材料表面防護(hù)

1、材料表面防護(hù)材料表面防護(hù) 海伯公司海伯公司 於海凌於海凌 一一. .表面處理的重要性表面處理的重要性 l1.防止腐蝕。 l2.美觀，耐用，增加強(qiáng)度、偽裝 。 二二. .產(chǎn)生腐蝕的原因產(chǎn)生腐蝕的原因 化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕。 l(1)化學(xué)腐蝕是金屬與氧化劑直接得失電子，而電化學(xué)腐蝕則是利用原 電池原理得失電子。 l (2)化學(xué)腐蝕反應(yīng)中不伴隨電流的產(chǎn)生，電化學(xué)腐蝕反應(yīng)中伴隨電流 的產(chǎn)生。 l (3)化學(xué)腐蝕金屬被氧化，電化學(xué)腐蝕活潑金屬被氧化。 電化學(xué)腐蝕原理圖電化學(xué)腐蝕原理圖 三三. .金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位 l金屬活動性順序 鉀 鈣 鈉 鎂 鋁 鋅 鐵 錫 鉛 (氫）銅 汞 銀

2、鉑 金 l兩種材料由于標(biāo)準(zhǔn)電極電位的不同，導(dǎo)致兩者之間形成電位差。如果 有腐蝕介質(zhì)存在，就會發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 四四. .金屬防護(hù)的種類金屬防護(hù)的種類 l1.電鍍/化學(xué)鍍 幾種保護(hù)方式 犧牲陽極陽極性鍍層（鋼鐵表面各種鍍鋅、銅表面鍍鎳等） 自來水管表面鍍鋅、輪船、橋梁 惰性隔離層陰極性鍍層（鋁合金化學(xué)鍍鎳，銅合金鍍銀、金）鍍 層必須致密無空隙，否則，腐蝕將會加劇。 鍍層組合銅+鎳（雙層或三層）+鉻，銅+鎳+金，利用層間電位差 將縱向大電流腐蝕轉(zhuǎn)化為橫向小電流分散的均勻腐蝕， 四四. .金屬防護(hù)的種類金屬防護(hù)的種類 l2.轉(zhuǎn)化膜 鈍化層表面形成一層致密的惰性膜層，阻止了底層的進(jìn)一步腐蝕。 鋼鐵的發(fā)

3、藍(lán)，磷化、鋁的化學(xué)氧化和陽極氧化，不銹鋼的鈍化，銅的 氧化 l3.涂層 各種有機(jī)涂料通過固化成膜，在金屬表面形成一層致密的有機(jī)保護(hù) 膜。按成膜物質(zhì)來分：酚醛樹脂涂料、醇酸涂料、丙烯酸涂料、聚酯 涂料、環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯涂料等。按分散形式來分：有機(jī)溶劑涂 料（單組分、雙組分）、水性涂料、無溶劑涂料（粉末涂料）。 五五. .如何選擇防護(hù)種類如何選擇防護(hù)種類 l1.環(huán)境條件分類 良好條件：不暴露在大氣中，相對濕度不大于70%，密封條件下，不受腐蝕介質(zhì)作用。 一般條件：非露天，一般大氣條件，相對濕度不大于95%。 惡劣條件：戶外、露天，受各種腐蝕介質(zhì)作用，相對濕度會大于95%。 特殊條件：高溫、低溫

4、、耐磨、特殊介質(zhì)環(huán)境。 2.接觸偶 兩種材料的電位差大小決定了接觸偶得大?。ㄒ姳?）。電位差越大，腐蝕越快。一般條件 下，標(biāo)準(zhǔn)電極電位差不超過0.5伏時，可以安全使用。 接觸偶等級：0級不引起接觸腐蝕可安全使用 1級引起接觸腐蝕，但影響不嚴(yán)重，在多數(shù)場合下可以使用，熱帶海洋環(huán) 境例外。（需進(jìn)行涂裝） 2級引起嚴(yán)重的接觸腐蝕，除在有空調(diào)的干燥室內(nèi)或密封良好的條件下， 一般不宜采用。（必須用絕緣墊片隔離） 接觸偶設(shè)計過程中，應(yīng)盡量避免大陰極小陽極現(xiàn)象出現(xiàn)。 六六. .鍍覆層設(shè)計原則鍍覆層設(shè)計原則 l鍍覆層設(shè)計時須考慮以下各項因素： l零件的材料、結(jié)構(gòu)、形狀、配合公差 l零件儲存和使用環(huán)境條件特征

5、l金屬鍍覆層的特性和分類、應(yīng)用范圍、厚度系列與選擇原則 l金屬材料接觸偶級別 l鍍覆的目的和各種性能要求，環(huán)保要求，符合RoHS l鍍覆層的表示方法 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l1.鍍鋅 鍍鋅可分為冷鍍鋅和熱鍍鋅 1.1熱鍍鋅：具有較厚致密的純鋅層覆蓋在被鍍表面上，它可以避免鋼鐵 基體與任何腐蝕溶液的接觸，保護(hù)被鍍件基體免受腐蝕。 1.2冷鍍鋅就是一般的電鍍鋅，鍍鋅層為銀白色，鈍化后具有不同的顏色 。 主要有彩鋅、藍(lán)白鋅、銀白鋅、黑鋅、軍綠鋅 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l2.鍍硬鉻和鍍裝飾鉻 鍍鉻層的顏色為稍帶淺藍(lán)色調(diào)的的銀白

6、色 2.1 硬鉻 a、表面平整、光潔。 b、不會生銹。 c、鍍的過程中原零件變形小，表層鍍鉻后可增強(qiáng)硬度（HR65以上），耐高溫達(dá) 500、耐腐蝕、防酸、耐磨損。 2.2裝飾鉻 裝飾鉻鍍層具有很高的反光性能，并能長時間保持其反光性。 2.3鍍黑鉻 鍍層呈深灰色至黑色，比黑鎳鍍層耐磨性好，鍍層硬度HV130150，有良好的消 光性能，適用于光學(xué)零件。 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l3.鍍鎳 鍍鎳分電鍍鎳和化學(xué)鎳兩種 3.1 電鍍鎳：鍍層為稍帶淡黃的銀白色，對于鋼為陰極性鍍層，因此， 單層鎳不宜作防護(hù)層，常以銅+鎳+鉻復(fù)合鍍層作為防護(hù)層。硬度低于 鉻，只能承受輕微的

7、磨擦。由于不同的添加劑可以鍍出成分不同鎳鍍 層，因此派生出許多性能不同的鍍鎳層并可以進(jìn)行組合：暗鎳、半光 亮鎳、光亮鎳、高硫鎳、黑鎳、珍珠鎳。 3.2 化學(xué)鎳： 特點a.厚度均勻性 b.不會產(chǎn)生氫脆 c.抗腐蝕、抗高溫氧化比電鍍鎳好 d.可沉積在不同材料表面 e.工藝復(fù)雜、成本高 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l4.鍍錫和錫鉛 鍍錫層為銀白色或淺灰白色。鍍錫鉛合金層為灰白色。 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l優(yōu)點 1.超強(qiáng)的耐蝕性能 2.無氫脆性 3.高耐熱性 4.結(jié)合力及再涂性能好 5.良好的滲透性 l 缺點 1.達(dá)克羅中含有對環(huán)境

8、和人體有害的六 價鉻離子 2.達(dá)克羅的燒結(jié)能耗大。 3.達(dá)克羅的表面硬度不高、耐磨性不好 4.達(dá)克羅涂層的表面顏色單一，只有銀 白色和銀灰色 5.達(dá)克羅涂層的導(dǎo)電性能不是太好 5.達(dá)克羅 達(dá)克羅涂層又叫水基鋅鉻涂層，是由超微鋅片、鋁片及特殊有機(jī)物結(jié) 合在一起形成的層狀結(jié)構(gòu)的膜層。 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l6.鍍金 l鍍金分為兩類，一類呈同質(zhì)材料鍍金，另一類是異質(zhì)材料鍍金。 l同質(zhì)材料鍍金是指對黃金首飾的表面進(jìn)行鍍金處理。它的意義是提高 首飾的光亮性及色澤。 l異質(zhì)材料鍍金是指對非黃金材料的表面迸行鍍金處理，如銀鍍金，銅 鍍金。它的意義是欲以黃金的光澤替代被

9、鍍材料的色澤，從而提高首 飾的觀賞效果。 l鍍金的特點 l鍍金層延展性好、易拋光、耐高溫，具有很好的抗變色性能。故常用 作裝飾性鍍層，如鍍首飾、鐘表零件、藝術(shù)品等。 l鍍金具有較低的接觸電阻、導(dǎo)電性能良好、易于焊接、耐腐蝕性強(qiáng)、 并具有一定的耐磨性（指硬金），因而在精密儀器儀表、印制電路板 、集成電路、管殼、電接點等方面有著廣泛的應(yīng)用。 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l7.離子鍍 l離子鍍工藝：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)物質(zhì)離子的轟擊下，將蒸發(fā)物質(zhì)或其反應(yīng)物沉積在 基片上的方法。 l優(yōu)點 鍍層質(zhì)量好，離子鍍的

10、鍍層組織致密、無針孔、無氣泡、厚度均勻?？梢藻兏?種其他鍍種無法鍍的材料?？慑兊墓腆w潤滑材料有銀、金、銅、鉛、鉛錫合金 、氟化物等；可鍍成分較復(fù)雜的耐熱合金，如鐵鉻鋁釔，鈷鉻鋁釔或鎳鉻鋁釔 合金等；可鍍防腐能力超強(qiáng)的氧化鋁、鉻、鈦、鉭、不銹鋼等。廣泛應(yīng)用于航 空領(lǐng)域 l缺點 la.鍍層厚度控制、工件非鍍表面的屏蔽等都有待進(jìn)一步實驗。 lb.其次是設(shè)備容量小，大型零件難鍍， lc.投資大。 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l8.鋁合金氧化 l4.1硫酸陽極氧化 a.膜層多孔,經(jīng)重鉻酸鉀、熱水封閉空隙，可以提高膜層的耐腐蝕性; 可用染料填充孔隙，可以得到所需要的各種顏色

11、； b.膜層不導(dǎo)電 ； c.陽極氧化對鋁合金的疲勞性能有影響。 l4.2硬質(zhì)陽極氧化 膜層硬度高HV250-400，具有良好的耐磨性、耐熱性、絕緣性和耐蝕性膜 層厚度20-80微米。 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l9.磷化 磷化定義：使金屬與磷酸或磷酸鹽化學(xué)反應(yīng)，在其表面形成一層穩(wěn)定磷 酸鹽膜的處理方法。 a.防護(hù)用磷化膜 b.油漆底層用磷化膜 c.冷加工潤滑用磷化膜 d.減摩用磷化膜 e.電絕緣用磷化膜 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l10.發(fā)藍(lán)或發(fā)黑 l鋼鐵零件發(fā)藍(lán)膜是由不同的氧化鐵所組成，膜層顏色隨合金成分不同 而不同，抗蝕性

12、和抗摩擦性都有所改善。發(fā)藍(lán)時，工件的尺寸和光潔 度對質(zhì)量影響不大。故常用于精密儀器、光學(xué)儀器、工具、硬度塊等 。生產(chǎn)成本很低。工藝很穩(wěn)定。 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l11.噴漆 噴漆是一種較早使用，較成熟的一種表面處理工藝。 l12.納米噴涂 它是用傳統(tǒng)的噴漆工藝將納米液直接噴到物體的表面，從而達(dá)到真空鍍 和水電鍍的高光金屬鏡面效果。 特點：a.能噴鍍到各種固體表面。 b.廢水遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于真空鍍跟水電鍍，較環(huán)保。 c.納米噴鍍可以做到色彩多樣性 。 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l13.靜電噴塑 l用靜電粉末噴涂設(shè)備（靜電噴塑機(jī)）把

13、粉末涂料噴涂到工件的表面， 在靜電作用下，粉末會均勻的吸附于工件表面，形成粉狀的涂層；粉 狀涂層經(jīng)過高溫烘烤流平固化，變成效果各異（粉末涂料的不同種類 效果）的最終涂層；噴涂效果在機(jī)械強(qiáng)度、附著力、耐腐蝕、耐老化 等方面優(yōu)于噴漆工藝，成本也在同效果的噴漆之下。 l優(yōu)點（相對于傳統(tǒng)噴漆工藝）優(yōu)點（相對于傳統(tǒng)噴漆工藝） la. 施工對環(huán)境無污染，對人體無毒害； lb. 涂層外觀質(zhì)量優(yōu)異，附著力及機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)； lc. 噴涂施工固化時間短；涂層耐腐耐磨能力高出很多； ld. 不需底漆；施工簡便，對工人技術(shù)要求低；成本低于噴漆工藝. 七七. .結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見鍍覆層介紹 l14.電泳環(huán)氧漆 l帶電顆粒在電場作用下，向著與其電性相反的電極移動，稱為電泳 l電泳漆膜具有涂層豐滿、均勻、平