表面處理第1章

表面處理科學(xué)與技術(shù)

化學(xué)化工學(xué)院袁孝友李鵬2014.9.31課程特色課程學(xué)時(shí)安排22緒論3學(xué)時(shí)電結(jié)晶理論6學(xué)時(shí)鍍液性能6學(xué)時(shí)前處理3學(xué)時(shí)電鍍單金屬：鋅，銅，鎳，鉻合計(jì)12學(xué)時(shí)陽(yáng)極氧化3學(xué)時(shí)化學(xué)鍍3學(xué)時(shí)33

電鍍是用電化學(xué)方法在固體表面上沉積一薄層金屬或合金的過(guò)程44線路板電鍍孔金屬化5鋁陽(yáng)極氧化6電鍍鋅彩色鈍化7電鍍銅錫合金8電鍍鉻9將被鍍件與直流電源的負(fù)極相連，欲鍍覆的金屬板與直流電源的正極相連，隨后，把它們一起放在電鍍槽中，鍍槽中含有欲鍍覆金屬離子的溶液(當(dāng)然還有其它物質(zhì))，當(dāng)直流電源和鍍槽接通時(shí)，就有電流通過(guò)，欲鍍的金屬便在陰極上析出10101111電源：直流電、脈沖電流、周期換向、交直流疊加等；鍍槽：掛鍍、筐鍍、滾鍍振動(dòng)鍍、噴鍍、激光誘導(dǎo)鍍；鍍液：鋅、銅、鎳、鉻、合金等陽(yáng)極：可溶性、不溶性、聯(lián)合陽(yáng)極等操作方式：手工操作機(jī)械化、自動(dòng)化121213各種電加熱器14151616直線式自動(dòng)吊鍍171718181919電鍍是由多個(gè)過(guò)程組成的：前處理——電鍍——后處理前處理：磨光、拋光、除油、酸洗、水洗后處理：水洗、鈍化、干燥、封閉、拋光等2020電鍍與電鑄電鑄：用電解法制取金屬?gòu)?fù)制品的過(guò)程。用鑄造物件的模型作為陰極電鍍與化學(xué)鍍、陽(yáng)極氧化、磷化的關(guān)系2121鍍層與基體結(jié)合應(yīng)牢固鍍層需完全均勻地覆蓋于基體表面鍍層細(xì)致、孔隙率低，有一定厚度特殊功能必須達(dá)到有關(guān)指標(biāo)：

——外觀、孔、麻點(diǎn)、劃傷等2222工件的工作環(huán)境及要求：大氣成分、工作溫度、濕度、性質(zhì)、性能工件材料的種類和性質(zhì)：鋼鐵、鋅壓鑄件、銅合金等工件的結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸、公差鍍層的性能及使用壽命2323改善外觀提高性能賦予新功能2424按鍍層的用途按鍍層/基體的電化學(xué)關(guān)系2525起防止金屬零件腐蝕作用的鍍層包括：鍍鋅及鋅合金（Zn-Fe、Zn-Co、Zn-Ni等）層：一般大氣條體鍍鎘層：海洋性氣候鍍錫層：有機(jī)氣氛、食品容器銀鎘合金層：對(duì)銅合金航海儀器2626這類鍍層既要求防腐蝕，又要求具有經(jīng)久不變的光澤外觀包括：銅/鎳/鉻多層電鍍彩色電鍍層：Pd-Ni（槍色）仿金電鍍層：Cu-Sn、Cu-Zn2727耐磨和減摩鍍層：耐磨——高硬度，具有耐磨損能力，軸、活塞環(huán)；減摩——由韌性金屬組成，具有潤(rùn)滑作用，減少滑動(dòng)摩擦。軸瓦、軸套、汽缸。錫、鉛錫合金、鉛銦臺(tái)金、鉛錫銅及鉛銻錫三元合金等2828熱加工用鍍層：為改善表面性能要進(jìn)行熱處理。但某些部位不需要處理，要保護(hù)起來(lái)后再進(jìn)行處理。防止局部滲碳——鍍銅防止局部滲氮——鍍錫熱處理后需退掉鍍層，Cu—NaNO32929導(dǎo)電性鍍層：提高表面導(dǎo)電性通常鍍銅、鍍銀、鍍金等要求耐磨時(shí)，銀銻合金、金鈷合金、金銻合金等3030磁性鍍層鍍層具有磁性用于錄音帶、磁環(huán)線、磁鼓、磁盤等多用電鍍和化學(xué)鍍方法。鈷鎳、鎳鐵、鈷鎳磷、鈷磷、鈷鎢磷、鈷錳磷、鈷鎳錸磷等，作為磁光紀(jì)錄材料有釓鈷、釤鈷、鋱鐵鈷等。3131抗高溫氧化鍍層：防止高溫處理時(shí)零件被氧化。發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)腔、轉(zhuǎn)子葉片、管腳、插座等。鍍鎳、鉻和鉻合金鍍層、Ni-ZrO2、Ni-Al2O3、Cr-TiO2、Cr-ZrB23232修復(fù)性鍍層：重要機(jī)器零件磨損后進(jìn)行修復(fù)曲軸、凸輪軸、齒輪、花鍵、紡織機(jī)的壓輥、深井泵軸等硬鉻、鍍鐵(或復(fù)合鍍鐵)、鐵合金3333高性能尖端材料薄膜：超導(dǎo)氧化物薄膜電致變色氧化物薄膜金屬化合物半導(dǎo)體薄膜形狀記憶合金薄膜梯度材料薄膜等3434電極電勢(shì)比基體材料負(fù)，構(gòu)成腐蝕微電池時(shí)，鍍層作為陽(yáng)極而首先溶解機(jī)械保護(hù)作用+電化學(xué)保護(hù)作用如：鐵上鍍鋅。jZn2+/Zn＝-0.76V，jFe2+/Fe＝-0.44V，腐蝕電偶Zn–2e＝Zn2+，鐵陰極析H+35353636電極電勢(shì)比基體材料正，構(gòu)成腐蝕微電池時(shí)，鍍層作為陰極，使基體腐蝕機(jī)械保護(hù)作用如：鐵上鍍錫，F(xiàn)e/Cu/Ni/Cr。jSn2+／Sn＝-0.14伏，比鐵正，陰極缺點(diǎn)：鍍層完好時(shí)起保護(hù)作用，有缺陷時(shí)會(huì)加速基體的腐蝕37373838鋅對(duì)鐵而言，一般是陽(yáng)極鍍層，在70~80℃的熱水中變成了陰極鍍層錫對(duì)鐵而言，一般是陰極鍍層，在有機(jī)酸中為陽(yáng)極鍍層3939[注意]：并非所有比基體金屬電位負(fù)的金屬都可以用作防護(hù)性鍍層。在海水中，鋅對(duì)鐵而言仍是陽(yáng)極鍍層，然而，它在氯化物中不穩(wěn)定，從而失去保護(hù)作用，所以，航海船舶上的儀器不能單獨(dú)用鋅鍍層來(lái)防護(hù)，而需要用鎘鍍層或代鎘鍍層。4040最早的文獻(xiàn)：鍍銀，1800年，意Brugnatelli最早的專利：1840年，英Elkington，氰化鍍銀最早的電鑄專利：1840年，Jacobi提出酸性電鑄銅1843年，酸性硫酸銅鍍銅，鍍鎳1923~1924年C.G.芬克（C.G.Fink）和C.H.埃爾德里奇(C.H.Eldridge)提出了鍍鉻的工業(yè)方法化學(xué)鍍的開(kāi)端：1835年，銀鏡反應(yīng)，Liebig；1845年，Wattz，Ni-P4141我國(guó)：解放前（1949年以前）為第一個(gè)階段——外資控制解放后至改革開(kāi)放前（1978年前）為第二個(gè)階段——專業(yè)電鍍廠、研究機(jī)構(gòu)1978年后至現(xiàn)在為第三個(gè)階段——市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，大量電鍍公司涌現(xiàn)4242形成一個(gè)比較完備的電鍍技術(shù)開(kāi)發(fā)體系擴(kuò)大對(duì)外技術(shù)交流在環(huán)境保護(hù)方面將進(jìn)入綜合對(duì)策時(shí)期電鍍技術(shù)發(fā)展的主要方向：提高鍍液性能、降低成本、節(jié)能減排提高工藝管理和設(shè)備配套，切實(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量4343電解液和鍍層的測(cè)試方法將向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)：安美特、樂(lè)思、上村、荏原、巴斯夫加強(qiáng)研究機(jī)構(gòu)與生產(chǎn)部門的聯(lián)系，積極采用新工藝、新技術(shù)提高電鍍生產(chǎn)的自動(dòng)化程度提高工人素質(zhì)，具有嚴(yán)格質(zhì)量的自我意識(shí)4444電沉積非晶態(tài)鍍層：Cr-C、Ni-P、Ni-Mo電鍍納米鍍層：多層鍍、Ni/Cu、Ni/Mo、Ni-Al2O3新功能鍍層及膜層：超導(dǎo)、電致變色、磁光存儲(chǔ)、梯度微弧氧化技術(shù)4545功能性氧化膜：分離膜、磁性膜、光學(xué)及電子元件綠色電鍍?nèi)齼r(jià)鉻鍍鉻三價(jià)鉻鈍化無(wú)氰電鍍無(wú)鉛可焊性電鍍代鎘鍍層代鉻鍍層4646高速電鍍微細(xì)電鍍特殊基體材料的電鍍特種電鍍技術(shù)：激光誘導(dǎo)4747

國(guó)內(nèi)外主要的專業(yè)雜志期刊名稱主辦單位電鍍與環(huán)保電鍍與精飾(CN12-1096/TG)上海市輕工業(yè)科技情報(bào)研究所天津市電鍍工程學(xué)會(huì)電鍍與涂飾（月刊CN44-1237/TS）廣州市二輕工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所腐蝕與防護(hù)(CN31-1456/TQ）核心上海市腐蝕與科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)上海材料研究所腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)核心中國(guó)科學(xué)院金屬研究所中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)核心中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)中國(guó)科學(xué)院金屬研究所材料保護(hù)（月刊CN42-1215/TB）核心武漢材料保護(hù)研究所

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