第六章電鍍、化學(xué)鍍及化學(xué)熱處理

第六章電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜及化學(xué)熱處理1第六章（1）電鍍2§1.電鍍電鍍是指在含有預(yù)鍍金屬的鹽類溶液中，以被鍍金屬為陰極，通過電解作用，使鍍液中預(yù)鍍金屬的陽離子在基體金屬表面沉積出來，形成鍍層的一種表面加工方法。鍍層的功能：防護(hù)性鍍層裝飾性鍍層功能性鍍層3一、電鍍基礎(chǔ)知識(shí)電鍍液主鹽：是指鍍液中能在陰極上沉積出所要求鍍層金屬的鹽，用于提供金屬離子。包括主鹽、絡(luò)合劑、附加鹽、緩沖劑、陽極活化劑、添加劑絡(luò)合劑：能絡(luò)合主鹽中的金屬離子形成絡(luò)合物的物質(zhì)。絡(luò)合物是一種由簡單化合物相互作用而形成的“分子化合物”。附加鹽：附加鹽是電鍍液中除主鹽外的某些堿金屬或堿土金屬鹽類，主要用于提高電鍍液的導(dǎo)電性，對(duì)主鹽中的金屬離子不起絡(luò)合作用。4陽極活化劑：鍍液中能促進(jìn)陽極活化的物質(zhì)稱陽極活化劑。陽極活化劑的作用是提高陽極開始鈍化的電流密度，從而保證陽極處于活化狀態(tài)而能正常地溶解。緩沖劑：指用來穩(wěn)定溶液酸堿度的物質(zhì)。添加劑：添加劑是指不會(huì)明顯改變鍍層導(dǎo)電性，而能顯著改善鍍層性能的物質(zhì)。根據(jù)在鍍液中所起的作用，添加劑可分為：光亮劑、整平劑、潤濕劑和抑霧劑等。5電鍍反應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)：被鍍的零件為陰極，與直流電源的負(fù)極相連，金屬陽極與直流電源的正極連接，陽極與陰極均浸入鍍液中。Mn++ne→MM-ne→Mn+67法拉第定律：電流通過鍍液時(shí)，電解質(zhì)溶液發(fā)生電解反應(yīng)，陰極上不斷有金屬析出，陽極金屬不斷溶解。因此，金屬的析出(或溶解)量必定與通過的電荷[量]有關(guān)。m=kQ

m=kItm-電極上所形成產(chǎn)物的質(zhì)量；Q-電量；k-單位電量時(shí)在電極上可形成產(chǎn)物的質(zhì)量，稱之為該產(chǎn)物的電化當(dāng)量；I-電流；t-通電時(shí)間。8電鍍時(shí)，陰極上實(shí)際析出的物質(zhì)的質(zhì)量并不等于根據(jù)法拉第定律得到的計(jì)算結(jié)果，實(shí)際值總小于計(jì)算值。這是由于電極上的反應(yīng)不只一個(gè)，例如鍍鎳時(shí)，在陰極上除發(fā)生Ni2++2e=Ni2H++2e=H2副反應(yīng)消耗了部分電荷(量)，使電流效率降低。電流效率就是實(shí)際析出物質(zhì)的質(zhì)量與理論計(jì)算析出物質(zhì)的質(zhì)量之比，即η＝(m’/m)×100％=(m’/kIt)×100％電流效率：9指電鍍液所具有的使金屬鍍層厚度均勻分布的能力，也稱均鍍能力。電鍍液的分散能力越好，在不同陰極部位所沉積出的金屬層厚度就越均勻。根據(jù)法拉第電解定律可知，陰極各部分所沉積的金屬量(金屬的厚度)取決于通過該部位電流的大小。故鍍層厚度均勻與否，實(shí)質(zhì)上就是電流在陰極鍍件表面上的分布是否均勻。電鍍液的分散能力：10指電鍍液所具有的使鍍件的深凹處沉積上金屬鍍層的能力。電鍍液的覆蓋能力：

分散能力和覆蓋能力不同，前者是說明金屬在陰極表面分布均勻程度的問題，它的前提是在陰極表面都有鍍層；而后者是指金屬在陰極表面的深凹處有無沉積層的問題。11液相傳質(zhì)電化學(xué)反應(yīng)電結(jié)晶金屬的電沉積過程鍍液中的水化金屬離子或絡(luò)離子從溶液內(nèi)部向陰極界面遷移，到達(dá)陰極的雙電層溶液一側(cè)；水化金屬離子或絡(luò)離子通過雙電層，并去掉它周圍的水化分子或配位體層，從陰極上得到電子生成金屬原子(吸附原子)；金屬原子沿金屬表面擴(kuò)散到達(dá)結(jié)晶生長點(diǎn)，以金屬原子態(tài)排列在晶格內(nèi)，形成鍍層。電鍍時(shí)，以上三個(gè)步驟是同時(shí)進(jìn)行的，但進(jìn)行的速度不同，速度最慢的一個(gè)被稱為整個(gè)沉積過程的控制性環(huán)節(jié)。不同步驟作為控制性環(huán)節(jié)，最后的電沉積結(jié)果是不一樣的。12pH值的影響：影響電鍍質(zhì)量的因素鍍液中的PH值可以影響氫的放電電位，堿性夾雜物的沉淀，還可以影響絡(luò)合物或水化物的組成以及添加劑的吸附程度。電鍍過程中，若pH值增大，則陰極效率比陽極效率高，pH值減小則反之。通過加入適當(dāng)?shù)木彌_劑可以將pH值穩(wěn)定在一定范圍。13添加劑的影響：鍍液中的光亮劑、整平劑、潤濕劑等添加劑能明顯改善鍍層組織。起作用的原因是由于它們?cè)陔娊庖褐行纬筛叻稚⒍鹊臍溲趸锘蛄蚧锬z體，吸附在陰極表面阻礙金屬析出，提高陰極極化作用。無機(jī)添加劑有機(jī)添加劑起作用的原因是這類添加劑多為表面活性物質(zhì)，它們會(huì)吸附在陰極表面形成一層吸附膜，阻礙金屬析出，因而提高陰極極化作用。另外，某些有機(jī)添加劑在電解液中形成膠體，會(huì)與金屬離子絡(luò)合形成膠體-金屬離子型絡(luò)合物，阻礙金屬離子放電而提高陰極極化作用。14任何電鍍液都必須有一個(gè)能產(chǎn)生正常鍍層的電流密度范圍。當(dāng)電流密度過低時(shí)，陰極極化作用較小，鍍層結(jié)晶粗大，甚至沒有鍍層。隨著電流密度的增加，陰極極化作用隨著增加，鍍層晶粒越來越細(xì)。當(dāng)電流密度過高，超過極限電流密度時(shí)，鍍層質(zhì)量開始惡化，甚至出現(xiàn)海綿體、枝晶狀、“燒焦”及發(fā)黑等。電流密度的影響電流波形的影響電流波形的影響是通過陰極電位和電流密度的變化來影響陰極沉積過程的，它進(jìn)而影響鍍層的組織結(jié)構(gòu)，甚至成分，使鍍層性能和外觀發(fā)生變化。15電解液溫度的升高能使擴(kuò)散加快，降低濃差極化；此外，升溫還能使離子的脫水過程加快。離子和陰極表面活性增強(qiáng)，也降低了電化學(xué)極化，導(dǎo)致結(jié)晶變粗。另一方面，溫度升高能增加鹽類的溶解度，從而增加導(dǎo)電和分散能力；還可以提高電流密度上限，從而提高生產(chǎn)效率。溫度的影響攪拌的影響攪拌可降低陰極極化，使晶粒變粗，但可提高電流密度，從而提高生產(chǎn)率。此外，攪拌還可增強(qiáng)整平劑的效果。16二、鍍前預(yù)處理和鍍后處理電鍍工藝過程一般包括電鍍前預(yù)處理、電鍍及鍍后處理三個(gè)階段。鍍前處理第一步使表面粗糙度達(dá)到一定要求，磨光、拋光；第二步去油脫脂，溶劑溶解、化學(xué)、電化學(xué)；第三步除銹，機(jī)械、酸洗、電化學(xué)；第四步活化處理，弱酸中侵蝕。鍍后處理鈍化處理除氫處理17三、電鍍金屬鍍鋅：鍍鋅主要用于鋼鐵等黑色金屬的防腐。電鍍鋅工藝可采用酸性和堿性電鍍液兩種，陽極使用純鋅。酸性電鍍液價(jià)廉且電流效率高，電鍍速度快，缺點(diǎn)是均鍍能力差。堿性電鍍液價(jià)格雖高，但均鍍能力好。鍍銅：鍍銅用作防護(hù)裝飾性鍍層體系的底層，也可以用來改善基體與鍍層間的結(jié)合力。此外，鍍銅還可用于鋼鐵件的防滲碳，印刷線路板、塑料電鍍和電鑄模等方面。

鍍鎳：鍍鎳可用作表面鍍層，也可作為多層電鍍的底層或中間層。

18四、電鍍合金在陰極上同時(shí)沉積出兩種或兩種以上金屬，形成結(jié)構(gòu)和性能符合要求的鍍層的工藝過程，稱為電鍍合金。合金鍍層具有許多單金屬鍍層所不具備的特殊性能，如外觀、顏色、硬度、磁性、半導(dǎo)體性、耐蝕以及裝飾等方面的性能。此外，通過電鍍合金還可以制取高熔點(diǎn)和低熔點(diǎn)金屬組成的合金，以及具有優(yōu)異性能的非晶態(tài)合金鍍層。19應(yīng)用電鍍銅錫合金電鍍銅鋅合金電鍍鉛錫合金20§2.電刷鍍與槽鍍相比較，電刷鍍的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，攜帶方便，不需要大的鍍槽設(shè)備；工藝簡單，操作方便，鍍筆能觸及的地方均可電刷鍍，適用于不解體機(jī)件的現(xiàn)場(chǎng)維修和野外搶修；鍍層種類多，與基體材料的結(jié)合力強(qiáng)，力學(xué)性能好；沉積速度快，但須高電流密度進(jìn)行操作。缺點(diǎn)：勞動(dòng)強(qiáng)度大，消耗鍍液較多，消耗陽極包纏材料。21電刷鍍應(yīng)用修復(fù)表面強(qiáng)化表面改性處理與其他技術(shù)復(fù)合22一、基本原理圖電刷鍍工作原理示意圖23二、電刷鍍?cè)O(shè)備設(shè)備特點(diǎn)多為便攜式或可移動(dòng)式，體積小、重量輕，便于拿到現(xiàn)場(chǎng)使用或進(jìn)行野外搶修。既不需要鍍槽，也不需要掛具，設(shè)備數(shù)量大大減少。占用場(chǎng)地也小，設(shè)備對(duì)場(chǎng)地設(shè)施的要求大大降低。一套設(shè)備可以完成多種鍍層的刷鍍。鍍筆（陽極）材料主要采用高純細(xì)石墨，是不溶性陽極。石墨的形狀可根據(jù)需要制成各種樣式，以適應(yīng)被鍍工件表面形狀。刷鍍某些鍍液時(shí)，也可以采用金屬材料作陽極。設(shè)備的用電量、用水量比槽鍍少得多，可以節(jié)約能源、資源。24專用直流電源整流電路：提供平穩(wěn)直流輸出，輸出電壓可無級(jí)調(diào)節(jié)，一般范圍為0-30V，輸出電流為0-150A。正負(fù)極性轉(zhuǎn)換裝置：可任意選擇陽極或陰極過載保護(hù)電路：用在刷鍍過程中，當(dāng)電流超過額定值后，快速切斷主電源，以保證電源和零件不會(huì)因短路而燒壞。安培計(jì)：用于在動(dòng)態(tài)下計(jì)量電刷鍍消耗的電量，從而能精確地控制鍍層厚度。25鍍筆26陽極材料：具有良好的導(dǎo)電性，能持續(xù)通過高的電流密度，不污染鍍液，易于加工等。高純石墨、鉑-銥合金、不銹鋼、可溶性陽極陽極形狀：圓柱、圓棒、月牙、長方、半圓、細(xì)棒和扁條等27陽極包裹：絕緣手柄散熱片鍍筆的使用和保護(hù)28供液、集液裝置刷鍍時(shí)，根據(jù)被鍍零件的大小，可以采用不同的方式給鍍筆供液，如蘸取式、澆淋式和泵液式，關(guān)鍵是要連續(xù)供液，以保證金屬離子雪的電沉積能正常進(jìn)行。流淌下來的溶液一般采日用塑料桶、塑料盤等容器收集，以供循環(huán)使用。29三、電刷鍍?nèi)芤哄円禾攸c(diǎn)電刷鍍?nèi)芤捍蠖鄶?shù)是金屬有機(jī)絡(luò)合物水溶液，絡(luò)合物在水中有相當(dāng)大的溶解度，并且有很好的穩(wěn)定性。鍍液中金屬離子的含量通常比槽鍍高幾倍到幾十倍。不同鍍液呈不同的顏色，透明清晰，沒有渾濁或沉淀現(xiàn)象，便于鑒別。性能穩(wěn)定，能在較寬的電流密度和溫度范圍內(nèi)使用、使用過程中不必調(diào)整金屬離子濃度。不燃、不爆、無毒性，大多數(shù)鍍液接近中性，腐蝕性?。蚨鼙ＷC手工操作的安全，也便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。除金、銀等個(gè)別鍍液外，均不采用有毒的絡(luò)合劑和添加劑?，F(xiàn)無氰金鍍液已經(jīng)研制出來。鍍液固化技術(shù)和固體制劑的研制成功，給鍍液的運(yùn)輸、保管帶來了極大的方便。30預(yù)處理液電凈液：電凈液的作用是用電化學(xué)方法去除被鍍零件表面的油污。以磷酸三鈉為主體，另加氫氧化鈉、碳酸鈉等。溶液呈堿性，對(duì)任何金屬材料表面都有脫脂凈化作用。電凈處理通常采用陰極除油，即把工件接電源負(fù)極，鍍筆接電源正極。利用工件表面（陰極）析出的大量氫氣把油膜撕裂，同時(shí)由于電凈溶液對(duì)油的乳化和皂化作用，以及鍍筆對(duì)工件表面的擦拭作用，可達(dá)到良好的除油效果。31除油速度快、效果好，但對(duì)氫氣敏感的材料不宜采用，否則，會(huì)引起材料氫脆。為避免材料的氫脆，也可采用陽極除油，即把工件接電源正極。鍍筆接電源負(fù)極。利用工件表面析出的氧氣撕裂油膜。由于陽極除油時(shí)氧氣的析出量比陰極除油時(shí)氫氣的析出量少一倍。所以陽極除油速度相對(duì)較慢，另外．由于陽極除油對(duì)工件表面金屬有刻蝕作用，所以，陽極除油不適于有色金屬。為了達(dá)到更好的除油效果，還可采用陰極除油與陽極除油交替進(jìn)行的聯(lián)合除油。對(duì)鑄鐵材料表面進(jìn)行電凈時(shí)，可在電凈液中加入５～10ｍl的水基清洗劑，效果會(huì)更好。32活化處理的實(shí)質(zhì)是對(duì)工件的表面進(jìn)行電解刻蝕和化學(xué)腐蝕?；罨海夯罨旱淖饔檬怯没瘜W(xué)腐蝕和電解腐蝕的方法，去除被鍍零件表面的氧化膜和銹斑，使其露出金屬本身組織。一般活化液都是酸性水溶液，具有較強(qiáng)的去除金屬氧化物的能力?；罨悍譃閺?qiáng)活化液和弱活化液。33強(qiáng)活化液又分為硫酸型活化液和鹽酸型活化液。硫酸型活化液可采用各種金屬，尤其是鎳、鉻、不銹鋼、耐熱合金，作用比較溫和，正、反極都可使用；鹽酸型活化液比硫酸型活化液作用強(qiáng)烈，也適用于各種金屬，主要是鑄鐵、碳鋼、鉛及其合金，只能反極性作用。檸檬酸型活化液屬弱活化液，反極性作用，作用溫和，有溶解石墨和碳化物的能力。因此，通常在鋼鐵零件強(qiáng)活化之后，再用檸檬酸型活化液吸附出工件表面的碳黑，使工件顯露銀白色的新鮮表面，以利提高鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。一些有色金屬僅用弱活化液活化后即可刷鍍。34電刷鍍?nèi)芤簡谓饘馘円汉辖疱円簭?fù)合金屬鍍液35鈍化液：用于在鋁、鋅、鎘等金屬表面生成能提高表面耐蝕性的鈍態(tài)氧化膜的溶液。常用的有鉻酸鹽、硫酸鹽及磷酸鹽等的溶液.鈍化液和退鍍液退鍍液：用于退除鍍件表面不合格鍍層、多余鍍層的溶液。退鍍一般是采用電化學(xué)方法進(jìn)行，在反向電流(鍍件接正極)下操作。退鍍液的品種較多，成分較為復(fù)雜，主要由不同的酸類、堿類、鹽類、金屬緩蝕劑、緩沖劑和氧化劑等組成。36四、電刷鍍工藝工藝特點(diǎn)由于鍍筆與工件有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，散熱條件好，在使用大電流密度刷鍍時(shí)，不易使工件過熱。其鍍層的形成是一個(gè)斷續(xù)結(jié)晶過程，鍍液中的金屬離子只是在鍍筆與工件接觸的那些部位放電、還原結(jié)晶。鍍筆的移動(dòng)限制了晶粒的長大和排列，因而鍍層中存在大量的超細(xì)晶粒和高密度的位措，這是鍍層強(qiáng)化的重要原因。鍍液能隨鍍筆及時(shí)送到工件表面，大大縮短了金屬離子擴(kuò)散過程，不易嚴(yán)生金屬離子貧乏現(xiàn)象。加上鍍液中金屬離子含量高，允許使用比槽鍍大得多的電流密度，因而鉸層的沉積速度快。使用手工操作，方便靈活，尤其對(duì)于復(fù)雜型面，凡是鍍筆能觸及到的地方均可鍍上，非常適用于大設(shè)備的不解體現(xiàn)場(chǎng)修理。37鍍前預(yù)處理1.表面整修：待鍍件的表面必須平滑，故鍍件表面存在的毛刺、錐度、不圓度和疲勞層，都要用切削機(jī)床精工修理，或用砂布、金相砂紙打磨，以獲得正確的幾何形狀和暴露出基體金屬的正常組織，一般在修整后的鍍件表面粗糙度Ra應(yīng)在5μm以下。對(duì)于鍍件表面的腐蝕凹坑和劃傷部位，可用油石、細(xì)銼、風(fēng)動(dòng)指狀或片段狀砂輪進(jìn)行開槽修形，使腐蝕坑和劃痕與基體表面呈圓滑過渡。通常修形后的寬度為原腐蝕凹坑寬度的兩倍以上。對(duì)于狹而深的劃傷部位應(yīng)適當(dāng)加寬，使鍍筆可以接觸溝槽、凹坑底部。382.表面清理：

指采用化學(xué)及機(jī)械的方法對(duì)鍍件表面的油污、銹斑等進(jìn)行清理。當(dāng)鍍件表面有大量油污時(shí)，先用汽油、煤油、丙酮或乙醇等有機(jī)溶劑去除絕大部分油污，然后再用化學(xué)脫脂溶液除去殘留油污，并用清水洗凈。若表面有較厚的銹蝕物，可用砂布打磨、鋼絲刷刷除或噴砂處理，以除去銹蝕物。對(duì)于表面所沾油污和銹斑很少的鍍件，不必采用上述處理方法而直接用電凈法和活化法來清除油污和銹斑。393.電凈處理：電凈處理就是槽鍍工藝中的電解脫脂。刷鍍中對(duì)任何基體金屬都用同一種脫脂溶液，只是不同的基體金屬所要求的電壓和脫脂時(shí)間不一樣。電凈時(shí)一般采用正向電流(鍍件接負(fù)極)，對(duì)有色金屬和對(duì)氫脆特別敏感的超高強(qiáng)度鋼，采用反向電流(鍍件接正極)。電凈后的表面應(yīng)無油跡，對(duì)水潤濕良好，不掛水珠。404.活化處理：活化處理用以去除鍍件在脫脂后可能形成的氧化膜并使鍍件表面受到輕微刻蝕而呈現(xiàn)出金屬的結(jié)晶組織，確保金屬離子能在新鮮的基體表面上還原并與基體牢固結(jié)合，形成結(jié)合強(qiáng)度良好的鍍層?；罨瘯r(shí)，一般采用陽極活化(鍍筆接負(fù)極)。41鍍件刷鍍刷鍍打底層由于刷鍍層在不同金屬上結(jié)合強(qiáng)度不同，有些刷鍍層不能直接沉積在鋼鐵上，故針對(duì)一些特殊鍍種要先刷鍍一層打底層作為過渡，厚度一般為0.001mm—0.01mm。特殊鎳或鈷鍍液。用于一般金屬、特別是不銹鋼、鉻、鎳等材料和高熔點(diǎn)金屬作為打底層，以使基體金屬與鍍層有良好的結(jié)合力。酸性活化后可不經(jīng)水清洗，在不通電條件下用特殊鍍鎳液擦試待鍍表面，然后立即刷鍍特殊液。堿銅鍍液。堿銅的結(jié)合比特殊鎳差，但鍍液對(duì)疏松的材料(如鑄鋼、鑄鐵)和軟金屬(如錫、鋁等)的腐蝕性比特殊鎳小，所以常作為鑄鋼、鑄鐵、錫、鋁的打底層。低氫脆鎘鍍液。對(duì)氫特別敏感的超高強(qiáng)度鋼，經(jīng)陽極電凈、陰極活化后，用低氫脆鎘作打底層，可以提高鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度并避免滲氫的危險(xiǎn)。42刷鍍工作涂層

工作鍍層是一種表面最終刷鍍層，其作用是滿足表面的力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能等特殊要求。根據(jù)鍍層性能的需要來選擇合適的刷鍍?nèi)芤?。例如用于耐磨的表面，工作鍍層可以選用鎳、鎳-鎢和鈷—鎢合金等。對(duì)于裝飾表面，工作鍍層可選用金、銀、鉻、半光亮鎳等。對(duì)于要求耐腐蝕的表面，工作鍍層可選用鎳、鋅、鎘等。鍍后處理刷鍍完畢要立即進(jìn)行鍍后處理，清除鍍件表面的殘積物、如水跡、殘液痕跡等，采取必要的保護(hù)方法，如烘干、打磨、拋光、涂油等，以保證刷鍍零件完好如初。43電刷鍍主要工藝參數(shù)的選擇１)刷鍍電壓當(dāng)電壓偏高時(shí)，刷鍍電流相應(yīng)提高，發(fā)熱量也增大，從而使鍍液溫度升高，導(dǎo)致鍍層表面很容易干燥。這種情況下，不僅鍍液浪費(fèi)大，陽極燒損嚴(yán)重，而且容易使鍍層粗糙發(fā)黑，甚至過熱脫落。當(dāng)電壓偏低時(shí)，沉積速度太慢，會(huì)使鍍層質(zhì)量下降。為了保證得到高質(zhì)量的鍍層和提高生產(chǎn)效率，應(yīng)按每種溶液確定的電壓范圍靈活使用。44當(dāng)工件被鍍面積小時(shí)、平作電壓宜低一些；被鍍面積大時(shí)，工作電壓宜高一些。鍍筆與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較慢時(shí)，電壓應(yīng)低一些；反之，電壓應(yīng)高一些，若鍍液與工件溫度較低，則起鍍電壓應(yīng)低些，然后可逐漸提高。對(duì)同一種鍍液和相同的工藝條件下，整個(gè)鍍積過程中的工作電壓有時(shí)也要視情況不斷調(diào)節(jié)。45允許使用大電流密度而不“燒焦”工件表面，提高沉積速度和生產(chǎn)效率。２)鍍筆與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度對(duì)溶液起攪拌作用，使溶液的濃度、電流密度在被鍍表面上不斷變化，克服濃差極化現(xiàn)象，使更多的金屬離子有機(jī)會(huì)還原沉積。相對(duì)運(yùn)動(dòng)能機(jī)械地驅(qū)除工件表面上的氣泡和其它雜質(zhì)，有利于減少氫脆，提高鍍層質(zhì)量。造成晶粒斷續(xù)成長的結(jié)晶過程，形成高密度位錯(cuò)，有利于細(xì)化晶粒、強(qiáng)化鍍層，提高鍍層的力學(xué)性能。46相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度太慢時(shí)，鍍筆與工件接觸部位發(fā)熱量大，鍍層易發(fā)黑；局部還原時(shí)間長，鍍層生長太快，組織易粗糙；若鍍液供送不充分，還會(huì)造成局部離子貧乏，組織疏松。相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度太快時(shí)；會(huì)降低電流效率和沉積速度；形成的鍍層雖然致密，但應(yīng)力太大，鍍層易脫落。47工件溫度：在刷鍍操作的整個(gè)過程中，工件的理想溫度是在15~35℃范圍內(nèi)，最低不能低于10℃，最高不宜超過50℃。在冬季環(huán)境溫度比較低時(shí)，工件的起始溫度也不能低于10℃。低于10℃時(shí)鍍前工件必須預(yù)熱。小工件可直接放在熱水中浸泡或用熱水沖洗，較大的工件或?qū)Υ蠊ぜ植克㈠儠r(shí)，也可甲熱水沖洗或用電熱器烘烤。如果工件允許的話，可用噴燈或氣焊槍對(duì)工件局部加熱，使溫度提高到10℃以上。對(duì)不宜預(yù)熱的工件，只能用較低的電壓和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度起鍍。３)電刷鍍的溫度控制48在夏季環(huán)境溫度較高時(shí)，不低于20℃時(shí)可直接用正常的電壓和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度起鍍。隨刷鍍的進(jìn)行，工件溫度逐漸升高。當(dāng)溫升較快時(shí)應(yīng)勤換鍍筆，勤澆鍍液，必要時(shí)應(yīng)停止刷鍍鍍，待工件溫度降低后再繼續(xù)進(jìn)行。刷鍍過程中工件受熱一般都很小，不會(huì)引起工件的變形，也不會(huì)引起工件表面熱處理效果的改變。49所有鍍液的使用溫度保持在25～50℃范圍內(nèi)，這不僅能使溶液本身的物化性能（如pH值，電導(dǎo)率：溶液成分、耗電系數(shù)、表面張力等）保持相對(duì)穩(wěn)定，而且能使鍍液的沉積速度、均鍍能力和深鍍能力及電流效率等始終處于最佳狀態(tài)，并且所得到的鍍層內(nèi)應(yīng)力小、結(jié)合性能好。刷鍍時(shí)，如果鍍液溫度不低于15℃，則允許在常溫下使用，這時(shí)可通過調(diào)整工作電壓和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度來適應(yīng)差別不大的環(huán)境溫度。在冬季環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，要將其加熱（可將盛有溶液的桶放入熱水盆中）到25℃以上方可使用。否則，鍍液溫度低，導(dǎo)電能力差，金屬離子移動(dòng)速度慢使沉積速度降低，鍍層應(yīng)力大，出現(xiàn)爆皮、脫落現(xiàn)象。鍍液的溫度也不可過高，超過50℃時(shí)鍍液蒸發(fā)大快，并引起某些化學(xué)成分的揮發(fā)、分解，使成分改變，從而降低了鍍層的質(zhì)量。鍍液的溫度50若石墨陽極長時(shí)間在較高溫度下使用，表面就會(huì)燒損和腐蝕，腐蝕下來的泥狀石墨又會(huì)附在陽極與包套之間，使電阻增大，從而使鍍筆的溫度進(jìn)一步升高。如此惡性循環(huán)，后果是鍍積速度大大降低，鍍液被污染，鍍液中部分物質(zhì)揮發(fā)，成分改變，最終不會(huì)得到高質(zhì)量鍍層。為了防止鍍筆過熱，在刷鍍層厚時(shí)就應(yīng)同時(shí)準(zhǔn)備幾支鍍筆輪換使用，并定時(shí)將鍍筆放入冷鍍液中浸泡降溫。鍍筆的散熱器部位應(yīng)保持清潔，上面有鈍化層或銹蝕時(shí)均會(huì)影響散熱效果，應(yīng)及時(shí)清理干凈。鍍筆的溫度51鍍層工藝規(guī)范的選擇工作層（快速鎳）尺寸層（堿銅）底層（特殊鎳）基材（45鋼）52底層工藝的選擇底層又稱過渡層或起鍍層，是指在正式刷鍍尺寸層或工作層以前選用一種合適的鍍液鍍一層很薄的鍍層，預(yù)鍍底層的作用不僅能提高基體與鍍層的結(jié)合強(qiáng)度，還能防止有腐蝕作用的鍍液對(duì)基體金屬的腐蝕。最常用打底層的鍍液是特殊鎳。53對(duì)磨損較嚴(yán)重或加工超差比較大的零件，可選用沉積速度快的鍍液來快速恢復(fù)零件尺寸。如快速鎳、堿銅、致密快鎳、高速酸銅、高堆積堿銅、高堆積鎳和堿鎳等鍍液，我們把用于快速恢復(fù)零件尺寸的鍍層簡稱尺寸鍍層。尺寸鍍層工藝的選擇54機(jī)械零件磨損表面需要恢復(fù)的尺寸，往往高于單一鍍層所允許的安全厚度值，為了改變單一厚鍍層的應(yīng)力狀態(tài)，往往在尺寸鍍層中間夾鍍一層或幾層過度性質(zhì)的鍍層，稱為夾心鍍。夾心鍍層工藝的選擇夾心鍍層的主要作用是改變鍍層的應(yīng)力分布，防止應(yīng)力向一個(gè)方向增加至大于鍍層的結(jié)合強(qiáng)度或自身強(qiáng)度而造成鍍層的裂紋甚至脫落。55在工件上最后刷鍍的表層鍍層行為工作層，它直接承受工作負(fù)荷或起到減磨、防腐作用。1)所選擇的鍍層應(yīng)滿足工件的工況要求。2)與底層（或尺寸鍍層，）之間不會(huì)引起表面接觸腐蝕，并有良好的結(jié)合強(qiáng)度。３)鍍液沉積速度快，對(duì)靜配合表面，一般選用快速鎳、半光亮鎳；要求耐磨性高的表面可用鎳鎢(50)、鎳鎢合金；要求防滲碳表面選用堿銅；要求防粘著并減磨的表面可鍍上一層0.005~0.01ｍｍ的銅或錫；裝飾表面鍍金、銀、光亮鎳、裝飾鎳等。工作鍍層工藝的選擇56工序間的水漂洗在刷鍍前清理工件表面時(shí)，用熱水漂洗表面有助于除去油污；天冷室溫較低時(shí)還可提高工件的起鍍溫度。在電凈與活化、一次活化與二次活化、活化與鍍底層之間用水漂洗的作用，是沖洗掉處理下來的油污、雜質(zhì)和殘留鍍液。從鍍底層至鍍工作層的各工步之間用水漂洗的作用，是將表面殘留鍍液沖洗干凈；防止鍍液相互污染，影響鍍層質(zhì)量。工作層鍍完后也要用水沖洗，并最后用肥皂水或其它堿性溶液刷洗表面，以中和殘留的酸液，防止日后對(duì)鍍層產(chǎn)生腐蝕。在極少場(chǎng)合下，例如，用特殊鎳鍍底層轉(zhuǎn)為鍍快速鎳時(shí)，也可不必用水沖洗。57為了確保鍍層質(zhì)量，對(duì)水的質(zhì)量應(yīng)有一定的要求。一般說，用飲用的自來水基本上可合乎使用要求，使用冷開水（軟水）或蒸餾水則更好，混濁的江水、河水絕不允許使用，井水和泉水應(yīng)慎用。對(duì)沖洗的溫度也應(yīng)注意，在室溫不低于10℃進(jìn)行電凈、活化和鍍底層時(shí)，用室溫下的水沖洗即可。因?yàn)榇藭r(shí)操作時(shí)間較短，工件溫升還不高。當(dāng)鍍層較厚、刷鍍時(shí)間較長時(shí)，在鍍完尺寸層或工作層以后，工件的溫升可能較高，這時(shí)一定要用接近工件溫度的水沖洗。尤其是在冬季天氣寒冷時(shí)，如果直接用冷水沖洗，鍍層會(huì)受急冷收縮而出現(xiàn)裂紋，甚至脫落。58鍍層與基材的結(jié)合機(jī)理鍍層形成的過程金屬的水化離子向陰極擴(kuò)散金屬水化離子脫水并與陰極上的電子反應(yīng)金屬原子排列成一定形式的金屬晶體五、電刷鍍鍍層的結(jié)合機(jī)理與強(qiáng)化機(jī)理59鍍層的結(jié)合機(jī)理機(jī)械鑲嵌產(chǎn)生的結(jié)合基體材料表面加工痕跡造成的機(jī)械鑲嵌活化工序刻蝕后的微坑產(chǎn)生的機(jī)械鑲嵌物理接觸產(chǎn)生的結(jié)合金屬鍵合60提高鍍層與基體結(jié)合強(qiáng)度的途徑提高金屬鍵鍵合程度提高基材表面和鍍液的清潔程度提高被鍍基體材料表面預(yù)處理質(zhì)量61鍍層的強(qiáng)化機(jī)理

刷鍍鍍層有著比普通金屬材料和槽鍍鍍層更高的硬度和耐磨性，通過X射線分析儀和透射電鏡對(duì)幾種鎳鍍層組織結(jié)構(gòu)的分析研究認(rèn)為，鎳鍍層的強(qiáng)化機(jī)制是超細(xì)晶強(qiáng)化、高密度位錯(cuò)強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化。62鍍層的再強(qiáng)化機(jī)理鍍層的再強(qiáng)化現(xiàn)象，是指在一定溫度范圍內(nèi)，鍍層的硬度隨溫度的上升而上升的現(xiàn)象。在溫度升高的過程中，鍍層中的氮元素?cái)U(kuò)散到位錯(cuò)附近，形成被稱作Cotrell氣團(tuán)強(qiáng)化；第二相析出并呈彌散狀分布是鍍層再強(qiáng)化的另一主要因素，碳化物、硼化物、磷化物等形成鍍層基本結(jié)構(gòu)中的間隙相或間隙化合物，具有很高的熔點(diǎn)和硬度，使鍍層獲得再強(qiáng)化，也稱彌散再強(qiáng)化。關(guān)于非晶態(tài)鍍層，其非晶態(tài)組織隨溫度升高而向晶態(tài)轉(zhuǎn)變的過程也能對(duì)這類鍍層的再強(qiáng)化起到一定的作用63第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜64第6章化學(xué)轉(zhuǎn)化膜化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)就是通過化學(xué)或電化學(xué)手段,使金屬表面形成穩(wěn)定的化合物膜層的技術(shù)。也就是使金屬鈍化?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜由于是基體金屬直接參與成膜反應(yīng)而生成，因而與基體的結(jié)合力比電鍍層和化學(xué)鍍層大的多。65第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜化學(xué)轉(zhuǎn)化膜分類按獲得方法可分為：化學(xué)法和電化學(xué)法；按膜的主要組成物的類型分為：氧化物膜磷酸鹽膜（磷化物膜）鉻酸鹽膜溶膠－凝膠膜等66化學(xué)轉(zhuǎn)化膜基本用途<1>防銹<2>耐磨<3>涂裝涂層<4>防電偶腐蝕<5>塑性加工<6>絕緣<7>裝飾第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜67第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜a.鋼鐵高溫化學(xué)氧化(堿性化學(xué)氧化)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理為：

3Fe＋NaNO2＋5NaOH－－>3Na2FeO2＋H2O＋NH3

6Na2FeO2＋NaNO2＋5H2O－－>3Na2Fe2O4＋7NaOH＋NH3

Na2FeO2＋Na2Fe2O4＋2H2O－－>Fe3O4+4NaOH在鋼鐵表面附近生成的Fe3O4，其在濃堿性溶液中的溶解度極小，很快就從溶液中結(jié)晶析出，并在鋼鐵表面形成晶核，而后晶核逐漸長大形成一層連續(xù)致密的黑色氧化膜。鋼鐵的化學(xué)氧化68第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜

鋁及鋁合金的化學(xué)氧化鋁及鋁合金的化學(xué)氧化處理后，所得膜厚為0.5～4um，膜層多孔，具有良好的吸附性，可作為有機(jī)涂層的底層。鋁及鋁合金化學(xué)氧化的工藝按其溶液性質(zhì)可分為堿性氧化法和酸性氧化法兩大類，但溶液組成幾乎都以碳酸鈉作為基本成分。按膜層性質(zhì)可分為:氧化物膜、磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜、鉻酸－磷酸鹽膜。69第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜

銅及銅合金的化學(xué)氧化銅及銅合金的化學(xué)氧化處理后，得到具有保護(hù)和裝飾作用的氧化銅膜層。膜層的主要成分為CuO或CuO2。顏色可以為黑色、藍(lán)黑色、棕色等，膜厚為0.5～2um70第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜鋁及鋁合金的陽極氧化將鋁及其合金置于適當(dāng)?shù)碾娊庖褐?，以鋁制品為陽極，在外加電流作用下，使其表面生成氧化膜，這種方法稱為陽極氧化。通過選用不同類型、不同濃度的電解液，以及控制氧化時(shí)的工藝條件，可以獲得具有不同性質(zhì)、厚度約為幾十至幾百微米的陽極氧化膜，其耐蝕性，耐磨性和裝飾性等都有明顯改善和提高。71第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜鋁及鋁合金的陽極氧化工業(yè)上的應(yīng)用作為防護(hù)層作為防護(hù)－裝飾層作為耐磨層作為絕緣層作為噴漆底層作為電鍍底層72陽極氧化的原理在陽極發(fā)生下列反應(yīng)：

H2O－2e--->O＋2H+

2Al＋3O--->Al2O3

在陰極發(fā)生下列反應(yīng)：

2H+＋2e--->H2↑同時(shí)酸對(duì)鋁和生成的氧化膜進(jìn)行化學(xué)溶解，其反應(yīng)為：

2Al＋6H+--->2Al3+＋3H2↑

Al2O3＋6H+--->2Al3+＋3H2O氧化膜的生長過程就是氧化膜不斷生成和不斷溶解的過程。第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜73第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜鋁及鋁合金陽極氧化膜具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)微孔的活性較高吸附能力強(qiáng)阻抗較高結(jié)合能力強(qiáng)塑性差74第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜硫酸陽極氧化：在稀硫酸電解液中通以直流和交流電對(duì)鋁及其合金進(jìn)行陽極氧化處理，可獲得5～20微米厚，吸附性較好的無色透明氧化膜。

硫酸陽極氧化工藝簡單，溶液穩(wěn)定，操作方便，允許雜質(zhì)含量范圍較寬，電能消耗少，成本低，且?guī)缀蹩梢赃m用于鋁及各種鋁合金的加工，所以在國內(nèi)已得到了廣泛的應(yīng)用。硫酸陽極氧化的影響因素：①硫酸濃度;②電解液溫度;③電流密度;④氧化時(shí)間;⑤攪拌和移動(dòng);⑥電解液中的雜質(zhì);⑦鋁合金成分.75第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜4.陽極氧化膜的著色和封閉（1）著色無機(jī)顏料著色有機(jī)顏料著色電解著色（2）封閉<1>熱水或蒸汽封閉法<2>重鉻酸鹽封閉法<3>水解鹽封閉法76第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜金屬的磷化處理：金屬在含有錳、鐵、鋅的磷酸鹽溶液中進(jìn)行化學(xué)處理，使金屬表面生成一層難溶于水的磷酸鹽保護(hù)膜的方法,叫做金屬的磷酸鹽處理,簡稱磷化。77第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜磷化處理是在含錳、鐵、鋅的磷酸二氫鹽與磷酸組成的溶液中進(jìn)行的。這些磷酸二氫鹽可用Me(H2PO4)2表示。處理過程中，二價(jià)的錳、鐵、鋅生成一價(jià)、二價(jià)和三價(jià)磷酸鹽，一價(jià)磷酸鹽可溶，二價(jià)磷酸鹽稍可溶，三價(jià)磷酸鹽不溶解，三價(jià)磷酸鹽在金屬表面沉積即形成所謂的磷化膜。磷化膜78第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜<1>高溫磷化:在90～98℃的溫度下進(jìn)行處理。優(yōu)點(diǎn):膜層較厚，膜層的耐蝕性,結(jié)合力,硬度和耐熱性都比較好,磷化速度快；缺點(diǎn):工作溫度高，能耗大,溶液蒸發(fā)量大，成分受化快，常需調(diào)整,且結(jié)晶粗細(xì)不均勻。鋼鐵的磷化處理79第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜<2>中溫磷化:在50～70℃的溫度下進(jìn)行處理。優(yōu)點(diǎn):膜層耐蝕性接近高溫磷化膜,溶液穩(wěn)定,磷化速度快,生產(chǎn)效率高；缺點(diǎn):溶液成分較復(fù)雜,調(diào)整麻煩。鋼鐵的磷化處理80第6章(2)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜<3>常溫磷化：在15～35℃的溫度下進(jìn)行處理。優(yōu)點(diǎn):不需要加熱,節(jié)約能源,成本低,溶液穩(wěn)定；缺點(diǎn):膜層耐蝕性差,結(jié)合力欠佳,處理時(shí)間較長,效率低。鋼鐵的磷化處理81第六章（3）化學(xué)鍍82化學(xué)鍍化學(xué)鍍是指在沒有外電流通過的情況下，利用化學(xué)方法使溶液中的金屬離子還原為金屬并沉積在基體表面，形成鍍層的一種表面加工方法。被鍍件浸入鍍液中，化學(xué)還原劑在溶液中提供電子使金屬離子還原沉積在鍍件表面。Mn++ne→M83化學(xué)鍍是一個(gè)催化的還原過程，還原作用僅僅發(fā)生在催化表面上，如果被鍍金屬本身是反應(yīng)的催化劑，則化學(xué)鍍的過程就具有自動(dòng)催化作用。反應(yīng)生成物本身對(duì)反應(yīng)的催化作用，使反應(yīng)不斷繼續(xù)下去。化學(xué)鍍又稱自催化鍍、無電解鍍。84化學(xué)鍍液的組成一般包括金屬鹽、還原劑、絡(luò)合劑、pH緩沖劑、穩(wěn)定劑、潤濕劑和光亮劑等。當(dāng)鍍件進(jìn)入化學(xué)鍍?nèi)芤簳r(shí)，鍍件表面被鍍層金屬覆蓋后，鍍層本身對(duì)上述氧化和還原反應(yīng)的催化作用保證了金屬離子的還原沉積得以在鍍件上繼續(xù)進(jìn)行下去。85化學(xué)鍍概述化學(xué)鍍與電鍍比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：鍍層厚度均勻鍍層致密，孔隙少。不需要外加直流電源設(shè)備。可在金屬、非金屬、半導(dǎo)體等各種不同基材上鍍覆。不存在電力線分布不均勻的影響，對(duì)幾何形狀復(fù)雜的鍍件，也能獲得厚度均勻的鍍層；化學(xué)鍍與電鍍相比，所用的溶液穩(wěn)定性較差，且溶液的維護(hù)、調(diào)整和再生都比較麻煩，材料成本費(fèi)較高。86化學(xué)鍍鎳化學(xué)鍍銅化學(xué)鍍鎳已形成了較完善的工藝，一般以次亞磷酸鹽為還原劑的高溫槽液，常用于鋼和其它金屬上的沉積鎳層，以次亞磷酸鹽為還原劑的中溫堿性槽液，用于塑料和其它非金屬基體上沉積鎳層。以硼氫化合物為還原劑的堿性槽液，常用于銅和銅合金基體上的沉積鎳。以胺基硼烷為還原劑的槽液溫度略低于酸性槽液，用于非金屬或塑料基體上的沉積鎳。化學(xué)鍍分類87化學(xué)鍍鎳化學(xué)鍍鎳，又稱為無電解鍍鎳或自催化鍍鎳，是通過溶液中適當(dāng)?shù)倪€原劑使金屬離子在金屬表面靠自催化的還原作用而進(jìn)行的金屬沉積過程。88化學(xué)鍍鎳化學(xué)鍍鎳溶液的分類方法很多，根據(jù)不同的原則有不同的分類法。1)按PH值分為酸性鍍液和堿性鍍液2)按還原劑類型不同有次亞磷酸鹽、胺基硼烷、硼氫化物以及肼做還原劑的化學(xué)鍍鎳溶液；3)按溫度分類則有高溫鍍液（80～95℃）、低溫鍍液（60～70℃）以及室溫鍍液；4)按鍍層磷含量可分為高磷鍍液、中磷鍍液和低磷鍍液。89化學(xué)鍍鎳1.化學(xué)鍍鎳的基本原理化學(xué)鍍鎳是利用鎳鹽溶液在強(qiáng)還原劑次亞磷酸鈉的作用下，使鎳離子還原成金屬鎳，同時(shí)次亞磷酸鹽分解析出磷，因而在具有催化表面的鍍件上，獲得Ni-P合金鍍層。90化學(xué)鍍鎳1.化學(xué)鍍鎳的基本原理

對(duì)于以次亞磷酸鹽還原鎳離子的總反應(yīng)可以寫成：

3NaH2PO2+3H2O+NiSO4→3NaH2PO3+H2SO4+2H2+Ni

所有這些反應(yīng)都發(fā)生在催化活性表面上，需要外界提供能量，即在較高的溫度（60≤T≤95℃）下，除了金屬鎳之外，還形成分子氫。此外，形成的氫離子使鍍液變得更加酸性，同時(shí)還生成亞磷酸離子H2PO3-。91化學(xué)鍍鎳2.化學(xué)鍍鎳層的性能化學(xué)鍍鎳層的綜合性能化學(xué)鍍鎳層的綜合性能鎳磷合金層（含磷量8％－10％）硬度（HV）熱處理前500400℃熱處理后1000密度（g/cm3）7.9熔點(diǎn)(℃)890電阻率（ΜΩ·CM）60～75熱膨脹系數(shù)（℃-1）13×10-6熱導(dǎo)率[W/(M·K)]5.02延伸率（％）3～6反射系數(shù)（％）50（近似值）92化學(xué)鍍鎳3.化學(xué)鍍鎳溶液及工藝條件以次亞磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍鎳是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的工藝，分為酸性鍍液和堿性鍍液兩大類。

其反應(yīng)方程式分別為：酸性溶液：Ni2++H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++Ni堿性溶液：Ni2++H2PO2-+2OH-→H2PO3-+2H2O+Ni氫氣的產(chǎn)生：H2PO2-+H2O

→H2PO3-+H2↑磷的析出：H2PO2-+H+→P+H2PO3-+H2O93化學(xué)鍍鎳4.化學(xué)鍍鎳層的應(yīng)用由于化學(xué)鍍鎳層具有優(yōu)秀的均勻性、硬度、耐磨和耐蝕性等綜合物理化學(xué)性能，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，目前幾乎難以找到一個(gè)工業(yè)不采用化學(xué)鍍鎳技術(shù)。

94化學(xué)鍍銅化學(xué)鍍銅主要用于非導(dǎo)體材料的金屬化處理，除應(yīng)用于塑料制品外，還大量地用于電子工業(yè)的印制電路板。電子計(jì)算機(jī)用的多層印制電路板對(duì)層間電路的連接孔金屬化有很高的要求，化學(xué)鍍銅能很好地解決這些問題。

95化學(xué)鍍銅化學(xué)鍍銅通常以甲醛作還原劑，是一種自催化還原反應(yīng)，可獲得需要厚度的銅層?；瘜W(xué)鍍銅的還原反應(yīng)可以下式表示：

Cu2++2HCHO+4OH---->Cu+H2↑+2H2O+2HCOO-96第六章（4）化學(xué)熱處理971概述1.定義：將金屬或合金工件放入含有某種活性原子的化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱使介質(zhì)中的原子擴(kuò)散滲入工件一定深度的表層，改變其化學(xué)成分和組織并獲得與心部不同性能的熱處理工藝叫做化學(xué)熱處理。又稱表面合金化。2.特點(diǎn)：和表面淬火不同，化學(xué)熱處理后的工件表面不僅有組織的變化，而且也有化學(xué)成分的變化。3.性能：化學(xué)熱處理后的鋼件表面可以獲得比表面淬火所具有的更高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度；心部在具有塑性和韌性的同時(shí)，還可獲得較高的強(qiáng)度。981概述4.金屬表面化學(xué)熱處理目的：提高金屬表面的強(qiáng)度、硬度和耐磨性如滲氮、滲硼等提高材料疲勞強(qiáng)度如滲氮、滲碳、滲鉻等使金屬表面具有良好的抗粘著、抗咬合的能力和降低摩擦系數(shù)如滲硫等提高金屬表面的耐蝕性如滲氮、滲鋁等991概述5.化學(xué)熱處理的基本組織類型：形成單相固溶體如滲碳層中的α鐵素體相等。形成化合物如滲氮層中的ε相，滲硼層中的Fe2B等另外，一般可同時(shí)存在固溶體、化合物的多相滲層。1001概述6.化學(xué)熱處理由三個(gè)基本過程組成

化學(xué)熱處理的一般過程通常是由分解、吸附和擴(kuò)散三個(gè)基本過程組成。①介質(zhì)分解出滲入元素的活性原子，如：CH4→2H2+[C]2NH3→3H2+2[N]②零件表面吸收活性原子，進(jìn)入晶格內(nèi)形成固溶體或化合物。③在一定溫度下原子由表面向內(nèi)部擴(kuò)散。101擴(kuò)散是控制化學(xué)熱處理過程的主要過程擴(kuò)散是鋼件表面吸收并溶解被滲元素活性原子后，由于造成表面和心部的濃度差而發(fā)生被滲元素的原子由高濃度表面向內(nèi)部定向遷移的現(xiàn)象。擴(kuò)散層的特點(diǎn)是滲入元素在表層的濃度最高，離開表面越遠(yuǎn)，濃度越低。工件表面擴(kuò)散層的厚度和濃度是由分解、吸附和擴(kuò)散三個(gè)基本過程的速度以及它們之間的相互關(guān)系決定的。若滲入元素?cái)U(kuò)散速度很慢，則形成的滲層表面濃度會(huì)很高，而滲層較薄。如果分解和吸附過程不強(qiáng)烈，雖然可以得到一定厚度的滲層，但滲層濃度會(huì)降低，滲層厚度也不大。102化學(xué)熱處理的分類：根據(jù)滲入元素的介質(zhì)所處狀態(tài)不同，化學(xué)熱處理可分為：（1）固體法：（2）液體法：（3）氣體法：（4）離子轟擊法包括粉末填充法、膏劑涂覆法、電熱旋流法、覆蓋層擴(kuò)散法等包括熔鹽法（熔鹽浸漬與熔鹽電解）、熱浸鍍法、水溶液電解及電鍍、電泳或熱噴涂后高溫?cái)U(kuò)散退火。包括氣體或液體化合物分解、還原與置換、真空蒸發(fā)法與流態(tài)床法。根據(jù)滲入元素的名稱分類：滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻及碳氮共滲、鉻鋁共滲等。根據(jù)采用的能源分類：離子滲氮、高頻滲碳、電解滲硼及激光合金化等。1031.滲碳2.氮化3.滲硼4.滲硫5.滲金屬6.二元及多元共滲、復(fù)合滲2普通化學(xué)熱處理1041.滲碳2普通化學(xué)熱處理定義:為增加鋼件表面的碳含量和形成具有一定的碳濃度梯度，將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫，使碳原子滲入表層的化學(xué)熱處理工藝。目的:

改善表層及心部組織，提高表面硬度和耐磨性，增加抗疲勞強(qiáng)度。用鋼:低碳鋼和低碳合金鋼。方法:氣體、固體、液體滲碳等。105滲碳方法特點(diǎn)應(yīng)用范圍氣體滲碳生產(chǎn)率高、操作方便、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)，滲層質(zhì)量好，但廢氣有污染大批量生產(chǎn)，應(yīng)用最廣液體滲碳加熱速度快、生產(chǎn)周期短，操作簡單、可直接淬火，但多數(shù)滲碳鹽浴有毒或劇毒小件、細(xì)長件、薄件滲碳，批量生產(chǎn)，應(yīng)用少固體滲碳滲碳周期長，勞動(dòng)條件差，滲層碳含量不易控制，但不需專用設(shè)備單件、小件、小批量生產(chǎn)，應(yīng)用較少離子滲碳滲速快、質(zhì)量好，節(jié)電與節(jié)氣、無污染，但專用設(shè)備成本高重載和精密件深層滲碳，批量生產(chǎn)，應(yīng)用正在擴(kuò)大。真空滲碳可以高溫滲碳、滲速快，表層無氧化，質(zhì)量好，顯著改善勞動(dòng)條件，但專用設(shè)備成本高精密件，關(guān)鍵件，批量生產(chǎn)，應(yīng)用正在擴(kuò)大流態(tài)床滲碳傳熱快、滲速比氣體法快，氣氛容易控制或改變，有利于復(fù)合處理，可進(jìn)行高濃度滲碳批量生產(chǎn)，開始應(yīng)用高頻加熱氣體滲碳利用高頻加熱高溫滲碳，滲速快。爐外制備滲碳?xì)夥胀ㄈ霛B碳。可列入冷加工流水線生產(chǎn)、設(shè)備成本較高。只適用于單一品種生產(chǎn)，多品種滲碳質(zhì)量難控制表幾種滲碳方法、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍106氣體滲碳法：如圖所示，此法是使工件在高溫（900～950℃）的滲碳?xì)夥者M(jìn)行滲碳的。A滲碳?xì)夥沼袃煞N供給方式，一種是將直接通入滲碳?xì)怏w（如煤氣、石油液化氣等），通過分解反應(yīng)產(chǎn)生活性碳原子；爐內(nèi)滴入易分解的有節(jié)液體（煤油、甲醇）。B氣體滲碳法優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，質(zhì)量好，對(duì)環(huán)境基本無污染。1)滲碳方法圖氣體滲碳示意圖1072)滲碳層的成份和厚度①工件滲碳后表面含碳量可達(dá)過共析鋼的成份，由表向里碳濃度逐漸降低，如圖所示。②機(jī)器零件滲碳層的厚度通常為0.5～2mm。圖鋼滲碳處理后緩冷下來的顯微組織108滲碳后的熱處理方法有三種：

①直接淬火法：零件滲碳出爐后冷至約830~850℃，直接放入冷卻介質(zhì)中淬火，然后進(jìn)行低溫回火。

②一次淬火法：滲碳零件出爐緩冷后，再加熱到淬火溫度進(jìn)行淬火和回火。

③兩次淬火法：將工件滲碳后緩冷再進(jìn)行兩次淬火。3）滲碳后的熱處理109低碳M回+FM回+Cm+A殘低碳合金鋼F+PM回+Fe3C+A殘低碳鋼心部組織表層組織鋼種4)熱處理后的組織5)常用的鋼種:15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等。1102.氮化2普通化學(xué)熱處理定義:氮化也稱滲氮，是指向工件表面滲入氮原子,以形成高氮硬化層的化學(xué)熱處理工藝。目的:獲得具有表硬里韌及抗蝕性能的零件。用鋼:中碳合金鋼。方法:氣體滲氮。工藝：加熱溫度500～600℃;保溫時(shí)間0.3～0.5mm/20～50h。111①氮化后工件表面硬度高（1000~1200HV）、耐磨性高和熱硬性高。②氮化后工件的疲勞強(qiáng)度顯著提高。③氮化工件變形??；耐腐蝕能力高。④氮化工藝復(fù)雜，成本高。⑤目前氮化工藝主要用于耐磨性和精度均要求很高的零件氮化特點(diǎn)及應(yīng)用112熱處理特點(diǎn)：滲氮前需調(diào)質(zhì)處理;

滲氮后不需熱處理。滲氮處理后的組織

表層：Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、

心部：S回。常用的鋼種：35CrMo、18CrNiW、

38CrMoAlA(氮化王牌鋼)等。113滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn)處理后是否需要熱處理處理時(shí)間(h)處理溫度(℃)名稱需要3～9900～950滲碳不需要20～50500～600滲氮1141)定義:向鋼的表面同時(shí)滲入碳和氮原子的過程。2)目的:獲得具有表硬里韌性能的零件。3)方法:固體碳氮共滲氣體碳氮共滲液體碳氮共滲高溫中溫低溫3.碳氮共滲---氰化處理1154)工藝:合金結(jié)構(gòu)鋼HRC53～60中溫氣體碳氮共滲800～8601～8以滲碳為主0.5～0.8mm淬火+低溫回火合金工具鋼HRC54～63低溫氣體碳氮共滲(氣體軟氮化)500～6001～6以滲氮為主0.1～0.4mm不需要材料性能名稱溫度(℃)時(shí)間(h)作用滲層熱處理116

定義：在真空條件下加熱，滲入金屬或非金屬元素，改變鋼的表面成分、組織和性能的熱處理方法。特點(diǎn)：工件不氧化，不脫碳，表面光亮，質(zhì)量好，滲入速度快，節(jié)省能源，勞動(dòng)條件好，減少對(duì)環(huán)境的污染。3真空化學(xué)熱處理

1.真空滲碳2.真空氮化3.真空碳氮共滲4.真空滲硼1174等離子體化學(xué)熱處理一、等離子體的物理概念等離子體是一種電離度超過0.1％的氣體，是由離子、電子和中性粒子（原子和分子）所組成的集合體。等離子體整體呈中性，但含有相當(dāng)數(shù)量的電子和離子，表現(xiàn)出相應(yīng)的電磁學(xué)等性能。如等離子體中有帶電粒子的熱運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，也有電場(chǎng)作用下的遷移。等離子體是一種物質(zhì)的能量較高的聚集狀態(tài)，被稱為物質(zhì)第四態(tài)。118離子滲氮（離子氮化）及離子軟氮化離子滲碳及碳氮共滲離子滲硫、離子硫氮共滲119二、離子滲氮離子滲氮法是由德國人B.Berghaus于1932年發(fā)明的。原理：在13~1.3*103Pa的含氮?dú)夥罩?，以爐體為陽極，被處理工件為陰極，在陰陽極間加上數(shù)百伏的直流電壓，由于輝光放電現(xiàn)象便會(huì)產(chǎn)生象霓虹燈一樣的柔光覆蓋在被處理工件的表面。此時(shí)，已離子化了的氣體成分被電場(chǎng)加速，撞擊被處理工件表面而使其加熱。同時(shí)依靠濺射及離子化作用等進(jìn)行氮化處理。120離子滲氮裝置示意圖輝光放電：低氣壓下的氣體放電。放電管中的殘余正離子在極間電場(chǎng)的作用下被加速，得到足夠的能量撞擊陰極產(chǎn)生二次電子，經(jīng)簇射產(chǎn)生更多的帶電粒子，使得氣體導(dǎo)電.放電管兩極間的電壓較高，一般都在10