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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 金属材料外表改性处理,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 外表着色和染色,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,在一定条件下使其外表,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 金属材料外表改性处理,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 金属材料外表改性处理,钢铁工件发蓝处理工艺过程,溶液组成及质量浓度,温度/,时间/min,1,化学除油并水洗,苛性钠3050、碳酸钠3050、磷酸三钠3040、水玻璃510,60,1015,2,酸洗后水洗,硫酸150200、缓蚀剂0.51,5060,510,3,氧化并水洗,苛性钠550650、硝酸钠130180,135145,1520,4,补充处理,重铬酸钾或肥皂3050,8590,1015,5,水洗,6,吹干,7,检验,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 金属材料外表改性处理,磷化处理工艺,磷化工艺,分类,溶液成分的质量浓度,/g。L,-1,溶液温度/,C,处理时间/min,低温磷化,磷酸锰铁盐 3040,硝酸盐 140160,氟化钠 25,室温,3045,中温磷化,磷酸二氢锌 2540,硝酸锌 80100,5070,1520,高温磷化,磷酸锰铁盐 3035,硝酸锌 5565,9098,1015,第五章 金属材料外表改性处理,5.2 电镀,定义:电镀是在电解液中使零件表面镀上一层金属薄层,起到保护,和装饰作用,有时也可用于零件的部分修复.对非金属材料进行电镀时,应先对非金属表面进行金属化处理,如化学镀.,电镀工艺过程:,工件预处理(除锈、除油、清洗） 工件作阴极,被镀金属作阳极,在电解液中电镀,普通镀铬工艺,:,电镀的应用:修复磨损零件、增大零件尺寸; 提高零件的耐腐蚀性;覆盖耐磨性镀层,提高耐磨性;提高零件表面美观装饰性;其他特殊用途,如:防止局部渗碳的镀铜、防止局部渗氮的镀锡、提高零件导电性的镀银等.,刷镀,第五章 金属材料外表改性处理,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 金属材料外表改性处理,刷镀示意图,第五章 金属材料外表改性处理,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,组成和工艺条件,质量浓度/g.L,-1,硝酸铬Cr(NO,3,),氨水NH,4,OH,水合肼,草酸,丁二酸,F-53,PH值,阳极材料,380420,110,3040,180220,160180,0.05,6.87.5,石墨,第五章 金属材料外表改性处理,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,然后通入反响气体并在炉内产生化学反响,使工件外表形成覆,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:反响温度高,需通入大量氢气,工件易产生氢脆,且不平安,废气HCl有毒.,第五章 金属材料外表改性处理,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外表形成覆层的方法,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外表，在工,件外表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 金属材料外表改性处理,高频离子镀装置示意图,第五章 金属材料外表改性处理,1工件,2-高频鼓励线圈,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,熔化或局部熔化,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：外表制备、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 金属材料外表改性处理,电弧热喷涂原理,第五章 金属材料外表改性处理,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 金属材料外表改性处理,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 金属材料外表改性处理,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外表并,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、美化工件外表掩饰外表缺陷、丰富色,彩、保护外表免受外界空气、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、助剂四局部组成。,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 金属材料外表改性处理,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 金属材料外表改性处理,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 金属材料外表改性处理,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,积在工件外表，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 金属材料外表改性处理,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外表，形成不溶,于水的漆层，然后用水冲去附于工件外表的残液，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 金属材料外表改性处理,粉末涂装,粉末涂装的根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 金属材料外表改性处理,5.6 外表着色和染色, 金属的着色是通过化学或电化学等处理方法,使金属自身外表,产生色调的变化并保持金属光泽的工艺.,着色方法：化学法：是利用溶液与金属外表产生的化学反响生,成氧化物、硫化物等有色化合物。置换法：是溶液中金属离子,进行化学置换反响并沉积在工件外表，形成有色薄膜。热处理,法：是将工件置于一定环境气氛中热处理，使其外表形成具有适当,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，使工件外表形成多孔、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外表的微孔或吸附作用和化学反响将,染料均匀涂覆在金属外表，也可利用电解法使金属离子与染料共同,沉积在金属外表形成色彩。,第五章 金属材料外表改性处理,铜的着色处理,金属,颜色,溶液,备注,铜,黑色,NaOH 50g/L、K,2,SO,5,10g/L,古青铜色,K,2,S 1050g/L,仿金色,Na,2,S,2,O,3,120g/L、,Pb（C,2,H,3,O,2,）,2,40g/L,黄,铜,兰色,Pb（C,2,H,3,O,2,）,2,1530g/L、,Na,2,S,2,O,3,60g/L、,HC,2,H,3,O,2,30mL/L,温度：82,金属绿色,Fe（NO,3,）,2,。6H,2,O 7.4g/L,Na,2,S,2,O,3,44.7g/L,温度：71,浅棕色,BaS 3.7g/L,（NH,4,）,2,CO,3,1.9g/L,第五章 金属材料外表改性处理,铝的着色处理,颜色,溶液,备注,青铜色-黑色,硫酸镍25g/L、硫酸镁20g/L,硫酸铵15g/L、硼酸25g/L,1017V 0.20.4A/dm,2,，pH：4.4，215min，温度20,浅黄-深古铜,硫酸亚锡10g/L,硫酸1015g/L、稳定剂适量,816V，pH：11.5，,2.5min,金绿色,硝酸银0.5g/L、硫酸10g/L,10V，Ph：3 ，3min,浅黄色,亚硝酸钠0.5g/L、硫酸5g/L,8V，Ph2，3min,红棕色,草酸5g/L、草酸铁580g/L,硫酸0.54.5g/L,2035V，5.2A/dm,2,，,2022，1525m,第五章 金属材料外表改性处理,本章小结,本章主要介绍了常见的几种金属材料外表改性处理方法：,转化膜处理氧化处理、 磷化处理、电镀、离子沉积化,学气相沉积法、物理气相沉积法、热喷涂、涂装、外表着色和,染色。,外表改性的目的是提高金属材料的耐蚀性、耐磨性，同时，也,可对装饰金属外表的外观。,第五章 金属材料外表改性处理,
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