表面處理處理種類

表面處理即是通過一定的方法在工件表面形成覆蓋層的過程，其目的是賦以制品表面美觀、

防腐蝕的效果，進行的表面處理方法都歸結(jié)于以下常用幾種方法：

1、鍍(Plating)

電鍍(Electroplating)：將接受電鍍的部件浸于含有被沉積金屬化合物的水溶液中，以電流

通過鍍液，使電鍍金屬析出并沉積在部件上。一般電鍍有鍍鋅、銅、銀、鋁、銅銀合金等，

有時把煮黑(發(fā)藍)、磷化等也包括其中。

2,熱浸鍍鋅：通過將碳鋼部件浸沒溫度約為510°。的溶化鋅的鍍槽內(nèi)完成。其結(jié)果是鋼件表

面上的鐵鋅合金漸漸變成產(chǎn)品外表面上的鈍化鋅。熱浸鍍鋁是一個類似的過程。

3、機械鍍：通過鍍層金屬的微粒來沖擊產(chǎn)品表面，并將涂層冷焊到產(chǎn)品的表面上。

一般螺絲多采用電鍍方式，但用在電力、高速公路等室外的六角木螺釘?shù)扔脽峤\；電鍍的

成本一般每公斤為0.6----0.8元，熱浸鋅一般為1.5------2元/公斤，成本較高。

電鍍的效果：

電鍍的質(zhì)量以其耐腐蝕能力為主要衡量標準，其次是外觀。耐腐蝕能力即是模仿產(chǎn)品工作環(huán)

境，設(shè)置為試驗條件，對其加以腐蝕試驗。電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量從以下方面加以控制：

1、外觀：

制品表面不允許有局部無鍍層、燒焦、粗糙、灰暗、起皮、結(jié)皮狀況和明顯條紋，不允許有

針孔麻點、黑色鍍渣、鈍化膜疏松、龜裂、脫落和嚴重的鈍化痕跡。

2、鍍層厚度：

緊固件在腐蝕性大氣中的作業(yè)壽命與它的鍍層厚度成正比。一般建議的經(jīng)濟電鍍鍍層厚度為

0.00015in?0.0005in(4?12um).

熱浸鍍鋅：標準的平均厚度為54um(稱呼徑《3/8為43um),最小厚度為43um(稱呼徑W

3/8為37um)o

3、鍍層分布：

采用不同的沉積方法，鍍層在緊固件表面上的聚集方式乜不同。電鍍時鍍層金屬不是均勻地

沉積在外周邊緣上，轉(zhuǎn)角處獲得較厚鍍層。在緊固件的螺紋部分，最厚的鍍層位于螺紋牙頂，

沿著螺紋側(cè)面漸漸變薄，在牙底處沉積最薄，而熱浸鍍鋅正好相反，較厚的鍍層沉積在內(nèi)轉(zhuǎn)

角和螺紋底部，機械鍍的鍍層金屬沉積傾向與熱浸鍍相同，但是更為光滑而且在整個表面上

厚度要均勻得多。

4、氫脆：

緊固件在加工和處理過程中，尤其在鍍前的酸洗和堿洗以及隨后的甩鍍過程中，表面吸收了

氫原子，沉積的金屬鍍層然后俘獲氫。當緊固件擰緊時，氫朝著應(yīng)力最集中的部分轉(zhuǎn)夠，引

起壓力增高到超過基體金屬的強度并產(chǎn)生微小的表面破裂。氫特別活動并很快滲入到新形成

的裂隙中去。這種壓力-破裂-滲入的循環(huán)一直繼續(xù)到緊固件斷裂。通常發(fā)生在第一次應(yīng)力應(yīng)

用后的幾個小時之內(nèi)。

為了消除氫脆的威脅，緊固件要在鍍后盡可能快地加熱烘焙，以使氫從鍍層中滲出，烘焙通

常在375-4000F(176-1905C)進行3-24小時。

由于機械鍍鋅是非電解質(zhì)的，這實際上消除了氫脆的威脅

5.自催化鍍(Auto-catalyticPlating),一般稱為"化學鍍(ChemicalPlating)"、”無電鍍

(ElectrolessPlating)”等自催化銀磷鍍及工業(yè)應(yīng)用

無電解鍍銀是目前國際上發(fā)展速度較快的表面處理工藝。它以無公害、操作簡單和可鍍基底

廣泛以及鍍層良好的耐磨耐腐性能受到工業(yè)界普遍矚目和青睞。

自催化銀磷鍍(以下稱化學鍍銀)技術(shù)，是H前國際上發(fā)展速度最快的低溫表面強化高新技

術(shù)。它最初是作為電鍍銀和電鍍銘的代用鍍層而工業(yè)化應(yīng)用，以后發(fā)展到耐腐蝕性、耐磨性

和電磁波屏蔽特性等多功能用途而獲得廣泛應(yīng)用。尤其在國際上它作為一個無公害排放的表

面處理工藝，獲得綠色環(huán)保技術(shù)的美稱，受到了工業(yè)界的普遍矚目和青睞。其應(yīng)用幾乎涉及

所有工業(yè)領(lǐng)域?；瘜W鍍銀在石油天然氣工業(yè)中的應(yīng)用多年來石油天然氣一直是化學鍍銀的檢

驗場,化學鍍鍥已在大量的應(yīng)用中有出色表現(xiàn).在北美所有的化學鍍銀中大約15%是用于油氣

工業(yè).已證明對石油天然氣工業(yè)最有價值的性能是鍍層的厚度均勻性，優(yōu)異的耐蝕性能以及耐

磨/耐沖刷性能.許多用于這一領(lǐng)域的傳統(tǒng)基體材料的性能通過應(yīng)用化學鍍銀而大大改善，并

且降低了制造成本，延長了使用壽命.延長壽命這一點具有特別重要的意義，因為石油天然氣

工業(yè)中停機更換部件費用很高.石油天然氣工業(yè)的作用分為三個主要部分，地面作業(yè)，地下/

井下作業(yè)和海上作業(yè).設(shè)備通常暴露于氫化物,硫化氫，二氧化碳,鹽水,海水和含高濃度硫化

物的暗礁水等苛刻的環(huán)境條件下，并且還合并有吸入泥沙和泥漿引起的磨損問題以及在某些

情況下溫度高達250oC.通過化學鍍銀而使性能提高的典型部件包括：地面作業(yè)一一防噴器，

制動系統(tǒng),節(jié)流器,壓縮機，燃氣輪機,泵體,泵,連接管路和閥等；地下/井下作業(yè)--聯(lián)接器，

測井儀，拄塞,分隔器,泵,安全閥裝置和油管.海上作業(yè)--防噴器,燃氣輪機/壓縮機,熱交換

器,泵,隔水管連接器和閥化學鍍鏗層的厚度均勻性,耐腐蝕性和耐磨性性能促使其廣泛用T-

閥和流量控制裝置.顯然，這些設(shè)備是油井作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，油井作業(yè)的主要經(jīng)濟因素是設(shè)備

有良好的性能和長的壽命.人們首先認識到化學鍍銀的可應(yīng)用的性能是其耐腐蝕性，光潔度和

厚度均勻性.這些性能為球閥塞提供了所要求的表面條件，并改善了閥座部分的密封狀況.人

們最初只把化學鍍銀看作是可能代替硬格的?種選擇，而現(xiàn)在化學鍍銀在這?市場已占統(tǒng)治

地位.在這一領(lǐng)域最具典型性的是低碳鋼球閥常常采用75微米厚的化學鍍銀層.可以看到化

學鍍銀在石油天然氣工業(yè)所有領(lǐng)域中已獲得了成功的應(yīng)用.例如：中東一家工廠的原油生產(chǎn)，

相關(guān)的氣體中含有55%的硬化氫,加工溫度80oC,壓力20MN/m2(3000psi).在這種條件下：由于

腐蝕,表面開裂和沖蝕而發(fā)生的失效使低碳鋼球閥的最長使用壽命僅3個月.而球閥采川75

微米的化學鍍銀層大大延長了設(shè)備的使用壽命,經(jīng)過兩年的連續(xù)運行未見設(shè)備表面損壞.使

用海水注入系統(tǒng)的采油廠,其球閥也能獲得同樣的好處.操作過程包括在高壓下泵送海水以迫

使原油到達表面.在沙特阿拉伯的Ghawar油田，閥采用75微米厚的化學鍍銀層，成功地經(jīng)受了

操作條件的考驗，運行四年未發(fā)現(xiàn)鍍層損壞.化學鍍鍥除了已成功地應(yīng)用于石油天然氣工業(yè)

中的球閥，它在其他工程領(lǐng)域的閥部件的應(yīng)用也同樣成功.例如：為埃及阿斯旺大壩項目制造

的大型球閥的閥桿采用了化學鍍饃.閥部件必須保證即使長期不動也能在需要時開閉自如并

且運行可靠.采用75微米厚的化學鍍銀層保護閥桿免遭腐蝕和磨損便提供了這種可靠性.106

噸的巨型閥,其孔徑260cm：僅上閥桿就超過了6噸重.在Khuff氣井,經(jīng)過化學鍍銀處理的閥,

節(jié)流器和其他部件的性能同樣給人流下了深刻的印象.Khuff氣井的氣質(zhì)較差,產(chǎn)生于大理石

和石灰石巖層，巖層一般含有6%(mol)的二氧化碳和0.的硫化氫，它還含有大約

28L/Mm3以己烷為主的冷凝物,7L/Mm3的水.井口氣壓一般為35MN/m2(5000psi),溫度為90oC,

氣體流速通常大于6米/杪.在這些條件下，由于腐蝕/沖蝕造成的鋼部件損壞是非常嚴重的.

點蝕和沖蝕導(dǎo)致碳鋼節(jié)流器上金屬損失率為每年3-5呈米，而在所有濕潤表面上采用了25

微米厚的化學鍍銀層則成功地解決了這個問題.通過應(yīng)用化學鍍銀也能克服球閥在上述環(huán)境

下產(chǎn)生的問題,一般采用75微米厚的化學鍍銀層可使球寒至少六年免遭腐蝕.化學鍍銀的耐

腐蝕性,硬度,表面光潔度，潤滑性對防火流量閥的生產(chǎn)和性能十分有益.要求這些閥正常操作

時能不漏氣泡，而在不小心暴露于650oC溫度后能充當節(jié)流閥，并且要求在著火時也能工作.

化學鍍銀也用于某些關(guān)鍵的安全閥中.例如：防噴器是用于緊急情況下的關(guān)閉油氣井的安全閥,

由液壓驅(qū)動活塞組成,能夠切入油氣管道,堵塞油氣的流動.經(jīng)測試以后，只要求?套裝置在緊

急情況下運行一次，但必須保證性能良好，為此,在活塞或密封表面不允許發(fā)生腐蝕和物理損

傷.常用大約100微米厚的化學鍍饃曾來達到所需的硬度和耐腐蝕性.

6.浸漬鍍(ImmersionPlating)采用硫酸銅、硫酸亞錫為主鹽的置換反應(yīng)浸鍍法在鋼鐵件表

面制得金黃色銅錫合金層。通過添加含氟系陰離子及按基系陰離子的絡(luò)合劑，控制銅、錫離

子的置換反應(yīng)速度，獲得15%?39%銅含量的合金鍍層，外觀呈18?22K金色，膜層結(jié)

合力好，耐蝕性優(yōu)良化學鍍仿金的類型有兩種，一種是使用還原劑的化學還原型，所形成

的鍍膜?般為赤褐色或色澤不好的金色，其鍍膜的附著力差。浸鍍即置換鍍或接觸鍍：是一

種無需外界電流或還原劑，利用兩種金屬的電位差產(chǎn)生的電動勢驅(qū)動的置換反應(yīng)。浸漬鍍設(shè)

備少、效率高、成本低

7.陽極氧化(Anodizing)接近表面鍍層處理，金屬或合金的電化學氧化。將金屬或合金的制

件作為陽極，采用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金屬氧化物薄膜改變了表面狀態(tài)和

性能，如表面著色，提高耐腐蝕性、增強耐磨性及硬度，保護金屬表面等。例如鋁陽極氧化，

將鋁及其合金置于相應(yīng)電解液(如硫酸、輅酸、草酸等)中作為陽極，在特定條件和外加甩流

作用下，進行電解。陽極的鋁或其合金氧化，表面上形成氧化鋁薄層，其厚度為5?20微

米，硬質(zhì)陽極氧化膜可達60?200微米。陽極氧化后的鋁或其合金，提高了其硬度和耐磨

性，可達250?500千克/平方亳米，良好的耐熱性，硬質(zhì)陽極氧化膜熔點高達2320K,優(yōu)

良的絕緣性，耐擊穿電壓高達2000V,增強了抗腐蝕性能，在3=0.03NaCl鹽霧中經(jīng)幾千

小時不腐蝕。氧化膜薄層中具有大量的微孔，可吸附各種潤滑劑，適合制造發(fā)動機氣缸或其

他耐磨零件?；膜微孔吸附能力強可著色成各種美觀艷麗的色彩。有色金屬或其合金(如鋁、

鐵及其合金等)都可進行陽極氧化處理，這種方法廣泛月于機械零件，飛機汽車部件，精密

儀器及無線電器材，日用品和建筑裝飾等方面。

補充：除金屬外，其他物質(zhì)在陽極所引起的氧化作用，也稱為“陽極氧化”

補充：在現(xiàn)實工藝中，針對鋁合金的陽極氧化，比較多，可以應(yīng)用在日常生活中，以為這

種工藝的特性，使鋁件表面產(chǎn)生堅硬的保護層，可用于生產(chǎn)廚具等日用品。但鑄造鋁的陽極

氧化效果不好，表面不光良，還只能是黑色。鋁合金型材就要好一點。

8.化學轉(zhuǎn)化層(ChemicalConversionCoating)；化學轉(zhuǎn)化層(ChemicalConversionCoating)

鋼鐵發(fā)藍(Blackening),俗稱”發(fā)黑“鋼鐵磷化(Phosphating)...復(fù)合電鍍(彌散電鍍)

compositeplating用電化學法或化學法使用權(quán)金屬離子與均勻懸浮在溶液中的不溶液性...

鋼鐵發(fā)藍(Blackening),俗稱"煲黑"鋼鐵磷化(Phosphating)

9倍酸鹽處理(Chromating)

10金屬染色(MetalColouring)

11涂裝(PaintFinishing),包括各種涂裝如手工涂裝、靜電涂裝、電泳涂裝等

12熱浸鍍(Hotdip),。熱浸鍍簡稱熱鍍，是將被鍍金屬材料浸于熔點較低的其他液態(tài)金屬或

合金中進行鍍層的方法。比法的基本特征是在基體金屬與鍍層金屬之間有合金層形成

13熱浸鍍鋅(Galvanizing),俗稱〃鉛水〃

14熱浸鍍錫(Tinning),熱浸鍍錫其主要是將待被物利月一半自動工全自動方式經(jīng)連續(xù)的水

洗、酸洗藉以清除待鍍物表面沾污的污物及銹點后，經(jīng)浸漬助焊劑以利后續(xù)的鍍錫加工之后

再浸漬錫液，而后再經(jīng)連串的撒甩、敲捶、回轉(zhuǎn)等步驟后，藉以去除鍍物本體上多余的錫液

及使錫液均勻的布設(shè)于其上，再施以冷卻干燥后，即可依上述步驟而得一對工作物產(chǎn)生熱浸

鍍錫的作用

15陰極濺射，具有足夠能量的帶電粒子或中性粒子碰撞物體表面時，可把能量傳遞給表面的

原子。只要表面原子獲得的能量大于本身的電離能，就能擺脫周圍原子的束縛而離開物體表

面，這種現(xiàn)象稱為濺射。

16真空鍍(VacuumPlatir.g),真空鍍主要包括真空蒸鍍、濺射鍍和離子鍍幾種類型，它們

都是采用在真空條件下，通過蒸儲或濺射等方式在塑件表面沉積各種金屬和非金屬薄膜，通

過這樣的方式可以得到非常薄的表面鍍層，同時具有速度快附著力好的突出優(yōu)點，但是價格

也較高，可以進行操作的金屬類型較少，一般用來作較高檔產(chǎn)品的功能性鍍層，例如作為內(nèi)

部屏蔽層使用。

17離子鍍（IonPlating）,離子鍍在真空條件下，利用氣體放電使氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)部分電

離，并在氣體離子或被蒸發(fā)離了?鍍原理圖物質(zhì)離了?的轟擊下，將蒸發(fā)物質(zhì)或其反應(yīng)物沉積在

基片上的方法。其中包括磁控濺射離子鍍、反應(yīng)離子鍍、空心陰極放電離子鍍（空心陰極蒸

鍍法）、多弧離子鍍（陰極電弧離子鍍）等。

18表面硬化：

所謂表面硬化法是指通過適當?shù)姆椒ㄊ沽慵谋韺佑不慵男牟咳匀痪哂袕婍g性的處

理。通過這種處理，可以改善零件的耐磨性以及耐疲勞性，而由于零件的心部仍然具有良好

的韌性和強度，因此對沖擊載荷有良好的抵抗作用。常月的表面硬化處理方法主要有滲碳、

氮化、硬質(zhì)陽極氧化、鍍格、表面淬火以及滲金屬等。

（1）滲碳

鋼的滲碳就是含碳鼠較低的鋼制零件在滲碳介質(zhì)中加熱或者保溫，使碳原子滲入表面，獲得

一定的表面含碳量，在淬火之后，含碳量高的表層硬度很高，而含碳量低的心部硬度低仍具

有良好的韌性。目的是使零件獲得高的表面硬度、耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞

強度。主要用于承受磨損、交變接觸應(yīng)力或者彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的零件，如軸、齒輪、凸

輪軸等，這些零件要求表面有很高的硬度而心部要有足夠的強度和韌性。

滲碳法分為固體滲碳法、液體滲碳法和氣體滲碳法三種。另外還有真空滲碳法。

固體滲碳法就是把零件放入固體滲碳劑（由木炭粉以及BCLCO3和Na2C03等促進劑組成）中然

后放入滲碳容器里加熱到900℃—930℃保溫一定時間。液體滲碳是把工件浸入以鈍化鈉

（NaCN）為主（含NaCl、NaC03和Na2C03等添加劑）

的熔融鹽浴里，氯化鈉分解所生成的C和N滲入工件中。氣體滲碳是把零件放入通有CH4和

CO的容器里加熱使碳原子滲入工件表面。

滲碳層的深度可以達到幾個亳米，其深度隨滲碳時間的增加而增加，隨滲碳溫度的升高而加

深，但是滲碳速度隨時間的延長而減慢。對不要滲碳的部位一般采用鍍銅保護或者預(yù)留加工

余量、滲碳后把該處切掉的方法進行防護。

滲碳后必須進行淬火和低溫回火處理以得到零件所需要的硬度（可達HRC55-65）,注重高硬

度時在150℃左右回火，而為了保持零件的尺寸精度，防止時效變形時在180℃—200℃左右

回火。

最后必須要提及一點是，我們經(jīng)常提到的滲碳層深度是指淬火后的有效硬化層深度，國標

GB9450—88上規(guī)定為從零件表面到維氏硬度值為55OHV的距離，實際碳在零件中擴散達到的

距離比這個要大得多。

附圖：Q235鋼和20#鋼滲碳淬火后顯微組織（100倍、200倍）

（2）.氮化

氮化是指把合金鋼（一般含有Al、Cr,Mo）在無水氨氣（NH3）流中在500C-570C左右長

時間加熱，使鋼的表面形成一層硬度很高又耐腐蝕的氮化物（主要為Fe2N、Fe3N、Fe4N）。

一般有氣體滲氮、液體滲氮和輝光離子滲氮。

氮化時合金鋼的含碳量一般在0.2%—0.5%,主要由零件心部的機械性能來決定含碳量，含碳

量高時阻礙N的擴散，從而減少氮化層的厚度，而含碳量少時，零件截面上的硬度梯度變化

就會大，從而造成氮化層容易剝離。A1的作用是增加滲氮后鋼的表面硬度，Cr可以增加氮化

層的厚度，Mo可以防止在500℃—570℃長時間加熱造成的回火脆性，Cr、Mo對材質(zhì)的改良

也很重要。歷史最久國際上普遍采用的滲氮鋼是38CrMoAlo

一般的氮化零件的工藝流程為鍛造一退火一粗加工一調(diào)質(zhì)一精加工一氮化。不需要氮化的部

位可以鍍Ni或者鍍Sn或者鍍Pb20%+Sn80%o

氮化處理前先對零件進行調(diào)質(zhì)處理，使其具有良好的塑性和韌性，氮化處理后不再實施淬火、

回火，并且氮化處理本身的溫度就比較低，所以工件的變形小。

氮化處理后工件表面的硬度可以達到HRC65-72,比滲碳處理后的硬度更高更耐磨，并且耐

腐蝕性能要好。

輝光離子滲氮法是把零件置于真空反應(yīng)爐內(nèi)，用真空泵把爐內(nèi)抽真空，然后通入N2和112的

混合氣體，把爐內(nèi)壓力調(diào)整到100—10001%,以爐體接陽極，工件接陰極，在兩極間通數(shù)百

伏的直流電時產(chǎn)生輝光放電，這時所產(chǎn)生的氮離子就會高速向工件表面運動。而處在陰極的

工件被沖擊出鐵原子，與氮離子結(jié)合成FeN,隨即被工件表面吸附，在離子轟擊作用下，逐

步分解為低價氮化物和氮原子，氮原子就向內(nèi)部滲入及擴散。輝光離子滲氮的時間與普通滲

氮相比要短的多，普通滲氮要幾十個小時.，而輝光離子滲氮最快只要幾個小時工

附圖：20#鋼和40Cr鋼氮化后顯微組織(400倍)

(3).硬質(zhì)陽極氧化

鋁的陽極氧化是以鋁或鋁合金作陽極，以鉛板作陰極在電解液中電解，使其表面生成氧化膜

層。經(jīng)過陽極氧化，鋁表面能生成厚度為幾個至兒白微米的氧化膜。這層氧化膜的表面是多

孔蜂窩狀的，比起鋁合金的天然氧化膜，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)的陽極氧化膜。

陽極氧化的主要工藝流程：脫脂除油一堿腐蝕一拋光一陽極氧化一染色一封孔處理。

堿腐蝕的目的是去除鋁合金表面致密但不均勻的氧化膜，對高硅鋁合金，采用HN03、HF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，分為機械拋光、電解拋光和化學拋光。機械拋光就是采

用機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拋光就

是把零件浸在化學溶液里面發(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。

染色就是利用陽極氧化膜的多孔結(jié)構(gòu)和強吸附性能，將己陽極氧化處理的鋁制件浸漬在有機

染料或無機染料的溶液中，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)容易進入膜層孔隙而引起腐蝕。氧化膜染色后應(yīng)進行封閉處理，以增加色澤的

耐曬性和耐蝕性。在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)過陽極氧化的膜層，不管染色與否，一般都要進行封閉

處理。?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，使原來氧化膜的體積增加33100%,氧化膜體積的膨脹

使膜孔顯著縮小，從而達到封孔的目的。反應(yīng)式為：

A1203+nH20=A12O3?nH2O

此外還可以采用各種化學溶液封閉，如重鋁酸鉀溶液封閉，封閉后的陽極氧化膜呈淺黃色，

有特別高的耐蝕性。

陽極氧化采用的電解液主要有硫酸、草酸、銘酸，其中硫酸陽極氧化處理應(yīng)用最為廣泛。如

果沒有特別指明，一般指的是硫酸陽極氧化。

硫酸陽極氧化具有槽液成本低、成分簡單、操作維護簡便、氧化膜透明度高、著色性高等特

點，因而得到廣泛應(yīng)用。硫酸陽極氧化操作條件為:

H2s04（體積）10%?30%

溫度七18?22

Al/g.L-1W20

電流密度/A.dm-20.6?3

時間/min10?60

草酸氧化膜的特點和硫酸氧化膜相近，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，有些合金的苴酸氧化膜顏色較深。草酸和硫酸陽

極氧化都需要良好的冷卻系統(tǒng)配套。

鋁酸陽極氧化膜特別耐腐蝕，主要應(yīng)用干飛機制造工業(yè)，鋁酸氧化膜和油漆的附著力強，也

用于作油漆的底層，格酸陽極氧化膜灰色不透明，一般不用于裝飾。

為了提高陽極氧化膜的硬度和厚度，把硫酸氧化槽的溫度降低至（）℃，電流密度提高至2.7-

4.0A/dm2,可以獲得25?50Hm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。有些專利用優(yōu)化硫酸的濃度，加有機酸或其他添加劑，進行硬質(zhì)陽極氧化。

陽極僦化膜厚度一般為5-20ym,硬質(zhì)陽極氧化膜最厚可以達到60-250Mm,硬度一般為

HV240-500,熔點高達2050℃,短時間能耐1500-2000C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極氧化膜都很脆，隨著厚度的增加脆性增大，因此硬質(zhì)陽極

氧化膜不能承受沖擊、彎由和變形。硬質(zhì)陽極氧化膜的耐腐蝕性也比一般的陽極氧化膜要好。

附圖：陽極氧化膜（前者為甩鏡掃描照片，后者為結(jié)構(gòu)示意圖）

（4）.鍍銘

格的硬度可以達到800"1000HV,是最硬的金屬。它有很強的鈍化性能，在大氣中很快

鈍化，因而格層在大氣中很穩(wěn)定，能長期保持其光澤，在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽以及有

機酸等腐蝕介質(zhì)中非常穩(wěn)定，但可溶于鹽酸等氫鹵酸和熱的濃硫酸中。

格鍍層優(yōu)點為硬度高、耐磨性好、光反射性強。并且耐熱性佳，在480〃C以下不變色，5D0℃

以上才開始氧化，700〃C則硬度下降。銘鍍層缺點為太硬易脆、易脫落。銘鍍層具多孔性，

所以對鋼鐵腐蝕性不很理想，所以一般先鍍銅，再鍍鍥最后再鍍一層銘才能達到防腐但及裝

飾的目的。

傳統(tǒng)的鍍格工藝，其電鍍液以格酸為基礎(chǔ)，以硫酸作催化劑，兩者的比例為100：1。經(jīng)典的

常規(guī)鍍鈉溶液配方為

Cr03250g/L

H2SO42.5g/L

Cr3+3g/L

常規(guī)鍍格中，只有12-15%的電流用于沉積格層，80-85%的電流用于析出氫氣。氫氣會滲入銘

層，也會滲入基體達幾十微米。氨氣的滲入，使得鋼的疲勞強度下降約30-40機因此鍍后必

須進行去氫處理。而鍍前也必須先做去應(yīng)力處理：因為鍍格對應(yīng)力的敏感性很高，鍍珞表面

必須沒有應(yīng)力存在，一般鍍件經(jīng)機械加工、研磨，或硬化熱處理都有殘留應(yīng)力，可加熱150

至230〃C消除殘留應(yīng)力。

鍍硬珞就是比一般的鍍珞層厚一點，所以相應(yīng)的時間也要延長，一般需要十幾個小時。

（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（500-300000HZ）的

空心銅管。產(chǎn)生交變磁場在工件中產(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，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800-lOOOoC,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：

第一類足高頻感應(yīng)加熱淬火，常用電流頻率范圍為2（）0-300千赫茲，一般淬硬層深度為

0.5?2.Omnio適用于中小模數(shù)的齒輪及中小尺寸的軸類零件等。

第二類是中頻感應(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2八

lOmmo適用于較大尺寸的軸和大中模數(shù)的齒輪等。

第三類是工頻感應(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10?

15mm。適用于較大直徑零件的穿透加熱及大直徑零件如軋*昆、火車車輪等的表面淬火。

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，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塊一氧或煤氣一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?；鹧婕訜釡囟群芨撸s3000C以上），能將工件迅速加熱到淬

火溫度，通過調(diào)節(jié)燒嘴的位置和移動速度，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幾種常用材料和工藝的選擇

序號工藝時間硬化層深度材料力學性能使用范圍特點示例

1滲碳較長中等低碳鋼或者低碳低合金鋼硬度高，耐磨性高，抗接觸載荷

能力最好，良好的彎曲疲勞強度，良好的抗粘著性月于耐磨、承受高接觸應(yīng)力的零件，

可整體也可局部滲碳處理溫度高，時間中等，變形大20

20Cr

15CrMn

20CrMn

12CrNi3A

18CrNiWA

2氮化長(一般的氮化方法要3—90小時)淺(一般不超過0.5mm)合金鋼

(含C量一般為0.2%—0.5%)硬度高，耐磨性高，抗接觸載荷能力較好，良好的彎曲疲勞

強度，最好的抗粘著性用于有一定接觸應(yīng)力或在500C以下工作的耐磨零件。有時用來

提高疲勞強度的表面強化。通常采用整體表面氮化處理溫度低，時間最長，變形最小，

好的抗磨蝕性和尺寸穩(wěn)定性42CrMo

38CrMoAl

18Cr2Ni4WA

3感應(yīng)淬火很短深中碳鋼或者中碳低合金鋼硬度高，耐磨性較高，良好的抗

接觸載荷能力；良好的彎曲疲勞強度，滿意的抗粘著性用于耐磨，有較高接觸應(yīng)力的零

件，可進行整體和局部表面感應(yīng)淬火。淬火部位應(yīng)是形狀簡單的回轉(zhuǎn)體為宜。有時也可用來

提高疲勞強度的表面強化變形小，生產(chǎn)效率高，容易實行機械化和自動化，節(jié)能45

42CrMo

34CrNiMo

在基體材料表面上人工形成一層與基體的機械、物理和化學性能不同的表層的工藝方法。

表面處理的目的是滿足產(chǎn)品的耐蝕性、耐磨性、裝飾或其他特種功能要求。

對于金屬鑄件，比較常用的表面處理方法是，

機械打磨，

化學處理，

表面熱處理，

噴涂表面，

鈦鐵硼磁性材料表面處理，全新的穩(wěn)定成熟，高效率低成本的處理工藝，優(yōu)于磷化處理

位鐵硼磁性材料是鉉，氧化鐵等的合金。又稱磁鋼。

欽鐵硼磁性材料牌號有：N30?N52；3011—5011；30sli?50SH；28UII?40UH；30EH~35EII

等。

第三代稀土永磁鉉鐵硼是當代磁鐵中性能最強的永磁鐵。它的Bllmax值是鐵氧體磁鐵的

5T2倍，是鋁銀鉆磁鐵的3-10倍；它的矯頑力相當于鐵氧體磁鐵的5T0倍，鋁銀鉆磁鐵的

5-15倍，其潛在的磁性能極高，能吸起相當于自身重量640倍的重物。

由于被鐵硼磁鐵的主要原料鐵非常便宜，稀土鉉的儲藏量較彩多10T6倍，故其價格也

較鐵鉆磁鐵低很多。

軌鐵硼磁鐵的機械性能比彩鉆磁鐵和鋁銀鉆磁鐵都好，更易于切割和鉆孔及復(fù)雜形狀加

工。

鉉鐵硼磁鐵的不足之處是其溫度性能不佳，在高溫下使用磁損失較大，最高工作溫度較

低。一般為80℃左右，在經(jīng)過特殊處理的磁鐵，其最高工作溫度可達200℃。

由于材料中含有大量的欽和鐵，故容易銹蝕也是它的一大弱點。所以被鐵硼磁鐵必須進行表

面涂層處理?？呻婂冦y(Ni),鋅(Zn),金(Au),鋁(Cr),環(huán)氧樹脂理poxy)等。鉉鐵硼鈍化劑,

阻止生銹及產(chǎn)生花斑，主要成分：金屬表面鈍化劑、沉膜劑、表面活性劑、緩沖劑、聚和劑

等，適用范圍：適用于軌鐵硼材質(zhì)、鑄鐵、粉末冶金等多種材質(zhì)的表面直接鈍化使用

物理化學性質(zhì)：

物性外觀淺黃色透明液體狀物

PH7.0-9.0

沉膜劑＞20%

鈍化劑＞20%

其他活性劑＞4%

特性：

本產(chǎn)品是昆山瑞仕萊斯公司研發(fā)部門專門針對被鐵硼材質(zhì)的磁性材料開發(fā)的新型高效環(huán)

保型鈍化劑指標符合RoHS指令；藥劑具特殊的緩沖體系，克服工件表面及內(nèi)部的腐蝕:鈍化

效能穩(wěn)定。

該產(chǎn)品使用簡單、方便，具有長時間放置在空氣中不生銹的特點，其鈍化膜均勻，呈均

勻的木色金屬光澤膜，其鈍化膜為晶格歪曲的平面T-Fe304.普通鋼鐵材鈍化后可通過鹽霧

測試96小時，達九級以上。

使用方法：

1.使用工藝

處理濃度原液使用

處理溫度常溫

處理方法浸泡

處理時間100-300秒

2.處理流程(參考工藝操作說明)

工件脫脂水洗酸洗水洗侵入Royce799鈍化劑

(120-180s)--------Royce-789封閉劑(10-20s)----------烘烤。

注意事項：

1.嚴禁藥劑與酸堿直接接觸；

表面處理的種類

機械清理可有效去除工件上的鐵銹、焊渣、氧化皮，消除焊接應(yīng)力，增加防銹涂膜與

金屬基體的結(jié)合力，從而大大提高工程機械零部件的防銹質(zhì)量。機械清理標準要求達到

IS08501—1：1988的Sa2.5級。表面粗糙度要達到防銹涂層厚度的1/3。噴、拋

丸所用鋼丸要達到GB6484要求。

薄板沖壓件的表面處理稱一般用化學表面處理。工藝流程為：

預(yù)脫脂f脫脂f熱水洗f冷水洗f酸洗f冷水洗f中和f冷水洗f表面調(diào)整一磷化一冷

水洗一熱水洗一純水洗f干燥

上述工藝過程也可根據(jù)薄板沖壓件的油、銹情況作適當調(diào)整，或不用酸洗工序，或不

用預(yù)脫脂工序。而脫脂和磷化是化學處理工藝中的關(guān)鍵工序，這兩道工序直接影響工件化學

處理的質(zhì)量和防銹涂層的質(zhì)量,有關(guān)工藝參數(shù)和相關(guān)輔助設(shè)備也是影響表面處理質(zhì)量的不可

忽視的因素。

冷焊機修補

修補冷焊機歷史介紹修補冷焊機在國際上叫ESD(ELECTROSPARKDEPOSITION),是由

前蘇聯(lián)的專家應(yīng)用類似于放電加工機ElectroDischargeMachining的電路原理研究廠發(fā)出

來的。主要用途是使用高硬度的碳化鴇等材料對模具/金屬表面進行涂層加工，提高耐磨性,

耐熱性，耐燒粘等性能。當初的加工機涂層厚度最大只能達到30um左右，因此無法滿足修

補需要。之后，經(jīng)過了大量的研究開發(fā)，提高了其輸出功率，改進了焊槍結(jié)構(gòu)和焊條材料成

份。針對以往的前后震動式電極，采用了旋轉(zhuǎn)式電極，并且利用氮氣保護來防止熔敷金屬的

氧化，氮化，實現(xiàn)了連續(xù)多層修補堆焊，提高了修補堆焊厚度，從而作為金屬工件修復(fù)加工

機推向市場。對于那些金屬制品制造廠家，在工件制品出現(xiàn)毛刺、針孔、氣孔、裂紋、磨損,

劃痕等缺陷時，利用以往的焊接方法來修復(fù)工件的話，工件會產(chǎn)生變形，甚至熱裂或是易脫

落。常常會得不到理想的修補效果，將就用或者直接報廢。直接帶來很多經(jīng)濟上的成本開支

或交貨的延遲。

本公司有多年代理德國多功能修補機器的經(jīng)驗。在不斷創(chuàng)新改良的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出“智

能多功能修補王”。采用國內(nèi)外資廠家生產(chǎn)的最優(yōu)質(zhì)的零配件，在性能上更勝一籌。在市場中

俱有相當?shù)男詢r比。

該機型簡介：此機型為生造智能修補機械設(shè)備產(chǎn)品，是我公司針對廣大模具業(yè)、鑄造業(yè)、

電器制造業(yè)、醫(yī)療器械、汽車、造船、鍋爐、建筑、鋼構(gòu)、橋梁建設(shè)等行業(yè)改良生產(chǎn)，具有

廣泛的適用性。在國內(nèi)是廣大中小企業(yè)的首選修補設(shè)備。

智能冷焊機修補原理：

智能冷焊機是通過微電瞬間放電產(chǎn)生的高熱能將專用焊絲熔覆到工件的破損部位，與原有基

材牢固熔接，焊后只需經(jīng)過很少打磨拋光的后期處理。

1.工作原理：智能修補冷焊機的原理是，利用充電電容，以10—3?10-1秒的周期,

10—6?10-5秒的超短時間放電。電極材料與工件接觸部位會被加熱到8000?25000℃,等

離子化狀態(tài)的熔融金屬以冶金的方式過渡到工件的表層。圖1所示的足（堆焊，涂層）的示

意圖及各種特性。A區(qū)是堆焊到工件表面的涂層或堆焊層，由于與母材之間產(chǎn)生了合金化作

用，向工件內(nèi)部擴散，熔滲，形成了擴散層B,得到了高強度的結(jié)合.

2.實現(xiàn)冷焊（熱輸入低）：為什么能實現(xiàn)冷焊呢，如圖2所示，放電時間（Pt）與下

一次放電間隔時間（It）相比極短，機器有足夠的相對停止時間，熱量會通過工件基本體擴

散到外界，因此工件的被加工部位不會有熱量的聚集。雖然工件的升溫幾乎停留在室溫，可

是由于瞬時熔化的原因，電極尖端的溫度可以達到25000C左右.

3.結(jié)合強度高：利用智能修補冷焊機進行修補堆焊既然熱輸入低，為什么結(jié)合強度還

很大呢？這是因為焊條瞬間產(chǎn)生金屬熔滴，過渡到與母材金屬的接觸部位，同時由于等離子

電弧的高溫作用，表層深處開成像生了根一樣的強固的擴散層。呈現(xiàn)出高結(jié)合性，不會脫落。

產(chǎn)品優(yōu)點：

1、設(shè)計合理，自由調(diào)節(jié)?？筛鶕?jù)不同金屬材質(zhì)選用不同檔放電頻率，以達到最佳修補效

果。

2、熱影響區(qū)域小。堆覆的瞬間過程中無熱輸入，因而無變形，咬邊和殘余應(yīng)力。不會產(chǎn)

生局部退火，修復(fù)后不需要重新熱處理。

3、極小的焊補沖擊，本焊機在焊補過程中克服了普通氮弧焊對工件周邊產(chǎn)生沖擊的現(xiàn)

象。對沒有余量的工件加工面也可進行修補。

4、修復(fù)精度高：堆焊厚度從幾微米到幾亳米，只需打磨，拋光

5、熔接強高：由于?充分滲透到工件表面材料產(chǎn)生極強的結(jié)合力

6、攜帶方便：重量輕（28公斤），220V電源，無工作環(huán)境要求

7、經(jīng)濟性：在現(xiàn)場立刻修復(fù)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省費用。

8、?機多用：可進行堆焊，表面強化等功能。通過調(diào)節(jié)放電功率和放電頻率可獲得要求的

堆焊和強化的厚度的光潔度。

9、堆焊層硬度及補材多樣性：

使用不同的電極棒材料（補材）可獲得不同要求的硬度。堆焊修補層硬度可從HRC25~

HRC62。主機控制系統(tǒng)：采用改進型內(nèi)置工控微機進行雙閉環(huán)精密控制。其穩(wěn)定性和運行

能力遠遠優(yōu)于同類產(chǎn)品，采用智能IC控制板。氣體保護系統(tǒng)：改為微機控制的同步氧氣保

護系統(tǒng)，使氧氣保護更好，焊接效果更加牢固，美觀。同時保持了原有優(yōu)點一與激光焊機媲

美,可以最大限度地節(jié)約氨氣。安裝條件及耗材：（28C）,濕度：5%to75%不結(jié)露220

伏50Hz交流電，電壓穩(wěn)定，環(huán)境：干凈無灰塵或灰塵較少.主要消耗：焊絲、菽氣、電.*

適應(yīng)范圍：

?沖模?鍛模?注塑模?鑄模?壓鑄模?金屬類產(chǎn)品?機器零部件?工具

1）適用的材質(zhì)

?鋁質(zhì)、鋁合金?銅質(zhì)、銅合金?碳鋼、不銹鋼?全鋼、半鋼?鑄鋼、鑄鐵

2）修復(fù)的缺陷

?針孔、氣孔?毛刺、飛邊?磕碰、劃傷?崩角、塌角?砂眼、裂紋?磨損、內(nèi)陷

?制造錯誤、制造缺陷、