金屬材料表面的預(yù)處理主講：蔣偉忠1編輯ppt表面預(yù)處理的目的(1)通過(guò)處理把金屬材料表面的油垢、銹跡除盡；并使其短期內(nèi)不發(fā)生風(fēng)銹；獲得符合搪燒要求的表面質(zhì)量。(2)消除鐵坯內(nèi)部的應(yīng)力，消除搪瓷材料制品由于鐵坯應(yīng)力而造成的變形、黑線(xiàn)、邊碎裂等缺陷。(3)清除鑄鐵和厚鋼板表面的碳。但殘余應(yīng)力不嚴(yán)重的簿鋼板搪瓷材料制品一般不需要采用退火處理。2編輯ppt金屬材料表面預(yù)處理的種類(lèi)目前多數(shù)廠的金屬材料表面的預(yù)處理采用的方法主要有:Ａ.脫脂酸洗法－－小型產(chǎn)品、鋼坯產(chǎn)品Ｂ.燒油酸洗法－－特殊產(chǎn)品Ｃ.燒油噴砂法－－大型產(chǎn)品、鑄鐵產(chǎn)品3編輯ppt金屬材料表面預(yù)處理工藝流程脫脂酸洗：油坯→脫脂→水洗1→水洗2→酸洗→水洗1→水洗2→中和→干燥→檢查→清潔坯體4編輯ppt金屬材料表面預(yù)處理工藝流程燒油酸洗：油坯→燒油→酸洗→水洗1→水洗2→中和→干燥→檢查→清潔坯體5編輯ppt金屬材料表面預(yù)處理工藝流程燒油噴砂：油坯→燒油→退火→噴砂（拋丸）→吹灰→檢查→清潔坯體6編輯ppt脫脂的作用

脫脂是采用化學(xué)的方法或物理的方法把坯體上的油脂除去，達(dá)到清潔鐵坯的作用。工廠常用的脫脂方法有高溫退火與堿性脫脂兩種方法。7編輯ppt高溫退火高溫退火不僅可清除鐵坯表面的油垢；可以消除制品在機(jī)械加工和焊接工藝中產(chǎn)生的局部應(yīng)力；高溫退火對(duì)鑄鐵坯胎及稍厚鋼坯來(lái)說(shuō)還起著表面脫碳的作用。8編輯ppt堿性脫脂堿性脫脂是通過(guò)化學(xué)物品的溶液與鐵坯表面的油脂起化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生皂化作用和乳化作用把油除去。堿性脫脂對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本、減少能源消耗，改善勞動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境保護(hù)都起到良好的作用。9編輯ppt化學(xué)脫脂的原理

乳化劑溶解于水時(shí)產(chǎn)生電離，當(dāng)鐵坯浸入溶液時(shí)，乳化劑中的憎水基團(tuán)與油生親和作用;親水基團(tuán)則指向脫脂液，使鐵坯與油的表面能減弱;在溶液加熱、攪拌對(duì)流中加速了分子的運(yùn)動(dòng)，從而使油與鐵坯分離，呈現(xiàn)極微小的油滴，散布在脫脂液中，達(dá)到良好的除油效果.

10編輯ppt化學(xué)脫脂的原理1－親水基團(tuán)；2－憎水基團(tuán)；3－去油溶液；4－油滴；5－鐵坯11編輯ppt化學(xué)脫脂液配方名稱(chēng)水100100氫氧化鈉8~104~5工業(yè)粉3~53~5水玻璃3~52~3純堿0~42~3磷酸鈉0~42~312編輯ppt工業(yè)粉的結(jié)構(gòu)

R－－┊－SO3Na

憎水基團(tuán)親水基團(tuán)13編輯ppt脫脂液配方的選擇原則(1)所采用化工原料要能保證正常供應(yīng)；

(2)用量少而效果要好；

(3)成本要低；

(4)工藝范圍（溫度、時(shí)間）寬，便于操作；

(5)安全；

(6)對(duì)環(huán)境無(wú)污染，廢液易于處理。14編輯ppt化學(xué)脫脂溫度與時(shí)間的關(guān)系15編輯ppt化學(xué)脫脂的工藝及操作要求浸洗法噴淋法16編輯ppt化學(xué)脫脂的工藝及操作要求將鐵坯置于籃筐中，在進(jìn)入脫脂液槽時(shí)，要求鐵坯全部浸入溶液中，搖動(dòng)或翻動(dòng)籃筐，使鐵坯的每個(gè)部位充分接觸脫脂液.脫脂的溫度必須保持在80~85℃之間，時(shí)間為5~8分鐘，然后投入加熱的清水槽進(jìn)行漂洗。隨著生產(chǎn)的不斷進(jìn)行，脫脂溶液中各種化工原料濃度也逐漸下降。為此，必須定期添加新料，一般每天補(bǔ)加一次。添加新料時(shí)，可先用中和滴定法測(cè)得溶液的總堿量，然后按需要進(jìn)行適當(dāng)添加。也有用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)添加的，按每日生產(chǎn)的情況，估計(jì)各種原料的消耗量進(jìn)行添加的。17編輯ppt酸洗的作用

酸洗作用：酸溶液與鐵坯表面的氧化層和鐵銹進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成鐵鹽，脫離鐵坯，達(dá)到除銹的目的。氧化層的化學(xué)成分：FeO，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)e3O4的混合物。鐵銹的化學(xué)成分：Fe(OH)2,Fe(OH)3，F(xiàn)e2(OH)2CO3，F(xiàn)e(OH)CO3的混合物。

18編輯ppt

酸洗原理

氧化層與H2SO4的反應(yīng)：FeO+H2SO4→FeSO4+H2O （1）Fe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O （2）Fe3O4+4H2SO4→FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O（3）Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑ （4）氧化層與HCl的反應(yīng)：FeO+2HCl→FeCl2+H2O （5）Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O （6）Fe2O3+8HCl→FeCl2+2FeCl3+4H2O （7）Fe+2HCl→FeCl2+H2↑

（8）19編輯ppt鐵銹與酸的反應(yīng)與H2SO4的反應(yīng)：Fe(OH)2+H2SO4→FeSO4+2H2O （9）2Fe(OH)3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+6H2O （10）Fe2(OH)2CO3+2H2SO4→2FeSO4+CO2↑+3H2O （11）2Fe(OH)CO3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+2CO2↑+4H2O（12）Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑ （13）與HCl的反應(yīng)：Fe(OH)2+2HCl→FeCl2+2H2O （14）Fe(OH)3+3HCl→FeCl3+3H2O （15）Fe2(OH)2CO3+4HCl→2FeCl2+CO2↑+3H2O （16）Fe(OH)CO3+3HCl→FeCl3+CO2↑+2H2O （17）Fe+2HCl→FeCl2+H2↑ （18）酸洗原理20編輯ppt酸洗原理以上反應(yīng)中，(2)，(6)與(3)，(7)反應(yīng)較慢，因Fe2O3與Fe3O4在酸中不易溶解，只有當(dāng)氧化膜中有雜質(zhì)存在時(shí)，或有微裂紋間隙時(shí)，反應(yīng)才能順利進(jìn)行。(4)，(8)，(13)，(18)是金屬直接與酸反應(yīng)放出氫氣，這一反應(yīng)雖能把Fe2O3與Fe3O4還原成FeO，加快了酸洗速度，但由于酸對(duì)金屬的腐蝕使鐵坯損耗量增大，另外鐵坯有吸附氫的作用，這樣的鐵坯搪燒后所得的搪瓷材料制品易產(chǎn)生冷爆，故在酸洗的過(guò)程中應(yīng)對(duì)此有足夠的重視。21編輯ppt

酸液的濃度、溫度和酸洗時(shí)間關(guān)系酸洗的濃度與酸洗時(shí)間，一般來(lái)說(shuō)成反比關(guān)系(若溫度為常數(shù))，酸液的濃度增加，反應(yīng)速度加快，酸洗時(shí)間相應(yīng)減少；但酸液的濃度超過(guò)一定范圍(約25~30%)時(shí)，濃度增加，反應(yīng)速度減慢，酸洗時(shí)間延長(zhǎng)。在酸液濃度為常數(shù)的情況下，溫度愈高，反應(yīng)速度愈快，酸洗時(shí)間縮短。相反，溫度降低，酸洗時(shí)間必須延長(zhǎng)。22編輯ppt緩蝕劑的作用為了降低金屬坯體在酸中的溶解度，防止酸洗時(shí)造成的過(guò)度腐蝕現(xiàn)象，在酸洗中添加適量的緩蝕劑是必要的，用量為0.1~0.2%。屬于這類(lèi)緩蝕劑的有若丁、皂莢、酚、吡啶等。緩蝕劑的作用是，當(dāng)酸溶液把鐵坯表面的氧化皮或鐵銹層逐漸溶解而暴露金屬鐵時(shí)，緩蝕劑隨即在金屬鐵表面形成很薄的保護(hù)膜，從而達(dá)到阻止或減少酸分子與金屬的接觸，起到緩蝕作用。23編輯ppt緩蝕劑的作用緩蝕劑在酸洗中的緩蝕作用，只是相對(duì)的，如果酸液溫度升高，時(shí)間延長(zhǎng)，還是會(huì)產(chǎn)生鐵坯的過(guò)腐蝕現(xiàn)象。酸液中添加適量的緩蝕劑有很多的優(yōu)點(diǎn)，能減少酸的消耗量，創(chuàng)造良好操作條件，加強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù)，能減少制品的酸泡、冷爆等缺陷，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。24編輯ppt酸洗的操作要求將去油后尚含有銹蝕的鐵坯浸入酸洗槽時(shí)，籃筐應(yīng)輕輕地進(jìn)入液面，防止酸液濺出，傷害人體。操作時(shí)要嚴(yán)格控制酸液溫度及酸洗時(shí)間。酸液溫度過(guò)高，鐵坯與酸液反應(yīng)激烈，會(huì)引起鐵坯酸泡，并有嚴(yán)重酸霧揮發(fā)，污染操作環(huán)境，影響人體健康及機(jī)械、電器設(shè)備的壽命。溫度過(guò)低，鐵坯與酸液反應(yīng)緩慢，影響產(chǎn)量。同時(shí)，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起酸泡等缺陷。25編輯ppt酸洗的操作要求在酸洗時(shí)，鐵坯必須全部浸沒(méi)在溶液中，并搖動(dòng)籃筐或翻動(dòng)鐵坯，使其全部接觸酸液、反應(yīng)完全。在酸洗過(guò)程中，要注意硫酸的消耗量，在酸洗了一定量的鐵坯后，應(yīng)添加新液，并定期清除槽底的沉淀物。當(dāng)酸液變綠色時(shí)，說(shuō)明有大量的硫酸亞鐵存在，應(yīng)即更換新液。26編輯ppt中和的作用洗滌就是把脫脂或酸洗取出的鐵坯用熱水或冷清水進(jìn)行充分漂洗；把鐵坯表面的余液、殘留物除去；達(dá)到清潔鐵坯的作用。27編輯ppt中和的作用第一是去除鐵坯毛孔中的余酸，達(dá)到進(jìn)一步清潔鐵坯的目的；第二是鐵坯經(jīng)中和后表面留有堿液，烘干后形成一層堿性薄膜，可阻止金屬鐵與空氣中氧氣、水蒸氣的接觸，起到短期的防銹作用；第三是有助于克服或減少底釉麻點(diǎn)等缺陷。28編輯ppt中和液配比和工藝

(1)燒堿0.5~1.0%，亞硝酸鈉0.2~0.5%，水98.5~99%；溫度室溫，時(shí)間2~3分鐘。(2)純堿0.5~1.0%，亞硝酸鈉0.2~0.5%，水98.5~99%；溫度室溫，時(shí)間2~3分鐘。29編輯ppt中和液配比和工藝(3).硼砂0.5～1.0ｗｔ％，水99ｗｔ％；溫度20～30℃，時(shí)間2～3分鐘30編輯ppt脫脂酸洗31編輯ppt脫脂酸洗32編輯ppt燒油噴砂33編輯ppt燒油噴砂34編輯ppt35編輯ppt36編輯ppt披鎳處理（化學(xué)鍍鎳）披鎳處理的作用增加搪瓷材料與鐵坯的密著強(qiáng)度；減少產(chǎn)品冷爆和其它缺陷；對(duì)無(wú)底釉一次涂搪的鐵坯的特殊要求。披鎳處理（化學(xué)鍍鎳）應(yīng)在酸洗處理后進(jìn)行。37編輯ppt披鎳處理（化學(xué)鍍鎳）披鎳常用的化工原料是硫酸鎳（NiSO4·7H2O蘭色晶體或NiSO4·5H2O綠色晶體）。用濃度為10~25克/升的硫酸鎳及濃度為1.5克/升的硼酸配制成溶液、溶液pH值在4~6、加熱至60~80℃，將酸洗后的鐵坯浸入溶液中，時(shí)間6~10分鐘，然后把鐵坯從溶液中取出，經(jīng)洗滌、中和、烘干即達(dá)到披鎳的目的。38編輯ppt披鎳處理（化學(xué)鍍鎳）在處理過(guò)程中，要嚴(yán)格控制:pH值溫度時(shí)間濃度并不斷補(bǔ)充新液，保證溶液為規(guī)定的濃度。39編輯ppt披鎳處理（化學(xué)鍍鎳）對(duì)溶液中過(guò)量的FeSO4，進(jìn)行化學(xué)處理消除，否則會(huì)影響披鎳質(zhì)量?；瘜W(xué)鍍鎳的反應(yīng)機(jī)理是，因鐵的活潑順序在鎳的前面，它可以從硫酸鎳溶液中置換出金屬鎳，沉積于鐵坯表面，這即可進(jìn)行披鎳。反應(yīng)式為：

Fe+NiSO4→FeSO4+Ni↓40編輯ppt披鎳處理（化學(xué)鍍鎳）由于披鎳處理增加了工序和生產(chǎn)成本，故應(yīng)用不多。對(duì)無(wú)底釉一次涂搪產(chǎn)品的發(fā)展，有重要的使用價(jià)值。41編輯ppt

光亮退火光亮退火是把鐵坯置于保護(hù)氣體中進(jìn)行退火。一般采用的保護(hù)性氣體有氮(N2)，氫(H2)，氨(NH3)及燈用煤氣（內(nèi)含H250%，CH430~33%，CO9%，N21%.童質(zhì)碳?xì)浠衔?%）等。光亮退火溫度為750~900℃，時(shí)間為2~4分鐘。42編輯ppt光亮退火此時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)，根據(jù)保護(hù)氣體成分不同而不同，(1)表面附著的油脂分解和蒸發(fā)(2)鋼表面的碳部分地與表面氧化層反應(yīng)如下式：

C+FeO→CO+Fe(3)殘余氧化亞鐵還原成鐵：

FeO+CO→Fe+CO2

或FeO+H2→Fe+H2O(4)碳在氫氣中形成甲烷：

C+2H2→CH443編輯ppt光亮退火光亮退火方法可使鐵坯表面的油垢在高溫下分解和蒸發(fā)，同時(shí)可消除鐵坯加工成型時(shí)留下的內(nèi)部應(yīng)力，并能使輕度氧化的鐵坯進(jìn)行還原；光亮退火還能對(duì)含碳量較高的鐵坯起表面脫碳作用。這種鐵坯處理法有其一定的優(yōu)點(diǎn)，但它的工藝條件非常嚴(yán)格；而且鐵坯上不許有銹跡，因此目前很少采用，在今后的生產(chǎn)中有待進(jìn)一步探討。44編輯ppt打砂（又叫噴砂）打砂，就是用細(xì)金剛砂在壓縮空氣的推動(dòng)下，把砂噴打在經(jīng)過(guò)燒油的鐵坯表面上，利用硬砂粒向鐵坯表面撞擊摩擦，達(dá)到去除表面氧化鐵和雜質(zhì)的目的。此種方法適用于鑄鐵坯體及厚鋼板成型鐵坯的表面處理，即大件的衛(wèi)生搪瓷材料、反應(yīng)鍋、管道等，一般日用搪瓷材料廠很少采用。45編輯ppt鑄鐵坯的搪前處理鑄件在澆注時(shí)表面會(huì)形成一層硅酸鹽層（主要是硅酸鐵）及氧化層，并且也常常會(huì)生成滲碳體層（Fe3C）。鑄鐵表面還會(huì)沾污砂、石墨和油斑，同時(shí)，鑄件在冷卻過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。如果不清除這些雜質(zhì)和內(nèi)應(yīng)力；在搪燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多缺陷（如:氣泡、細(xì)孔、針孔等）；46編輯ppt

搪前處理的方法a. 熱處理（生燒或預(yù)燒）熱處理目的在于消除鑄鐵件表面：油斑內(nèi)應(yīng)力破壞在一定條件下產(chǎn)生的滲碳體（使它