當(dāng)代表面技術(shù)

第一章表面技術(shù)概論

第一節(jié)表面技術(shù)涵義

19世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)、材料品種日益繁多，為了適應(yīng)高強(qiáng)度、高硬度和耐磨、耐高溫、

耐酸堿腐蝕等不同特殊規(guī)定，人們需要不斷開發(fā)各種特殊合金材料，但這些合金材料往往價(jià)

格昂貴。因而，人們?cè)噲D采用各種表面技術(shù)對(duì)普通鋼材表面進(jìn)行加工，以變化其表面性能,

使其適應(yīng)復(fù)雜工作環(huán)境。此外，磨損、腐蝕等失效都是一方面發(fā)生在材料表面，通過(guò)對(duì)材料

表面進(jìn)行有效解決，可以極大地提高材料壽命。因而，迫切需要開發(fā)出各種行之有效表面技

術(shù)，正是基于這樣背景，逐漸形成了一門新興學(xué)科一一表面工程學(xué)。

表面工程技術(shù)發(fā)展始于20世紀(jì)60年代末，近30年來(lái)發(fā)展尤為迅速。在老式表面解決技

術(shù)不斷改進(jìn)、不斷完善同步，又有科學(xué)技術(shù)逐漸滲入到該領(lǐng)域，各種表面技術(shù)互相融合，從

而使當(dāng)代表面技術(shù)進(jìn)入了一種新發(fā)展時(shí)期。

表面技術(shù)是一門博大精深、實(shí)用價(jià)值極高技術(shù)。材料科學(xué)所面臨若干艱巨任務(wù)，如規(guī)定

材料硬而不脆、耐磨而易車削、質(zhì)高而價(jià)廉等間題，通過(guò)表面技術(shù)在相稱限度上都可迎刃而

解。除本文所提及巨大作用外，用表面技術(shù)合成人工構(gòu)造材料、復(fù)合材料及沉積非晶態(tài)涂層

及制取復(fù)合涂層方面都顯示了巨大應(yīng)用潛力。表面技術(shù)是一項(xiàng)能使產(chǎn)品獲得高附加值技術(shù)。

英國(guó)產(chǎn)品每年靠表面技術(shù)預(yù)計(jì)增值100億英鎊，如果對(duì)表面技術(shù)進(jìn)行全開發(fā)，有也許節(jié)約

200o萬(wàn)到400億埃居（約200億英鎊），可見表面技術(shù)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)巨大作用。國(guó)內(nèi)在濕法鍍覆

等方面獲得了令人矚目成就，但在PVD和表面改性方面尚有許多工作要做。這一方面要靠

廣大科技人員才智與努力.同步關(guān)于領(lǐng)導(dǎo)部門在設(shè)備資金投入上予以有力支持也至關(guān)重要。

只有這樣，國(guó)內(nèi)表面技術(shù)才干以新面貌進(jìn)入21世紀(jì)，全方位趕上和領(lǐng)先世界水平。

一、什么是表面技術(shù)

從廣義上講，表面技術(shù)是直接與各種表面現(xiàn)象或過(guò)程關(guān)于，能為人類造?；虮蝗藗冞\(yùn)

用技術(shù)。

任何表面在普通狀況下事實(shí)上都是界面.兩種不同相之間交界，稱為界面，在任何兩相

界面上都可以發(fā)生復(fù)雜物理或化學(xué)現(xiàn)象，總稱為表面現(xiàn)象。

固體材料界面有三種：

表面一一固體材料與氣體或液體分解面。

晶界（或亞晶界）多晶體內(nèi)部成分、構(gòu)造相似而取向不同晶粒（或亞晶）之間界

面。

相界一一固體材料中成分、構(gòu)造不同兩相之間界面。

它重要涉及：表面覆蓋（在材料表面施加各種覆蓋成）、表面改性、表面加工以及表面濕潤(rùn)、

表面催化、膜技術(shù)等。

二、使用表面技術(shù)目

I、提高材料抵抗環(huán)境能力，同步具備裝飾效果。

2、通過(guò)使用表面技術(shù)，可以提高材料在各種介質(zhì)（如空氣、淡水、海水、土壤、酸、堿、

鹽等）中耐蝕性，還可以提高材料表面硬度，從而提高材料耐磨性以及耐疲勞性。有不

銹鋼鏡面板;不銹鋼絲紋板;不銹鋼刻花板;不銹鋼彩色板;著色鋁合金制品;彩色（有機(jī)涂層）

鋼板;金屬表面仿金電波層;鐘、表殼表面離子鍍金色氮化欽層，鋼鐵零、部件上電鍍黑銀

層、黑鋁層，電鍍鋅制品表面彩色鈍化膜等。

3、賦予材料表面某種功能特性。涉及光、熱、電、磁、聲、吸附、分離等各種物理和化學(xué)

特性。

4、實(shí)行特定表面加工來(lái)制造構(gòu)件、零部件和元器件等。

5、修補(bǔ)金屬表面缺陷和磨損

普遍采用熱噴涂技術(shù)修復(fù)磨損件,刷鍍是修補(bǔ)金屬表面磨損比較便宜手段。特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)樸，

操作靈活，適于野外和現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，特別是對(duì)于大型、精密設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)不解體修復(fù)，更具備獨(dú)特

長(zhǎng)處。當(dāng)前刷鍍技術(shù)已廣泛用于修復(fù)加工超差件，以及工件表面磨損、凹坑和斑蝕等缺陷部

位。

三、表面技術(shù)實(shí)行途徑

1、表面涂覆（表面覆蓋）

金屬覆蓋層：

電鍍

化學(xué)鍍

熱浸鍍

噴鍍（噴涂）

真空濺射

離子鍍

化學(xué)氣相沉積

非金屬覆蓋層：

化學(xué)氧化

陽(yáng)極氧化

磷酸鹽解決

格酸鹽解決

涂料覆蓋

玻璃鋼襯里

橡膠襯里

搪瓷襯里

防銹油脂

陶瓷襯里

2、表面改性

用機(jī)械、物理和化學(xué)辦法，變化材料表面形貌、化學(xué)成分、相構(gòu)成、微觀構(gòu)造、缺陷狀

態(tài)或應(yīng)力狀態(tài)。表面改性技術(shù)基本上有兩大類型，即表面合金化過(guò)程與表面涂層過(guò)程。前者

采用合金化元素改進(jìn)合金本來(lái)表面，如把碳或氮通過(guò)不同辦法解決鋼表面;后者則是將新材

料沉積在表面為之提供保護(hù)涂層.

表面改性技術(shù)重要有:

元,5。6倍），美國(guó)腐蝕損失達(dá)3000億美元，相稱于美國(guó)當(dāng)年軍費(fèi)開支。日本1。8%,英

國(guó)3。5%,意大利6。6%,波蘭6—10%。國(guó)內(nèi)按4%計(jì)算，每年損失達(dá)1000億元，所

損失鋼材約800萬(wàn)噸，相稱于首鋼一年產(chǎn)量，可鋪13條雙軌京廣鐵道線。

③由此可見，采用各種表面技術(shù)，加強(qiáng)材料表面保護(hù)具備十分重要意義。

④從材料表面作用來(lái)看，許多產(chǎn)品性能，重要取決于表面性質(zhì)和狀態(tài)

⑤材料科學(xué)所面臨若干艱巨任務(wù)，如規(guī)定材料硬而不脆、耐磨而易車削、質(zhì)高而價(jià)廉等

問(wèn)題，通過(guò)表面技術(shù)在相稱限度上都可迎刃而解。

⑥應(yīng)用表面技術(shù)可以生產(chǎn)出各種新材料、新器件

二、表面技術(shù)在構(gòu)造材料以及工程構(gòu)件和機(jī)械零部件上應(yīng)用

三、表面技術(shù)在功能材料和元器上應(yīng)用

四、表面技術(shù)在其他方面應(yīng)用

I.凈化空氣用觸媒我體（吸附辦法）凈化汽車尾氣

2.凈化水質(zhì)

3、3.生物醫(yī)學(xué)

4、綠色能源

第三節(jié)表面技術(shù)發(fā)展

一、表面涂覆技術(shù)發(fā)展

在表面涂敷技術(shù)中，涂料和土裝飾一種重要構(gòu)成某些。旦在公元前，咱們祖先從野生漆樹收

集天然漆，用來(lái)裝飾器皿。直到本世紀(jì)代，由于化學(xué)工業(yè)發(fā)展，浮現(xiàn)了酚醛樹脂，才給變了涂

料完全依賴天然材料局面，30年代浮現(xiàn)了醇酸樹脂，使涂料掙脫了油樹脂型格局，從而進(jìn)入

了合成樹脂涂料時(shí)期，發(fā)展成為當(dāng)前18大涂料類。她們合用范疇遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了裝飾目，已涉及

到材料保護(hù)和具備各種功能領(lǐng)域.由于涂料制造和涂裝行業(yè)是資源耗量很大工業(yè)領(lǐng)域，乂是

大氣和水質(zhì)污染源之一，因而開發(fā)和采用資源運(yùn)用率高，低污染或無(wú)污染型涂料和涂裝技術(shù)

已成為重要研究方向。

熱噴涂因基材可以不經(jīng)高溫，可用作涂層材料類型廣泛，土層性能優(yōu)良，共建外形尺寸上沒

有限制，成本低，從而成為廣泛使用表面技術(shù)。此類技術(shù)開發(fā)和使用是從本世紀(jì)初開始。七

十年代，熱噴涂技術(shù)向著高能、高速、高效發(fā)展。八十年代以來(lái)，熱噴涂技術(shù)向著涂層質(zhì)審:

進(jìn)一步提高以及精密、智能化方向發(fā)展。

二、金屬表面強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展

金屬材料普通適當(dāng)合金形式進(jìn)行使用，具備良好強(qiáng)度和塑性配合，優(yōu)良加工性，許多金

屬還具備優(yōu)秀物理特性，因而應(yīng)用非常廣泛。金屬材料表面在外環(huán)境下容易發(fā)生各類磨損、

腐蝕、氧化和疲勞等破壞。因而，金屬表面強(qiáng)化技術(shù)受到人們注重。代，噴丸強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用

于汽車領(lǐng)域；60年代后來(lái)用在航空中得到應(yīng)用。使得經(jīng)噴丸后，零部件抗疲勞性和抗力學(xué)腐

蝕性有了明顯提高，而生產(chǎn)成本低廉，因而成為一種重點(diǎn)采用表面技術(shù)。

表面熱解決和化學(xué)熱解決也是人們?cè)缇褪褂帽砻婕夹g(shù)。這些技術(shù)早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)就開始應(yīng)

用。到了19世紀(jì)和20世紀(jì)初人們對(duì)電進(jìn)行了廣泛研究之后，一系列以電為基本表面解決新

技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來(lái)。如等離子熱化學(xué)技術(shù)和等離子鍍膜技術(shù)。同步，激光和電子束也在該領(lǐng)

域得到應(yīng)用。

三、表面加工技術(shù)發(fā)展

表面加工技術(shù)包括內(nèi)容十分廣泛，特別是表面微細(xì)加工技術(shù)已成為大規(guī)模集成電路和微細(xì)

圖案成型必不可少加工手段，在電子工業(yè)特別是微電子技術(shù)中占有特殊地位。

雖然人們?cè)?9世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了硅半導(dǎo)體以及她某些特殊性能，但20世紀(jì)初由于創(chuàng)造了真空二極

管和真空三極管，半導(dǎo)體應(yīng)用受到限制。進(jìn)入20——30年代后無(wú)線電通訊對(duì)高頻和超高頻

運(yùn)用以及二戰(zhàn)中微波技術(shù)進(jìn)步，都規(guī)定采用半導(dǎo)體器件。與此同步，人們對(duì)半導(dǎo)體結(jié)識(shí)加深,

直到1948年終于制成了結(jié)型晶體管，引起了電子學(xué)革新，到1958年平面集成電路得到應(yīng)用。

當(dāng)前，已從特大集成電路向吉規(guī)模集成電路進(jìn)軍。到今天，微細(xì)加工技術(shù)在微電子技術(shù)成就

基本上正在向?yàn)闄C(jī)械技術(shù)和納米級(jí)制造技術(shù)推動(dòng)。

第二章金屬表面預(yù)解決

金屬表面預(yù)解決：是指用物埋或化學(xué)辦法除掉金屬表面油污、氧化皮、銹蝕產(chǎn)物和其他

污物，而呈現(xiàn)出具備?定粗糙度或光潔度清潔金屬表面。

金屬及其制品在使用和加工以及存儲(chǔ)過(guò)程中，表面會(huì)有各種臟物（油污、潤(rùn)滑劑、氧化

皮、腐蝕產(chǎn)物、沙塵、油漆等），或者存在變化了金屬表面形狀及表面層組織、構(gòu)造。當(dāng)咱

們對(duì)金屬進(jìn)行表面加工（例如在金屬表面施加涂鍍層時(shí)候），這些表面缺陷會(huì)嚴(yán)重影響涂鍍

層致密性以及與基體結(jié)合強(qiáng)度，甚至導(dǎo)致表面解決失敗。因而，進(jìn)行表面解決之前，一方面

必要把金屬表面解決成干凈表面。

表面解決有時(shí)候規(guī)定基體表面具備一定光潔度，有時(shí)候還規(guī)定基體表面有一定粗糙度。

第一節(jié)除油

從金屬表面除掉油脂過(guò)程，習(xí)慣上叫做除油，也叫脫脂。除油重要辦法有：溶劑除油、堿液

除油、電解除油、燒灼（加熱）除油、蒸汽熱洗。

一、油污種類

油污按化學(xué)性質(zhì)可分兩類：

1、皂化類：所有植物和動(dòng)物油脂都屬于皂化類，她它們甘油和高分子有機(jī)酸酯類。它

們?cè)趬A液作用下能分解生成溶于水脂肪酸鹽一肥皂和甘油?；瘜W(xué)反映如下：

（RCOO）3GH5+NaOH-*RCOONa+C3Hs（OH）

（肥皂）（甘油）

2.非皂化類：指是礦物油，如汽油、潤(rùn)滑油、柴油、原油等，它們?cè)趬A作用下不起化學(xué)分解反

映（也就是皂化反映），因而稱為非皂化類油脂，能溶于某些溶劑，在一定條件下，與堿形成

乳濁液，也可以從基體表面除去。

二、除油劑除油機(jī)理

除油時(shí)咱們使用各種除油劑，它們作用機(jī)理時(shí)不相似。歸納起來(lái)，有如下兒種》

1.皂化作用：氫氧化鈉和堿性強(qiáng)鹽類與油脂反映生成肥皂和甘油，肥皂和甘油溶于水，而除

去油脂。運(yùn)用皂化作用只能除去動(dòng)物和植物油脂。慣用皂化劑有：NaOH、

Na2cO3.Na3Po4、Na2SiO3.NaNo2等。

2.乳化作用：使用表面活性劑除油，表面活性劑能明顯減少水表面張力或水與油之間界面

張力，它分子中既有親水基團(tuán)，又有親油基團(tuán)，親油基團(tuán)與油污分子結(jié)合，而

親水基又包圍在外面，形成0/W液滴，分散到液體中，形成乳濁液而除去油

污。礦物油等非皂化類油脂只有通過(guò)乳化作用才干除去。慣用乳化劑有：

3、潤(rùn)濕作用：表面活性劑溶液滲入油脂中，并在基體表面分散，減少油脂對(duì)基體表面附著力,

使之脫落。慣用潤(rùn)濕劑有：

4、分散作用：運(yùn)用分散劑把從基體表面脫落油脂分散到溶液中，而除去油脂。慣用分散劑

除表面活性劑外，尚有硅酸鈉、磷酸鈉。

5、溶解作用：運(yùn)用有機(jī)溶劑對(duì)油脂溶解作用，把油污除去。諸多有機(jī)化合物是非極性或弱

極性，而水是一種強(qiáng)極性液體，因此多數(shù)有機(jī)物不容于水，而易溶于極性弱有機(jī)溶劑中，固

然極性大有機(jī)物，如乙醇、乙酸等則易溶于水，甚至可以以任何比例于水互溶。

三、對(duì)除油劑規(guī)定

1.除油效果好，成本低。

2.對(duì)基體物腐蝕、安全、無(wú)毒。

五、3.操作以便，容易被水清洗。

六、4.對(duì)后續(xù)工序無(wú)不良影響。

七、5、便于廢水解決，不致引起公害。

八、物理因素在除油過(guò)程中作用

1.攪拌：可以處使油污從工件表面脫落下來(lái)，也可以使除油劑于表面充分接觸，并加速油污

在溶液中分散過(guò)程，所有這些都可以使除油速度加快。

機(jī)械攪拌、空氣攪拌、超聲波清洗

2.溫度：溫度升高對(duì)除油過(guò)程有增進(jìn)作用，溫度升高時(shí)，油脂變軟，有助于除油劑滲入和潤(rùn)

濕作用，增進(jìn)油脂脫落合分散，溫度升高還會(huì)使酷水解速度加快，溶液對(duì)流作用增強(qiáng)，這些

均有助于除油過(guò)程。因而老式除油都是在接近沸點(diǎn)溫度下進(jìn)行。

但是高溫除油耗能較高，近年來(lái)，低溫除油越來(lái)越受到人們注重。低溫除油對(duì)表面活性劑依

賴限度很大，規(guī)定表面活性劑濃度高達(dá)1%—3%。普通是非離子表面活性劑與陰離子表面活

性劑配合使用，為了增進(jìn)表面活性劑溶解、往往還需要加入分散劑（親水基團(tuán)較多表面活性

劑）。用這樣除油液在40Z左右室溫下就可以有效地除油。

九、3、電流：

十、除油辦法

1、溶劑除油

溶劑除油是，借油脂溶于有機(jī)溶劑中后來(lái)隨溶劑一起揮發(fā)而去掉油脂。它可以溶解皂化

和非皂化油脂。由于有機(jī)溶劑只能溶解油脂，而不能溶解油污中非有機(jī)物，因而，溶劑中臟

物在溶劑揮發(fā)后仍會(huì)殘留在工件表面.匕對(duì)溶劑規(guī)定：（1）無(wú)易燃性；（2）無(wú)毒、無(wú)刺激性

氣味；（3）無(wú)腐蝕性；（4）溶劑不分解、不變質(zhì)；（5）溶解油脂能力強(qiáng)、粘度低、比熱

小。

慣用溶劑：（1）汽油、煤油，價(jià)格便宜，溶解弱極性或非吸性油脂，溶解油污能力較強(qiáng)，毒性

小，是一種用量大、應(yīng)用普遍有機(jī)溶劑。

（2）三氯乙烯，不易燃燒，穩(wěn)定，溶解弱極性或非極性油脂，它對(duì)大多數(shù)金屬物腐

蝕作用，但有一定毒性，便用時(shí)要按一定操作規(guī)程，在專門除油設(shè)備中使用。

（3）丙酮、酒精,溶解強(qiáng)極性油脂,

（4）四氯化碳，、苯，非極性有機(jī)溶劑

除油辦法與設(shè)備：用布蘸有機(jī)溶劑擦金屬表面，或者使用“除油機(jī)”進(jìn)行。

分

離

水

排

遣

青

2.堿液除油

用具有堿性化學(xué)試劑溶液除去材料表面油污辦法。

運(yùn)用堿和表面活性劑對(duì)油脂皂化作用和乳化作用進(jìn)行。

除油劑組分和作用：

NaOH:堿性最強(qiáng)除油劑，與動(dòng)植物類油脂發(fā)生皂化反映，使酯類水解為可溶與水肥皂和甘

油。

NaCO3:皂化作用較NaOH弱，但對(duì)溶液PH值優(yōu)良好緩沖作用，對(duì)油脂層有緩慢澗濕和分

散作用，對(duì)材料腐蝕作用小，比較適合清洗有色金屬。

Na3PO4:慣用是十二水磷酸納（Na3PO4-12H2O）,偏磷酸納（NaPO3）、三聚磷酸納

（Na5P3010）,它們除具缶碳酸鈉長(zhǎng)處外，還具備乳化能力，很容易用水清洗，，對(duì)硬水有軟

化作用，對(duì)鋁、鋅等金屬?zèng)]有明品腐蝕作用。

Na2SiO3：俗稱水玻璃或泡花堿，潤(rùn)濕、乳化和分散作用，對(duì)強(qiáng)堿液有緩沖作用，也可用作表

面活性劑：表面活性劑它可增進(jìn)乳化、分散作用，加快除油過(guò)程。這種物質(zhì)分子中親油端

（疏水端）被金屬表面油污所吸附，同步分子中親水端與堿液中水分子結(jié)合，從而提高金屬表

面在溶液中潤(rùn)濕性，使之充分地與堿液接觸。此外，表面活性還可以減少油水界面張力和油

滴對(duì)金屬表面親合力，從而促使油滴進(jìn)入溶液。同步表面活性劑又被吸附在油滴表面形成乳

膠體，使溶液中油滴不會(huì)重新匯集，起到對(duì)油脂乳化、分散作用。

除油劑中慣用表面活性劑有水玻璃、肥皂和烷基芳基聚乙二醇（oP乳化劑）,6501（十二烷基二

乙醇酰胺）、6503（十二烷基二乙醇酰胺磷酸脂）及TX10（聚氧乙烯辛烷基酚醛）。

（1）堿液除油工藝條件：

（2）依照油污狀態(tài)和材料性質(zhì)選取恰當(dāng)除油劑構(gòu)成和使用條件?；蚺c其他除油辦法

配合使用。

（3）有色金屬盡量不使用NaOHo

為節(jié)約能源，盡量在低溫條件使用

從成本考慮，除油劑濃度盡顯低。

*2-1件

金■■?

**成分

鋼鐵**合金鋁和鋁合金梓和鋅

(gJL)

1231!3>；2合金

1

“氧化鐵50~80?3010~305~10

I

硅酸的15-20\5035~4010—2010~20

?酸鈉11-207010—20

40?6010~2040?110—30

硅?納5.30~505~1010-15:A510-20

OF化州13~52~327—；2~32?3

蕊度(eC>初)?10010~10070—10070?807065~?5.50—6050~60

堿液除油長(zhǎng)處是：成木低、無(wú)毒、不會(huì)燃燒。缺陷：生產(chǎn)效率低（除油時(shí)間長(zhǎng)）。

3、電解除油：在堿性除油液中通直流電，把工件作為陰吸或陽(yáng)極，進(jìn)行短時(shí)間電解，而除油

辦法。

①除油原理

a、皂化作用及乳化作用

b、電極表面極化作用，減少金屬表面與溶液界面張力

c、電極上產(chǎn)生大量氣泡迅速扯破，使油污轉(zhuǎn)變成細(xì)小油珠而被除掉

d、氣泡對(duì)溶液還會(huì)起到機(jī)械攪拌作用，加速除油過(guò)程

②除油辦法

a、陰極除油：將工件作為陰極陽(yáng)由不溶性電極材料制成。

b、反映式:2H2O+2eH2+2OH-

特點(diǎn)：析出氣體為H2,氣泡小，數(shù)量多，面積大，除油效率高，不腐蝕工件。但容易產(chǎn)生氫

脆，零件表面上有黑色掛灰。

陽(yáng)極除油：將工件作為陽(yáng)極，陰極可以使用鋼板。

c、反映式：40H--4e02+H20

d、特點(diǎn)：析出氣體為氧氣，氣泡大，數(shù)量少，氧氣析出使陽(yáng)極附近PH值卜.降，減少油脂皂

化反映速度，除油效率低，陽(yáng)極具備溶解性，對(duì)金屬有腐蝕性。鋅、錫、銅及其合金不適

當(dāng)用陽(yáng)極除油。

e、陰陽(yáng)極交替除油

為解決陰極除油產(chǎn)生氫脆，陽(yáng)極除油零件被溶解問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，經(jīng)常采用陰、陽(yáng)極

交替除油辦法，即先用陰吸除油，再轉(zhuǎn)為短時(shí)間陽(yáng)極除油，或是先用陽(yáng)極除油，再轉(zhuǎn)為陰極

除油。

4.燒灼除油和蒸氣熱洗

第二節(jié)酸洗除銹

一、酸洗目和作用

二、為了除押金屬表面腐迎產(chǎn)物或氧化皮。除銹多用酸，稱之為酸洗。

三、金屬表面氧化產(chǎn)物

四、銹是指金屬在水和氧等作用下，在其表面生成固體腐蝕產(chǎn)物。普通咱們說(shuō)鐵銹，就是指

由于高溫氧化在鋼鐵表面形成氧化皮。普通金屬在使用環(huán)境下，都會(huì)受到腐蝕而生銹。

五、例如：對(duì)碳素構(gòu)造鋼、表面氧化物重要由FeO、Fe2O3、Fe3O4構(gòu)成。

六、酸洗液組分和作用

I.酸洗用酸：

硫酸：對(duì)金屬氧化物溶解能力較弱，熱硫酸對(duì)鋼鐵材料酸洗能力較強(qiáng)，但溫度過(guò)高容易導(dǎo)致

腐蝕，并使鋼鐵基體產(chǎn)生氫脆。經(jīng)常與其他酸配合使用。

硫酸+倍酸或重鋁酸鹽用于鋁活化劑

硫酸+硝酸用于不銹鋼和銅、銅合金酸洗

硫酸+氫氟酸用于不銹鋼酸洗

鹽酸：對(duì)金屬氧化物清洗作用較好，可以對(duì)各種金屬進(jìn)行清洗。

硝酸：不能單獨(dú)用于酸洗、與氫氟酸配合用來(lái)除去鉛、不銹鋼、銀基、鐵基合金上氧化物。

2.酸洗緩蝕劑

FI：防止金屬過(guò)腐蝕和氫脆。

重要有：若丁（二鄰甲基苯硫服）、硫腺、硫服與烏洛托品等。

3.酸洗用增進(jìn)劑

目：加入酸液中可以加快酸洗速度。

重要有無(wú)機(jī)鹽和表面活性劑。

七、化學(xué)酸洗

酸洗依照反映原理可分為化學(xué)酸洗和電化學(xué)酸洗。

I、化學(xué)酸洗是金屬表面浸入恰當(dāng)濃度和一定溫度酸液中，通過(guò)化學(xué)反映而除去金屬氧化物

辦法。

2、反映原理

以鋼鐵化學(xué)酸洗為例，

FeO+2HCI?FeCI2+H20

FeO3+6HCI-FeCI3+H20

Fe3O4+8HCI2FeCI3+FeCI2+4H2O

通過(guò)這些反映，鐵氧化物溶解而進(jìn)入溶液，同步夾雜在鐵氧化物孔隙中大量散碎鐵還會(huì)與鹽

酸發(fā)生反映而放出氫氣

Fe+2HCI-FeCI2+H2f

產(chǎn)生氫氣能把疏松氧化層從鋼鐵表面剝離下來(lái)。

3、影響因素

酸洗溶液濃度和溫度影響

鹽酸酸洗時(shí)，鹽酸溶液濃度和溫度直接影響著溶液活性,酸洗速度隨鹽酸濃度

增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，雖溫度升高而增快，如圖2—1所示。雖然提高鹽酸濃度可以增長(zhǎng)酸洗速度，但由

于鹽酸濃度超過(guò)18%時(shí)，基體溶解速度將明顯增長(zhǎng)。因不，實(shí)際生產(chǎn)中普通采用10%左右鹽

酸進(jìn)行酸洗。升高鹽酸溶液溫度同樣可以提高鹽酸溶液活性，但因溫度高時(shí)，鹽酸揮發(fā)性大,

污染環(huán)境。因此普通采用增長(zhǎng)鹽酸濃度而但是分升高溫度辦法來(lái)提高酸洗速度，多采用在室

溫下進(jìn)行酸洗。

硫酸酸洗時(shí)，在一定酸濃度范疇內(nèi)，酸溶液活性隨濃度增長(zhǎng)而提高。當(dāng)硫

酸濃度為25%—30%時(shí)，活性最大，酸洗速度最快，即酸洗時(shí)間最短。酸濃度超過(guò)30%時(shí)，酸

洗速度隨濃度增長(zhǎng)而減少.當(dāng)濃度達(dá)到60%時(shí)，是鋼鐵發(fā)生鈍化現(xiàn)象，酸洗主線不能進(jìn)行。

因此生產(chǎn)中普通采用20%左右硫酸濃度進(jìn)行酸洗。酸洗溶液濃度對(duì)酸洗時(shí)間影響如圖2-2

所示。

（114頁(yè)上）

提高硫酸溶液溫度同樣可以提高硫酸溶液活性，增長(zhǎng)酸洗速度。但溫度超過(guò)70C時(shí)，硫

酸溶液對(duì)于鋼鐵基體腐蝕速度增長(zhǎng)不久，同步氫脆傾向增大，因此生產(chǎn)中硫酸酸洗時(shí)溫度采

用50—60℃o

此外，從表2—1列出鹽酸和硫酸溶液濃度與溫度對(duì)酸洗時(shí)間影響成果還可以看出，鐵在

鹽酸溶液中其酸洗速度隨溫度升高而加快限度，比在硫酸溶液中小。在鹽酸溶液中酸洗時(shí),

酸濃度對(duì)酸洗速度有很大影響，而在硫酸中溫度對(duì)酸洗速度影響很大。

表2—1鹽酸和硫酸濃度與溫度對(duì)酸洗時(shí)間影響

酸洗濃度％酸洗時(shí)間（min）硫酸濃度％酸洗時(shí)間（min）

18℃40℃60'C18℃40℃60℃

55515551354513

10186210120328

酸溶液中Fe?+影響

無(wú)論是用鹽酸酸洗還是用硫酸酸洗，總趨勢(shì)是溶液中Fe2+離子含量逐漸增長(zhǎng)，并對(duì)

酸洗速度有較大影響。

鹽酸溶劑鹽酸FeCI2最大FeCh飽和

酸洗時(shí)，溶含量（g）溶解量（g）度（％）

液中FeC12

濃度增大，

并不一定減

少酸洗速

度，相反，

由于酸洗時(shí)

生成了極易

溶于水

FeC12,因

此在一定含

鐵量范疇

內(nèi)，隨Fe2+

離子濃度增

長(zhǎng)，酸洗速

度加快，直

至IJFe2+離

子濃度達(dá)到

該溶液中飽

和度為止。

由此可

見，酸洗速

度不是簡(jiǎn)樸

依賴于

Fe2+離子

絕對(duì)含量，

而更重要是

決定于

FeC12再該

鹽酸下飽和

度。由于有

時(shí)酸溶液中

FeC12含量

已經(jīng)很高，

但若再該鹽

酸濃度下，

FeCI2并不

飽和話，則

溶液仍具備

很強(qiáng)酸洗能

力：相反，

FeCI2含量

并不太高，

如果已經(jīng)達(dá)

到該濃度下

飽和狀態(tài)，

其酸洗能力

就會(huì)明顯下

降，此時(shí)雖

然延長(zhǎng)酸洗

時(shí)間已無(wú)濟(jì)

于事。如下

表，列出了

不同鹽酸濃

度下FeC12

飽和度。

鹽酸濃

度％

81005353

101004848

141004343

1610040340.3

2110016.716.7

281007.47.4

311005.55.5

從表中數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)鹽酸濃度達(dá)到10%時(shí)，F(xiàn)eCI2飽和度為48%,而鹽酸濃度

為31%時(shí)其飽和度只有5.5%。因而鹽酸酸洗時(shí)采用低濃度鹽酸酸洗較為適當(dāng)。實(shí)驗(yàn)表白，在

2%一15%鹽酸中酸洗,Fe2+離子含量不大于16%時(shí)，酸洗效果最佳。

在硫酸酸洗中，硫酸亞鐵含量對(duì)酸洗時(shí)間影響如圖2--3所示。從圖中可以看到，酸洗

時(shí)間隨硫酸亞鐵含量增長(zhǎng)而延長(zhǎng)，但硫酸濃度為20%左右時(shí)，不論硫酸亞鐵含量是多少，酸

洗時(shí)間均有一種最小植。

當(dāng)硫酸亞鐵濃度增大到接近或達(dá)到在溶液中飽和度時(shí)，不但酸洗速度最慢，由于鐵鹽

殘留在工件表面上，使表面變黑變臟：過(guò)度硫酸鹽結(jié)晶也容易引起工件表面過(guò)酸洗缺陷。因

而，酸洗溶液中硫酸亞鐵濃度不應(yīng)超過(guò)其在當(dāng)時(shí)條件下飽和度。

(1.15)

3酸洗工藝條件

a鋼鐵化學(xué)酸洗配方及噪作條件見表2—2。

表2—2鋼鐵化學(xué)酸洗配方及操作條件

溶液成分12345

(g\D

硫酸200—25080—150150—200100—150

鹽酸

氯氟酸100

硫服2—31—310—20

烏落托品1—31—3

溫度(C)30—5060—7030—5030—4030—50

時(shí)間(min)15—2010—1515—2020—2520—25

在鋼材生產(chǎn)中，帶鋼、鋼板、鋼絲酸洗多數(shù)是在持續(xù)密閉酸槽中進(jìn)行。鹽酸濃度為5%

-20%,酸洗溫度為70——85c溶液中氯化亞鐵含量控制在10——15%；或者是使用溫

度不大于85℃15——25%硫酸溶液，其硫酸亞鐵含量應(yīng)控制在200——250g\lo如果是非持

續(xù)酸洗，鹽酸濃度為5%—20%,酸洗溫度為40——50℃；或者是硫酸濃度為20——25%,

酸洗溫度為50——60℃o

考慮到硫酸和鹽酸對(duì)鐵氧化物作用不同，國(guó)內(nèi)也有使用硫酸與鹽酸混合夜進(jìn)行酸洗?；旌纤?/p>

洗溶液成分是：H2SO450—lOOg/lHCL150—100g/l,g￡?-J&H2SO4150—200g/l,HCI250

-4(X)g/LFeCL3?6H2O3—5g/l和若丁2—3g/l0

酸洗后往往在鋼件表面殘留酸和鐵鹽，因而，對(duì)酸洗過(guò)工件還要再熱及冷流動(dòng)水中進(jìn)行清洗,

以保證表面清潔度，用熱流動(dòng)水清洗時(shí)，溫度為70—80℃,清洗時(shí)間為5-9min；用冷流動(dòng)

水清洗時(shí)，清洗時(shí)間也為5—9min。

b銅和銅合金

銅和銅合金酸洗，普通是在硫酸、硝酸和加有少量鹽酸混合酸夜中進(jìn)行。當(dāng)工件表面氧

化膜很薄時(shí)，可省去預(yù)酸洗而直接進(jìn)行光亮酸洗解決。

銅和銅合金化學(xué)酸洗溶液配方及操作條件見表2——3

表2一一3銅和黃酸洗配方及操作條件

溶液成分預(yù)酸洗光亮酸洗

(ml/l)1212

硫酸160—180500500180—260

硝酸210—220200—250250—300340—380

鹽酸4微量3—512

氯化鈉,g/1(或3—6)

水余量余量余量余量

溫度(℃)<3020——30<30<30

時(shí)間(min)2—43—51—33—5

酸洗時(shí)，銅氧化物分別與硫酸、硝酸和鹽酸發(fā)生下述反映:

CuO+H2SCuSO4+h0

CUO+2HNO3-*CU(NO3)2+H2O

CUO+2HCL-*CUCL2+H2O

但是，由于銅活潑性較差，因而不能與稀硫酸和稀鹽酸反映而放出氫氣，她只能和具備

氧化性酸進(jìn)行反映。銅和濃硫酸進(jìn)行下列反映：

Cu+2H2sCh-CuSCh+SCht+2H2O

銅和濃硝酸反映放出NO2:

CU+4HNO3-CU(NO3)2+2NO2+2H2O

銅和稀硝酸反映放出NO:

3Cu+8HNO3f3CU(NO3)2+2NOt+4H2O

在用硫酸、硝酸、鹽酸混合溶液酸洗時(shí)，與銅發(fā)生反映重要是硝酸，因而反映時(shí)會(huì)放

出大量棕紅色刺鼻氣體即氮氧化物混合物(NOx),污染環(huán)境。對(duì)此，可以通過(guò)加入抵制劑

如尿素?、明膠、聚己二醇和表面活性劑等，以減少氮化物危害。

用上述混合酸溶液對(duì)黃銅進(jìn)行酸洗時(shí)，要特別注意防止過(guò)腐蝕現(xiàn)象。由于混合酸中當(dāng)硫

酸和鹽酸含量不變時(shí)，硝酸含量增長(zhǎng)，銅溶解速度就迅速上升，而鋅溶解速度變化很小。當(dāng)

硫酸和硝酸含量一定期，鹽酸含量增長(zhǎng)，則鋅溶解速度上升，而銅溶解速度稍有減少。在酸

洗時(shí)，對(duì)的酸比應(yīng)使銅和鋅溶解速度等于她們?cè)邳S銅中含量比。若鹽酸含量局限性，黃銅表

面殘留過(guò)多鋅，則呈暗淡黃色：若鹽酸含量不多或硝酸含量局限性，則黃銅表面會(huì)浮現(xiàn)棕褐

色斑點(diǎn)。這是由于鋅過(guò)腐波而銅溶解局限性所導(dǎo)致黃銅脫鋅。

酸洗速度還取決于溫度。當(dāng)酸洗溶液溫度達(dá)到50℃時(shí)，銅溶解速度起初增大，而后迅速減少,

鋅溶解速度變化不大，因而酸洗效果不好。當(dāng)溫度超過(guò)50℃時(shí)，混合酸開始分解。實(shí)踐表白,

銅和銅合金酸洗溫度應(yīng)控制在30C如下。

用氯化鈉代替鹽酸目，是既可以保持氯離子活化作用，又可以減少溶鋅時(shí)所析出氧，使腐蝕

作用減緩。

C鋁和鋁合金

鋁是兩性金屬，她氧化物即溶于堿，也溶于酸，因此鋁和鋁合金即可以用堿洗，也可以

用酸洗。例如，在含65g輅舒、360g硫酸和100ml水溶液中，于60—70℃溫度下進(jìn)行除銹。

溶液中鋁酎也可以用硝酸代替，還可以加入適量氫氟酸。表2-4列出不同鋁合金酸洗配方

及操作條件。

表2—4不同鋁合金酸洗配方及操作條件。

材料溶液成分溫度（℃）時(shí)間（s）

純鋁,室溫

Al—Mn50%HNO35—30

AL—Cu（低）

室溫

AL一Cu（高）30—50%HNO?+3—5%HF5—30

AL—Cu—Mg

AL一Si

AL—Mn-Si

（高）

AL-Mg15—20%H2SO460—805—10

酸洗液中，硫酸重要作用是有選取溶解上述鋁合金表面金屬鋁和氧化鋁，可以提高合

金表面和酸液活性，同步提高酸液整平作用。硫酸濃度普通在8—25%較為適當(dāng)。如果她濃

度低于8%,其酸洗速度就慢，易使合金受到點(diǎn)腐蝕。如果濃度高于25%,就會(huì)減少酸洗質(zhì)量,

使合金表面浮現(xiàn)半透明物膜。硫酸在酸洗化學(xué)反映如下：

2AL+3H2SO4=AL2（SO4）3+3H2t

AL2O3+3H2sO4;AL2（SC）4）3+3H2O

硝酸作用是，一方面與合金表面金屬鋁起化學(xué)反映生成氧化鋁，另一方面乂及時(shí)溶解

氧化鋁膜而生成硝酸鋁。這對(duì)提高酸洗表面質(zhì)量起到重要作用。在酸洗液中，硝酸濃度在25

一5。%較為適當(dāng)。硝酸在酸洗中化學(xué)反映如下：

2AL+6HNO5=AL2O3+6NO2t+3H2O

4AL+4HNO3=2AL2O3+4NOt+2H2O

AL2O3+6HNO34-2AL（NO3）3+3H2O

氫氟酸對(duì)除去含硅鋁合金表面暗灰色硅浮灰，以提高酸洗表面質(zhì)量，起到一定作用，其

化學(xué)反映如下：

Si+4HF+4HNCh=SiF4f+4NO2t+4H2O

為了獲得比較光亮鋁和鋁合金表面，則可采用含表面活性劑磷酸溶液進(jìn)行酸洗。酸洗溶

液成分如下：

磷酸（85%）IOOml/1

丁醇400ml/l

異丙醇300ml/l

水200ml/l

鋁和鋁合金通過(guò)酸洗后，必要及時(shí)用流動(dòng)溫水和冷水清洗，以徹底除去表面殘留酸液，從而

防止鋁和鋁合金表面受到腐蝕。

D其她有色金屬

除常用銅和銅合金及鋁和鋁合金外，有色金屬中鋅、鎂、錫和鉛等酸洗用配方及操作

條件見表2—5

表2—5有色金屬酸洗配方及操作條件

溶液成分鋅和鋅合金鎂和鎂合金錫鉛

（g/1）

硫酸50—100

鹽酸100—300

硝酸10—2050—100

銘酊150—250

氯氟酸80-120

溫度（℃）室溫室溫室溫室溫室溫室溫

時(shí)間（min）<1<18—12<11—3<1

4酸洗除油一步法及除油、除銹、磷化、鈍化“四合一法”

把酸洗和除油兩道工序和為一步稱為酸洗除油一步法。她是在酸、乳化劑和少量緩蝕

劑配成水溶液中進(jìn)行。這種工藝只合用于鋼鐵材料及其制品表面銹蝕和油污不太嚴(yán)重狀況,

見表2-6列出鋼鐵材料酸洗除油一步法用配方及操作條件。

由于一步法溶液酸性強(qiáng)，又要加熱，因而規(guī)定容器和加熱器能耐酸、耐熱，同步必要設(shè)

立良好塑料或玻璃鋼抽風(fēng)機(jī)，以保證操作安全和人身健康。

表2—6鋼鐵材料酸洗除油一步法用配方及操作條件

溶液成分（g/l）12

硫酸200—250320—350

硫喔3—5

op乳化劑6—85—10

若丁3—5

氯化鈉15—20

溫度（℃）60—6550—55

時(shí)間(min)40—9010—50

“二合i法”配方

成分1(%)2(g/1)作用

工業(yè)硫酸（相對(duì)酸度1.84）15——25150——200酸洗除銹

工業(yè)鹽酸（含量30%）—200——300除銹

十二烷基磺酸鈉0.610潤(rùn)濕，分散，除油

若丁0.06------0.1緩蝕

六次甲基四胺—3緩蝕

三乙醇胺—2緩蝕，分散

氯化鈉（工業(yè)鹽）—200——300增進(jìn)劑

平評(píng)加0.6—潤(rùn)濕，分散，除油

水余量余量潤(rùn)濕，分散，除油

“四合一法”配方

磷酸二氫鎰700g磷化劑

硝酸鋅200g磷化劑

氟化鈉200g磷化劑

氧化鋅70g磷化劑

磷酸200ml磷化劑除銹

酒石酸50g除銹

硝酸鈉50g鈍化劑

亞硝酸鈉20g鈍化劑

OP——1040ml除油

絡(luò)合劑（檸檬酸鈉）20g除油或銹

水10L

第三節(jié)涂層與綱材表面粘附理論

1物理作用

a范德華力：色散力，誘導(dǎo)力，取向力

范德華力：金屬對(duì)表面涂層有一種物理吸附作用，稱為范德華力。

色散力非極性分子互相接近時(shí)，由于電子高速轉(zhuǎn)動(dòng)和原子核不斷震動(dòng)，正負(fù)電荷中心不也

許每一時(shí)刻都重疊，必然產(chǎn)生瞬間偶極，而瞬間偶極總是處在異極相鄰狀態(tài)。這種非極性分

于瞬間偶極之間所產(chǎn)生分子力稱為色散力

誘導(dǎo)力當(dāng)極性分子與非極性分子接近時(shí)，非極性分子受極性分子影響，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，由

此而形成吸引力稱為誘導(dǎo)力。

取向力極性分子之間，由于固有偶極之間取向所引起分子間力，稱為取向力，她使極性分

子更加接近。

B表面張力

金屬表面分子與內(nèi)某些子所處狀態(tài)是不同。內(nèi)某些子所受分子間作用力合力為零，而表面分

子所受合力不為零，有一種向內(nèi)拉力，使進(jìn)入該力勢(shì)內(nèi)涂料分子被吸附。

C機(jī)械作用

金屬表面粗糙度給涂料分子與金屬表面分子吸附作用提供了更多附著點(diǎn)，從而增大了

她們之間摩擦力，稱為機(jī)械作用。因而為了提高涂料與金屬之間吸附作用，金屬表面應(yīng)當(dāng)有

一定粗糙度。

當(dāng)工件噴丸后，在工件表面形成齒形錨紋，她可使金屬表面積增大20倍，錨太淺或太

深都不適當(dāng)，適中錨紋才有助于涂料與金屬之間吸附。

第四節(jié)金屬表面機(jī)械解決

一刷光、磨光與拋光

1刷光

刷光是使用金屬絲、動(dòng)物毛、天然或人造纖維制成刷光輪對(duì)工件表面進(jìn)行加工辦法。

她重要用于除去工件表面氧化皮、銹蝕、焊渣、舊油漆及其她污物；也用于除去零件機(jī)加工

后留在表面棱邊毛刺。

慣用刷光輪普通由鋼絲和黃銅絲等材料制成。零件材質(zhì)墳硬者，應(yīng)采用鋼性大鋼絲刷輪，同

步采用較大轉(zhuǎn)速；反之，采用黃銅絲刷輪。刷光可分為機(jī)械刷光和手工刷光。兩者多采用濕

法，即用水或溶液保證刷光進(jìn)行，普通都采用水做刷光液，對(duì)鋼鐵材料刷光也有采用3-5%

磷酸鈉溶液。

2磨光和拋光

A磨光

磨光是用磨光輪對(duì)零件表面進(jìn)行加工辦法。她可以去掉零件表面銹蝕、砂眼、焊渣、

劃傷等缺陷、提高零件平整度。磨光普通都是在裝有旋轉(zhuǎn)磨輪或圓盤機(jī)床上進(jìn)行，當(dāng)前用帶

式磨光機(jī)日益增多，也可以在某些專用旋轉(zhuǎn)滾筒、震動(dòng)磨光機(jī)等設(shè)備中進(jìn)行，后者慣用于批

量生產(chǎn)。

B拋光

拋光是用拋光輪對(duì)零件表面進(jìn)行加工辦法。拋光可進(jìn)一步減少零件表面粗糙度，獲得光亮

外觀。

拋光時(shí)，一方面把拋光輪圓周線速度調(diào)節(jié)到20—35m/s（零件形狀簡(jiǎn)樸、表面較硬，轉(zhuǎn)速可

大些，反之，則小些），然后依照零件選用拋光劑。慣用拋光輪有三種，即非縫合式、縫合式

和風(fēng)冷布輪。拋光劑有拋光膏和拋光液兩種。

二噴砂和噴丸

1噴砂和噴丸目：

a除銹及污物

b在金屬表面形成錨紋，增長(zhǎng)與錨紋之間吸附力

c表面強(qiáng)化，硬度提高，疲勞強(qiáng)度提高

d形成殘于壓應(yīng)力，減小SCC敏感性

2噴沙種類

干噴沙干噴砂磨料可以是鋼砂、氧化鋁、石英砂、碳化硅等。當(dāng)前應(yīng)用最多是石英砂。

管道噴砂所用砂粒尺寸普通選用2.5?3.5mm石英砂。

干噴砂設(shè)備有吸入式、壓力式、自流式、離心式等竺氣壓力噴砂機(jī)，生產(chǎn)上慣用是吸入

式和壓力式兩種。吸入式噴砂機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)樸，但生產(chǎn)效率低，合用于小工件。壓力式噴砂機(jī)重

要由貯砂箱、噴砂室及工作臺(tái)等構(gòu)成。壓縮空氣通過(guò)混合室與砂料混合，然后一起沿軟管輸

送到噴槍，從噴嘴高速射出撞擊工件表面，從而達(dá)到加工目。這種噴砂機(jī)合用于大、中型工

件，生產(chǎn)效率高，多用于大批量生產(chǎn)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)管道除銹大多數(shù)采用這種方式（見圖2—11）。

圖2-口壓力式咦砂機(jī)示意圖

濕噴砂

濕噴砂是將水與磨料混合成砂漿（磨料體積普通占20%?30%）,并不斷攪拌以防沉淀,

用壓縮空氣壓力噴槍，噴向工件；也可將砂和水分別置于罐中，在流入噴槍前混合，然后噴

向工件。為防止鋼鐵件銹無(wú)，水中可加入亞硝酸鈉、碳酸鈉、重鋁酸鈉等作緩蝕劑。濕噴砂

所用磨料與干噴砂相似，與干噴砂相比，濕噴砂長(zhǎng)處是可以避免產(chǎn)生大量粉塵，對(duì)操作人員

健康危害不人，不污染環(huán)境。

濕噴砂普通有霧化噴砂、水一氣噴砂和水噴砂3種，噴砂方式和噴砂機(jī)構(gòu)造各不相似,

其工作原理和特點(diǎn)見表2-7o

表2-7各種濕噴砂工作原理和特點(diǎn)

辦法工作原理特點(diǎn)

由泥沙泵以高壓將水一砂

料經(jīng)軟管輸送到噴槍，并在

變化壓縮空氣壓力，就能變

水一氣噴栓通人壓縮空氣，以噴出

化噴砂表面粗糙度

噴砂而速水一砂流沖擊工件表

面

不使用壓縮空氣水一砂流只能通過(guò)變化水壓、才干變

水噴砂

噴砂化噴砂表面粗糙度

即低壓噴砂。磨料從裝有文

氏管壓縮空氣系統(tǒng)送至噴只有通過(guò)變化磨料粒度才

霧化噴

槍，以霧化水一砂流沖擊工干變化被噴砂工件表面粗

砂

件表面糙度

3噴丸噴丸與噴沙相似.只是用鋼鐵丸或玻璃丸代替噴沙用磨料。常用噴丸重要有如下幾

種:

鑄鋼丸硬度普通為HRC40—50,韌性較好，使用廣泛，其使用壽命是鑄鐵丸幾倍。

鑄鐵丸硬度為HRC58—65,質(zhì)脆而易于破碎，壽命短，使用不廣。重要用于噴丸強(qiáng)度

iWj場(chǎng)合。

玻璃丸硬度較前兩者低，重要用于不銹鋼、鈦.鋁、鎂及其她不容許鐵質(zhì)污染材

料。也可在鋼鐵丸噴丸之后作第二次加工之用，以除去鐵質(zhì)污染和減少零件表面粗糙度。

第三章噴丸粒度普通選在6-50目之間。噴丸加工設(shè)備與噴沙設(shè)備基本相似，只是

需要某些輔助裝置來(lái)更嚴(yán)格控制噴丸加工過(guò)程。

第四章噴丸與噴沙相比有許多長(zhǎng)處，設(shè)備生產(chǎn)率高，解決表面質(zhì)量好，磨料損失少。

第五章電鍍

電鍍：在具有欲鍍金屬離子溶液中，以被鍍材料或制品為陰極，通過(guò)電解作用，在基體表面

上獲得鍍層辦法。電鍍技術(shù)應(yīng)用已有很長(zhǎng)歷史，最初開發(fā)是為滿足人們防腐和裝飾需要，隨

著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，電鍍技術(shù)還可以用來(lái)制取特定成分和功能金屬覆蓋層，提供電、磁、

光、熱等方面特性。依照鍍層功能可分為防護(hù)性鍍層、裝飾性鍍層、功能性鍍層。被鍍材

料可以是金屬也可以是非金屬，

電鍍是以電化學(xué)過(guò)程為根據(jù)，因此電鍍要有三個(gè)必要條件：電源、鍍槽（鍍液）、電極。

第一節(jié)電鍍基本原理

一、電化學(xué)反映

陰極：Mn++ncM

陽(yáng)極：M-neMn+

二、法拉第電解定律

1.法拉第第?定律

電流通過(guò)鍍液時(shí)，電解質(zhì)溶液發(fā)生電解反映，陽(yáng)極發(fā)生氧化反映，陽(yáng)極金屬不斷溶解,

陰極發(fā)生還原反映，不斷有金屬析出，金屬溶解或析出量與通過(guò)電荷量關(guān)于。

內(nèi)容：電解時(shí)，電極上析出或溶解物質(zhì)量與通過(guò)電晟成正比。

M=kQ

式中M—電極上析出或溶解物質(zhì)量

k一比例常數(shù)

Q-通過(guò)電量

Q=It

M=KIt

只要懂得K,就可以依照測(cè)得電流強(qiáng)度I和時(shí)間t,計(jì)算電極上析出或溶解物質(zhì)量。

2.法拉第第二定律

內(nèi)容：在不同電解液中，通過(guò)相似電荷量時(shí)，在電極I：析出或溶解物物質(zhì)量相等，并且

析出或溶解Imol任何物質(zhì)所需電荷量都是9.65X104C。把這一常數(shù)稱為法拉第常數(shù)。即F

=9.65X104C=26.8A.h(1C=1A.S)

電化當(dāng)量：電極上通過(guò)單位電量所形成產(chǎn)物重量，稱為電化當(dāng)量。

電極上通過(guò)1F電流量，經(jīng)反映形成各種物質(zhì)量都是Imol,但重量是不同。

依照M=kQ

當(dāng)Q=1F時(shí),K=M/F,K稱為電化當(dāng)量,單位是mg/C,如果取lF=26.8A.h,K單位是g/A.h。

慣用元素電化當(dāng)量數(shù)值可以在關(guān)于手冊(cè)中查到。

例如：Au+電化當(dāng)量2.04mg/C,Zn2+電化當(dāng)量0.339,Cr3+電化當(dāng)量0.18mg/C,Cr6+電化當(dāng)量

0.0898mg/C,Cu+甩化當(dāng)量0.658mg/C,Cu2+電化當(dāng)量0.329mg/C。

二元合金電化當(dāng)量，應(yīng)依照各成分在合金中所占比例計(jì)算

K臺(tái)僉=1/(x%/k、+y%/ky)

三、K合金為合金電化學(xué)當(dāng)量，x%、y%為x、y在合金中所占質(zhì)量比例，kx、ky為x、y

物質(zhì)電化當(dāng)量

四、電量效率

按照法拉第電流定律電鍍時(shí)，每通過(guò)IF電量，在陰極上應(yīng)當(dāng)?shù)玫絀mol金屬鍍層，但在事實(shí)

上卻不到Imol物質(zhì)，這是由于在電極上處了主反映，還存在副反映緣故。

主反映：Mn++neM

副反映:2H++2eH2

副反映消耗了某些電量，使電量效率減少。

電量效率就是實(shí)際析出物質(zhì)質(zhì)量與理論計(jì)算析出物質(zhì)質(zhì)量之比。

q=(M'/M)X100%=M1/KItX100%

五、n為電流效率，w為陰極實(shí)際析出物質(zhì)質(zhì)量，M為理論上應(yīng)析出物質(zhì)質(zhì)量。陰極電流效

率總是不大于100%。

六、關(guān)于電鍍計(jì)算

1.鍍層厚度和電鍍時(shí)間計(jì)算

由q==Mi/KIt,知M1=nKIt

M'=VXy=SX6Xy

V一金屬體積(cm')

Y—金屬密度(g/cnf)

S—金屬鍍層面積(cm2)

5—金屬鍍層厚度(cm)

由以上兩式可得，qKIt=SX6XY,在電鍍生產(chǎn)中，6習(xí)慣上用山n(10-6)作單位，面積

用dm2作單位nKIt=SX6義丫/100,6=KItqX100/(SY)t單位是小時(shí)

設(shè)D為單位面積流過(guò)電流，D=I/S,陰極電流密度用DK表達(dá)，電流效率用nK表達(dá)，陽(yáng)極

電流密度用DA表達(dá)，電流效率用nA表達(dá)，t單位在電鍍生產(chǎn)中慣用min表達(dá)

8=kDKtnKX100/60y

電鍍一定厚度鍍層所需時(shí)訶t=60y6/kDEKX100

2.沉積速度計(jì)算

沉積速度就是單位時(shí)間內(nèi)所鍍鍍層厚度，用U來(lái)表達(dá)

U=6/t=KItnKX100/(Sy)/t=KDKnKX100/y，單位是um/h。

第二節(jié)電鍍液

一、主鹽

主鹽就是鍍液中能在陰極上沉積處所規(guī)定鍍層金屬鹽，是用來(lái)提供金屬離子。

對(duì)于擬定被液，主鹽濃度要有i種適當(dāng)范疇，或者與鍍液中其他成分維持恰當(dāng)濃度比值。

主鹽濃度升高，沉積速度加快。但是主鹽濃度升高，金屬容易在陰極析出，極化下降，得到

鍍層結(jié)晶較粗，咱們但愿得到是細(xì)小結(jié)晶，因而主鹽濃度要維持?種恰當(dāng)范疇。

二、絡(luò)合劑

絡(luò)合劑就是能絡(luò)合主鹽中金屬離子物質(zhì)。

絡(luò)合反映是金屬離子和中性分子或陰離子洛合，形成絡(luò)合物反映。有些狀況下，若鍍夜中主

鹽金屬離子為簡(jiǎn)樸離子時(shí)，則鍍層晶粒粗大，因而，要采用絡(luò)合離子鍍液。獲得絡(luò)合離子辦

法是加入絡(luò)合劑，即能絡(luò)合主鹽中金屬離子形成絡(luò)合物物質(zhì)。絡(luò)合物是一種由簡(jiǎn)樸化合物互

相作用而形成分子化合物。絡(luò)合物在溶液中可分離為簡(jiǎn)木、離子和復(fù)雜絡(luò)合離子。絡(luò)合離子中,

中心離子占據(jù)中心位置，配位體配位于中心離子周邊。臼于配位體與中心離子結(jié)合牢固，絡(luò)

合離子在溶液中溶解限度不大，僅某些溶解、它比簡(jiǎn)樸鹽離子穩(wěn)定，在電解液中有較大陰極

極化作用。

在含洛合劑鍍液中，影響電鍍效果重要是主鹽和絡(luò)合劑相對(duì)含量，即絡(luò)合劑游離量，而

不是絡(luò)合劑絕對(duì)含量。絡(luò)合劑游離量升高，陰極極化作月升高，有助于鍍層結(jié)晶細(xì)化、鍍層

分散能力和覆蓋能力改進(jìn)。不力是減少陰極電流效率，從而減少沉積速度。與對(duì)陰極過(guò)程影

響相反，絡(luò)合劑游離量升高，使陽(yáng)極極化減少，從而提高陽(yáng)極開始鈍化電流密度，有助于陽(yáng)

極正常溶解。此外，絡(luò)合劑游離量還會(huì)影響鍍層沉積速度。

三、附加鹽（導(dǎo)電鹽）

是指能提高溶液導(dǎo)電率，對(duì)主鹽金屬離子不起絡(luò)合伙用堿金屬和堿土金屬鹽類，或者