生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)聘工程師金屬表面處理知識問1

1、金屬表面處理知識問答1、什么叫電鍍？電鍍是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中，在施加電流的作用下，以被鍍金屬為陰極，以欲鍍金屬或惰性導體為陽極，通過電解作用在材料表面獲得結(jié)合牢固的金屬膜層的表面處理方法。電鍍的目的是改善基體材料的外觀，并賦予材料表面各種特殊的物理化學性能（如耐蝕、耐磨、裝飾、導電、焊接以及光學性能等）。電鍍具有工藝設(shè)備簡單、操作方便、加工成本低等特點，是目前表面處理技術(shù)總最常用的方法之一。根據(jù)電鍍鍍層性能和用途的不同，一般可以將鍍層分為以下三類：1） 防護性鍍層；2） 裝飾性鍍層；3） 功能性鍍層。根據(jù)鍍層性能與基體金屬電化學活性的不同，也可以將鍍層分為以下二類：1） 陽極性鍍層（

2、如鋼表面的鍍鋅層）；2） 陰極性鍍層（如鋼表面的鍍鉻、鍍鎳層）。2、電鍍基本原理是什么？ 電鍍屬于典型的電解反應(yīng)，在外加電流的作用下，溶液中的金屬離子向陰極表面運動和遷移，隨后在陰極表面得到電子而被還原成金屬并沉積于陰極表面，得到金屬鍍層。3、鍍液成分是什么？電鍍?nèi)芤阂话惆铝薪M分：易溶于水的鍍種金屬鹽，稱為主鹽；能夠與金屬離子形成絡(luò)合劑的絡(luò)鹽；能夠提高溶液導電性的導電鹽；能夠保持溶液pH值穩(wěn)定性的緩沖劑；有利于改善鍍層表面質(zhì)量的添加劑（如光亮劑）等。4、電鍍工藝方法有哪幾種？電鍍工藝方法一般可以分為以下三種：1）掛鍍掛鍍是將零件懸掛于導線制成的掛具上，然后浸沒于鍍液中作為陰極進行施鍍的電鍍

3、工藝方法。2）滾鍍滾鍍是置于滾筒中，依靠零件與滾筒的自由接觸連接陰極，在滾筒轉(zhuǎn)動過程中實現(xiàn)電鍍的工藝方法。其特點是生產(chǎn)效率高、鍍層均勻性好，但是鍍件大小受到限制。3）刷鍍刷鍍是通過可移動仿形陽極與陰極零件的接觸來實現(xiàn)零件局部電鍍的工藝方法。刷鍍不需要電解槽，設(shè)備簡單、工藝靈活、特別適用于零件表面的局部修復(fù)和改性。5、常用單金屬電鍍有哪些？1）鍍鋅鍍鋅層屬于陽極性鍍層，對鋼鐵基體的保護不僅僅局限于機械保護作用，而且還可以起到電化學保護作用。鍍鋅層的防護能力與鍍層厚度有關(guān)，鍍層越厚、防護性越強。根據(jù)鍍液的酸堿性，可以將鍍鋅工藝分為堿性鍍鋅（氰化物鍍鋅、鋅酸鹽鍍鋅）、酸性鍍鋅（硫酸鹽鍍鋅）和中性鍍鋅

4、（氯化物鍍鋅）三類。2）鍍銅鍍銅層屬于陰極性鍍層，對鋼鐵基體的保護僅局限于機械保護作用。鍍銅層的防護能力與鍍層的致密性有關(guān)，當鍍層表面存在孔隙和損傷時，會加速基體金屬的腐蝕過程。根據(jù)鍍液的主鹽種類，可以將鍍銅工藝分為氰化物鍍銅、硫酸鹽鍍銅和焦磷酸鹽鍍銅。3）鍍鎳鍍鎳層同樣屬于陰極性鍍層，對鋼鐵基體的保護僅局限于機械保護作用。鍍層的防護能力與鍍層的致密性有關(guān)，當鍍層表面存在孔隙和損傷時，會加速基體金屬的腐蝕過程。由于鍍鎳層具有多孔特征，因此鍍鎳層一般用作中間鍍層以配合其他表面鍍層。根據(jù)鍍液的主鹽種類，可以將鍍鎳工藝分為酸性鍍鎳（硫酸鹽鍍鎳、氯化物鍍鎳）和堿性鍍鎳（焦磷酸鹽鍍鎳）。4）鍍鉻鍍鉻層同

5、樣屬于陰極性鍍層，對鋼鐵基體的保護僅局限于機械保護作用。鍍層的防護能力與鍍層的致密性有關(guān)，當鍍層表面存在孔隙和損傷時，會加速基體金屬的腐蝕過程。鍍鉻層兼有防護性和裝飾性效果。目前鍍鉻工藝主要是鉻酸鍍鉻，由于鉻酸中的六價鉻對人體和環(huán)境十分有害，因此正在逐漸受到現(xiàn)在使用。6、什么叫化學鍍？化學鍍是指在無外加電流條件下，借助于還原劑而使鍍液中的金屬離子還原成金屬，并沉積到材料表面的工藝方法。7、化學鍍鍍液基本組成和特點是什么化學鍍屬于在催化條件下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)過程，化學鍍?nèi)芤河芍鼷}（金屬離子鹽）、還原劑（次亞磷酸鈉）、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、緩沖劑等組成。與電鍍相比，化學鍍不需要外加電流，不存在鍍層均勻

6、性問題，因此形狀復(fù)雜的零件也可獲得均勻的鍍層，同時也能實現(xiàn)非金屬材料表面的鍍覆。8、化學鍍鎳的特點是什么化學鍍鎳層結(jié)晶細致、孔隙率低、硬度高，是目前應(yīng)用最為廣泛的化學鍍鍍種?；瘜W鍍鎳溶液一般可分為酸性化學鍍鎳和堿性化學鍍鎳兩種。堿性化學鍍鎳層含磷量低，具有良好的焊接性；而酸性化學鍍鎳層含磷量高，具有較高的硬度和耐磨性。在腐蝕防護方面，化學鍍鎳層既可以經(jīng)過封孔處理后直接使用，也可以作為其他鍍種的中間鍍層。9、其他化學鍍有哪些？其他化學鍍還包括化學鍍銅、化學鍍金、化學鍍鈷、化學鍍鈀等。10、什么叫熱噴涂技術(shù)？熱噴涂技術(shù)是利用熱能（如氧-乙炔火焰、電弧、等離子火焰等）將具有特殊性能的涂層材料熔化后涂

7、敷在工件上形成涂層的技術(shù)。這些技術(shù)的特點之一是可以制備比較厚的涂層（0.110mm），因此對于制造具有復(fù)合表面結(jié)構(gòu)的機械零件和各類零件的修復(fù)非常有用。11、熱噴涂技術(shù)基本原理和特點如何？熱噴涂是采用各種熱源使涂層材料加熱熔化或半熔化，然后用高速氣體使涂層材料分散細化并高速撞擊到材料表面形成涂層的工藝過程。其原理示意圖如圖5-1所示。圖5-1 熱噴涂技術(shù)原理示意圖根據(jù)所使用的熱源不同，一般將熱噴涂工藝分為燃燒法和電加熱法兩大類。根據(jù)噴涂用材料的形式和噴涂時氣氛環(huán)境還可進一步分類，目前常用的熱噴徐技術(shù)是線材火焰噴涂、粉末火焰噴涂、電弧噴涂、大氣等離子噴涂、爆炸噴涂和超音速火焰噴涂技術(shù)。熱噴涂技術(shù)的

8、主要特點是：1）可在各種基體上制備各種材質(zhì)的涂層，金屬、陶瓷、金屬陶瓷以及工程塑料等都可用作熱噴涂的材料，而金屬、陶瓷、金屬陶瓷、工程塑料、玻璃、石膏、木材、布、紙等幾乎所有固體材料都可以作為熱噴涂的基材。2）基體溫度低，基材溫度一般在30200之間，因此變形小，熱影響區(qū)淺。3）操作靈活，可噴涂各種規(guī)格和形狀的物體，特別適合于大面積涂層，并可在野外作業(yè)。4）涂層厚度范圍寬，從幾十微米到幾毫米的涂層都能制備，且容易控制，噴涂效率高，成本低。熱噴涂技術(shù)的局限性主要體現(xiàn)在熱效率低、材料利用率低、浪費大和涂層與基體結(jié)合強度較低這三個方面。12、熱噴涂工藝方法有哪些？1）火焰噴涂工藝火焰噴涂一般通過氧-

9、乙炔氣體燃燒提供熱量加熱熔化噴涂材料（線材或粉末），通過壓縮空氣霧化并加速噴涂材料，隨后在基體上沉積成涂層。火焰噴涂的優(yōu)勢在于設(shè)備投資少、操作容易、設(shè)備可攜帶到現(xiàn)場施工、無電力要求、沉積效率高等，至今仍是熱噴涂的主要工藝方法。但是涂層氧含量較高、孔隙較多，涂層結(jié)合強度偏低，涂層質(zhì)量不高。2）電弧噴涂工藝電弧噴涂是在對兩根導線（同時也是噴涂材料）施加直流電壓（1840V）條件下，利用在兩根導線頂端產(chǎn)生電弧并發(fā)生熔化，同時吹入壓縮空氣使熔融的液滴霧化并形成噴涂束流，沉積在工件表面。電弧噴涂只能用于具有導電性的金屬線材，當前主要用于噴涂鋅、鋁防腐蝕涂層、不銹鋼涂層等。電弧噴涂成本較低、噴涂速度和效率

10、都很高，因此是噴涂大面積涂層尤其是長效防腐蝕鋅、鋁涂層的最佳選擇。3）等離子噴涂工藝等離了噴涂工藝是采用等離了火焰作為熱源對噴涂材料進行加熱。等離了體是由電離的原子、分子、離子和電子組成的導電氣體。等離子噴涂的等離子體通常由氬氣、氦氣、氮氣和氫氣所組成的混合氣體產(chǎn)生，等離子體火焰溫度可高達20000K，幾乎可以熔化和氣化各種噴涂材料，因此對噴涂材料的適應(yīng)范圍最為廣泛。13、什么叫化學轉(zhuǎn)化膜技術(shù)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)是通過化學或電化學方法，使金屬表面形成穩(wěn)定的化合物膜層而改善金屬表面性能的工藝方法。其一般操作過程是：將金屬工件浸漬于處理溶液中，通過化學或電化學反應(yīng)，使被處理金屬表面發(fā)生溶解并與處理溶液發(fā)生反

11、應(yīng)，從而在金屬表面上形成層難溶的化合物膜層。14、轉(zhuǎn)化膜的基本特性和用途有哪些1）用于腐蝕防護和裝飾；2）提高后續(xù)涂層與基體的結(jié)合強度；3）耐磨減摩；4）提高冷變形加工性能；5）提高電絕緣性能。15、轉(zhuǎn)化膜的基本工藝方法1）磷化當金屬浸入磷酸鹽溶液中時，金屬表面首先發(fā)生溶解，并使得表面處的pH值上升，促進表面附近處的可溶性磷酸鹽向不溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化，最終沉積在金屬表面成為磷化膜。磷化膜的用途很廣，特別適用于涂裝前處理、工序間腐蝕防護、提高冷變形潤滑性以及電絕緣性等。2）鉻酸鈍化通過化學處理或電化學處理可以得到鉻酸鹽膜，但是目前一般以化學處理方法為主，主要用于鋅、鋁、鎂等有色金屬及其合金的鈍化。鉻

12、酸鈍化膜耐蝕性高，鋅鍍層經(jīng)過純化處理后耐蝕性可提高68倍，所以鍍鋅后必須進行鈍化處理。鋁、鎂合金上的鉻酸鈍化膜雖然很薄，但是防護性卻很好，不僅可以單獨用作防護膜，也可用作涂料底層。不過，由于鉻酸中的六價鉻離子對環(huán)境和人體十分有害，目前鉻酸鈍化已經(jīng)逐漸被低鉻甚至無鉻鈍化所代替，但是鈍化膜質(zhì)量明顯不如鉻酸鈍化膜質(zhì)量。3）化學氧化化學氧化處理因為成本低、設(shè)備簡單、處理方便等特點，使用范圍正在不斷擴大?；瘜W氧化處理可在鋁、銅、鋼鐵、鋅、錫等金屬及其合金上進行，以獲得不同性能、不同顏色的氧化膜。鋼鐵的化學氧化俗稱發(fā)藍處理，膜的主要成分是四氧化三鐵，具有一定的防護和潤滑性能。4）電化學氧化電化學氧化俗稱陽

13、極氧化，普遍用于輕金屬材料的表面處理。輕金屬材料重量輕、導電導熱性好，但這些材料一般耐蝕性和耐磨性都比較差。通過陽極氧化處理，可在其表面生成層厚度達幾十到數(shù)百微米的氧化膜。根據(jù)不同的用途，陽極氧化膜可賦予表面防護、裝飾性、耐磨性、絕緣、隔熱和光學性能等。15、涂料有哪幾部份組成？涂料一般由成膜物質(zhì)、溶劑、助劑和顏料4個部分組成。16、氣相沉積有哪幾種？氣相沉積的方法主要有：物理氣相沉積和化學氣相沉積兩種17、物理氣相沉積？物理氣相沉積，是指在真空的條件下，利用物理的方法，將材料氣化成原子、分子或者使其電離成離子，并通過氣相過程，在材料或者基體表面沉積一層具有某些特殊性能的薄膜技術(shù)。方法有： 真

14、空蒸鍍、濺射鍍膜、離子鍍膜。18、什么叫化學氣相沉積？化學氣相沉積，是在一定的溫度下，混合氣體之間或者混合氣體與基體表面之間相互作用，在基體表面形成金屬或火鶴舞等固態(tài)膜或鍍層，使材料表面改性，以滿足耐磨、抗氧化、抗腐蝕以及特定的化學、光學和摩擦學等特殊性能要求的一種技術(shù)19、什么叫表面熱處理？ 在表面工程技術(shù)中，不需要外加其他材料，主要依靠材料自身組織與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變進行表面改性的工藝主要是表面淬火與退火技術(shù)。20、什么叫熱擴滲？將工件放在特殊介質(zhì)中加熱，使介質(zhì)中某一種或幾種元素滲入工件表面形成合金層（或參雜層）的工藝，就稱為熱擴滲技術(shù)，又稱為化學熱處理技術(shù)。技術(shù)特點：1）滲層與基體是冶金結(jié)合，結(jié)合

15、強度很高，滲層不易剝落；2）可以使工件表面獲得不同組織和性能的擴滲層，從而極大提高工件的耐磨性、耐蝕性和抗高溫氧化性能。21、熱擴滲分類有哪些？1） 氣體熱擴滲包括：氣體滲碳、氣體滲氮、氣體碳氮共滲等；2） 液體熱擴滲包括：熱浸鋅、熱浸鋁等；3） 固體熱擴滲包括：固體滲硼等；4） 等離子體熱擴滲包括：離子滲氮等。22、不銹鋼表面處理技術(shù)包括哪些？不銹鋼表面處理技術(shù)主要包括除油、酸洗、鈍化、拋光和著色等。23、不銹鋼的除油有哪些方法？不銹鋼的除油主要包括堿洗除油和有機除油。表面油污嚴重時，應(yīng)使用有機溶劑如汽油等清洗；油污較少時，可以采用堿洗除油。除油干凈的標準為: 除油后水洗，水膜完整連續(xù)并30

16、 秒之內(nèi)不自行匯聚。24、不銹鋼的酸洗的目的是什么？酸洗的主要目的是除去不銹鋼經(jīng)高溫作業(yè)(如熱處理、焊接、鍛造、鑄造等) 產(chǎn)生的氧化膜，露出不銹鋼基體表面。25、酸洗液的主要藥劑是什么？根據(jù)不銹鋼的材質(zhì)選用不同的酸洗液，酸洗液主要組成為硝酸、硫酸、氫氟酸和少量緩蝕劑。奧氏體不銹鋼可以采用侵蝕性較強的酸液，而馬氏體和鐵素體不銹鋼則應(yīng)采用侵蝕性較弱的酸液。26、酸洗時要注意哪幾方面？(1) 馬氏體不銹鋼不能用腐蝕性較強的配方酸洗，否則會發(fā)生局部腐蝕；(2) 氯離子易引起不銹鋼點腐蝕，配制酸洗溶液時盡量用蒸餾水，防止氯離子的混入；(3) 擦洗、滾洗、酸洗膏酸洗時，應(yīng)使酸洗表面始終保持濕潤，不能干燥，

17、否則局部酸濃度過高，將產(chǎn)生云霧狀花紋。(4) 在各種酸洗工藝過程中都必須注意嚴格控制酸洗溫度、時間等工藝條件，否則會酸洗不足、過酸洗，甚至發(fā)生工件腐蝕報廢。27、不銹鋼鈍化的目的是什么？不銹鋼因其具有很高的耐蝕性而在各個領(lǐng)域得到日益廣的泛應(yīng)用，但是不銹鋼并不是絕對耐蝕的，也需要通過進行適當?shù)谋砻嫣幚硪员ＷC其耐蝕性，這種表面處理方法就是鈍化。28、不銹鋼表面鈍化的具體作用是什么？（1）提高不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中的熱力學穩(wěn)定性；（2）提高不銹鋼的耐局部腐蝕能力； （3）使不銹鋼表面具有足夠的清潔度；（4）消除不銹鋼表面熱加工氧化物；29、鈍化的方法有哪些？不銹鋼鈍化方法主要包括化學鈍化和電化學鈍化兩種

18、方法，其中化學法鈍化方法主要有鉻酸鈍化、硝酸鈍化、硝酸-重鉻酸鹽鈍化、硝酸-氫氟酸鈍化、硝酸-鹽酸鈍化、硫酸鈍化、雙氧水鈍化、堿液鈍化等；電化學鈍化方法主要有直流電鈍化和載波直流鈍化。30、什么叫 硝酸鈍化？由不同濃度的硝酸組成的不銹鋼硝酸鈍化溶液，用于各種不銹鋼的鈍化，這種方法叫硝酸鈍化，硝酸鈍化屬于通用型鈍化。31、不銹鋼硝酸鈍化工藝特點有哪些？（1）不銹鋼在硝酸溶液中處于鈍態(tài)，處理前后色澤無變化，重現(xiàn)性良好；（2）不銹鋼在硝酸溶液中不易發(fā)生過腐蝕，鈍化液較為穩(wěn)定，無需經(jīng)常添加藥劑，操作方便；（3）不銹鋼硝酸鈍化后不必進行封閉處理；（4）鈍化液對環(huán)境和人體危害程度低（相對于鉻酸鈍化而言）。

19、 32、不銹鋼進行硝酸鈍化時要注意什么？（1）不銹鋼鈍化前需要進行前處理，不銹鋼在鈍化前必須進行除油和酸洗，不銹鋼表面的油污應(yīng)徹底清除后，方可進入硝酸溶液；（2）硝酸鈍化后必須進行中和處理，不銹鋼在硝酸中鈍化后應(yīng)放在微堿性溶液中浸漬中和。33、化學除油的原理是什么？化學除油是利用堿性化學物質(zhì)溶液除去不銹鋼表面上的油污，以達到清潔表面的作用。34、在化學除油過程中，除油劑發(fā)生哪些作用？（1）皂化作用：動物和植物油脂由于其分子結(jié)構(gòu)的原因可被堿所皂化，稱為可皂化油，生成可溶性的肥皂（化學結(jié)構(gòu)為脂肪酸鈉）和甘油（化學結(jié)構(gòu)為丙三醇）皂化的化學方程通式可表示為：脂肪酸甘油酯+氫氧化鈉=脂肪酸鈉+甘油。（2

20、）乳化作用：皂化油，如礦物油能與乳化劑乳化形成乳濁液（其體系屬于水包油）使其從金屬表面脫落。乳化劑分子的一端含憎水基團而另一端含親水基團，在除油過程中，乳化劑以其憎水基團吸附于油表面產(chǎn)生親和作用，而其親水基團與水分子相結(jié)合，在乳化分子定向排列的作用下，油-溶液界面的表面張力大為降低。在溶液的對流和攪拌等作用下，油污就能脫離表面，以微小油珠狀態(tài)，分散在除液中，這時乳化劑的分子包圍在小油珠表面，防止小油珠重新黏附在表面上，變成乳濁液。乳濁液是液相油分散在液相水中，這種乳化作用便起到了除油作用。35、常用的化學除油劑有哪些堿性化學品，其特性如何？（1）氫氧化鈉（NaOH）。有很強的皂化能力，對不銹鋼

21、表面也具有一定的氧化作用，吸附力很強，不易用水洗凈。（2）碳酸鈉（Na2CO3）.俗名純堿。水解能釋放出少量的堿，水溶液呈堿性，0.5%的水溶液PH值為11.83. 是表面活性劑的極好載體，其本身有一定的去污能力，但水洗性不是很好。（3）磷酸三鈉（Na3PO4·12H20）。水溶液呈堿性，0.5%水溶液PH值為11.8，對污物有分散和潤濕作用，具有較好的表面活性作用，對皮膚刺激小，是手工擦拭時首選清潔劑，且水洗性極好。（4）硅酸鈉（Na2Sio3）俗稱水玻璃和泡花堿。其濕潤、乳化、抗絮凝作用均佳，價格低廉。除油后要將硅酸鈉徹底洗凈，否則在酸冼時形成硅膠，影響后續(xù)加工。（4）焦磷酸鈉（

22、Na4P2O7·2H2O）水溶液呈堿性，0.5%水溶液PH值為10.1，表面活好，水洗性好，可防止金屬溶入后生36、不銹鋼的拋光目的是什么？不銹鋼在生產(chǎn)過程中經(jīng)過鑄造、鍛壓，熱處理等工藝加工后，表面會形成一層深色氧化皮，另外在機械加工過程中也會留下粗糙的表面。為了獲得不銹鋼表面的光潔度、光亮度和使用壽命，通常要求對不銹鋼表面進行拋光處理。37、不銹鋼拋光工藝方法有哪些？不銹鋼的拋光工藝方法主要包括機械拋光、化學拋光和電化學拋光（電解拋光）。38、機械拋光用磨料及其化學成份有那些？主要有人造金剛砂（碳化硅sic紫黑閃光晶粒）、人造剛玉（氧化鋁（AL2O3）白至灰暗色晶粒）、天然金剛砂（AL2O3.Fe2O3發(fā)紅到黑色砂粒。39、機械拋光的原理是什么？填平論認為：當拋光輪高速旋轉(zhuǎn)時，不銹鋼表面在力的作用下與拋光輪摩擦而產(chǎn)生局部高溫，使金屬的塑性提高，微觀不平處凸起部份在高溫下流動至凹入部份發(fā)生填平，從而使細微不平的表面得到改善。40、拋光輪圓周速度如何計算？拋光不銹鋼采用的圓周速度為30-35M/S。當用直徑D=300mm的拋光輪時，其旋轉(zhuǎn)速度2000r/min時，其圓周速度v=0.3×3.14×2