第五章__金属材料表面改性处理.ppt

1、第五章金属材料的表面改性处理，5.1转化膜处理，5.2电镀，5.3离子沉积，5.3化学气相沉积，5.3物理气相沉积，5.4热喷涂，5.5涂层，5.6表面着色和染色，5.1转化膜处理，将工件浸入一些溶液中，在一定条件下在其表面形成致密的保护膜，从而提高工件的防腐能力，增加装饰效果。常用的转化膜处理包括氧化处理和磷化处理。5.1.1氧化处理1。钢的氧化处理(蓝色处理)钢在空气-水蒸气或化学药品中加热到适当的温度，在其表面产生蓝色或黑色氧化膜，以提高钢的耐磨性和外观。这个过程也被称为蓝色处理。氧化膜是一层致密牢固的Fe3O4，厚度仅为0.5-1.5微米。氧化处理工艺常用于仪器、工具和武器的表面。2.

2、铝的氧化过程，(一)化学氧化法：将铝及铝合金零件放入化学溶液中进行氧化处理，得到厚度为0.3-4微米的牢固氧化膜。这种方法主要用于提高铝及铝合金的耐磨性和耐腐蚀性。5.1.2磷化处理将钢零件浸入磷酸盐基溶液中，在其表面沉积并形成不溶性结晶磷酸盐转化膜的过程。磷化处理后，磷化膜厚度为5-15微米，具有良好的防腐能力和润滑效果。磷化处理要求设备简单、操作方便、成本低、生产效率高。它经常被用作钢铁零件的保护层。电化学氧化在电解液中的铝和铝合金表面产生氧化膜。这个过程也被称为阳极氧化。该氧化膜吸附能力强，硬度高，耐磨性和耐腐蚀性好。它无色透明，可以很容易地染成各种美丽的颜色。5.2电镀是指在电解液中在

3、零件表面镀一层薄金属层，起到保护和装饰的作用。有时它也可用于零件的部分修理。电镀非金属材料时，非金属表面应先金属化，如化学镀。电镀：的应用修复了磨损的零件并增加了零件的尺寸。如刷镀以提高零件的耐腐蚀性，如镀锌。覆盖耐磨涂层以提高耐磨性，如镀铬。改善零件表面的美观和装饰，如镀锌装饰。其他特殊应用，如镀银。5.3.1化学气相沉积法，其将：化学气相沉积定义为在高温下将氢气抽真空或引入炉中，然后引入反应气体并在炉中产生化学反应，从而在工件表面形成涂层的方法，简称为化学气相沉积法。工具、模具、工具、零件等。目的是提高其耐磨性。四氯化钛具有3360的特征。反应温度高，需要引入大量氢气，工件容易产生氢脆，不

4、安全。废气氯化氢有毒。5.3离子沉积，5.3.2物理气相沉积，这是一种电离金属蒸汽的方法，在高压静电场加速离子并将其沉积在金属表面形成涂层，简称PVD。沉积温度低，沉积速度快，浸润层的成分和结构可控，无污染。1.真空溅射(以TiC沉积为例)在真空度为1.3310-1Pa的氩气中，碳化钛作为阴极具有14kV的高电压。阴极靶和工作台之间有两根钨丝。当钨丝被加热到负偏压为0100千伏的白热状态时，它们发射电子，使氩离子化的氩离子以极快的速度轰击碳化钛靶，使碳化钛以分子状态溅射沉积在工件上作为阳极，并在工件表面涂覆一层高硬度的碳化钛。在1.11.5米/小时的速度下，工具碳化钛厚度达到46米，模具厚度达

5、到68米，硬度达到2500-4000HV。2.离子镀，5.4热喷涂，其中金属，用于耐热部件，如果工作温度为500，喷铝0.175毫米后不需要其他处理；工作温度为900。喷涂铝合金后，在800900加热扩散。当工作温度为1000时，喷涂0.375毫米镍铬合金，然后喷涂0.10毫米铝层，并涂上煤膏沥青溶液，干燥后加热扩散。当用于修复磨损的机床曲轴和传动轴时，首先用镍进行粗化，然后用电弧热喷涂方法喷涂钢(45钢和弹簧钢)以修复磨损表面。5.5涂层，定义：在工件表面涂覆有机涂层，并通过喷涂和抛光形成与基材牢固结合的涂层的过程称为涂层。目的：提高耐磨性，美化工件表面(掩盖表面缺陷，丰富色彩)，保护表面不

6、受外界(空气、水分、阳光等腐蚀性介质)侵蚀。彩色伪装、防红外伪装、电绝缘等。涂料通常由成膜材料、颜料、溶剂和添加剂组成。方法：浸涂、空气喷涂、静电喷涂、电泳涂装、粉末涂装、5.6表面着色和染色。金属着色是通过化学或电化学处理方法改变金属表面色调并保持金属光泽的过程。着色法：化学方法：利用溶液与金属表面的化学反应，生成氧化物和硫化物等有色化合物。置换法：溶液中的金属离子发生化学置换反应，沉积在工件表面，形成有色薄膜。热处理方法：将工件置于一定的环境中进行热处理，使其表面形成具有适当结构和颜色的氧化膜。电解法：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，然后着色或染色，形

7、成各种颜色的薄膜。金属染色是通过微孔或吸附和化学反应将染料均匀地涂覆在金属表面，或通过电解将金属离子和染料沉积在金属表面形成颜色。钢铁工件的蓝色处理工艺、化学脱脂、酸洗、氧化清洗、补充处理、清洗和吹干检验、影响因素：碱浓度、温度、工件含碳量、第五章、金属材料的表面改性处理、钢铁工件的蓝色处理工艺、铝的氧化处理、铝的氧化目的：化学氧化工艺：碱性溶液、酸性溶液、铬酸盐、磷酸盐、铬酸盐、化学氧化、电化学氧化工艺(阳极氧化):常用的电解质包括硫酸(WH2SO4为15%)、铬酸(WH2SO4为3%)为了防止阳极氧化产生的多孔结构被腐蚀和污染，必须将其密封。常用的蒸汽密封法、盐溶液密封法、石蜡或油或树脂密

8、封法。第五章是金属材料表面改性和磷化工艺，第五章是金属材料表面改性和普通镀铬工艺。金属在预处理和预电镀处理后被电镀。镀液为标准镀铬溶液(铬酐250克/升，硫酸2.5克/升)，镀液温度为425，阳极为铅(通常添加6%锑或锡)，电压为612伏镀铬用电刷镀液的组成及工艺条件，第五章金属材料的表面改性，电刷镀示意图，1工件2镀液3供应瓶4棉套5阳极6镀笔7 DC电源8接触盘，高频离子镀装置示意图，1工件2高频激励线圈3钛4进气口5针阀6热电偶，电弧热喷涂原理， 1个送丝枪2个喷嘴3个挡光板4个气帽5个工件6个空气喷嘴7个前导管8个丝，火焰喷涂原理，1个工件2个丝喷嘴3个氧-乙炔喷嘴4个气帽5个混合室6

9、个送丝辊7个丝，等离子弧粉末喷涂示意图，1个涂层2个电源3个钨电极4个喷嘴5个冷却水6个等离子火焰7个粉末颗粒在飞行8个工件中，浸涂是一种将工件浸入漆浴中进行喷涂的方法。 自动浸涂是一种将工件放置在悬挂链上，并通过悬挂链沿轨道移动自动将其浸入油漆槽中进行油漆的方法。特点：工艺简单，省工省料，易于实现自动化，经常用于大批量生产线。空气喷涂是一种使用压缩空气雾化并用喷枪将油漆喷涂到工件上的方法。特点：漆膜均匀光滑，喷涂灵活。适用于各种尺寸的工件。但是油漆的利用率很低。静电喷涂，静电喷涂是用静电喷枪将带负电荷的油漆雾化，与接地工件形成高压静电场。静电引力使漆雾均匀地沉积在工件表面，形成均匀的漆膜。特

10、点：漆膜均匀，生产率高(比空气喷涂高13倍)，涂料利用率高(高达80%)，污染少，易于自动化。粉末涂装有两种基本方法：静电喷涂和硫化床。1)粉末静电喷涂的电源由高压静电发生器提供，高压静电发生器产生的高压连接到喷枪的内部或前端。粉末在粉末进料器中与空气流混合，进入喷枪，并在喷枪的内部和出口处充电。在静电场的作用下，粉末颗粒飞向接地的工件。当粉末涂覆到一定厚度时，由于同性相斥，后一种粉末不能被吸附，所以膜厚均匀地覆盖工件。喷涂工件的粉末层在固化炉中熔化、整平和固化以形成均匀的膜层。2)在硫化床法中，将孔径为0.40.8米的多孔板安装在容器中，由于在板下引入压缩空气，板上的粉末沸腾。将加热后的工件浸入沸腾的粉末层中，并与粉末层贴合，粉末层的厚度可根据工件的浸入时间和预热温度进行调整，然后通过烘烤固化形成光滑的薄膜层。电泳涂装是用水稀释电泳涂料，直到固体含量为1