表面处理--表面着色处理
常用金属表面处理工艺及技术
金属表面处理工艺一、表面热处理1、表面淬火 n 表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以 强化零件表面的热处理方法。
感火焰加热 应加 热n 表面淬火目的： n ① 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限; n ② 心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性和韧性。
即表硬里韧。
n 适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。
轴 的 感 应 加加 热 表 面 淬淬 火n ①表面淬火用材料 n ⑴ 0.4-0.5%C的中碳钢。
n 含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降。
n 含碳量过高，心部韧性下降； n ⑵ 铸铁 提高其表面耐磨性。
机床导轨表面淬火齿轮n ②预备热处理 n ⑴工艺： n 对于结构钢为调质或正火。
n 前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的普 通件。
n ⑵目的: n 为表面淬火作组织准备； n 获得最终心部组织。
回火索氏体 索氏体n ③表面淬火后的回火 n 采用低温回火，温度不高于200℃。
n 回火目的为降低内应力，保留淬火高硬度、耐磨性。
n ④表面淬火+低温回火后的组织 n 表层组织为M回；心部组织为S回(调质)或F+S(正火)。
感应加热表面淬火 感应淬火机床n ⑤表面淬火常用加热方法 n ⑴ 感应加热: 利用交变电流在工件表面感应巨大涡流， 使工件表面迅速加热的方法。
感应加热 表面淬火示意图n 感应加热分为： n 高频感应加热频率为250-300KHz，淬 硬层深度0.5-2mm火传 感动 应轴 器连续 淬感应加热表面淬火齿轮的截面图n 中频感应加热 频 率 为 25008000Hz ， 淬 硬 层 深度2-10mm。
中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴各种感应器n 工频感应加热 n 频率为50Hz,淬硬层深度10-15 mm感应穿透加热各种感应器n ⑵ 火焰加热: 利用乙炔火焰直接加 热工件表面的方法。
成本低，但质 量不易控制。
玻璃的表面改性
（４）表面导电膜——在玻璃表面镀上过 渡金属氧化物或金属薄膜，使其具有良 好导电性。
制造方法包括热喷雾法，浸渍法，真空 沉积法，还原法等。
（５）表面憎水薄层：在表面施加硅有机 化合物等镀层，起到憎水作用。 用于高湿度下的观察窗、电气绝缘材料 、防止玻璃表面漏电、防止风化。 常用聚硅酮作为憎水涂层。 制备方法：喷雾法、浸渍法等。
（２）缺点 离子注入层薄 离子束从发射至零部件表面为直线行进 ，因此，不能处理复杂的凹腔表面。 由于离子注入需在真空下进行，因此， 零部件的尺寸受到真空室尺寸的限制。 离子注入设备比较昂贵，因此工艺成本 较高。
三.电子束表面改性处理
１.电子束的产生及其材料表层的作用 电子由电子枪阴极发射后，在加速电压的作 用下，速度高达光束的2/3。高速电子束经电 磁透镜聚集后辐照在待处理的工件表面。
由于离子注入是高能量输入的动力学过 程，因此获得的表面层组成相不受传统 的热力学限制，可获得其它方法得不到 的新合金相。
离子注入表层与基体材料无明显界面， 使力学性能在注入层至基材为连续过渡 ，保证了注入层与基材之间具有良好的 动力学匹配性，避免了表面层的破裂与 剥落。
离子注入为常温真空表面处理技术，因此 ，零部件经表面处理后，无变形，无氧化 ，保持的尺寸精度和表面状态。
滤光膜
吸收、干涉原理
中性密度滤光膜：在一个很宽的光谱内 ，均匀的降低入射光束强度的滤光膜。 由单层金属制成。
截止滤光膜：特征曲线
干涉截止：长波通、短波通
带通滤光膜：只允许一定宽度光波通过 的滤光片。
第三节 三束表面改性
三束指：激光束、离子束、电子束。 采用三束对材料表面进行改性具有如下特 点： 激光束的能量密度大，被处理的材料表
不锈钢表面处理
不锈钢表面处理目前对不锈钢表面进行处理的方法：表面本色白化处理、表面镜面光亮处理、表面着色处理一、表面本色白化处理不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经办人方温面火处理，产生黑色氧化皮。
这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NICR204和NIF二种E04成份，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。
但这种方法成本大，污染环境，对人体有害。
腐蚀较大，逐渐被淘汰。
目前对这种氧化皮处理方法有二种：（1）喷（丸）砂方法铸件一般会进行喷丸或喷砂处理，就是常说的shot blast and shot pe nningFigure 1 喷砂效果图喷丸与喷砂的对比喷丸不但除锈，除表面氧化皮，还提高表面粗糙度，去除零件机加工毛刺，消除零件内应力，减少热处理后零件变形，提高零件表面耐磨，受压能力等喷砂一般是手工操作来完成，其速度与抛丸相比要慢，而且假如使用的是砂石，在喷砂的过程中砂石与构件的撞击会产生一些砂石粉末，这些粉未会粘附在构件表面，而且喷砂对构件的表面粗糙度低于抛丸。
抛喷丸增强了工件的表面强度，延长工件的返锈时间。
喷砂只能起到表面的修饰作用。
(2)化学法用一种无污染酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。
从而达到不锈钢本色的白化处理之目的。
基本上看上去是一目光的色泽。
这种方法对大型、复杂产品较适用，值得推广应用。
酸洗钝化方式根据操作方式不同，不锈钢酸洗钝化处理主要有浸渍法、膏剂法、涂刷法、喷淋法、循环法、电化学法等6种方法。
Figure 2 钝化前后效果图钝化机理:金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称金属的钝化。
其钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能坚固地附在金属表面上的钝化膜。
这层膜成独立相存在，通常是氧和金属的化合物。
它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防止腐蚀的效果。
表面处理基本知识
表⾯处理基本知识表⾯处理基本知识前⾔⽤物理或化学⽅法来改变⼯件表⾯的状态，通过去除或添加⼀定的材料对⼯件表⾯进⾏⼀定的处理，从⽽获得所需要的⼀些表⾯的性能，如除油，防锈，装饰，抗氧化等等统称表⾯处理。
由于表⾯处理种类较多且受篇幅限制，仅对以下⼏种我司常见的表⾯处理作基本介绍。
第⼀章拉丝拉丝是⼀种砂带磨削加⼯，通过砂带对⾦属表⾯进⾏磨削加⼯，以去除⾦属表⾯缺陷,并形成具有⼀定粗糙度，纹路均匀的装饰表⾯。
⼯作原理见下图：从上图可以看出，当⼯作台⾯带动⼯件移动(速度为V1)，同时砂纸也以⼀定的速度(V2)在转动，但V1和V2速度不相等，存在有⼀定的速度差。
砂纸与⼯作台之间的间隙预先已调整好，当⼯件被送到⼯作台和砂纸之间。
砂纸与⼯件产⽣相对的运动，⼯件就被拉出沿运动⽅向的纹路。
⼀、加⼯范围参数：拉丝机有效拉丝最⼤宽度(指垂直于拉丝⽅向的外形尺⼨)为850mm。
拉丝⽅向最⼩外形尺⼨要⼤于235mm。
若长度不够，则需要作拉丝治具。
治具使⽤规范：⽤两层板焊接起来，其中下层为 2.0mm 厚的平板，上层为套材料的治具，但板厚略⼩于所需拉丝材料的板厚。
拉丝机适⽤最⼩料厚：0.5mm。
⼆、加⼯特性：砂纸有不同的型号规格﹐其主要参数指针为每平⽅英⼨所包含的砂粒的数⽬﹐如180#,220#砂纸,数值越⼤﹐表⽰单位⾯积所含的砂粒越多﹐所形成的纹路也就越细越浅,反之, 砂纸的型号越⼩,砂粒越粗所形成的纹路也就越粗越深.因此在⼯程图⾯上必须注明砂纸型号.如果没有特别说明和要求﹐⼀般选⽤220#砂纸。
拉丝具有⽅向性:⼯程图⾯上必须注明是直纹还横纹拉丝(⽤双箭头表⽰)拉丝⼯件的拉丝⾯不能有任何凸起部分,否则会将该凸起部分拉平.⾮拉丝⾯允许出现凸起﹐但前题是在拉丝时能避开此凸起或者做治具将⼯件垫起。
由于拉丝也属于⼀种磨削式加⼯﹐⼯件表⾯有去除材料﹐所以⼀般情况下拉丝⼯艺应该优先于其它表⾯处理进⾏﹐拉丝后再作电镀,氧化﹐烤漆等处理。
表面处理表示方法及选择
表面处理零件或构件在工作过程中，由于其表面的磨损、腐蚀和疲劳造成了十分惊人的经济损失，因而我们技术工作者用物理、化学、机械等方法来改变零构件表面的组织成分，即表面处理，获得要求的性能，以提高产品的可靠性或延长其寿命。
另外通过表面处理还可以充分发挥材料的潜力和节约能源，降低生产成本。
所以设计者在进行零件、构件设计时应充分合理的选择各种表面处理。
今天在这里介绍常用金属的镀覆、化学、电化学处理层的表示方法，包括内容有：镀锌、镀铜、镀镍、镀镉、氧化、磷化、钝化等，按GB/T13911-1992的统一规定。
技术工作者一定要注意到国家正处在向国际通行标准接轨，旧的标准不断修订，新的标准不断颁布。
所以我们的图纸和技术文件努力把现行的最新国家标准贯彻到图中去，以跟上时代发展的步伐。
1、金属镀覆和化学处理表面方法用的各种符号1）基体材料表示符号（常用基体材料）材料名称符号铁、铜 Fe铜、铜合金 Cu铝、铝合金 Al锌、锌合金 Zn镁、镁合金 Mg钛、钛合金 Ti塑料 PL（国际通用缩写）金属材料化学元素符号表示：合金材料用其主要成分的化学元素符号表示，非金属材料用国际通用缩写字母表示。
2）镀覆方法处理方法表示符号：方法名称符号（英文缩写）电镀 Ep化学镀 Ap电化学处理 Et化学处理 Ct 3）化学和电化学处理名称的表示符号处理名称符号钝化 P（不能理解为元素符号磷）氧化 O电解着色 Ec磷化 Ph阳极氧化 A电镀锌铬酸盐处理 Ca.电镀锌光亮铬酸盐处理 C1Ab.电镀锌彩虹铬酸盐处理 C1B （漂白型）常用c.电镀锌彩虹铬酸盐处理 C2C （彩虹型）常用d.电镀锌深色铬酸盐处理 C2D(符号-C；分级1、2；类型:A.B.C.D）2、金属镀覆和化学、电化学的表示方法（在图纸上的标记）1）金属镀覆表示方法：示例：例1.Fe/Ep.CuN15bCy0.3mc.（钢材，电镀铜10μm，光亮镍15μm，微裂纹铬0.3μm）例2. Fe/Ep.Zn7.C2C（钢材。
常用材料的表面处理方法
是用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机，将其固定在桌面上，与桌子
边沿成60度左右的角度，另外做一个装有固定金属板的拖板，在拖板
上贴一条边沿齐直的聚酯薄膜用来限制螺纹进度。利用毛毡的旋转与
拖板的直线移动，在金属板表面旋擦出宽度一致的螺纹纹路。
3.1.5 抛光
抛光是对零件表面进行修饰的一种光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高 甚至不能保持原有的加工精度，随预加工状况不同，抛光后的Ra值可达1.6～0.008 m ， 按照实现原理的不同，可分为机械抛光和化学抛光。
发黑处理零件
磷化：是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化 膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底， 提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。磷化是常用的前处理技 术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用 磷化。工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层 不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。
注意：
无论是发黑处理还是磷化处理，在处理之前均首先需对零件表面 要预处理（彻底的除锈），对于未预处理的零部件即使发黑处理或者 磷化处理也会在后续工作中使零件表面出现生锈或腐蚀的现象。
3.3.2 不锈钢着色
随着不锈钢的应用普及，不锈钢着色工艺需求逐步得到重视，目前不锈钢不仅可以 着黑色，还可以得到蓝色、绿色、褐色、橙色等颜色。 3.3.2.1 不锈钢着黑色
直纹
乱纹
波纹
螺纹
直纹拉丝
是指在金属表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。 乱纹拉丝
是在高速运转的铜丝刷下，使金属板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则、无明显纹路
STS表面处理
2.2表面镜石光亮处理
根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同，可分别 采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法，其特性：
项目 方法 机械 抛光
化学 抛光
电化学 抛光
优点
缺点
适用产品
备注
整平性好 光亮
劳动强度大，污染 严重，复杂件难加 工，光泽下降，投 资及成本较高
简单工件，中，小 产品，复杂件无法 加工
整个产品光泽 达不到一致， 光泽保持时间 不长
投资少，复杂 光亮度不足，抛光 复杂产品，光亮度 小批量加工较 件能抛，效率 液要加湿，有气体 要求不高的产品可 合算 高，速度快 溢出，需通风设备 选用
达镜面光泽， 长期保持，工 艺稳定，污染 少，成本低， 防污染性好。
一次性投资大，复 杂件要装工装，辅 助电极，大量生产 要降温
SKIN PASS表面
CPL后 NO.4表面
0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5
ROUGHNESS um
A B
1
因此，HL加工材，建筑用途的标准 Max Ra<0.5 um
几种表面的粗糙度情况
名称 1D
Roughness μm
2～62BLeabharlann 0.1～1.02D
0.3～3.0
BA
0.2
No.4
0.2～1.5
备注
热退火酸洗表面 冷轧卷表面
细纹的研磨加工
比240更细纹的 研磨加工
把NO.2D或NO.2B加工材用240号磨 料的研磨带进行抛光
把NO.2D或NO.2B加工材用320号磨 料的研磨带进行抛光
厨房器具 厨房器具
400＃ 接近BA的光泽
把MO.2B材用400号抛光轮抛光加工 建材、厨房器具 的方法
不锈钢常用表面处理方法
不锈钢常用表面处理方法Revised by Petrel at 2021不锈钢常用表面处理方法：不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。
故广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，环保行业，家用电器行业及家庭装潢，精饰行业，给予人们以华丽高贵的感觉。
不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术发展程度。
1不锈钢常用表面处理方法1.1不锈钢品种简介1.1.1不锈钢主要成分：一般含有铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)等优质金属元素。
1.1.2常见不锈钢：有铬不锈钢，含Cr≥12%以上；镍铬不锈钢，含Cr≥18%，含Ni≥12%。
1.1.3从不锈钢金相组织结构分类：有奥氏体不锈钢，例如：1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni11Nb，Cr18Mn8Ni5。
马氏体不锈钢，例如：Cr17，Cr28等。
一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不锈钢。
1.2常见不锈钢表面处理方法常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法：①表面本色白化处理；②表面镜面光亮处理；③表面着色处理。
1.2.1表面本色白化处理：不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经过人工表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。
这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NiF二种EO4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。
但这种方法成本大，污染环境，对人体有害，腐蚀性较大，逐渐被淘汰。
目前对氧化皮处理方法主要有二种：⑴喷砂(丸)法：主要是采用喷微玻璃珠的方法，除去表面的黑色氧化皮。
⑵化学法：使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。
从而达到不锈钢本色的白化处理目的。
处理好后基本上看上去是一无光的色泽。
这种方法对大型、复杂产品较适用。
1.2.2不锈钢表面镜面光亮处理方法：根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。
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化学着色
化学着色是利用氧化膜表面的吸附作用使金属呈现出所要求的色彩的技术。主要利 用氧化膜表面的吸附作用，将染料或有色粒子吸附在膜层的空隙内，或利用金属表面 与溶液进行反应，生成有色粒子沉积在金属表面，使金属呈现出所要求的色彩。
Байду номын сангаас
金属表面着色
金属着色（英文名:metal colorin），为防止金属腐蚀和装饰目的，对金属制件表面进行的着 色处理技术。金属经着色处理后，表面呈现的颜色是由于光通过金属表面薄膜的折射或反射产生 光的干涉形成的。 不同光路的光波干涉，呈现不同的颜色；当膜的厚度不同时，其表面色彩也不同；若膜的厚度不 均匀，则会形成彩虹色或杂色。金属着色可以直接在基体金属表面上进行；也可以在金属表面氧化 或阳极化后得到氧化膜层或镀上适当的镀层后再进行。金属着色处理工艺主要有：①热处理着色工 艺。将金属制件置于氧化气氛中进行加热处理，使其表面生成氧化膜。由于氧化膜有色干扰特点， 故随着加热时间不同，氧化膜厚度不同，表面会呈现不同的颜色。②化学氧化着色工艺。将金属制 件置于化学反应剂中，通过金属失去电子或与氧发生化学反应而使表面形成转化膜和着色。③电化 学着色工艺 。经表面阳极化的金属或有镀层的金属，通过电解时电场的作用，使金属表面的氧化 膜或镀层着色。