《材料成型技术与基础》全套PPT电子课件教案-第05章转化膜处理、电镀等.ppt

第五章 金属材料表面改性处理,5.1 转化膜处理 5.2 电镀 5.3 离子沉积 5.3.1 化学气相沉积法 5.3.2 物理气相沉积法 5.4 热喷涂 5.5 涂装 5.6 表面着色和染色 本章小结,5.1 转化膜处理,转化膜处理是将工件浸入某些溶液中,在一定条件下使其表面 形成一层致密的保护膜,提高工件防腐蚀的能力,增加装饰作用。常 用的转化膜处理有氧化处理和磷化处理. 5.1.1 氧化处理 1.钢的氧化处理(发蓝处理) 定义: 工艺过程: 应用: 2.铝的氧化过程 5.1.2 磷化处理 定义: 工艺过程: 应用:,第五章 金属材料表面改性处理,钢铁工件发蓝处理工艺过程,化学除油 水洗 酸洗 水洗 氧化 水洗 补充处理 水洗 吹干 检验 影响因素:碱浓度、温度、工件含碳量,第五章 金属材料表面改性处理,钢铁工件发蓝处理工艺过程,铝的氧化处理,铝的氧化目的： 化学氧化工艺：碱性溶液化学氧化 酸性溶液化学氧化 铬酸盐化学氧化 磷酸盐铬酸盐化学氧化 电化学氧化工艺（阳极氧化）： 常用电解液有：硫酸（wh2so4为15%20%）、 铬酸（wcro3）为3%10%）、 草酸（wh2co4为2%10%） 为了防止阳极氧化生成的多孔结构被腐蚀和污染，必须进 行封闭处理。常用蒸汽封闭法、盐溶液封闭法、石蜡或油类 或树脂类封闭法。,第五章 金属材料表面改性处理,磷化处理工艺,第五章 金属材料表面改性处理,5.2 电镀,第五章 金属材料表面改性处理,普通镀铬工艺,金属经过预处理和镀前处理后进行电镀,镀液是标准镀 铬溶液(铬酐250g/l、硫酸2.5g/l),电镀温度为4250c、阳 极使用铅（常加6%锑或锡）、电压为612v，电流密度为 1640a/dm2，在镀铬时，需要向铬酸溶液中不断补充铬酸 酐，使溶液成分保持稳定.材料经电镀后要进行漂洗,并在 175180烘烤除氢。,第五章 金属材料表面改性处理,刷镀示意图,第五章 金属材料表面改性处理,1工件 2镀液 3供液瓶 4棉花包套 5阳极 6镀笔 7直流电源 8接液盘,镀铬的刷镀液的组成和工艺条件,第五章 金属材料表面改性处理,5.3.1 化学气相沉积法,定义:化学气相沉积是在高温下将炉内抽成真空或通入氢气, 然后通入反应气体并在炉内产生化学反应,使工件表面形成覆 层的方法,简称cvd法. 应用:刀具、模具、工具、零件等,目的是提高其耐磨性. ticl4+ch4+h2 tic+4hcl+h2 特点:反应温度高,需通入大量氢气,工件易产生氢脆,且不安全, 废气hcl有毒.,第五章 金属材料表面改性处理,5.3.2 物理气相沉积法,定义:物理气相沉积法是把金属蒸气离子化后在高压静电场使离 子加速并沉积于金属表面形成覆层的方法,简称pvd法. 特点:沉积温度低,速度快,渗层成分和结构可控制,无公害. 1.真空溅射: (以沉积tic为例） 工艺方法：在真空钟罩内通入氩气，在真空度为1。3310-1 pa的氩气中，作为阴极的碳化钛带有负14kv的高压。在阴极 靶与工作台之间的两侧有两根钨丝作为灯丝，灯丝被加热到白 热状态并使其带有0100kv负偏压时发射电子，使钟罩内氩气 电离氩离子（ar+）以极快速度轰击碳化钛靶，使碳化钛以分子 状态溅射并沉积于安装在工作台上作为阳极的工作表面，在工 件表面涂覆一层高硬度碳化钛。 速度:1.11.5m/h、刀具碳化钛的厚度达46 m、模具的厚度 达68 m，其硬度达2500-4000hv。,第五章 金属材料表面改性处理,高频离子镀装置示意图,第五章 金属材料表面改性处理,1工件 2-高频激励线圈 3钛 4气体入口 5针阀 6测温热电偶,5.4 热喷涂,定义:在高温热源作用下,将金属、合金、金属陶瓷、陶瓷等材料 熔化或部分熔化,并通过高速气流使其成为雾化微粒,喷向工件表 面后构成喷涂层的方法称为热喷涂. 热喷涂工艺过程：表面制备、预热、预喷粉、喷熔、冷却、喷层 后期加工 热喷涂方法：电弧喷涂、火焰喷涂、等离子弧粉末喷涂,第五章 金属材料表面改性处理,电弧热喷涂原理,第五章 金属材料表面改性处理,1送丝枪 2-喷头 3防光罩 4空气帽 5工件 6空气喷嘴 7前导管 8金属丝,火焰喷涂原理,第五章 金属材料表面改性处理,1工件 2金属丝喷孔 3氧-乙炔喷孔 4空气帽 5混合室 6送丝滚轮 7金属丝,等离子弧粉末喷涂示意图,第五章 金属材料表面改性处理,1涂层 2电源 3钨极 4-喷嘴 5冷却水 6等离子焰 7飞行中的粉末粒子 8工件,5.5 涂装,定义:利用喷射、涂饰等方法，将有机涂料涂覆于工件表面并 形成与基体牢固结合的涂覆层过程称为涂装。 目的：提高耐磨性、美化工件表面（掩饰表面缺陷、丰富色 彩）、保护表面免受外界（空气、水分、阳光及其他腐蚀介质） 侵蚀。还可色彩伪装、防红外伪装、电气绝缘等。 涂料一般由成膜材料、颜料、溶剂、助剂四部分组成。 方法：浸涂法 、空气喷涂法 、静电喷涂法 、电泳涂装法 、 粉末涂装法,第五章 金属材料表面改性处理,浸涂法,浸涂法是将工件浸入漆槽中进行涂装的方法，自动浸 涂是将工件置放在悬链上，借悬链沿轨道的运动自动浸 入漆槽中涂漆。 特点：工艺简单、省工省料、，便于实现自动化，常 用于大批量生产的流水线上。,第五章 金属材料表面改性处理,空气喷涂法,喷涂法是利用压缩空气，用喷枪将油漆雾化并喷射到 工件上的方法。 特点：漆膜均匀、平滑、喷射灵活。适合各种大小的 工件。但漆的利用率低。,第五章 金属材料表面改性处理,静电喷涂,静电喷涂是用静电喷枪使油漆雾化并带有负电荷，与 接地的工件间形成高压静电场，静电引力使漆雾均匀沉 积在工件表面，形成均匀的漆膜。 特点：漆膜均匀、生产率高（比空气喷涂高13倍）、 油漆利用率高（可达80%90%）、污染少、易于实现 自动化。,第五章 金属材料表面改性处理,电泳涂装,电泳涂装是将电泳漆用水稀释到固体成分为10%15% 工件作为直流电正极浸入电泳槽内，电泳漆中的树脂和 颜料在电场作用下移向阳极并沉积于工件表面，形成不溶 于水的漆层，然后用水冲去附于工件表面的残液，烘干后 形成均匀的漆层。 特点：漆膜厚度均匀、质量好、边缘覆盖好，涂料利用 率高（可达95%以上），生产率高，便于实现自动化，污 染小。,第五章 金属材料表面改性处理,粉末涂装,粉末涂装的基本方法有静电喷涂法和硫化床法两种。 1）粉末静电喷涂的电源由高压静电发生器供给，其产生的高电压 接到喷枪的内部或前端。粉末在供粉器中与空气流混合，进入喷 枪，在喷枪内部和出口处带上电荷。在静电场的作用下，粉末粒 子飞向接地的工件上，当粉末涂覆一定厚度时，后来的粉末由于 同性相斥而不能被吸附，使膜厚均匀地覆盖工件。被喷涂的工件 在固化炉中将粉层熔融、流平和固化，形成均匀的膜层。 2）硫化床法是在容器内装一孔径为0.40.8m的多孔板，在板上 的粉末由于板下的压缩空气通入而产生沸腾状，加热后的工件浸 入沸腾的粉层而粘上粉末层，其厚度可根据工件浸入时间和工件 预热温度来调整，然后再经过烘烤进行固化，形成平滑的膜层。,第五章 金属材料表面改性处理,5.6 表面着色和染色, 金属的着色是通过化学或电化学等处理方法,使金属自身表面 产生色调的变化并保持金属光泽的工艺. 着色方法：化学法：是利用溶液与金属表面产生的化学反应生 成氧化物、硫化物等有色化合物。置换法：是溶液中金属离子 进行化学置换反应并沉积在工件表面，形成有色薄膜。热处理 法：是将工件置于一定环境氛围中热处理，使其表面形成具有适当 结构和色彩的氧化膜。电解法：是将工件置于一定的电解液中进 行电解处理，使工件表面形成多孔、无色的氧化膜，然后再进行着 色或染色处理，形成各种色彩的膜层。 着色前处理：电镀（钢铁） 着色后处理：涂覆一层透明的保护膜 金属的染色是通过金属表面的微孔或吸附作用和化学反应将 染料均匀涂覆在金属表面，也可利用电解法使金属离子与染料共同 沉积在金属表面形成色彩。,第五章 金属材料表面改性处理,铜的着色处理,第五章 金属材料表面