常用表面处理技术

1、常用表面处理技术介绍电镀（电沉积） 化学镀 阳极氧化（铝，镁，钛及它们的合金化学氧化（铝及其合金，钢铁等等）电化学及化学转化学铭酸监处理（钢铁上的锌，铭镀层，铝,镁，铜）磷酸监处理（磷化）热浸镀（常用的有热浸锌，锡，铝，铅）火焰喷涂L喷一爆炸喷涂热滇涂电孤喷涂电滇等离子喷涂高频感应喷涂橡胶涂层非金属涂塑料涂层油漆涂层 渗镀化学气象沉积扩散涂镀真空镀膜包镀达克罗（Dacromet，浸入锌-铝，锌-铝等浆液中,形成涂层，然后烘烤干燥成膜）磷酸监皮膜处理大陆称为磷化处理1. 1磷酸监皮膜处理2H3PO4+M-M(H2PO4)+H23M(H POX 一 4H PO +M (PO )2 4,23 4 3

2、4,2M(H PO ) 一MHPO +H PO24 2434生成的M3(H2PO4)2和mhpo4为磷酸监膜的主要成分1.2磷酸监皮膜的性质和用途耐蚀性在大气条件下很稳定，在有机油类，苯，苯及各种气种体燃料中有很好的耐 蚀性.但磷酸监皮膜不耐酸，碱，氨，海水及水蒸气等.磷酸监膜经过封闭处理后能大 大提高其耐蚀性.(2)吸附性磷酸监膜具有多孔构，有很好的吸附性，因此常用作油漆的底层和吸附润 滑油后作为减摩层和润滑层.电绝缘性磷酸监膜是高电阻膜层，有很好的电绝缘性，击穿电压为240250V，涂绝缘 漆后可耐10001200V，又由于磷酸监膜不影响透磁性，因此常用作电磁装置的硅 钢片.(4)不粘附熔

3、融金属的特性此特性用于在热浸锌，锡铅合金时保护不需要浸涂部分.在浇铸减摩合金 和电机铸铝转子时,将钢膜作磷酸监处理，以防粘附.1.3邻酸监膜成机理和构成1. 4分类钢铁用化成处理剂 铝用化成处理剂 锌用化成处理剂 不锈钢用化成处理剂 铜用化成处理剂 镁用化成处理剂 其它化成处理剂涂装打底用的化成处理剂塑性加工用化成处理剂防锈用化成处理剂耐磨用化成处理剂绝缘用化成处理剂塑料叠片用化成处理剂涂装打底用皮膜特点 :致密，均匀，薄得适当结品粗大会吸入涂料而减少光泽:不均匀会降低涂 装后的耐蚀性;由于磷酸监膜很硬很脆,皮膜过厚的话，涂装后遭后到弯曲或冲击 等外力时,即使别无缺陷，也可能脱落.防锈用皮膜特

4、点:致密，均匀，厚度越厚越好，孔隙率越低越好.表1.1美军规格MIL-C-16173C要求的磷酸监皮膜的防锈性类型等级补助加工监水滇雾试验磷酸铁1施行另外规定的防锈油2施行MIL-L-3150的润滑油243不补助加工1.54A进行无机密封，不进行补助加工244B进行无机密封，施行MIL-L-3150的润滑油72磷酸锌1施行另外规定的防锈油2施行MIL-C-16173 Grade2的不十性防锈油483不补加工24A进行无机密封，不进行补助加工244B进行无机密封，施行防锈油或高熔点蜡.724C进行无机密封，且染上规定色.244D进行无机密封及染色，施行防锈油或蜡.724E进行无机密封，施行规定的

5、防锈油241.5磷酸监皮膜构成:形态呈树枝状,品粒垂直于 金属表面形态呈树枝状,品粒垂直于 金属表面皮膜化成溶液磷酸监膜的成分及结构形态钢铁表面锌表面锌系磷酸监皮膜剂Zn(PO4).4H2OZnFe(PO4)2.4H2OZn3(PO4).4H2O锰系磷监皮膜剂(Mn, Fe)5H2(PO4).4H2O形态呈圆球形晶系的层状 结构,晶料排列平列于金属 表面.Zn3(PO4).4H2O Mn H (PO4).4H2O铁系磷酸监皮膜剂Feg)ZnFe(PO4)2.4H2O Fe3(PO).6磷酸监化成工艺过6程及监控脱脂一水洗一除锈)一表面调整一化成一水洗一封闭处理或烤漆 化成工序的监控参数:游离酸

6、度，全酸度，杂质含量.脱脂工序的监控参数:游离碱度，全碱度.表面调整:由于脱脂溶液中的硅酸监使膜结品粗糙，膜重增加,不适合涂装;同时强 碱溶液如NaOH也使锌监磷化膜粗糙变厚,并且低磷化膜的耐蚀性和柔 韧性活化品核由于生成氢氧化物或氧化物的薄膜而减少,因此用弱碱性 的磷酸钛监溶液或草酸溶对钢铁表面进行处理，可使大多数的晶核重新 活化和复原，细化品粒,增加品粒数.阳极氧化又称为电化学氧化,阳极化3.1铝及铝合金的阳极化2.1.1氧化膜特性多孔性硫酸阳极化膜每平方微米大约有800个孔，草酸阳极化膜每平方微米大约有60个 孔.由于氧化膜具有多孔状结构，所以膜层有很好的吸附性，对各种染料表现出很 好的

7、吸附能力，帮氧化膜能进行化学着色，染成不同的颜色;另外也可在膜孔底部 电沉积金属,使氧化膜不仅具有防护作用，还有装饰作用.良好的耐磨性由于阳极化膜硬度高，因此耐磨性好.氧化膜的电绝缘性和绝热性良好的电绝缘性使阳极化产品可作为电机和变压器的绕线圈，但其缺点是弹性 小.良好的绝热性使有氧化膜存在的情况下，可防止零件在瞬间高温的情况下熔.化.2.1.2分类硫酸阳极化 草酸阳极化铭酸监阳化磷酸阳极化硼酸阳极化普通阳极化硬质阳极化:膜层硬度高，具有很好的耐磨性和耐蚀性.硬氧化膜大多用于铝的活塞，汽缸，液压设备，减震器，齿轮及其它铝制零短时 间的2000口 C高温.因此硬氧化膜常作为一种能满足特殊要求的功

8、能性膜层.2.1.3阳极化的反应过程和膜的构成阳极反应:Al-3e-AL+A13+3O 2Al O 23阴极反应：6OH- 3H2O+3O 22H+2eH22.1.膜的组成未封闭膜：AO 78.9% A1O - H O 0.5% Al (SO4) 20.2%2323223H2O 0.4%水封闭后的膜:Al O 61.7% Al O . H O17.6% Al (SO4) 17.9%2323223H2O2.8%2其它材料的阳极氧化钛和钛合金的阳极氧化3.化学氧化化学氧化阳极氧化工艺特点(1)成本低，生产效率高，收 效快,可以大批量连续化生 产.成本较高.工艺稳定操作方便，设 备简单，溶液易维护，

9、零件 大小和形状不受限制.(2)由于零外加电源，零件 大小和形状影响电力线和 电流和分布.对钢铁，铝，铜，银，锌，锡， 镉以及它们的合金均可进 行化学氧化.此外化学氧化 在某些功能性应用领域也 得到了令人满意的效果.因 此，近年来化学氧化技术得 到了很大的发展.(3)常用的为铝及其合金， 镁及镁合金,钛及其合金的 等材料阳极氧化.膜层特性(1)膜薄，一般厚度为0.5-4 微米.膜厚(2)耐蚀好性好,硬度高，用 于提高.(2)耐蚀性好,硬度高，用于 提高.(3)可得到某些阳极化膜不 能具有的功能性膜层 如导电性氧化膜层(3)可得到某些特殊功能性 的膜层，如在多孔膜中沉积 磁性合金作存储元件.太阳

10、能吸收板，超高硬质膜 等.3.1铝的化学氧化1分类纯水氧化法磷酸监氧化法铭酸监氧化法磷酸监-铭酸监氧化法碱性氧化法酸性氧化法，可得到透明膜层2后处理有填充处理，钝化处理,喷涂处理等后处理以提高耐蚀性.4.2钢铁的化学氧化因为得到膜层由呈现蓝黑色的四氧化三铁组成,所以又叫发蓝.发蓝膜薄,通常为 0.6-1.5微米，因而耐蚀必差.但是由于其有很好的吸附性，经过填充处理的发蓝膜 有较好的耐蚀性.如早期的枪炮管大多使用化学氧化后涂油，乌黑的油高外表.发 蓝膜薄,不影响零件的装配尺寸;对表面光洁度高或抛光的精密件,发蓝后表面既 亮又黑，具有防护和装饰的变重效果.因此发蓝膜在精密仪器，光学仪器以及机械 制

11、造上广为应用.4.化学镀4.1化学镀的特性不需要通电，将镀件直接浸入溶液即可.可在金属,半导体和非导体材料上直接进行.可在零件表面获得厚度均匀的镀层.通过自催化特性可得到任意厚度的镀层.膜层空隙少，致密，具有很好的耐蚀性，很高的硬度和耐磨性.镀液稳定性差,更新快，成本比电镀高.4.2化学镀种类竦，铜，银，钻，金，钯，铂，铑等均可经过化学镀沉积到镀件表面.但最常用的主 要有化学镀竦和化学镀铜.4.2.1化学镀竦4.2.1.1化学镀竦膜层特性化学镀竦膜层电镀竦层空隙少，致密多孔，只有达到一定厚度(25微米以上) 才能做到无孔.耐蚀必好,12.5微米厚的耐蚀性优于25 微米厚的电镀竦层耐蚀性不如化学

12、镀竦层光亮化学镀竦层的亮度不如电镀亮竦层 的亮度管理,只能得到半光亮镀层可得到全光亮的镀层镀层为竦磷合金层，含磷10%以上的镀 层为非晶态镀层.镀层为纯竦组成，品体结构无论是半光亮还是不光亮镀层脆性均较 大光亮镀层脆性大,延性小.半光亮层有一 定的韧性,暗竦有较好的韧性.成本高，在得到相同的镀层的条件下，大 约为电镀竦价格的5倍.成本比化学镀竦低.4.2.1.2化学镀镣的沉积机理以次磷酸监镀液为例，首先是次磷酸根在固体催化表面上氧化脱氧,并生成亚磷酸 根,反应为：H2PO2-+H2OH+HPO32-+2H吸附在催表面上的活泼氢原子使竦离子还原成金属竦，而本身则氧化为氢离子，Ni2+2Hf Ni

13、+2H+同时溶液中的部分次磷酸根也被有附在催化表面上的活泼氢原子还原成单质磷，H3PO2-+H -P+H2O+OH-因此化学镀竦得到的是竦磷合金层，而不是单一的竦层.化学镀竦过程中会发生析氢副反应：2H -H24.2.1.3学镀镣的工艺过程脱脂一活化一化学镀4.2.1.塑料电镀与化学镀塑料电镀的工艺过程:脱脂一粗化微观粗化）一敏化吸附易氧化的物质）一活化 多用胶体钯，通过与敏化步骤吸附的氧化物反应获得一层具有催化作用的金属膜） -还原处理（消除残余活化物质）一化学镀竦或镀铜一电镀4.2.1.5学镀镣的用途石油管道，计算器硬盘，耐磨组件等4.2.其它化学镀的用途化学镀铜主要用于非金属材料表面金属

14、化，特别是印制电路板的孔金属化,实现孔 两边导通.化学镀银用于生产保温瓶银镜反应，装饰物等5.防锈油脂5.1概述防锈油脂是在矿物油（或合成油）中加入油溶性缓蚀剂和其它辅助添加剂而组 成的一种防锈材料.具有取材容易，成本较低，工艺简单，适应性广，防锈效果显著等 优点.广泛用于机械制造过程及金属制品的储存.运输过程中.它与气相防锈材料, 可剥性塑料共称为暂时防锈中的三大防锈材料.5. 2防锈油防锈的原理防锈油一般由油溶性缓蚀剂和溶解缓蚀剂的油类组成.油溶性缓蚀剂在分子结构上都同 时具备极性基团.非极性基团使其能溶于油中，极性基团则使基能吸附在金属表面,延缓金 属腐蚀.油主要起保护缓蚀剂吸附分子，弥

15、补吸附膜不完整之处，保障油膜的厚度等作用. 由缓蚀剂和油在金属表面形成致密的吸附膜,有效阻水分子，氧气，和其它腐蚀性介质的浸 入，从而阻止金属腐蚀.5.3防锈油应具备的性能防锈性能良好无腐蚀性,与其所接的金属或非金属部件不起作用.对人体无害，无特殊臭味或其它刺激性气味具有很好的化定性，在长期储存中不变质,不氧化，效果恒定.能有效防止有害气体和水 扩散到金属表面，同时对手汗有一定的置换性.涂层不因温度变化而流失或龟裂;涂层应有一定的强度;涂层要薄，且除膜性好，并能适 应多种包装材料的包装.5.4防锈油种类工序间防锈油 防锈润滑两用油封存防锈油液体防锈油硬膜油软膜油溶剂稀释型防锈油E不干性防锈油半

16、干性防锈油干性防锈油6真空镀膜6.1分类真空蒸镀真空溅射镀离子镀共同特点:在真空室内(有时充有负压的惰性气体)实行气相镀覆的一类技术.6.2真空蒸镀将零件与涂层材料同时放在钟罩形的真空室内，涂层材料受热蒸发，蒸发出 的分子(或原子)在自由行程内与受镀零件表面相遇，并不断凝结成膜.镀件可以是金属,也可以是非金属.涂覆材料只能选择熔点低，蒸气压较高的 材料,如锌，铜，银，金，竦和铭等.对低熔点金属的镀覆效果好，只能用于镀薄膜.真空蒸镀目前主要用于制作各种薄膜电子组件，沉积各种光学薄膜,以及在 用陶瓷，金属，塑料，人造宝石和纸质制作的工艺美术品上沉积装饰膜.6.3阴极溅射镀在真空度不太高的环境中,在

17、强电场的作用下,利用气体放电时产生的高速 正离子轰击阴靶材料（镀覆材料），从靶表面溅射出原子或分子并沉积到基体（被镀 零件）表面上形成薄膜的技术，或者说是利用溅射现象的成膜技术.镀件可以是组成强电场的阳极,也可以是放在灰光放电区域内其它位置的 零件.零件充作阳极的方法是直流双极溅射法，是一种简单而标准的溅射法.溅射镀膜层的附着力比蒸镀强，镀覆材料不受熔点和蒸气压的限制,但溅射 镀的速度不如蒸镀快.溅射镀已经得到了广泛的应用.在表面强化和稳定化方面，溅射镀用于镀覆 耐磨损层,超硬合金层，耐蚀层和抗高温腐蚀合金层等.用溅射镀来装饰塑料制品， 外观美丽,附着力好.在电子和光学方面，溅射镀有于制造大规

18、模和超大规模集成 电路,高能红外激光中的红外反射膜.在磁性记录方面，溅射镀用于高密度和超高 密度记录的磁盘,磁带和磁头的磁性层.在能源方面，可用于溅镀高效太阳能结品 电池的硅膜，固体电介质烯料电池中的氧化铭薄膜，在太阳能热发电吸附板上溅镀 黑铭等.6.4离子镀离子镀是在真空蒸镀和溅射镀的基础上发展起来的一种新技术.在真空室内，镀覆材料作为蒸发源之间会产生灰光放电，一部分氩气产生电离, 由电离生成的氩离子受负高压基体的吸附轰击基体,使基体受到离子的刻蚀清晰 而除去上面吸附的污染层.当清洗完毕后再使蒸发源中的涂覆材料蒸发,蒸发出的粒子地入灰光放电区， 其中一部分电离为正离子，受负高压电场作有沉积在基体上.在发生沉积度的情况 下，沉积层才能加厚，获得所需的膜层.膜层有较高的附着力;绕镀能力强，基体各部分都能镀上均匀的镀层;离子镀 膜层有较高的质量;镀前处理简单;可采有的基体材料和镀覆材料简单;沉积速度 与真空蒸镀一样高,可以用于制备厚膜.由于离子镀技术可以镀覆用于其它方法难以镀覆的膜层，且有优异的性能，因 而应用十分广泛.离子镀膜可作为耐蚀,耐热,装饰，和耐磨等各种用途的膜层，在 电