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1、1第三章第三章 金屬表面預(yù)處理金屬表面預(yù)處理n 表面預(yù)處理的目的表面預(yù)處理的目的n 表面預(yù)處理工藝表面預(yù)處理工藝n表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境2n 清除被處理材料表面附清除被處理材料表面附著的雜質(zhì),使處理后的材料著的雜質(zhì),使處理后的材料本體表面的原子能和處理介本體表面的原子能和處理介質(zhì)(氣相或液相)的原子相質(zhì)(氣相或液相)的原子相接觸,原子直接在材料本體接觸,原子直接在材料本體上沉積或向材料內(nèi)部擴(kuò)滲;上沉積或向材料內(nèi)部擴(kuò)滲;n 有利于提高涂層與基體有利于提高涂層與基體材料之間的結(jié)合強(qiáng)度。材料之間的結(jié)合強(qiáng)度。 3.1 表面預(yù)處理的目的表面預(yù)處理的目的3 3.2.1 機(jī)械清理機(jī)械清
2、理 去除被處理零件表面的固體雜物。去除被處理零件表面的固體雜物。3.2 表面預(yù)處理工藝表面預(yù)處理工藝1. 1. 機(jī)械打磨機(jī)械打磨(1 1)砂輪:粗磨加工,除毛刺、鑄件的)砂輪:粗磨加工,除毛刺、鑄件的表面、焊縫周圍等。表面、焊縫周圍等。(2 2)布輪:精磨拋光,使處理后的零件)布輪:精磨拋光,使處理后的零件表面光滑美觀。表面光滑美觀。 磨光機(jī)及不同磨光機(jī)及不同形狀的磨光輪形狀的磨光輪 包括包括機(jī)械清理機(jī)械清理、脫脂脫脂處理和處理和浸蝕浸蝕處理。處理。4 特點(diǎn):手工操作,勞動強(qiáng)度大,有粉塵污染。特點(diǎn):手工操作,勞動強(qiáng)度大,有粉塵污染。(3 3)金屬輪(刷):用金屬絲摩擦金屬表面,除氧化皮等。)金
3、屬輪(刷):用金屬絲摩擦金屬表面,除氧化皮等。5特點(diǎn):清理效率高,適用于大批量的小型零件。特點(diǎn):清理效率高,適用于大批量的小型零件。2. 2. 滾光滾光 工件和磨料、化學(xué)溶液一起在滾筒旋轉(zhuǎn)滾動(工件和磨料、化學(xué)溶液一起在滾筒旋轉(zhuǎn)滾動(滾筒轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速(3060轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分鐘)分鐘) ,使工件和磨料之間發(fā)生滾動摩擦,起到清除,使工件和磨料之間發(fā)生滾動摩擦,起到清除污垢的目的。污垢的目的。6磨料的選擇磨料的選擇 滾光磨料有浮石、石英砂、花崗石,皮革角、貝殼、滾光磨料有浮石、石英砂、花崗石,皮革角、貝殼、鐵屑,鋼砂和陶瓷碎片等鐵屑,鋼砂和陶瓷碎片等 。7n 需要滾光孔壁時,磨料粒子的直徑應(yīng)小于孔徑。需要
4、滾光孔壁時,磨料粒子的直徑應(yīng)小于孔徑。n 零件上有螺紋孔時,磨料粒子的直徑應(yīng)大于螺紋孔徑。零件上有螺紋孔時,磨料粒子的直徑應(yīng)大于螺紋孔徑。n 不可選用粉狀或過大尺寸的磨料。不可選用粉狀或過大尺寸的磨料。選擇磨料粒子的原則選擇磨料粒子的原則8 裝載量最少不低于裝載量最少不低于30,最多不高于,最多不高于90。 滾光液的選擇:滾光液的選擇:n 堿性水溶液:氫氧化鈉、碳酸納、皂角粉等加少量乳化液;堿性水溶液:氫氧化鈉、碳酸納、皂角粉等加少量乳化液;n 酸性水溶液:鹽酸、硫酸、皂角粉等加少量的緩蝕劑。酸性水溶液:鹽酸、硫酸、皂角粉等加少量的緩蝕劑。 滾筒裝載量滾筒裝載量9 硬質(zhì)顆粒高速撞擊工件表面,以
5、除污垢。硬質(zhì)顆粒高速撞擊工件表面,以除污垢。 噴砂清理的也有粗化零件表面的作用,可提高涂層結(jié)噴砂清理的也有粗化零件表面的作用,可提高涂層結(jié)合強(qiáng)度。合強(qiáng)度。 噴砂對金屬表面還有強(qiáng)化的作用。噴砂對金屬表面還有強(qiáng)化的作用。3. 噴砂(丸)噴砂(丸)10噴砂分干噴和濕噴兩種。噴砂分干噴和濕噴兩種。特點(diǎn):效率高,污染小,可清理各種形狀零件,清理質(zhì)量好。特點(diǎn):效率高,污染小,可清理各種形狀零件,清理質(zhì)量好。 吸入式噴砂機(jī)外形吸入式噴砂機(jī)外形 壓力式噴砂機(jī)外形壓力式噴砂機(jī)外形 吸入式噴砂槍吸入式噴砂槍11噴砂設(shè)備噴砂設(shè)備121.1.溶劑法溶劑法(1) (1) 有機(jī)溶劑:如汽油、苯、四氯化碳等。一般在常溫下脫
6、脂。有機(jī)溶劑:如汽油、苯、四氯化碳等。一般在常溫下脫脂。 特點(diǎn):脫脂速度快、效果好,但溶劑易揮發(fā)、易燃、有毒性,特點(diǎn):脫脂速度快、效果好,但溶劑易揮發(fā)、易燃、有毒性,使用時應(yīng)注意通風(fēng)。使用時應(yīng)注意通風(fēng)。3.2.2 脫脂處理脫脂處理 去除被處理零件表面的油污。去除被處理零件表面的油污。13 由表面活性劑、緩蝕劑等組成。用超聲波清洗效果更好。由表面活性劑、緩蝕劑等組成。用超聲波清洗效果更好。 特點(diǎn):可在常溫下脫脂,加溫脫脂效果更好。使用安全、無特點(diǎn):可在常溫下脫脂,加溫脫脂效果更好。使用安全、無污染、價格低。污染、價格低。(2) 水溶性清洗劑水溶性清洗劑14 利用堿溶液對皂化性油脂的皂化作用和表面
7、活性物質(zhì)對非皂利用堿溶液對皂化性油脂的皂化作用和表面活性物質(zhì)對非皂化性油脂的乳化作用,除去工件表面上的各種油污?;杂椭娜榛饔茫スぜ砻嫔系母鞣N油污。2. 化學(xué)法化學(xué)法15 各種因素的作用(以鋼鐵預(yù)處理為例):各種因素的作用(以鋼鐵預(yù)處理為例):n 氫氧化鈉:有很強(qiáng)的皂化能力,但含量過高會形成肥皂難氫氧化鈉:有很強(qiáng)的皂化能力,但含量過高會形成肥皂難以清除,一般含量以清除,一般含量 100 100克克/ /升。升。n 碳酸鈉:呈弱堿性,有一定的皂化能力和對溶液碳酸鈉:呈弱堿性,有一定的皂化能力和對溶液pHpH值起緩值起緩沖作用沖作用(pH8.5(pH10.2pH10.2則肥皂發(fā)生水解則肥
8、皂發(fā)生水解) )。n 磷酸三鈉:呈弱堿性,有一定的皂化能力和緩沖磷酸三鈉:呈弱堿性,有一定的皂化能力和緩沖pHpH值的作值的作用,有助于水玻璃從工件表面洗去。用,有助于水玻璃從工件表面洗去。n 水玻璃:有較強(qiáng)的乳化能力和一定的皂化能力。但殘留在水玻璃:有較強(qiáng)的乳化能力和一定的皂化能力。但殘留在工件表面上的水玻璃較難洗凈,應(yīng)與磷酸三鈉配合使用。工件表面上的水玻璃較難洗凈,應(yīng)與磷酸三鈉配合使用。16n 乳化劑:分子具有親水基團(tuán)和憎水乳化劑:分子具有親水基團(tuán)和憎水(親油親油)基團(tuán),在除油過程基團(tuán),在除油過程中,其憎水基團(tuán)指向油污而親水基團(tuán)指向溶液,降低油溶液中,其憎水基團(tuán)指向油污而親水基團(tuán)指向溶液,
9、降低油溶液界面張力,油污以極細(xì)小的油珠脫離零件表面進(jìn)入溶液中成乳界面張力,油污以極細(xì)小的油珠脫離零件表面進(jìn)入溶液中成乳濁液。濁液。n 溫度:提高溫度可以提高皂化反應(yīng)速度,加快溶液的循環(huán),溫度:提高溫度可以提高皂化反應(yīng)速度,加快溶液的循環(huán),降低油脂的粘度,油降低油脂的粘度,油溶液界面的表面張力減低,較易濕潤。溶液界面的表面張力減低,較易濕潤。n 機(jī)械作用:抖動零件、攪拌或噴射溶液以及用超聲波振蕩都機(jī)械作用:抖動零件、攪拌或噴射溶液以及用超聲波振蕩都能加快除油過程。能加快除油過程。 化學(xué)法脫脂的特點(diǎn):操作簡單、脫脂能力強(qiáng)、安全可靠?;瘜W(xué)法脫脂的特點(diǎn):操作簡單、脫脂能力強(qiáng)、安全可靠。17 在電化學(xué)法
10、脫脂液中,工件接直在電化學(xué)法脫脂液中,工件接直流電,利用電解析出的氫氣或氧氣流電,利用電解析出的氫氣或氧氣泡使油膜變成小油珠而脫離零件。泡使油膜變成小油珠而脫離零件。3. 電化學(xué)法電化學(xué)法 特點(diǎn):脫脂效果好,速度快。陰極特點(diǎn):脫脂效果好,速度快。陰極脫脂易引起高強(qiáng)鋼氫脆;陽極脫脂易脫脂易引起高強(qiáng)鋼氫脆;陽極脫脂易對有色金屬產(chǎn)生腐蝕。對有色金屬產(chǎn)生腐蝕。18191.1.化學(xué)拋光化學(xué)拋光 零件浸在拋光液內(nèi),通過化學(xué)介質(zhì)零件浸在拋光液內(nèi),通過化學(xué)介質(zhì)對金屬表面凸出部分的溶解降低表面粗對金屬表面凸出部分的溶解降低表面粗糙度,提高零件表面光亮度。糙度,提高零件表面光亮度。 特點(diǎn):適合處理形狀復(fù)雜的零件,
11、生特點(diǎn):適合處理形狀復(fù)雜的零件,生產(chǎn)效率高。產(chǎn)效率高。3.2.3 拋拋 光光 提高被處理零件表面光亮度。提高被處理零件表面光亮度。2021 浸入電解液中的零件接陽極,浸入電解液中的零件接陽極,金屬表面凸出部分電流密度大,溶金屬表面凸出部分電流密度大,溶解速度快,結(jié)果表面的粗糙度減小,解速度快,結(jié)果表面的粗糙度減小,光亮度提高。光亮度提高。 電解拋光成本高、效率低。但電解拋光成本高、效率低。但拋光質(zhì)量高。拋光質(zhì)量高。2. 電解拋光電解拋光22231.1.化學(xué)浸蝕和電化學(xué)浸蝕化學(xué)浸蝕和電化學(xué)浸蝕 酸和氧化膜反應(yīng)生成溶于水的鹽:酸和氧化膜反應(yīng)生成溶于水的鹽: FeFe2 2O O3 3 + 6HCl
12、 = 2FeCl + 6HCl = 2FeCl3 3 + 3H + 3H2 2O O FeO + 2HCl = FeCl FeO + 2HCl = FeCl2 2 + H + H2 2O O3.2.4 浸浸 蝕蝕 去除被處理零件表面較薄的銹或氧化膜。去除被處理零件表面較薄的銹或氧化膜。酸液中加金屬緩蝕劑可以減小酸對金屬的腐蝕。酸液中加金屬緩蝕劑可以減小酸對金屬的腐蝕。2425 簡化脫脂和浸蝕工序,使脫脂和浸蝕一次完成,僅用在表簡化脫脂和浸蝕工序,使脫脂和浸蝕一次完成,僅用在表面油脂和銹蝕都輕微的場合。面油脂和銹蝕都輕微的場合。3.2.5 脫脂脫脂-浸蝕綜合處理浸蝕綜合處理26機(jī)械清理機(jī)械清理脫
13、脂脫脂水清洗水清洗化學(xué)浸蝕化學(xué)浸蝕水清洗水清洗中和中和水清水清洗洗(甩干)(甩干)立即進(jìn)行表面處理立即進(jìn)行表面處理典型的金屬清洗工藝典型的金屬清洗工藝27局部保護(hù)工藝局部保護(hù)工藝 對零件表面有一些不允許處理的特殊部位,如螺紋、精加對零件表面有一些不允許處理的特殊部位,如螺紋、精加工配合面等,進(jìn)行保護(hù)處理。但盡量不要采用保護(hù)措施,因?yàn)楣づ浜厦娴?,進(jìn)行保護(hù)處理。但盡量不要采用保護(hù)措施,因?yàn)閚 增加工作量;增加工作量;n 保護(hù)處容易儲存堿液或酸液,影響到下一工序。保護(hù)處容易儲存堿液或酸液,影響到下一工序。3.2.6 其它表面處理工藝其它表面處理工藝281.1.噴涂工作環(huán)境的要求噴涂工作環(huán)境的要求n 最好是在無人的封閉工作間內(nèi)進(jìn)行;最好是在無人的封閉工作間內(nèi)進(jìn)行;n 要有強(qiáng)排風(fēng)裝置,防止粉塵危害;要有強(qiáng)排風(fēng)裝置,防止粉塵危害;n 等離子噴涂應(yīng)有防噪音措施,如戴耳塞。等離子噴涂應(yīng)有防噪音措施,如戴耳塞。 3.3 表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境表面工程技術(shù)的作業(yè)環(huán)境
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