表面工程技术的预处理工艺与作业.ppt

1、表面工程技术的预处理工序和作业环境，所有的表面工程技术在工序实施前都要对材料表面进行预处理，提高表面层的质量，提高层与基材的结合强度。 表面预处理称为表面调整和净化，以各种加工方式使基材表面具有一定粗糙度的过程称为表面精加工。 许多实践证明预处理是表面工程技术能否成功实施的重要因素之一。 表面清洁度和表面粗糙度是表面工程技术预处理工艺的两个最重要的指标。 另一方面，表面清洗过低，不仅影响层的完整性、附着力、耐腐蚀性、装饰性和功能薄膜性能的连续性，严重的情况下甚至不能实施表面工程技术，另一方面，根据表面工程技术不同，对部件和产品的表面粗糙度要求也不同。 例如，在涂装和喷镀工艺中，零件和产品的表面

2、需要一定程度的粗糙度。 在装饰性电镀中，要求金属表面平坦、光滑，因为电镀层薄而透明，粗糙的表面会影响产品的美观。 在微电子工业中的各种功能膜的制造中，为了容易损害功能膜的连续性，要求将基板表面做成镜面平坦。 机械清洁，用机械力去除材料表面的腐蚀生成物，油污，其他各种垃圾，得到清洁表面的过程称为机械清洁。 机械清扫工艺简单，适应性强，清扫效果好，适用于除锈(包括水垢和其他腐蚀物)、脱脂、铸砂、除泥和表面粗糙化等。 机械研磨和研磨、机械研磨是用附着有研磨材料的研磨轮研磨金属表面的过程。 磨粒粒径越大，部件表面越粗糙。 因此，表面状态好或质量要求不高的部件除了可以一次研磨以外，还采用了磨粒粒径逐渐变

3、小的几次研磨。 在研磨的最后工序中，往研磨轮上涂布润滑剂进行研磨，提高金属表面的平滑性。 部件研磨后的表面粗糙度的Ra值达到0.4m。 在表面工艺技术中，研磨是气相生长技术、离子注入技术、电镀和化学镀技术应进行的表面预处理工艺。 滚光和刷光、滚光是指将部件放入装有研磨剂和药液的滚筒中，通过滚筒的旋转擦拭部件和研磨剂、部件和部件的表面，清扫部件表面的过程。 滚光有去除零件表面少量的油和锈，使金属表面变平的作用，给零件带来一定的表面光泽。 刷光用金属线轮或金属线刷，刷机或手动进行刷光的表面清扫过程。 其目的是除去制品表面的毛刺、氧化物、残留的油污、蚀刻后的黑膜等。 一般用于小批次零件的表面预处理。

4、 喷砂、喷丸和喷丸是以压缩空气和机械离心力为动力，向材料表面喷射和投射石英砂、铁砂、钢球和其他硬质材料，利用冲击力和摩擦力清扫材料表面的方法。 可用于去除金属制品表面的毛刺、水垢、铸件表面的熔渣等，以及去除焊接物焊接部的残留物。 喷砂不仅可以清洁部件表面，使表面粗糙化，提高涂层与基体的结合力，还可以提高金属材料的抗疲劳性能。 脱脂、部品和制品表面通常存在油污，油、柴油、凡士林等各种矿物油多，动植物油脂也有少量存在的可能性。 为了保证表面工程技术的顺利实施，有必要去除这些表面油污。 化学脱脂是利用碱和油脂的化学反应去除材料表面的油污。 化学脱脂操作简便，脱脂能力强，安全可靠，易于自动化。 化学脱

5、脂液一般是在含有一定量的氢氧化钠(碱燃烧)、碳酸钠(纯碱)、磷酸钠等药剂的水溶液中进一步加入一定量的硅酸钠(水玻璃)、OP乳化剂等而成的。 脱脂液的温度通常是6080。 将金属部件浸入脱脂液中，经过一定时间后，可以去除金属表面的油污。由于有机溶剂脱脂、有机溶剂脱脂对金属表面没有腐蚀，不需要加温，脱脂速度快，效果好，特别是它们的碱液洗涤不干净，适用于高粘度、高熔点的矿物油，所以大多数表面工艺技术的预处理技术，特别是油污严重的部件和容易被碱脱脂液腐蚀的金属部件但是，该方法脱脂不充分，工件表面常留有油膜，需要用化学或电化学方法补充脱脂。 溶剂脱脂的工艺有擦洗、浸渍清洗、喷雾清洗(喷雾)、蒸汽清洗、超

6、声波清洗等方法。 由于可湿性粉剂脱脂、有机溶剂易燃易爆，具有一定毒性，挥发性强，材料消耗大，生产成本高，近年来逐渐被可湿性粉剂清洗所取代。 可湿性粉剂清洗是以水溶液作为清洗液而除去乳化液、表面活性剂溶液、清洗剂、金属清洗剂等被处理表面的油污的清洗方法。 可湿性粉剂洗涤液不可燃、不挥发、不污染空气、生产安全、对人体无害，但脱脂效果好、用量少、价格低廉，因此在工业上的应用越来越广泛。 为了彻底脱脂，多用金属清洗剂脱脂后，再进行化学脱脂和电化学脱脂。 电化学脱脂、电化学脱脂液的组成基本与化学脱脂液相同，但氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠等含量一般较低。 脱脂时，部件挂在阴极或阳极上，通过电极的极化作

7、用，使油和部件界面的表面张力降低，电解时，电极上析出的氢气泡或氧气泡对油膜有很强的撕裂作用，使油膜变成细小的油珠，气泡上升时的机械搅拌作用进一步强化脱脂过程。 因此，电化学脱脂比一般化学脱脂效果好，速度快。 化学蚀刻采用使金属材料表面的锈、水垢及其腐蚀生成物与酸反应溶解而除去的工艺。 与机械清扫相比，具有蚀刻速度快、生产效率高、不受工件形状限制、蚀刻彻底、劳动强度低、操作方便、易于实现机械化、自动生产等优点。 化学蚀刻常用的酸液有盐酸、硫酸、硝酸、氢氟邻苯二甲酸、酒石酸等，其中盐酸和硫酸使用最多。 化学蚀刻是化学蚀刻除去锈物的同时，由于基体金属表面也有蚀刻作用，因此，为了防止金属表面的过度腐蚀

8、，通常在酸溶液中加入少量的金属抑制剂。 锈物要清除干净，立即取出工件，用清水冲洗佟酸，然后用碱液中和残留在零件表面的酸液，最后再用水冲洗上述碱液。 对于铝和锌等两性金属，蚀刻多使用碱溶液。 化学蚀刻可以在化学蚀刻液中加入白土、硅藻土等惰性填充剂，调制成半流动状的浓稠糊，用于难以浸渍在酸液槽中的大型部件的蚀刻，或者部件的局部蚀刻。 配合的糊在常温下涂抹在部件上，厚度约15mm，经过一定的作用时间检查。 对于结构的立面，最好相应地增大浆料的稠度。 化学蚀刻，化学蚀刻的另一种特殊方法是电解蚀刻。 作为阳极(称为蚀刻电极)，系上木柄提起，电极和蚀刻面之间用厚布等棉布隔开。 工作时将蚀刻部件与蓄电池的阴

9、极连接，蚀刻电极上的布，涂上电解蚀刻液。 手持蚀刻电极，一边通电一边擦去锈面，对锈面进行阴极蚀刻。 该方法装备简单，蚀刻效率高，适用于大型产品的局部蚀刻，尤其是现场蚀刻。 化学腐蚀的一般工艺是脱脂冷水洗涤(2次)化学腐蚀水洗和水洗，水洗后必须立即进行后续施工，工件才能进行防锈处理。 又称电化学抛光、电化学抛光、电解抛光。将工件作为阳极，浸入特定的研磨介质中，用直流进行电解的话，零件表面的突起的山部分电流密度大，溶解快，但是凹陷的谷部分被钝化膜和添加剂保护，溶解少，或者不溶解，所以零件表面变平，出现光泽效果。 电化学研磨，大部分金属都能进行电化学研磨，选择不同成分的电解液即可。 但是，由于电化学

10、研磨成本高、效率低，所以多用于机械研磨后的精加工工序。 像纯铝部件和不锈钢部件一样，电化学研磨后可以得到镜面光泽。 化学研磨是指将部件放入适当的化学介质中，利用化学介质对金属表面峰值区域的溶解速度比凹谷区域的溶解速度快得多的特征，实现材料表面的研磨。 化学抛光适用于复杂形状和各种尺寸的零件，生产效率高。 但是，介质寿命比较短，研磨质量比电化学研磨差。 为了简化脱脂-蚀刻综合处理、传统的部件表面脱脂-蚀刻作业工序多、工序复杂的操作步骤、提高作业效率，近年来发展了脱脂蚀刻综合处理技术，也称为脱脂蚀刻“一步骤”或“二合一”，脱脂和蚀刻相同脱脂蚀刻综合处理在金属表面油污和锈迹不太严重的情况下，综合处理

11、能充分发挥其优越性，在工业上应用越来越广泛。 综合处理的温度不怎么高。 不这样的话缓蚀剂就得不到理想的效果，处理方式采用浸渍法。 局部保护技术，部件的非喷丸表面，当局部地涂复可以用机械夹具，胶带，纸带等保护的有机或无机涂层部件时，非涂层面可以用不同的形状和规格的纸带，塑料，橡胶塞等保护的局部的电镀或氧化的情况局部保护过程还对不需要热扩散层的金属表面进行表面保护。 例如，可以在想要防止渗碳的表面镀铜，或者无电解镀。 一部分材料在涂装前进行了除去应力的处理。 在热喷涂工序中，在进行金属热喷涂之前对部件进行预热处理等。 在塑料表面预处理工艺、涂装技术中，对于热固性塑料、ABS、聚苯乙烯、聚丙烯酸等塑

12、料品种，如果用溶剂或清洗剂除去污垢、水垢、脱模剂等杂质，则可以得到附着性能良好的涂膜。 聚烯烃、聚乙烯醇缩醛等塑料与涂膜的密合性差。 通过表面氧化处理、酸处理、放电处理、紫外线处理，可以改变其表面的极性，大幅度提高涂膜的密合性。 在混凝土表面预处理工序、混凝土表面涂装的预处理工序中，首先使混凝土充分干燥，将其中的水的质量分数降低到8以下，将pH降低到9.5以下。 然后，用清洁的布擦去基材上的浮游浆料和白花，用有机溶剂擦去油污，用水泥浆或合成腻子填充孔，修补缺损部分，干燥后刷。 表面预处理工艺必须根据不同的基材和不同的表面工艺技术合理地进行各种表面预处理工艺，以满足各种使用要求，以确保表面层的质

13、量。 为了得到理想的表面层，表面准备工序与实施表面工序技术时选择最佳工艺残奥表具有同等的重要性。 表面工程技术的工作环境，许多表面工程技术对工作环境没有特殊要求，只要通风、清洁即可。 但是，涂装技术、蒸镀技术、表面微细加工技术等一些表面工序技术对作业环境有特别的要求。 表面工程技术的工作环境、涂装技术为例。 为了在涂装过程中油漆飞溅污染环境，损害工人健康，防止火灾等的发生，保证涂装环境的清洁、温度等，涂装一般在涂装室进行。 涂装室内设有空气净化装置、强力排风装置和飞漆捕集装置。某些涂装室设有自动灭火装置。 一般涂装室应迅速排除涂装时未喷到工件上的油漆和溶剂，最大限度地捕集、回收，防止油漆飞散到

14、工厂内的污染环境中，作业人员可以在油漆飞散区域外有新鲜空气流动的场所作业。 涂装室内流动的空气、温度和湿度应满足涂装质量的要求。 喷漆室需要良好的视野和充分的照度。 电气设备满足防爆要求，涂装室需要有便于工人应急时立即避难的通道和门。 气相沉积技术对环境的要求，对于气相沉积技术和微加工技术等微电子工业使用的表面工艺技术，除了工艺精细化、材料超精制、设备精密化的特点外，加工环境超净化也是产品性能和质量的重要保障之一。 为了减少污染引起的缺陷密度，需要净化空气，清洁加工工具和输送系统，加工过程中采用超纯试剂或气体，实现低温热处理，减少加工人员污染。 净化洁净空间环境、环境的主要措施是净化进入加工空间的空气，避免人和设备将尘埃运到人的加工空间。 洁净环境主要有洁净室和局部净化