱性镀液（如氰化物镀液）、酸性镀液 （如硫酸盐镀液）、中性镀液（氯化钾） 氰化物镀锌层结晶细致、光泽性好，有较好的均 镀和深度能力 硫酸盐镀锌的镀层结晶较粗、均镀能力差，只适 用于外形简单的结构 无氨氯化钾的镀层结晶细致光亮，镀液整平性好， 适用范围广，但镀层钝化膜附着性差，厚镀层 脆性大 总之，镀锌是广泛采用的一种镀涂工艺，工艺种 类很多，镀层质量与工艺的相关性很大。
电解一般是将工件作阳极，在特定的溶液 （与酸洗液相近）中进行。作用是使工 件表面平整，同时获得一层较薄的氧化 膜。整平时一般只能将突出部分削平， 而对凹坑的填补作用较小，原因是突出 点的电流密度大，溶解速度快。氧化膜 薄且不均匀。此外电解后的工件反光性 较好。
第二章
本章主要内容 • 电镀基本原理 • 常见的电镀方式 I.重点介绍镀锌 II.简要介绍镀镍 III.简介镀铬
三、后处理 1.一般流程：清洗---去氢---钝化---浸热水---老化 （洪干）---其它特定处理 2.去氢：在电镀的过程中有可能在镀层和基体金 属的晶格中渗氢，造成晶格扭歪，内应力增加， 即所谓的氢脆。为消除氢脆，一般采用镀后热 处理，使氢逸出，去氢的效果与处理的温度和 时间有关，温度一般在200—250度之间，时间 月2H 3.钝化处理：与钝化对应的概念是活化，钝化就 是降低表面的活性（一般使用强氧化剂），使 表面处于钝态，此外还能起改变色彩的作用。 钝化的方式很多，主要有以下几种。
2.2 镀镍 镍是白色金属，在空气中和湿气中有较好 的化学稳定性，对铁基体而言属阴极镀 层，耐碱性较好，耐酸性较差，镍镀层 有装饰和防护作用。但因镀层孔隙率较 大，防护性较差，加之镍镀层表面在空 气中颜色会变暗，故镍镀层表面通常再 镀铬
2.3 镀铬 铬是银灰色金属，耐磨、耐蚀、耐热、化 学稳定性好，铬表面容易形成钝化膜， 在空气中稳定，不易变色和失去光泽。 根据镀层的用途不同可以分为： I.防护装饰性镀层 II.耐蚀镀铬层 III.硬铬层：镀层较厚，达0.1-0.2mm，硬度 大，耐磨性好 IV.黑铬层：使用填加剂，用于吸光、吸热
第三节 钢铁件的磷化
磷化是钢铁在磷酸盐的溶液中表面生成一 层磷酸盐保护膜的过程。磷化膜呈暗灰 色或黑色，具有微孔结构，经填充、浸 油、浸漆处理后，在大气条件下有较好 的抗蚀性，磷化膜的吸附性好，常用作 涂料的底层。此外膜层还有较好的润滑 性、电绝缘性。
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第三章 喷 涂
第四章 镀涂表示法
本章主要内容 金属镀覆表示法 化学处理表示法 涂料涂敷表示法 常用符号含义
电 镀
第一节 电镀基本理论
电镀是在电流的作用下将镀层金属涂敷到 工件表面的工艺。电镀一般是利用镀层 金属的活性、耐冲击性或耐磨性等来保 护被镀金属。电镀过程中被镀工件作阴 极，镀层金属作阳极。在阳极金属原子 被氧化成为金属离子，在阴极则是金属 离子被还原成为金属沉积在工件的表面。
第二节 常见的电镀形式
氧化法 厚度
颜色
特点
H2SO4 CrO3
无色、 硬度高、孔隙多、利于着 5~20 透明 色、抗蚀较高
1~5
灰白 至深 灰
质软、孔隙少、着色困难、抗蚀性 很高、膜层与有机涂层结合力好
草酸 硬质
银白色、 弹性好、电绝缘性好，膜层 8~20 黄铜色、 性质与电流方式、合金成分 青铜色 有关
250~ 300
第三章 氧化
本章主要内容简介 重点介绍铝的氧化 • 化学氧化 • 阳极氧化 简介钢铁的氧化 简介钢铁的磷化
第一节 铝及其合金氧化
一、概述 铝的性质较活泼，在自然环境中其表面很容易 形成一层极薄（0.01~0.02µ m）氧化膜，该膜 有一定的防腐性能，但结构疏松，防腐性能 较差。为利用氧化膜的特性，常在铝制件的 表面进行氧化处理。 铝表面氧化有两种方法：化学氧化与电化学氧 化。氧化膜的结构和性能随氧化液和氧化条 件的变化而变化。化学氧化是导电氧化，氧 化膜较薄。电化学氧化又名阳极氧化，氧化 膜不导电，膜层性能较好。
BK----黑色 WH----白色
SR-----银白 GY-----灰（蓝灰）
镀覆层特征
常用特征代码含义如下： b-----光亮 s-----半光亮 m----暗 cd----导电
后处理 P----钝化 O----氧化 CL----着色 Cs----铬酸盐封闭
电镀锌后的铬酸盐处理 光亮铬酸盐处理、漂白铬酸盐处理----C1 彩虹铬酸盐处理、深色铬酸盐处理----C2 着色颜色表示法
外观等级 使用环境条件
4.4 符号含义
基体材料
Fe-----铁、钢 Al-----铝及铝合金
Cu----铜及铜合金 Zn----锌及锌合金
镀覆方法
电镀-----Ep 化学镀-----Ap
镀覆层名称
镀覆层名称用镀层的化学元素符号表示， 合金元素用“—”连接，标明元素成分含 量，含量最少的元素不标 镀覆层厚度 镀覆层厚度以微米为单位，用阿拉伯数字 表示，标识的数值代表厚度的下限