金屬表面處理工藝

1、金金 屬屬 材材 料料 表表 面面 處處 理理 技技 術(shù)術(shù)DT(I) SQA品管進階培訓講座品管進階培訓講座1 1基本概念基本概念2表面處理在金屬防護方面的作用表面處理在金屬防護方面的作用3表面處理技術(shù)分類表面處理技術(shù)分類4常用工藝及其目的常用工藝及其目的5表面處理原理表面處理原理 6生産工藝過程生産工藝過程7膜層結(jié)構(gòu)特點及其防護機理膜層結(jié)構(gòu)特點及其防護機理/能力能力8表面膜層的質(zhì)量檢測技術(shù)表面膜層的質(zhì)量檢測技術(shù)9公司表面實驗室其它測試公司表面實驗室其它測試 總目錄總目錄1 1表面處理技術(shù)的基本概念表面處理技術(shù)的基本概念表面處理技術(shù)表面處理技術(shù)表面工程學表面工程學一個方面偏偏重于工藝工藝技術(shù)

2、是A A不同不同工藝方法工藝方法電電化化學學高高真真空空物物理理固體固體材料材料化化學學生生物物高高分分子子對表面塗裝處理改性對表面塗裝處理改性特殊功能表面層特殊功能表面層B B表面工程內(nèi)涵表面工程內(nèi)涵通過表面處理技術(shù)來改變固體材料的表面形態(tài)、化學通過表面處理技術(shù)來改變固體材料的表面形態(tài)、化學成分和組織結(jié)構(gòu)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程成分和組織結(jié)構(gòu)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程. .表面工程表面工程全過程全過程表面層的設(shè)計表面層的選材表面處理工藝表層質(zhì)量控制與監(jiān)測工程應(yīng)用失效分析C C表面處理研究對象表面處理研究對象/ /方法方法/ /手段手段/ /目的目的綜合了材料科學、冶金學、物理、化學

3、的最綜合了材料科學、冶金學、物理、化學的最新成果，是一門正在迅速發(fā)展的新型學科新成果，是一門正在迅速發(fā)展的新型學科。 表面工程表面工程研究對象：研究對象： 固體材料表面層固體材料表面層 物理方法、化學方法、電化學方物理方法、化學方法、電化學方法法 高真空方法、生物高分子方法高真空方法、生物高分子方法加工方法：加工方法：加工手段：加工手段： 涂裝、處理、擴散、固定化涂裝、處理、擴散、固定化 形成特殊功能表面覆層形成特殊功能表面覆層, ,達到裝飾防護達到裝飾防護 特殊功能特殊功能( (如耐磨耐高溫導電絕緣如耐磨耐高溫導電絕緣) ) 目的作用目的作用：2 2表面處理在金屬防護方面的作用表面處理在金屬

4、防護方面的作用A根據(jù)金屬腐蝕機理和根據(jù)金屬腐蝕機理和腐蝕形態(tài)，腐蝕破壞離不腐蝕形態(tài)，腐蝕破壞離不開金屬材料腐蝕介質(zhì)開金屬材料腐蝕介質(zhì)及二者之間的界面反應(yīng)及二者之間的界面反應(yīng) 指防止金屬腐蝕指防止金屬腐蝕 金屬防護金屬防護金屬材料金屬材料腐蝕介質(zhì)腐蝕介質(zhì)界面界面反應(yīng)反應(yīng)B B防止金屬腐蝕的方法主要包括三個方面防止金屬腐蝕的方法主要包括三個方面1 1）研制新材料、改善材料的組織和表面狀態(tài)）研制新材料、改善材料的組織和表面狀態(tài)提高材料的抗蝕性能提高材料的抗蝕性能耐蝕鋼耐蝕鋼防鏽鋁防鏽鋁鏡面材料鏡面材料2 2）改善腐蝕環(huán)境和介質(zhì)）改善腐蝕環(huán)境和介質(zhì)避免腐蝕發(fā)生避免腐蝕發(fā)生物物體體 產(chǎn)品產(chǎn)品干燥劑干燥劑

5、a.a.隔離金屬與腐蝕介質(zhì)的直接接觸隔離金屬與腐蝕介質(zhì)的直接接觸 抑制腐蝕過程抑制腐蝕過程3 3）應(yīng)用表面涂覆層和電化學保護方法）應(yīng)用表面涂覆層和電化學保護方法地下管道地下管道陰極保護陰極保護產(chǎn)品產(chǎn)品 b.b.改變表面狀態(tài)改變表面狀態(tài), ,使基體金屬不受腐蝕使基體金屬不受腐蝕. .C.C.覆蓋法覆蓋法在金屬表面覆蓋一層金屬或非金屬物在金屬表面覆蓋一層金屬或非金屬物, ,而使金而使金屬與腐蝕環(huán)境隔離屬與腐蝕環(huán)境隔離表面處理防腐蝕法表面處理防腐蝕法金屬覆蓋金屬覆蓋電鍍電鍍熱噴涂熱噴涂熱浸鍍熱浸鍍耐蝕金屬包復(fù)耐蝕金屬包復(fù)非金屬覆蓋非金屬覆蓋涂料涂裝（噴漆、噴粉）涂料涂裝（噴漆、噴粉）塑料襯里或包復(fù)塑

6、料襯里或包復(fù)轉(zhuǎn)化膜轉(zhuǎn)化膜D.D.金屬表面保護層的要求金屬表面保護層的要求即金屬上涂覆層的基本性能即金屬上涂覆層的基本性能 31 1）結(jié)合強度要求結(jié)合牢固、附著力強）結(jié)合強度要求結(jié)合牢固、附著力強32 2）孔隙率及密度膜層致密、完整無孔、不透介質(zhì)）孔隙率及密度膜層致密、完整無孔、不透介質(zhì)33 3）耐蝕性在腐蝕環(huán)境中有良好的穩(wěn)定性、抗腐蝕性）耐蝕性在腐蝕環(huán)境中有良好的穩(wěn)定性、抗腐蝕性34 4）硬度硬度高、耐磨好）硬度硬度高、耐磨好35 5）在金屬表面分布均勻）在金屬表面分布均勻3 3表面處理技術(shù)分類表面處理技術(shù)分類表面處理是一門涉及多種學科的工業(yè)技術(shù)表面處理是一門涉及多種學科的工業(yè)技術(shù) 按其使用的

7、方法可大致分成按其使用的方法可大致分成五大類五大類1616種種工藝工藝 分類分類工藝方法工藝方法具體工藝用途具體工藝用途電化學電化學電鍍電鍍鍍鋅鍍錫鍍鉻鍍銅鍍鋅鍍錫鍍鉻鍍銅陽極氧化陽極氧化鋁合金鈦合金陽極化鋁合金鈦合金陽極化化學化學化學轉(zhuǎn)化膜化學轉(zhuǎn)化膜磷化鈍化化學氧化磷化鈍化化學氧化 發(fā)藍鉻酸鹽處理發(fā)藍鉻酸鹽處理化學鍍化學鍍化學鍍鎳化學鍍銅化學鍍鎳化學鍍銅熱加工熱加工熱浸鍍熱浸鍍熱浸鋅熱浸鋁熱浸鋅熱浸鋁熱噴塗熱噴塗熱噴塗鋅熱噴塗鋁熱噴塗鋅熱噴塗鋁化學熱處理化學熱處理滲碳滲氮滲碳滲氮堆焊堆焊堆焊耐磨合金堆焊耐磨合金熱燙印熱燙印熱燙印金熱燙印鋁熱燙印金熱燙印鋁分類分類工藝方法工藝方法具體工藝用途具

8、體工藝用途真空法真空法物理氣相沉積物理氣相沉積PVDPVD 蒸發(fā)鍍?yōu)R射鍍離子鍍蒸發(fā)鍍?yōu)R射鍍離子鍍化學氣相沉積化學氣相沉積PVDPVD 氣相沉積氧化硅或氮化硅氣相沉積氧化硅或氮化硅離子注入離子注入注硼注硼其他方法其他方法塗裝塗裝烤漆粉末塗裝烤漆粉末塗裝激光處理激光處理激光淬火激光重熔激光淬火激光重熔超硬膜處理超硬膜處理金剛石薄膜立方氮化硼金剛石薄膜立方氮化硼金屬保護層金屬保護層非金屬保護層非金屬保護層表面保護層分類表面保護層分類按結(jié)構(gòu)特點按結(jié)構(gòu)特點電鍍層屬于金屬保護層，氧化、化學轉(zhuǎn)電鍍層屬于金屬保護層，氧化、化學轉(zhuǎn)化、噴涂膜層屬于非金屬保護層化、噴涂膜層屬于非金屬保護層按組成成分按組成成分除油漆

9、和粉末涂層外，其它保護層都是無機涂層除油漆和粉末涂層外，其它保護層都是無機涂層無機膜層無機膜層有機膜層有機膜層4 4、常用工藝及其目的、常用工藝及其目的工藝技術(shù)成熟度高，設(shè)備要求比較簡單，適用面廣，工藝技術(shù)成熟度高，設(shè)備要求比較簡單，適用面廣，生產(chǎn)成本較低。生產(chǎn)成本較低。工藝化學轉(zhuǎn)化膜化學轉(zhuǎn)化膜陽極氧化陽極氧化電鍍電鍍涂裝涂裝 應(yīng)用目的應(yīng)用目的防腐蝕防腐蝕裝飾裝飾導電導電耐磨耐磨1鍍覆層選擇鍍覆層選擇陽極鍍層陽極鍍層比底材電位低的金屬鍍層作為陽極比底材電位低的金屬鍍層作為陽極(被被 氧化氧化)其完整性破壞后可借助電化學作用其完整性破壞后可借助電化學作用 保護基體其防護性能主要取決于鍍層厚度保護

10、基體其防護性能主要取決于鍍層厚度陰極鍍層陰極鍍層比底材電位高的金屬鍍層作為陰極比底材電位高的金屬鍍層作為陰極(被被 還原還原)只能機械性保護基體其完整性破壞只能機械性保護基體其完整性破壞 后將加速基體腐蝕其防護性能取決于孔后將加速基體腐蝕其防護性能取決于孔 隙率和厚度隙率和厚度 鍍覆層選擇原則鍍覆層選擇原則 （1）零件材料狀態(tài)結(jié)構(gòu)尺寸公差）零件材料狀態(tài)結(jié)構(gòu)尺寸公差 （2）零件使用環(huán)境（溫度濕度大氣）零件使用環(huán)境（溫度濕度大氣） （3）鍍覆目的和要求（耐蝕耐磨裝）鍍覆目的和要求（耐蝕耐磨裝 飾性等）飾性等） （4）各層金屬之間的接觸腐蝕程度）各層金屬之間的接觸腐蝕程度 （5）鍍覆層特性應(yīng)用範圍特

11、殊要求）鍍覆層特性應(yīng)用範圍特殊要求 常用鍍層及一般厚度常用鍍層及一般厚度鋼鋼鍍鋅(58m)鍍銅(812m)/鎳(812m) 鍍銅 (1218m)/鎳(812m)/裝飾鉻(0.52m) 鍍銅(58m)/錫(58m) ,化學鍍鎳(58m) 鍍硬鉻(13m)銅銅鍍鎳(35m)鍍硬鉻(13m) 鍍鎳(5 8m)/裝飾鉻(0.52m) 鍍錫(35m) 鍍鋅鋁鋁氧化鍍鋅(58m) ,化學鍍鎳(812m) 鎂鎂化學氧化陽極氧化(1060m)項目項目陽極氧化陽極氧化化學氧化化學氧化工藝工藝在電流作用下的電在電流作用下的電極反應(yīng)極反應(yīng)無電流作用無電流作用,化學物質(zhì)化學物質(zhì)相互作用相互作用.膜厚膜厚520um的氧

12、化鋁的氧化鋁0.34um的有機層的有機層硬度硬度/耐磨耐磨高耐磨好高耐磨好低耐磨一般低耐磨一般耐蝕性耐蝕性很好很好好好導電性導電性絕緣不導電絕緣不導電導電性好導電性好耐熱性耐熱性好好不好不好孔隙率孔隙率多孔多孔,孔隙率約孔隙率約35%,一般需封閉一般需封閉致密致密2陽極氧化和化學氧化區(qū)別陽極氧化和化學氧化區(qū)別5 5表面處理技術(shù)的原理表面處理技術(shù)的原理5.1 5.1 電鍍原理電鍍是一個電化學過程也是電鍍原理電鍍是一個電化學過程也是 一種一種氧化還原氧化還原過程過程 在外電流（直流電）作用下，電解質(zhì)溶液中的金屬離在外電流（直流電）作用下，電解質(zhì)溶液中的金屬離子（或絡(luò)離子）遷移到陰極表面、發(fā)生還原反

13、應(yīng)并形子（或絡(luò)離子）遷移到陰極表面、發(fā)生還原反應(yīng)并形成新相（電結(jié)晶），這一過程叫作成新相（電結(jié)晶），這一過程叫作“金屬的電沉積金屬的電沉積 ；當電解質(zhì)溶液為水溶液時就叫當電解質(zhì)溶液為水溶液時就叫“電鍍電鍍” 陰極表面所得到的金屬結(jié)晶層即為陰極表面所得到的金屬結(jié)晶層即為電鍍保護層電鍍保護層。電鍍時，工件作為陰極、鍍層材料（金屬或合金）作電鍍時，工件作為陰極、鍍層材料（金屬或合金）作為陽極，一同浸入電解液中、并通入直流電。為陽極，一同浸入電解液中、并通入直流電。電鍍裝置必須包括三部分：電鍍裝置必須包括三部分：1 1）外電路）外電路2 2）電鍍?nèi)芤海╇婂內(nèi)芤? 3）與鍍液接觸的兩個電極）與鍍液接觸的

14、兩個電極電鍍層的生長過程電鍍層的生長過程薄漲厚完成5.2 5.2 表面轉(zhuǎn)化表面轉(zhuǎn)化金屬的表面轉(zhuǎn)化是指采用化學處理液使金屬表金屬的表面轉(zhuǎn)化是指采用化學處理液使金屬表面與溶液界面上產(chǎn)生的化學或電化學反應(yīng)生成穩(wěn)面與溶液界面上產(chǎn)生的化學或電化學反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物薄膜的處理過程定的化合物薄膜的處理過程按照轉(zhuǎn)化過程中是否存在外加電流，分為：按照轉(zhuǎn)化過程中是否存在外加電流，分為：n 化學轉(zhuǎn)化化學轉(zhuǎn)化n電化學轉(zhuǎn)化（即陽極氧化）電化學轉(zhuǎn)化（即陽極氧化）5.2.1 5.2.1 陽極氧化陽極氧化AREee+-+陽離子陰離子電解液陰陽極極陽極氧化與電鍍過程一樣，也是氧化陽極氧化與電鍍過程一樣，也是氧化還原反應(yīng)。只是

15、工件所處極性與電鍍還原反應(yīng)。只是工件所處極性與電鍍相反即為陽極。相反即為陽極。當有外加電流時溶液中當有外加電流時溶液中的水分子被電解同時產(chǎn)的水分子被電解同時產(chǎn)生初生態(tài)的生初生態(tài)的OO氧原子立氧原子立即在陽極與金屬材料（如即在陽極與金屬材料（如鋁）表面發(fā)生氧化反應(yīng)鋁）表面發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧化膜生成氧化膜工件氧化膜的生長過程包含兩個方面氧化膜的生長過程包含兩個方面膜的電化學生成過程膜的電化學生成過程 膜的化學溶解過程膜的化學溶解過程只有膜層的生成速度恒大于溶解速度時，只有膜層的生成速度恒大于溶解速度時，才能獲得較厚的氧化膜才能獲得較厚的氧化膜氧化膜的生長過程氧化膜的生長過程由于電流分布規(guī)律，電化學

16、處理膜層表面結(jié)構(gòu)會放由于電流分布規(guī)律，電化學處理膜層表面結(jié)構(gòu)會放大基體材料表面的缺陷大基體材料表面的缺陷5.2.2 5.2.2 化學轉(zhuǎn)化化學轉(zhuǎn)化化學轉(zhuǎn)化膜是金屬與溶液中物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)化學轉(zhuǎn)化膜是金屬與溶液中物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)生成氧化物等而在金屬表面附著所成的薄膜生成氧化物等而在金屬表面附著所成的薄膜 5.2.2 5.2.2 化學轉(zhuǎn)化膜化學轉(zhuǎn)化膜按成膜的主要組成物按成膜的主要組成物類型類型氧化物膜氧化物膜鉻酸鹽膜鉻酸鹽膜磷酸鹽膜磷酸鹽膜按生產(chǎn)習慣按生產(chǎn)習慣氧化膜氧化膜鈍化膜鈍化膜著色膜著色膜磷化膜磷化膜分類分類5.2.2 5.2.2 化學轉(zhuǎn)化膜（續(xù)）化學轉(zhuǎn)化膜（續(xù)）是鐵與含有錳鐵鋅等的磷酸鹽溶是

17、鐵與含有錳鐵鋅等的磷酸鹽溶液產(chǎn)生化學反應(yīng)在表面生成一層難液產(chǎn)生化學反應(yīng)在表面生成一層難溶于水的磷酸鹽保護膜溶于水的磷酸鹽保護膜鋁零件的化學氧化實際上應(yīng)該是鋁的鋁零件的化學氧化實際上應(yīng)該是鋁的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜化學氧化化學氧化鋼鐵磷化鋼鐵磷化化學轉(zhuǎn)化所需設(shè)備簡單操作方便生產(chǎn)效率高成本低，化學轉(zhuǎn)化所需設(shè)備簡單操作方便生產(chǎn)效率高成本低，適用范圍廣，尤其適用于大型零件組合件、以及難以用適用范圍廣，尤其適用于大型零件組合件、以及難以用電化學方法獲得完整膜層的復(fù)雜零件（如細長管、點焊件、電化學方法獲得完整膜層的復(fù)雜零件（如細長管、點焊件、鉚接件等）鉚接件等） 5.3 5.3 涂裝涂裝利用高分子涂料作

18、原料采用各種涂裝方法使其附著到利用高分子涂料作原料采用各種涂裝方法使其附著到制品表面生成具有各種特性的固著膜層（涂層）制品表面生成具有各種特性的固著膜層（涂層）現(xiàn)代稱作現(xiàn)代稱作高分子涂裝技術(shù)高分子涂裝技術(shù)按施工方法分類按施工方法分類浸涂法浸涂法手工噴涂法手工噴涂法淋涂法淋涂法電泳涂裝電泳涂裝靜電噴涂靜電噴涂粉末涂裝粉末涂裝卷材輥涂法卷材輥涂法這兩種噴涂法油漆均可采用這兩種噴涂法油漆均可采用而粉末只用靜電噴涂而粉末只用靜電噴涂空氣噴涂法空氣噴涂法靜電噴涂靜電噴涂油漆粉末5.3.1 5.3.1 空氣噴涂原理空氣噴涂原理傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的空氣噴涂空氣噴涂利用壓縮空氣將流體吹散利用壓縮空氣將流體吹散成霧狀后

19、附著于被涂物成霧狀后附著于被涂物表面。表面。適用性極廣，對任何復(fù)雜適用性極廣，對任何復(fù)雜工件、任何液體涂料幾乎工件、任何液體涂料幾乎都能適用都能適用 5.3.2 5.3.2 靜電噴涂原理靜電噴涂原理利用靜電場對電荷的作用而實現(xiàn)利用靜電場對電荷的作用而實現(xiàn)適用于工件外形不太復(fù)雜大批量生產(chǎn)的流水線作業(yè)適用于工件外形不太復(fù)雜大批量生產(chǎn)的流水線作業(yè)1 1）以接地的工件陽極接上負高電壓的靜電噴槍）以接地的工件陽極接上負高電壓的靜電噴槍2 2）使涂料霧化并帶負電荷與工件間形成高壓靜電場）使涂料霧化并帶負電荷與工件間形成高壓靜電場3 3）在電場力的作用下涂料粒子迅速飛向異極性的工件）在電場力的作用下涂料粒子

20、迅速飛向異極性的工件表面表面4 4）在工件表面放電）在工件表面放電 使靜電消失涂料便均勻而牢固使靜電消失涂料便均勻而牢固地沉積在工件表面形成了均勻的涂膜地沉積在工件表面形成了均勻的涂膜5.3.2 5.3.2 靜電噴涂示意圖靜電噴涂示意圖123451-高壓靜電發(fā)生器； 2-涂料輸入管； 3-噴槍； 4-涂料霧化微粒； 5-工件工件噴槍涂料霧化電源6 6、生產(chǎn)工藝過程、生產(chǎn)工藝過程所有表面處理工藝都至少包含三個基本步驟：所有表面處理工藝都至少包含三個基本步驟：前處理前處理成膜過程成膜過程 烘烤烘烤/ /固固化化 有些工藝在成膜后還有一個工序有些工藝在成膜后還有一個工序后處理后處理6.1 6.1 電

21、鍍電鍍鋼銅鋅合金材料被電鍍鋼銅鋅合金材料被電鍍清潔清潔干燥干燥水洗水洗電鍍電鍍水洗水洗后處理后處理 水洗水洗浸蝕浸蝕 水洗水洗裝掛裝掛除油除油拆卸拆卸清潔清潔手工清潔處理：手工清潔處理： 清除大量的油污、污物，及厚實的氧化皮清除大量的油污、污物，及厚實的氧化皮裝掛裝掛 ：零件方向保持溶液流動順暢，零：零件方向保持溶液流動順暢，零件位置和數(shù)量利于鍍層均勻沉積、不影件位置和數(shù)量利于鍍層均勻沉積、不影響鍍層質(zhì)量響鍍層質(zhì)量裝掛裝掛化學化學/ /電解電解 除油除油 ：清除表面油脂，使表面容易電鍍清除表面油脂，使表面容易電鍍用酸液對金屬表面進行溶解腐蝕，去除表用酸液對金屬表面進行溶解腐蝕，去除表面氧化膜和

22、鏽蝕產(chǎn)物，提高表面光澤度面氧化膜和鏽蝕產(chǎn)物，提高表面光澤度除油除油浸蝕浸蝕 電鍍電鍍在零件表面沉積上金屬膜層在零件表面沉積上金屬膜層1 1）鈍化）鈍化-在鍍層金屬表面形成一層薄而在鍍層金屬表面形成一層薄而致密的化學轉(zhuǎn)化膜，加強抗腐蝕能力；致密的化學轉(zhuǎn)化膜，加強抗腐蝕能力；2 2）封閉）封閉-機械方法在鍍層孔隙中填充微機械方法在鍍層孔隙中填充微粒如有機物分子，同樣是加強保護作用粒如有機物分子，同樣是加強保護作用后處理后處理干燥干燥一般通過加溫烘烤，使零件表面的水份蒸一般通過加溫烘烤，使零件表面的水份蒸發(fā)干燥；同時可使鈍化膜等固化、穩(wěn)定。發(fā)干燥；同時可使鈍化膜等固化、穩(wěn)定。6.2 6.2 鋁材陽極

23、氧化鋁材陽極氧化/ /化學氧化化學氧化清潔清潔干燥干燥水洗水洗陽極氧化陽極氧化水洗水洗著色著色 水洗水洗浸蝕浸蝕 水洗水洗裝掛裝掛除油除油拆卸拆卸 水洗水洗 封閉封閉化學氧化化學氧化6.3 6.3 噴涂噴涂鋅基合金鋅基合金磷化磷化/ /電鍍電鍍氧化氧化噴砂噴砂24h24h內(nèi)內(nèi) 噴涂噴涂鋼件鋼件鋁件鋁件8h8h內(nèi)內(nèi) 噴涂噴涂噴涂前處理裝掛裝掛化學化學除油除油水洗水洗浸蝕浸蝕手工手工清潔清潔磷化流程磷化流程磷化磷化水洗水洗干燥干燥拆卸拆卸水洗水洗電解板電解板1 1噴漆流程噴漆流程調(diào)漆調(diào)漆噴底漆噴底漆局部保護局部保護烘烤烘烤刮膩子刮膩子噴面漆噴面漆烘烤烘烤打磨打磨噴底漆噴底漆烘烤烘烤前處理前處理2.

24、2.噴粉流程噴粉流程前處理前處理局部保護局部保護噴粉噴粉固化固化打磨打磨刮膩子刮膩子7 7、膜層結(jié)構(gòu)特點及其防護機理、膜層結(jié)構(gòu)特點及其防護機理/ /能力能力各種表面膜層的結(jié)構(gòu)不盡相同，其對基體材料的保護各種表面膜層的結(jié)構(gòu)不盡相同，其對基體材料的保護機理各式各樣。機理各式各樣。電化學保護機理電化學保護機理金屬原電池中陽極腐蝕、而陰極受保護金屬原電池中陽極腐蝕、而陰極受保護因此電鍍層類別中又有陽極性鍍層和陰極性鍍層因此電鍍層類別中又有陽極性鍍層和陰極性鍍層機械保護原理機械保護原理隔離腐蝕介質(zhì)與基體直接接觸、而起到保護屏蔽作用隔離腐蝕介質(zhì)與基體直接接觸、而起到保護屏蔽作用7.1 7.1 電化學保護電

25、化學保護陰極陰極陽極陽極e ee eMeMee eMe Me + +腐蝕介質(zhì)腐蝕介質(zhì)eDeD - -D D1. 1. 鋼上鍍鋅層鋼上鍍鋅層由于鋅相對于鐵基體為陽極性鍍層，在有電解液存在時由于鋅相對于鐵基體為陽極性鍍層，在有電解液存在時先發(fā)生腐蝕，從而保護鋼基體先發(fā)生腐蝕，從而保護鋼基體鈍化膜鈍化膜鍍鋅層鍍鋅層鋼基材鋼基材鍍層有微孔鍍層有微孔鈍化膜致密鈍化膜致密C C當鋅層全部腐蝕完后當鋅層全部腐蝕完后, ,鋼基體發(fā)生腐蝕鋼基體發(fā)生腐蝕, ,出現(xiàn)紅銹出現(xiàn)紅銹. .B B當鈍化膜被腐蝕穿底后當鈍化膜被腐蝕穿底后, ,發(fā)生鋅層的腐蝕、氧化發(fā)生鋅層的腐蝕、氧化, , 出現(xiàn)白色粉狀物出現(xiàn)白色粉狀物. .

26、A A鈍化膜產(chǎn)生腐蝕變黑鈍化膜產(chǎn)生腐蝕變黑在遭遇腐蝕介質(zhì)時：在遭遇腐蝕介質(zhì)時：ABC正常鍍鋅鍍鋅層可達到鍍鋅層可達到336336至至500500小時鋼基材出現(xiàn)鏽蝕小時鋼基材出現(xiàn)鏽蝕彩色鈍化膜可達到彩色鈍化膜可達到9696小時以上不腐蝕小時以上不腐蝕鹽霧試驗鹽霧試驗特別注意7.2 7.2 鋼上的鍍鎳層鋼上的鍍鎳層1 1不致密不致密鎳鍍層相對于鐵是陰極性鍍層鎳鍍層相對于鐵是陰極性鍍層 只有當其無孔隙時才具有良好的保護性只有當其無孔隙時才具有良好的保護性2 2太薄太薄當鍍層達到一定厚度時孔隙率會降低當鍍層達到一定厚度時孔隙率會降低3 3未鍍銅底未鍍銅底增加銅底層也可減少孔隙率增加銅底層也可減少孔隙率

27、4 4鍍多層鎳鍍多層鎳可提高耐腐蝕性可提高耐腐蝕性鋼基材鋼基材鎳鍍層鎳鍍層銅鍍層銅鍍層在光滑表面上鎳層約在光滑表面上鎳層約2020微米就沒有孔隙微米就沒有孔隙但在粗糙表面上需要更厚的鎳鍍層但在粗糙表面上需要更厚的鎳鍍層耐腐蝕性耐腐蝕性表面光潔度表面光潔度基體金屬種類基體金屬種類電鍍工藝因素電鍍工藝因素當鍍鎳層沒有孔隙時，一般會長期保持鎳層外當鍍鎳層沒有孔隙時，一般會長期保持鎳層外觀而不發(fā)生腐蝕變化觀而不發(fā)生腐蝕變化當鹽霧試驗?zāi)芡ㄟ^當鹽霧試驗?zāi)芡ㄟ^CASSCASS試驗試驗8 8小時（中性鹽霧試小時（中性鹽霧試驗一般為驗一般為48-7248-72小時小時）, ,就具有良好保護作用就具有良好保護作用

28、. .若出現(xiàn)腐蝕，即是鋼鐵基體的腐蝕物紅銹若出現(xiàn)腐蝕，即是鋼鐵基體的腐蝕物紅銹（或底層銅的綠色腐蝕物）（或底層銅的綠色腐蝕物）鋼基材鋼基材鎳鍍層鎳鍍層銅鍍層銅鍍層7.3 7.3 銅上鍍鎳層銅上鍍鎳層 鎳相對于銅是陽極性鍍層鎳相對于銅是陽極性鍍層但若鍍層太薄孔隙率太大底層銅易發(fā)生氧化而導致但若鍍層太薄孔隙率太大底層銅易發(fā)生氧化而導致變色（黑色或綠色）變色（黑色或綠色）7.4 7.4 陽極氧化膜陽極氧化膜鋁的陽極氧化膜是一層鋁的陽極氧化膜是一層多孔膜多孔膜，必須進行封閉處理，必須進行封閉處理著色或封閉時可以有水分子或染色劑分子或其著色或封閉時可以有水分子或染色劑分子或其它鹽類分子沉積在孔隙底部，起

29、到封孔的作用，從而它鹽類分子沉積在孔隙底部，起到封孔的作用，從而隔絕了鋁與空氣接觸、提高了抗腐蝕性。隔絕了鋁與空氣接觸、提高了抗腐蝕性。鋁基材鋁基材多孔氧化膜多孔氧化膜著色或封閉著色或封閉分子沉積分子沉積 陽極氧化膜特點陽極氧化膜特點膜層厚度一般為膜層厚度一般為5-205-20微米耐腐蝕性好硬度高絕緣微米耐腐蝕性好硬度高絕緣一般能抵抗一般能抵抗240240小時以上的中性鹽霧試驗小時以上的中性鹽霧試驗最高可通過最高可通過500500小時鹽霧試驗小時鹽霧試驗 若出現(xiàn)腐蝕則是鋁基體材料的腐蝕物：若出現(xiàn)腐蝕則是鋁基體材料的腐蝕物：白色產(chǎn)物白色產(chǎn)物7.5 7.5 化學氧化膜化學氧化膜致密，導電；但薄，耐

30、腐蝕性不如陽極化膜致密，導電；但薄，耐腐蝕性不如陽極化膜鋁上的化學氧化無色膜至少通過鋁上的化學氧化無色膜至少通過100100小時小時的鹽霧試驗的鹽霧試驗彩色膜可通過彩色膜可通過168168小時小時。若腐蝕首先是保護膜發(fā)生變化，一般是出現(xiàn)若腐蝕首先是保護膜發(fā)生變化，一般是出現(xiàn)黑色傾嚮黑色傾嚮 當保護膜被穿透后，鋁基材腐蝕，出現(xiàn)當保護膜被穿透后，鋁基材腐蝕，出現(xiàn)白色產(chǎn)物白色產(chǎn)物鋁基材鋁基材化學氧化膜化學氧化膜7.6 7.6 磷化膜磷化膜鋼的磷化膜是鋼的磷化膜是顯微孔隙結(jié)構(gòu)顯微孔隙結(jié)構(gòu)，因此對油漆等有機涂層具，因此對油漆等有機涂層具有良好的有良好的吸附作用吸附作用，但其耐腐蝕性較差，對鋼基體的保，但

31、其耐腐蝕性較差，對鋼基體的保護作用較弱護作用較弱磷化膜的鹽霧試驗一般只能通過磷化膜的鹽霧試驗一般只能通過2 2小時小時左右左右出現(xiàn)腐蝕時，直接是鋼鐵材料的鏽蝕，首先顏色出現(xiàn)腐蝕時，直接是鋼鐵材料的鏽蝕，首先顏色變黃變黃，嚴重時產(chǎn)生嚴重時產(chǎn)生紅色紅色腐蝕物腐蝕物7.7 7.7 油漆涂層油漆涂層油漆對底材是油漆對底材是機械保護機械保護關(guān)鍵在膜層中不能有孔隙關(guān)鍵在膜層中不能有孔隙必須在基體材料上附著牢固必須在基體材料上附著牢固1.1.底漆底漆加強油漆與金屬基體附著力加強油漆與金屬基體附著力; ;2.2.面漆面漆保護及裝飾作用保護及裝飾作用; ;3.3.只有當油漆各層達到涂料本身規(guī)定的厚度時涂層才只有

32、當油漆各層達到涂料本身規(guī)定的厚度時涂層才 具有規(guī)定的各項性能具有規(guī)定的各項性能 普通油漆層的防護能力應(yīng)該達到鹽霧試驗普通油漆層的防護能力應(yīng)該達到鹽霧試驗500500小時小時以上以上不出現(xiàn)基體材料腐蝕不出現(xiàn)基體材料腐蝕( (戶外使用應(yīng)通過戶外使用應(yīng)通過10001000小時小時) )出現(xiàn)腐蝕即是基體材料的腐蝕出現(xiàn)腐蝕即是基體材料的腐蝕鋼件鋼件出現(xiàn)紅黃色鏽跡出現(xiàn)紅黃色鏽跡鋁或鋅鋁或鋅材料出現(xiàn)白色腐蝕物材料出現(xiàn)白色腐蝕物7.8 7.8 粉末涂層粉末涂層與油漆的作用和性能一樣。同樣是在規(guī)定厚度才能消與油漆的作用和性能一樣。同樣是在規(guī)定厚度才能消除涂層孔隙、達到各項性能指標除涂層孔隙、達到各項性能指標耐蝕

33、性指標及出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象都與油漆涂層一樣耐蝕性指標及出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象都與油漆涂層一樣8 8、表面膜層的質(zhì)量檢測技術(shù)、表面膜層的質(zhì)量檢測技術(shù)8.1 8.1 膜層厚度測量膜層厚度測量A A定義：膜層厚度是指兩個不完全平整的平行定義：膜層厚度是指兩個不完全平整的平行 面之間距是個幾何概念面之間距是個幾何概念由于實際表面不平整和不連續(xù)，而且膜層內(nèi)還可由于實際表面不平整和不連續(xù)，而且膜層內(nèi)還可能存在著氣孔、雜質(zhì)、晶格缺陷和表面吸附分子能存在著氣孔、雜質(zhì)、晶格缺陷和表面吸附分子等，所以等，所以嚴格定義和精確測量膜厚實際上很困難嚴格定義和精確測量膜厚實際上很困難不管用哪種方法，都是一個平均值，而且是包含不管用哪

34、種方法，都是一個平均值，而且是包含了雜質(zhì)、缺陷以及吸附分子在內(nèi)的膜厚值。了雜質(zhì)、缺陷以及吸附分子在內(nèi)的膜厚值。氣孔氣孔晶粒界面晶粒界面空穴、晶格缺陷空穴、晶格缺陷B B假想膜層剖面假想膜層剖面C C測量方法分成：測量方法分成：1 1）破壞性測量）破壞性測量 膜層和基材同時受到破壞，或僅膜層受到破壞膜層和基材同時受到破壞，或僅膜層受到破壞2 2）非破壞性測量）非破壞性測量 膜層與基材均未受到破壞膜層與基材均未受到破壞 通常根據(jù)表面信息間接求出厚度如通過測定其通常根據(jù)表面信息間接求出厚度如通過測定其 磁化率和導電度求出厚度磁化率和導電度求出厚度常用厚度測量法的種類與特點常用厚度測量法的種類與特點-

35、 -破壞性法破壞性法方法方法原理或特點原理或特點厚度範圍及精度厚度範圍及精度金相法金相法切割拋光浸蝕顯微鏡觀察切割拋光浸蝕顯微鏡觀察橫截面操作複雜易測小件橫截面操作複雜易測小件最小膜厚光學顯微鏡最小膜厚光學顯微鏡2um掃描電鏡掃描電鏡0.01um.電解法電解法(庫侖計庫侖計)用適合膜層與基體的電解液對用適合膜層與基體的電解液對一定面積膜層進行恒電流陽極電一定面積膜層進行恒電流陽極電解根據(jù)溶解時間求厚度可測解根據(jù)溶解時間求厚度可測多層各厚度多層各厚度,不用小件和複雜件不用小件和複雜件.測量範圍測量範圍 0.5300um,誤差誤差5點滴點滴液流法液流法對膜層進行化學溶解根據(jù)時間對膜層進行化學溶解根

36、據(jù)時間或液流體積求厚度裝置簡單或液流體積求厚度裝置簡單操作簡便操作簡便誤差高達誤差高達30析出析出附著量附著量測定單位面積膜層析出或附著量測定單位面積膜層析出或附著量求平均厚度求平均厚度誤差誤差5測微計測微計先測總厚度褪膜后測基體厚度先測總厚度褪膜后測基體厚度計算差值計算差值方法方法原理或特點原理或特點厚度範圍及精度厚度範圍及精度磁性法磁性法測定傳感器與基體間磁引力或磁測定傳感器與基體間磁引力或磁阻變化阻變化, ,換算厚度換算厚度. .適用強磁性基適用強磁性基體上的非磁性膜層體上的非磁性膜層磁性或非磁磁性或非磁性基體上的鎳鍍層性基體上的鎳鍍層. .含磁力法含磁力法場強法、矯頑力法和磁感應(yīng)法場強

37、法、矯頑力法和磁感應(yīng)法5-7505-750umum誤差誤差1010，帶微機的高達帶微機的高達 1 1渦流法渦流法探測器內(nèi)裝通高頻電流的線圈探測器內(nèi)裝通高頻電流的線圈當靠近導體時當靠近導體時將產(chǎn)生渦流將產(chǎn)生渦流通通過測定流經(jīng)線圈的電流變化，間過測定流經(jīng)線圈的電流變化，間接測定厚度接測定厚度1-10001-1000umum誤差誤差 1 1射線射線法法測量射線穿透量或反射量測量射線穿透量或反射量求膜求膜厚厚膜層和基體的原子序數(shù)差別膜層和基體的原子序數(shù)差別大大就可測量就可測量特適用貴金屬層特適用貴金屬層測量面積可小至測量面積可小至0.20.2mmmm2 2；厚度厚度金可達金可達5050umum，銅，銅

38、和鎳和鎳300300umum熒光熒光X X射線法射線法測定熒光測定熒光X X射線強度射線強度換算膜厚換算膜厚. .面積小面積小0.050.05mmmm2 2厚度厚度1515umum非破壞性法非破壞性法8.2 膜層表面粗糙度的檢驗?zāi)颖砻娲植诙鹊臋z驗表面粗糙度是指表面微觀不平高度的算術(shù)平均值表面粗糙度是指表面微觀不平高度的算術(shù)平均值測定方測定方法法 接觸法接觸法非接觸法非接觸法 觸針式觸針式比較法比較法光學式光學式樣板對照法樣板對照法光反射法光反射法光切斷法光切斷法光干涉法光干涉法檢測中的注意事項檢測中的注意事項1 1）測量方向測量方向 垂直于被測表面的法向剖面即垂直加工刀紋的剖面垂直于被測表面

39、的法向剖面即垂直加工刀紋的剖面2 2）測量部位測量部位 選擇有代表性的一或幾處進行檢測選擇有代表性的一或幾處進行檢測3 3）表面缺陷表面缺陷 針孔、麻點、毛刺等不計入粗糙度數(shù)值針孔、麻點、毛刺等不計入粗糙度數(shù)值4 4）取樣長度取樣長度 應(yīng)規(guī)定以防止形狀誤差和波紋度對測量結(jié)果影響應(yīng)規(guī)定以防止形狀誤差和波紋度對測量結(jié)果影響8.3 8.3 膜層的硬度檢測膜層的硬度檢測縣微硬度：載荷低于縣微硬度：載荷低于5-10N5-10N的硬度的硬度（國際標準規(guī)定（國際標準規(guī)定2N2N以下）以下）硬度是膜層材料抵抗外來物擠壓變形的能力硬度是膜層材料抵抗外來物擠壓變形的能力常作膜層耐磨性應(yīng)用的首要指標常作膜層耐磨性應(yīng)

40、用的首要指標8.4 8.4 膜層結(jié)合強度的檢測膜層結(jié)合強度的檢測多數(shù)測量方法都是破壞性的常用如下多數(shù)測量方法都是破壞性的常用如下結(jié)合力結(jié)合力 附著力附著力1 1）使膜發(fā)生局部變形的方法摩擦法）使膜發(fā)生局部變形的方法摩擦法2 2）使基材發(fā)生變形的方法彎曲法）使基材發(fā)生變形的方法彎曲法3 3）使用粘接劑的方法百格膠帶法）使用粘接劑的方法百格膠帶法4 4）其它淬火法）其它淬火法劃痕法（百格膠帶法）劃痕法（百格膠帶法）彎曲法彎曲法熱震法熱震法摩擦拋光法摩擦拋光法剝離法剝離法纏繞法纏繞法銼刀法銼刀法 .張應(yīng)力開裂張應(yīng)力開裂 壓應(yīng)力開裂壓應(yīng)力開裂 導致脫層導致脫層 張應(yīng)力開裂張應(yīng)力開裂 和基體斷裂和基體斷

41、裂張應(yīng)力開裂和脫層張應(yīng)力開裂和脫層8.5 8.5 膜層孔隙率的檢測膜層孔隙率的檢測孔隙率是膜層到基體通道中單位面積上氣孔的數(shù)目孔隙率是膜層到基體通道中單位面積上氣孔的數(shù)目大多用化學方法測定：大多用化學方法測定：貼濾紙法、涂膏法、浸漬法等貼濾紙法、涂膏法、浸漬法等8.6 8.6 膜層耐蝕性的檢測膜層耐蝕性的檢測H鹽霧試驗鹽霧試驗H腐蝕膏試驗腐蝕膏試驗H濕熱試驗濕熱試驗H周浸試驗周浸試驗HSO2SO2腐蝕試驗腐蝕試驗HH2SH2S腐蝕試驗腐蝕試驗H大氣暴曬試驗大氣暴曬試驗中性鹽霧中性鹽霧 NSSNSS乙酸鹽霧乙酸鹽霧 AASS AASS 銅加速乙酸鹽霧銅加速乙酸鹽霧 CASS CASS NaCl

42、NaCl 5050 5g/l5g/l溶液溶液353522pHpH6.5-7.26.5-7.2溫度溫度增加冰乙酸增加冰乙酸3.1-3.33.1-3.33535 22再加入再加入CuCl2CuCl2H2OH2O0.260.26 0.02g/l0.02g/l3.1-3.33.1-3.35050 22試驗報告中應(yīng)包括以下內(nèi)容試驗報告中應(yīng)包括以下內(nèi)容1 1所依據(jù)的試驗標準號所依據(jù)的試驗標準號 2 2所用鹽和水的類型所用鹽和水的類型 3 3被測材料或產(chǎn)品的類型被測材料或產(chǎn)品的類型 4 4試樣的尺寸、形狀、試樣面積和表面狀態(tài)試樣的尺寸、形狀、試樣面積和表面狀態(tài) 5 5試樣的制備，包括試驗前的清洗和對試樣邊緣

43、或試樣的制備，包括試驗前的清洗和對試樣邊緣或 其它特殊區(qū)域的保護措施其它特殊區(qū)域的保護措施 6 6膜層的已知特征及表面處理說明膜層的已知特征及表面處理說明 7 7試樣數(shù)量試樣數(shù)量 8 8試驗后的清洗方法試驗后的清洗方法 9 9試樣放置角度試樣放置角度 1010試驗周期及中間檢查結(jié)果試驗周期及中間檢查結(jié)果 1111試驗溶液和試驗溶液和pHpH值值 1212試驗溫度試驗溫度 1313收集液的密度收集液的密度 1414影響試驗結(jié)果的意外情況影響試驗結(jié)果的意外情況 1515檢查的時間間隔檢查的時間間隔 8.7 其它膜層及界面的形貌表面分析膜層及界面的形貌表面分析膜層及界面的成分與結(jié)構(gòu)分析膜層及界面的成

44、分與結(jié)構(gòu)分析膜層內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變的檢測膜層內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變的檢測外觀外觀耐磨性耐磨性氧化膜的封閉能力氧化膜的封閉能力9 9公司表面實驗室其它測試公司表面實驗室其它測試項次項次儀器儀器檢測? 容檢測? 容備註備註原理原理1.感應(yīng)耦合電1.感應(yīng)耦合電漿光譜分析漿光譜分析儀儀ICP(60萬萬)Ag, Al, B, Ba, Bi,Ca,Cd,Co,Cr,Cu,Fe, Ga, In,K,Li,Mg,Mn,Na, Ni,Pb,Sr,Tl, Zn,Pd.具備標準溶液才具備標準溶液才能測試樣品能測試樣品可定性定量可定性定量將物質(zhì)溶解成微將物質(zhì)溶解成微粒粒,燒至燒至78000度度,反射出不同譜線反射出不同譜線.2.紫外線及可2.紫外線及可見光光譜儀見光光譜儀UVP,Cr,有機染料，有機染料，Ni,Fe,Cu,可定性定量可定性定量液體試樣液體試樣-可見光可見光-紫外線紫外線(吸收光吸收光)3.付立葉紅外3.付立葉紅外線光譜儀線光譜儀FT-IR(50