1、第五章第五章 金屬資料外表改性處置金屬資料外表改性處置5.1 5.1 轉化膜處置轉化膜處置 5.2 5.2 電鍍電鍍5.3 5.3 離子堆積離子堆積5.4 5.4 熱噴涂熱噴涂5.5 5.5 涂裝涂裝5.6 5.6 外表著色和染色外表著色和染色 5.1 轉化膜處置轉化膜處置 將工件浸入某些溶液中將工件浸入某些溶液中,在一定條件下使其外表構成一在一定條件下使其外表構成一層致密的維護膜，提高工件防層致密的維護膜，提高工件防腐蝕的才干腐蝕的才干,添加裝飾作用。添加裝飾作用。5.1.1 氧化處置氧化處置 1.鋼的氧化處置鋼的氧化處置(發藍處置發藍處置) 在空氣蒸或化學藥在空氣蒸或化學藥物中加熱，使其外

2、表產生一層物中加熱，使其外表產生一層蘭色或黑色氧化膜蘭色或黑色氧化膜Fe3O4 ，以改善鋼的耐磨性和外觀。膜以改善鋼的耐磨性和外觀。膜厚厚0.5-1.5微米。微米。 氧化處置工藝常用于儀表、氧化處置工藝常用于儀表、工具和武器等的外表。工具和武器等的外表。 2.鋁的氧化過程鋁的氧化過程a)化學氧化法化學氧化法 放入化學溶液放入化學溶液中進展氧化處置而獲得結實的中進展氧化處置而獲得結實的氧化膜，其厚度為氧化膜，其厚度為0.3-4微米。微米。提高鋁和鋁合金的耐磨性和耐提高鋁和鋁合金的耐磨性和耐蝕性。蝕性。b)電化學氧化法電化學氧化法 在電解液中在電解液中使鋁合金外表產生一層氧化膜，使鋁合金外表產生一

3、層氧化膜，這種工藝又稱陽極氧化，這層這種工藝又稱陽極氧化，這層氧化膜具有強吸附才干，較高氧化膜具有強吸附才干，較高的硬度，良好的耐磨性和耐蝕的硬度，良好的耐磨性和耐蝕性，膜層無色透明，極易染成性，膜層無色透明，極易染成各種美麗的顏色。各種美麗的顏色。5.1.2 磷化處置磷化處置 把鋼件浸入磷酸把鋼件浸入磷酸鹽為主的溶液中，構鹽為主的溶液中，構成不溶于水的結晶型成不溶于水的結晶型磷酸鹽轉化膜的過程。磷酸鹽轉化膜的過程。磷化處置后的磷化膜磷化處置后的磷化膜厚度為厚度為5-15微米，有微米，有較好的防腐才干和光較好的防腐才干和光滑作用?；饔?。 磷化處置所需設磷化處置所需設備簡單，操作方便，備簡單，

4、操作方便，本錢低，消費效率高。本錢低，消費效率高。常用作為鋼鐵資料零常用作為鋼鐵資料零件的防護層。件的防護層。 5.2 電鍍電鍍 電鍍是在電解液中使零件外表電鍍是在電解液中使零件外表鍍上一層金屬薄層。對非金屬資料鍍上一層金屬薄層。對非金屬資料進展電鍍時，應先對非金屬外表進進展電鍍時，應先對非金屬外表進展金屬化處置，如化學鍍。展金屬化處置，如化學鍍。 電鍍的運用電鍍的運用: 修復磨損零件、增大零件尺寸。修復磨損零件、增大零件尺寸。如刷鍍如刷鍍 提高零件的耐腐蝕性，如鍍鋅。提高零件的耐腐蝕性，如鍍鋅。 覆蓋耐磨性鍍層覆蓋耐磨性鍍層,提高耐磨性，提高耐磨性，如鍍鉻。如鍍鉻。 提高零件外表美觀裝飾性，

5、如提高零件外表美觀裝飾性，如鍍裝飾鋅。鍍裝飾鋅。 其他特殊用途，如鍍銀。其他特殊用途，如鍍銀。 5.3.1 化學氣相堆積法化學氣相堆積法 定義定義:化學氣相堆積是在化學氣相堆積是在高溫下將爐內抽成真空或通入高溫下將爐內抽成真空或通入氫氣氫氣,然后通入反響氣體并在然后通入反響氣體并在爐內產生化學反響爐內產生化學反響,使工件外使工件外表構成覆層的方法表構成覆層的方法,簡稱簡稱CVD法法. 運用運用:半導體薄膜制備；刀半導體薄膜制備；刀具、模具、工具、零件等。具、模具、工具、零件等。 SiCl4+2H2 Si+ 4HCl TiCl4+CH4+H2 TiC+4HCl +H2 特點特點:反響溫度高反響溫

6、度高,需通入大需通入大量氫氣量氫氣,工件易產生氫脆工件易產生氫脆,且不且不平安平安,廢氣廢氣HCl有毒有毒. 5.3 離子堆積離子堆積滲陶活塞環滲陶活塞環 5.3.2 物理氣相堆積法物理氣相堆積法 把金屬蒸氣離子化后在高壓靜電場使離子加速并堆積于把金屬蒸氣離子化后在高壓靜電場使離子加速并堆積于金屬外表構成覆層的方法金屬外表構成覆層的方法,簡稱簡稱PVD法。堆積溫度低，速度法。堆積溫度低，速度快，覆層成分和構造可控制，無公害?？?，覆層成分和構造可控制，無公害。 1.真空濺射真空濺射 (以堆積以堆積TiC為例為例 2.離子鍍離子鍍磁控濺射磁控濺射 5.4 熱噴涂熱噴涂 將合金、陶瓷等資料熔化或部分

7、熔將合金、陶瓷等資料熔化或部分熔化化, ,并經過高速氣流使其成為霧化微粒并經過高速氣流使其成為霧化微粒, ,噴向工件外表后構成噴涂層的方法。噴向工件外表后構成噴涂層的方法。 工藝過程：外表制備、預熱、預噴工藝過程：外表制備、預熱、預噴粉、噴熔、冷卻、后期加工粉、噴熔、冷卻、后期加工 熱噴涂方法：電弧噴涂、等離子弧熱噴涂方法：電弧噴涂、等離子弧粉末噴涂等粉末噴涂等 運用：運用： 用于鋼材抗大氣腐蝕時，噴鋁層用于鋼材抗大氣腐蝕時，噴鋁層0.1mm0.1mm，噴鋅層，噴鋅層0.15mm0.15mm，在靜止形狀下可，在靜止形狀下可維護基體達維護基體達1010年之久。年之久。 用于耐熱構件上，如任務溫度

8、用于耐熱構件上，如任務溫度500500，那么噴鋁，那么噴鋁0.175mm0.175mm后不需其他后不需其他處置；任務溫度處置；任務溫度900 900 ，噴鋁合金后，噴鋁合金后，在在800900 800900 加熱分散。加熱分散。 用于修繕磨損曲軸和機床傳動軸等。用于修繕磨損曲軸和機床傳動軸等。加工超差采用熱噴涂工藝修復加工超差采用熱噴涂工藝修復 噴涂耐磨陶瓷噴涂耐磨陶瓷噴涂合金層噴涂合金層5.5 涂裝涂裝 利用放射、涂飾等方利用放射、涂飾等方法，將有機涂料涂覆于工法，將有機涂料涂覆于工件外表并構成與基體結實件外表并構成與基體結實結合的涂覆層過程稱為涂結合的涂覆層過程稱為涂裝。裝。 提高耐磨性、

9、美化工件提高耐磨性、美化工件外表粉飾外表缺陷、豐外表粉飾外表缺陷、豐富顏色、維護外表免受富顏色、維護外表免受外界空氣、水分、陽光外界空氣、水分、陽光及其他腐蝕介質侵蝕。及其他腐蝕介質侵蝕。還可顏色偽裝、防紅外偽還可顏色偽裝、防紅外偽裝、電氣絕緣等。裝、電氣絕緣等。 涂料普通由成膜資料、涂料普通由成膜資料、顏料、溶劑、助劑四部分顏料、溶劑、助劑四部分組成。組成。 方法：浸涂法方法：浸涂法 、空氣、空氣噴涂法噴涂法 、靜電噴涂法、靜電噴涂法 、電泳涂裝法電泳涂裝法 、粉末涂裝、粉末涂裝法等。法等。涂裝消費線涂裝消費線 5. 6 外表著色和染色外表著色和染色 1. 金屬的著色金屬的著色 經過化學或電

10、化學等處置方法經過化學或電化學等處置方法,使金屬本身外表產生顏色的變化使金屬本身外表產生顏色的變化并堅持金屬光澤的工藝并堅持金屬光澤的工藝. 化學法：是利用溶液與金屬化學法：是利用溶液與金屬外表產生的化學反響生成氧化物、外表產生的化學反響生成氧化物、硫化物等有色化合物。硫化物等有色化合物。 置換法：是溶液中金屬離子置換法：是溶液中金屬離子進展化學置換反響并堆積在工件進展化學置換反響并堆積在工件外表，構成有色薄膜。外表，構成有色薄膜。 熱處置法：是將工件置于一熱處置法：是將工件置于一定環境氣氛中熱處置，使其外表定環境氣氛中熱處置，使其外表構成具有適當構造和顏色的氧化構成具有適當構造和顏色的氧化膜

11、。膜。 電解法：是將工件置于一定電解法：是將工件置于一定的電解液中進展電解處置，使工的電解液中進展電解處置，使工件外表構成多孔、無色的氧化膜，件外表構成多孔、無色的氧化膜，然后再進展著色或染色處置，構然后再進展著色或染色處置，構成各種顏色的膜層。成各種顏色的膜層。 無鉻鋁材氧化著色無鉻鋁材氧化著色金屬外殼噴砂工藝，氧化著色處置。金屬外殼噴砂工藝，氧化著色處置。 2.金屬的染色金屬的染色 經過金屬外表的微孔或吸附作用和化學反響經過金屬外表的微孔或吸附作用和化學反響將染料均勻涂覆在金屬外表，也可利用電解法將染料均勻涂覆在金屬外表，也可利用電解法使金屬離子與染料共同堆積在金屬外表構成顏使金屬離子與染

12、料共同堆積在金屬外表構成顏色。色。銅染藍色銅染藍色 銅染黑色銅染黑色 鋼鐵工件發藍處置工藝過程鋼鐵工件發藍處置工藝過程化學除油化學除油 水洗水洗 酸洗酸洗 水洗水洗 氧化氧化 水洗水洗 補充處置補充處置 水洗水洗吹干吹干 檢驗檢驗影響要素影響要素:堿濃度、溫度、工件含碳量堿濃度、溫度、工件含碳量第五章第五章 金屬資料外表改性處置金屬資料外表改性處置鋼鐵工件發藍處置工藝過程鋼鐵工件發藍處置工藝過程溶液組成及質量濃度溶液組成及質量濃度溫度溫度/時間時間/min1化學除油并水洗化學除油并水洗苛性鈉苛性鈉3050、碳酸、碳酸鈉鈉3050、磷酸三鈉、磷酸三鈉3040、水玻璃、水玻璃5106010152酸

13、洗后水洗酸洗后水洗硫酸硫酸150200、緩蝕、緩蝕劑劑0.5150605103氧化并水洗氧化并水洗苛性鈉苛性鈉550650、硝、硝酸鈉酸鈉13018013514515204補充處理補充處理重鉻酸鉀或肥皂重鉻酸鉀或肥皂3050859010155水洗水洗6吹干吹干7檢驗檢驗鋁的氧化處置鋁的氧化處置鋁的氧化目的：鋁的氧化目的：化學氧化工藝：堿性溶液化學氧化化學氧化工藝：堿性溶液化學氧化 酸性溶液化學氧化酸性溶液化學氧化 鉻酸鹽化學氧化鉻酸鹽化學氧化 磷酸鹽磷酸鹽鉻酸鹽化學氧化鉻酸鹽化學氧化電化學氧化工藝陽極氧化：電化學氧化工藝陽極氧化： 常用電解液有：硫酸常用電解液有：硫酸WH2SO4為為15%20

14、%、 鉻酸鉻酸WCrO3為為3%10%、 草酸草酸WH2CO4為為2%10% 為了防止陽極氧化生成的多孔構造被腐蝕和污染，必需進為了防止陽極氧化生成的多孔構造被腐蝕和污染，必需進行封鎖處置。常用蒸汽封鎖法、鹽溶液封鎖法、石蠟或油類行封鎖處置。常用蒸汽封鎖法、鹽溶液封鎖法、石蠟或油類或樹脂類封鎖法。或樹脂類封鎖法。第五章第五章 金屬資料外表改性處置金屬資料外表改性處置磷化處置工藝磷化處置工藝磷化工藝磷化工藝分類分類 溶液成分的質量濃度溶液成分的質量濃度 /g。L-1溶液溫度溶液溫度/C 處理時間處理時間/min低溫磷化低溫磷化磷酸錳鐵鹽磷酸錳鐵鹽 3040硝酸鹽硝酸鹽 140160氟化鈉氟化鈉

15、25 室溫室溫 3045中溫磷化中溫磷化磷酸二氫鋅磷酸二氫鋅 2540硝酸鋅硝酸鋅 80100 5070 1520高溫磷化高溫磷化磷酸錳鐵鹽磷酸錳鐵鹽 3035硝酸鋅硝酸鋅 5565 9098 1015第五章第五章 金屬資料外表改性處置金屬資料外表改性處置普通鍍鉻工藝普通鍍鉻工藝 金屬經過預處置和鍍前處置后進展電鍍金屬經過預處置和鍍前處置后進展電鍍,鍍液是規范鍍液是規范鍍鉻溶液鍍鉻溶液(鉻酐鉻酐250g/L、硫酸、硫酸2.5g/L),電鍍溫度為電鍍溫度為4250C、陽極運用鉛常加陽極運用鉛常加6%銻或錫、電壓為銻或錫、電壓為612V，電流密，電流密度為度為1640A/dm2，在鍍鉻時，需求向鉻

16、酸溶液中不斷補，在鍍鉻時，需求向鉻酸溶液中不斷補充鉻酸酐，使溶液成分堅持穩定充鉻酸酐，使溶液成分堅持穩定.資料經電鍍后要進展漂資料經電鍍后要進展漂洗洗,并在并在175180烘烤除氫。烘烤除氫。鍍鉻的刷鍍液的組成和工藝條件鍍鉻的刷鍍液的組成和工藝條件組成和工藝條件組成和工藝條件質量濃度質量濃度/g.L-1硝酸鉻硝酸鉻Cr(NO3)氨水氨水NH4OH水合肼水合肼草酸草酸丁二酸丁二酸F-53PH值值陽極材料陽極材料38042011030401802201601800.056.87.5石墨石墨第五章第五章 金屬資料外表改性處置金屬資料外表改性處置刷鍍表示圖刷鍍表示圖1工件工件2鍍液鍍液3供液瓶供液瓶4

17、棉花包套棉花包套5陽極陽極6鍍筆鍍筆7直流電源直流電源8接液盤接液盤多弧離子多弧離子鍍安裝表鍍安裝表示圖示圖電弧熱噴涂原理電弧熱噴涂原理1送絲槍送絲槍2-噴頭噴頭3防光罩防光罩4空氣帽空氣帽5工件工件6空氣噴嘴空氣噴嘴7前導管前導管8金屬絲金屬絲火焰噴涂原理火焰噴涂原理11工件工件22金屬絲噴孔金屬絲噴孔33氧氧- -乙炔噴孔乙炔噴孔44空氣帽空氣帽55混合室混合室66送絲滾輪送絲滾輪77金屬絲金屬絲等離子弧粉末噴涂表示圖等離子弧粉末噴涂表示圖1涂層涂層2電源電源3鎢極鎢極4-噴嘴噴嘴5冷卻水冷卻水6等離子焰等離子焰7飛行中的粉末粒子飛行中的粉末粒子8工件工件靜電噴涂靜電噴涂 靜電噴涂是靜電噴

18、涂是用靜電噴槍使用靜電噴槍使油漆霧化并帶油漆霧化并帶有負電荷，與有負電荷，與接地的工件間接地的工件間構成高壓靜電構成高壓靜電場，靜電引力場，靜電引力使漆霧均勻堆使漆霧均勻堆積在工件外表，積在工件外表，構成均勻的漆構成均勻的漆膜。膜。 特點：漆膜特點：漆膜均勻、消費率均勻、消費率高比空氣噴高比空氣噴涂高涂高13倍、倍、油漆利用率高油漆利用率高可達可達80%90%、污染少、易于污染少、易于實現自動化。實現自動化。粉末涂裝粉末涂裝 粉末涂裝的根本方法有靜電噴涂法和硫化床法兩種。粉末涂裝的根本方法有靜電噴涂法和硫化床法兩種。1粉末靜電噴涂的電源由高壓靜電發生器供應，其產生粉末靜電噴涂的電源由高壓靜電發

19、生器供應，其產生的高電壓接到噴槍的內部或前端。粉末在供粉器中與空的高電壓接到噴槍的內部或前端。粉末在供粉器中與空氣流混合，進入噴槍，在噴槍內部和出口處帶上電荷。氣流混合，進入噴槍，在噴槍內部和出口處帶上電荷。在靜電場的作用下，粉末粒子飛向接地的工件上，當粉在靜電場的作用下，粉末粒子飛向接地的工件上，當粉末涂覆一定厚度時，后來的粉末由于同性相斥而不能被末涂覆一定厚度時，后來的粉末由于同性相斥而不能被吸附，使膜厚均勻地覆蓋工件。被噴涂的工件在固化爐吸附，使膜厚均勻地覆蓋工件。被噴涂的工件在固化爐中將粉層熔融、流平和固化，構成均勻的膜層。中將粉層熔融、流平和固化，構成均勻的膜層。2硫化床法是在容器內

20、裝一孔徑為硫化床法是在容器內裝一孔徑為0.40.8m的多孔板，的多孔板，在板上的粉末由于板下的緊縮空氣通入而產生沸騰狀，在板上的粉末由于板下的緊縮空氣通入而產生沸騰狀，加熱后的工件浸入沸騰的粉層而粘上粉末層，其厚度可加熱后的工件浸入沸騰的粉層而粘上粉末層，其厚度可根據工件浸入時間和工件預熱溫度來調整，然后再經過根據工件浸入時間和工件預熱溫度來調整，然后再經過烘烤進展固化，構成平滑的膜層。烘烤進展固化，構成平滑的膜層。電泳涂裝電泳涂裝 電泳涂裝是將電電泳涂裝是將電泳漆用水稀釋到固泳漆用水稀釋到固體成分為體成分為10%15%，工件作為直流電正工件作為直流電正極浸入電泳槽內，極浸入電泳槽內，電泳漆中

21、的樹脂和電泳漆中的樹脂和顏料在電場作用下顏料在電場作用下移向陽極并堆積于移向陽極并堆積于工件外表，構成不工件外表，構成不溶于水的漆層，烘溶于水的漆層，烘干后構成均勻的漆干后構成均勻的漆層。層。 特點：漆膜厚度特點：漆膜厚度均勻、質量好、邊均勻、質量好、邊緣覆蓋好，涂料利緣覆蓋好，涂料利用率高可達用率高可達95%以上，消費率高，以上，消費率高，便于實現自動化，便于實現自動化，污染小。污染小。銅的著色處置銅的著色處置金屬金屬顏色顏色溶液溶液備注備注銅銅黑色黑色NaOH 50g/L、K2SO5 10g/L古青銅色古青銅色K2S 1050g/L仿金色仿金色Na2S2O3 120g/L、Pb（C2H3O2）2 40g/L黃黃銅銅蘭色蘭色Pb（C2H3O2）2 15