表面處理常見(jiàn)種類(lèi)(編輯修改稿)
2025-07-27 23:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，其耐蝕性、耐磨性和裝飾性都有明顯的改善和提高。采用不同的電解液和工藝條件，就能得到不同性質(zhì)的陽(yáng)極氧化膜。陽(yáng)極氧化的主要工藝流程：脫脂除油—堿腐蝕—拋光—陽(yáng)極氧化—染色—封孔處理。堿腐蝕的目的是去除鋁合金表面致密但不均勻的氧化膜，對(duì)高硅鋁合金，采用HN0HF混合溶液，其他鋁合金采用以NaOH溶液為主的堿性槽液。拋光的目的是得到光亮的基體表面，分為機(jī)械拋光、電解拋光和化學(xué)拋光。機(jī)械拋光就是采用機(jī)械方法磨出光亮表面。電解拋光是利用電流的作用，使鋁合金發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在鋁合金表面凸凹不平的部分發(fā)生不同程度的溶解，使鋁件表面產(chǎn)生光滑的鏡面效果?；瘜W(xué)拋光就是把零件浸在化學(xué)溶液里面發(fā)生反應(yīng)從而得到光亮的表面，分為酸性拋光和堿性拋光。 染色就是利用陽(yáng)極氧化膜的多孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)吸附性能，將已陽(yáng)極氧化處理的鋁制件浸漬在有機(jī)染料或無(wú)機(jī)染料的溶液中，則氧化膜針孔吸附染料而著色。另外還有電解著色、整體著色等。由于鋁及鋁合金生成的氧化膜具有高的孔隙率和吸附性，很容易被污染，尤其在腐蝕性環(huán)境中，腐蝕介質(zhì)容易進(jìn)入膜層孔隙而引起腐蝕。氧化膜染色后應(yīng)進(jìn)行封閉處理，以增加色澤的耐曬性和耐蝕性。在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化的膜層，不管染色與否，一般都要進(jìn)行封閉處理。一般采用的是熱水封閉和蒸汽封閉，其原理為氧化膜表面和孔壁的三氧化二鋁在熱水中發(fā)生水化反應(yīng)，生成水合氧化鋁，使原來(lái)氧化膜的體積增加33~100%，氧化膜體積的膨脹使膜孔顯著縮小，從而達(dá)到封孔的目的。反應(yīng)式為：Al2O3+nH2O= Al2O3?nH2O此外還可以采用各種化學(xué)溶液封閉，如重鉻酸鉀溶液封閉，封閉后的陽(yáng)極氧化膜呈淺黃色，有特別高的耐蝕性。陽(yáng)極氧化采用的電解液主要有硫酸、草酸、鉻酸，其中硫酸陽(yáng)極氧化處理應(yīng)用最為廣泛。如果沒(méi)有特別指明，一般指的是硫酸陽(yáng)極氧化。硫酸陽(yáng)極氧化具有槽液成本低、成分簡(jiǎn)單、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、氧化膜透明度高、著色性高等特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。硫酸陽(yáng)極氧化操作條件為： H2SO4(體積) 10％～30％ 溫度℃ 18～22 Al/ ≤20 電流密度/ ～3 時(shí)間/min 10～60草酸氧化膜的特點(diǎn)和硫酸氧化膜相近，孔隙率低于硫酸氧化膜，耐蝕性和硬度高于硫酸氧化膜。草酸的槽液成本和操作電壓高于硫酸，有些合金的草酸氧化膜顏色較深。草酸和硫酸陽(yáng)極氧化都需要良好的冷卻系統(tǒng)配套。鉻酸陽(yáng)極氧化膜特別耐腐蝕，主要應(yīng)用干飛機(jī)制造工業(yè)，鉻酸氧化膜和油漆的附著力強(qiáng)，也用于作油漆的底層，鉻酸陽(yáng)極氧化膜灰色不透明，一般不用于裝飾。為了提高陽(yáng)極氧化膜的硬度和厚度，把硫酸氧化槽的溫度降低至0℃，～，可以獲得25～50μm的“硬質(zhì)氧化膜”。用草酸加少量硫酸可以在5～15℃得到硬質(zhì)氧化膜。有些專(zhuān)利用優(yōu)化硫酸的濃度，加有機(jī)酸或其他添加劑，進(jìn)行硬質(zhì)陽(yáng)極氧化。陽(yáng)極氧化膜厚度一般為5—20μm，硬質(zhì)陽(yáng)極氧化膜最厚可以達(dá)到60—250μm，硬度一般為HV240—500，熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，短時(shí)間能耐1500—2000℃的高溫，并且導(dǎo)熱系數(shù)低，電阻率好，具有很高的絕緣性能但是陽(yáng)極氧化膜都很脆，隨著厚度的增加脆性增大，因此硬質(zhì)陽(yáng)極氧化膜不能承受沖擊、彎曲和變形。硬質(zhì)陽(yáng)極氧化膜的耐腐蝕性也比一般的陽(yáng)極氧化膜要好。附圖：陽(yáng)極氧化膜（前者為電鏡掃描照片，后者為結(jié)構(gòu)示意圖） （4）.鍍鉻 鉻的硬度可以達(dá)到 800~10OOHV，是最硬的金屬。它有很強(qiáng)的鈍化性能，在大氣中很快鈍化，因而鉻層在大氣中很穩(wěn)定，能長(zhǎng)期保持其光澤，在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽以及有機(jī)酸等腐蝕介質(zhì)中非常穩(wěn)定，但可溶于鹽酸等氫鹵酸和熱的濃硫酸中。鉻鍍層優(yōu)點(diǎn)為硬度高、耐磨性好、光反射性強(qiáng)。并且耐熱性佳，在480C以下不變色，50O ℃以上才開(kāi)始氧化，700C則硬度下降。鉻鍍層缺點(diǎn)為太硬易脆、易脫落。鉻鍍層具多孔性，所以對(duì)鋼鐵腐蝕性不很理想，所以一般先鍍銅，再鍍鎳最后再鍍一層鉻才能達(dá)到防腐蝕及裝飾的目的。傳統(tǒng)的鍍鉻工藝，其電鍍液以鉻酸為基礎(chǔ)，以硫酸作催化劑，兩者的比例為100：1。經(jīng)典的常規(guī)鍍鉻溶液配方為 CrO3 250 g/L H2SO4 g/L Cr3+ 3g /L常規(guī)鍍鉻中，只有1215%的電流用于沉積鉻層，8085%的電流用于析出氫氣。氫氣會(huì)滲入鉻層，也會(huì)滲入基體達(dá)幾十微米。氫氣的滲入，使得鋼的疲勞強(qiáng)度下降約3040%。因此鍍后必須進(jìn)行去氫處理。而鍍前也必須先做去應(yīng)力處理: 因?yàn)殄冦t對(duì)應(yīng)力的敏感性很高，鍍鉻表面必須沒(méi)有應(yīng)力存在，一般鍍件經(jīng)機(jī)械加工、研磨，或硬化熱處理都有殘留應(yīng)力，可加熱 150至230C消除殘留應(yīng)力。鍍硬鉻就是比一般的鍍鉻層厚一點(diǎn)，所以相應(yīng)的時(shí)間也要延長(zhǎng)，一般需要十幾個(gè)小時(shí)。（5）.表面淬火表面淬火是指將工件表面一定深度范圍內(nèi)迅速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，在一定深度范圍內(nèi)達(dá)到淬火目的的熱處理工藝。目的是在工件表面一定深度范圍內(nèi)獲得馬氏體組織，而心部仍保持淬火前的組織狀態(tài)（調(diào)質(zhì)或者正火狀態(tài)），從而使表面硬而耐磨，而心部又有足夠的塑性和韌性。主要用于中碳調(diào)質(zhì)鋼和球墨鑄鐵制的機(jī)器零件。主要的表面淬火方式有感應(yīng)加熱表面淬火、火焰淬火以及激光加熱和電子束加熱表面淬火。感應(yīng)加熱表面淬火，是使工件表面產(chǎn)生一定的感應(yīng)電流，迅速加熱零件表面，然后迅速淬火的一種金屬熱處理方法。感應(yīng)加熱原理：工件放到感應(yīng)器內(nèi)，感應(yīng)器一般是通入中頻或高頻交流電(500300000Hz)的空心銅管。產(chǎn)生交變磁場(chǎng)在工件中產(chǎn)生出同頻率的感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流在工件的分布是不均勻的，在表面強(qiáng)，而在內(nèi)部很弱，到心部接近于0，叫做集膚效應(yīng)。利用這個(gè)集膚效應(yīng)，可使工件表面迅速加熱，在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到8001000186。C，而心部溫度升高很小。根據(jù)電流頻率的不同，可將感應(yīng)加熱表面淬火分為三類(lèi)： 第一類(lèi)是高頻感應(yīng)加熱淬火，常用電流頻率范圍為200～300千赫茲，～。適用于中小模數(shù)的齒輪及中小尺寸的軸類(lèi)零件等。第二類(lèi)是中頻感應(yīng)加熱淬火，常用電流頻率范圍為2500～800赫茲，一般淬硬層深度為2～10mm。適用于較大尺寸的軸和大中模數(shù)的齒輪等。第三類(lèi)是工頻感應(yīng)加熱淬火，電流頻率為50赫茲，不需要變頻設(shè)備，淬硬層深度可達(dá)10～15mm。適用于較大直徑零件的穿透加熱及大直徑零件如軋輥、火車(chē)車(chē)輪等的表面淬火。感應(yīng)加熱表面淬火具有表面質(zhì)量好，脆性小，淬火表面不易氧化脫碳，變形小等優(yōu)點(diǎn)，所以感應(yīng)加熱設(shè)備在金屬表面熱處理中得到了廣泛應(yīng)用。火焰加熱淬火是用乙炔—氧或煤氣—氧等火焰直接加熱工件表面，然后立即噴水冷卻，以獲得表面硬化效果的淬火方法。火焰加熱溫度很高（約3000℃以上），能將工件迅速加熱到淬火溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)燒嘴的位置和移動(dòng)速度，可以獲得不同厚度的淬硬層。表面淬火淬硬層深度一般計(jì)至半馬氏體區(qū)。附圖：感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火示意圖 表1 幾種常用材
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