表面处理概念

表面处理

surface treatme nt

定义：改进构件表面性能的处理工艺。

概念：表面处理在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。

目的：满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。对于金属铸件，我们

比较常用的表面处理方法是，机械打磨，化学处理，表面热处理，喷涂表面，表面处理就是对工件表面进行清洁、清扫、去毛刺、去油污、去氧化皮等。

广义的表面处理，即包括前处理、电镀、涂装、化学氧化、热喷涂等众多物理化学方法在内的工艺方法；

另一种为狭义的表面处理，即只包括喷砂、抛丸等在内的即我们常说的前处理部分。

以下我们所说的主要是狭义的表面处理。

表面处理（前处理）方法

手工处理：如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮，但手工处理劳动强度大、生产效率低，质量差，清理不彻底。

化学处理：主要是利用酸碱性或碱性溶液与工件表面的氧化物及油污发生化学反应，使其溶解在酸性或碱性的溶液中，以达到去除工件表面锈迹氧化皮及油污，再利用尼龙制成的毛刷辊或304#不锈钢丝（耐酸碱溶液制成的钢丝刷辊清扫干净便可达到目的化学处理适应于对薄板件清理，但缺点是：若时间控制不当，即使加缓蚀剂，也能使钢材产生过蚀现象，对于较复杂的结构件和有孔的零件，经酸性溶液酸洗后，浸入缝隙或孔穴中的余酸难以彻底清除，若处理不当，将成为工件以后腐蚀的隐患，且化学

物易挥发，成本高，处理后的化学排放工作难度大，若处理不当，将对环境造成严重

的污染。随着人们环保意识的提高，此种处理方法正被机械处理法取代。

机械处理法：

主要包括钢丝刷辊抛光法、抛丸法和喷丸法。

抛光法也就是刷辊在电机的带动下，刷辊以与轧件运动相反的方向在板带的上下表面高速旋转刷去氧化铁皮。刷掉的氧化铁皮采用封闭循环冷却水冲洗系统冲掉。

抛丸法清理是利用离心力将弹丸加速，抛射至工件进行除锈清理的方法。但抛丸灵活性差，受场地限制，清理工件时有些盲目性，在工件内表面易产生清理不到的死角。设备结构复杂，易损件多，特别是叶片等零件磨损快，维修工时多，费用高，一次性投入大。

用喷丸进行表面处理，打击力大，清理效果明显。但喷丸对薄板工件的处理，容易使工件变形，且钢丸打击到工件表面（无论抛丸或喷丸）使金属基材产生变形，由于四氧化三铁和三氧化二铁没有塑性，破碎后剥离，而油膜与其材一同变形，所以对带有油污的工件，抛丸、喷丸无法彻底清除油污。在现有的工件表面处理方法中，清理效果最佳的还数喷砂清理。喷砂适用于工件表面要求较高的清理。但是我国目前通用喷砂设备中多由铰龙、刮板、头号式提升机等原始笨重输砂机械组成。用户需要施建一个深地坑及做防水层来装置机械，建设费用高，维修工作量及维修费用极大，喷砂过程中产生大量的矽尘无法清除，严重影响操作工人的健康并污染环境。

手工喷砂房要根据实际情况设计相对于容纳工件较宽敞的空间，不能太拘谨否则影响工人手

工作业，同时照明条件一定要好，对于较干燥的地区完全可以把抛沙放在室外进行。

等离子表面处理

等离子又名电浆，是由带正电的正粒子、负粒子（其中包括正离子，负离子、电子、自由基和各类活性基团等）组成的集合体，其中正电荷和负电荷电量相等故称等离子体，是除固态、液态、气态之外物质存在的第四态一等离子态。

等离子表面处理器由等离子发生器，气体输送管路及等离子喷头等部分组成，等离子发生器产生咼压咼频能量在喷嘴钢管中被激活和被控制的辉光放电中产生低温等离子体，借助压缩空气将等离子喷向工件表面，当等离子体和被处理物体表面相遇时，产生了物体变化和化学反应。表面得到了清洁，去除了碳化氢类污物，如油脂，辅助添加剂等，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入含氧极性基团（羟基、羧基）, 这些基因对各类涂敷材料具有促进其粘合的作用，在粘合和油漆应用时得到了优化。在同样效果下，应用等离子体处理表面可以得到非常薄的高张力涂层表面，有利于粘结、涂覆和印刷。不需其他机器、化学处理等强烈作用成份来增加粘合性。

等离子表面处理在印刷包装行业

广义表面处理技术的分类

根据使用的方法不同，可将表面处理技术分为下述种类。

一、电化学方法

这种方法是利用电极反应，在工件表面形成镀层。其中主要的方法是：

（一）电镀

在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电镀。镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。

（二）氧化

在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程, 称为阳极氧化，如铝合金的阳极氧化。

钢铁的氧化处理可用化学或电化学方法。化学方法是将工件放入氧化溶液中，依靠化学作用在工件表面形成氧化膜，如钢铁的发蓝处理。

二、化学方法

这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。其中主要的方法是：

（一）化学转化膜处理

在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。

（二）化学镀

在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。

三、热加工方法

这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。其主要方法是：

（一）热浸镀

金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。

（二）热喷涂

将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热喷

涂铝等。

（三）热烫印

将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印铝箔等。

（四）化学热处理

工件与化学物质接触、加热，在高温态下令某种元素进入工件表面的过程，称为化学热处理，如渗氮、渗碳等。

（五）堆焊

以焊接方式，令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程，称为堆焊，如堆焊耐磨合金等。

四、真空法

这种方法是在高真空状态下令材料气化或离子化沉积于工件表面而形成镀层的过程。其主要方法是。

（一）物理气相沉积（PVD

在真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积到工件表面，形成涂层的过程，称为物理气相沉积，其沉积粒子束来源于非化学因素，如蒸发镀溅射镀、离子镀等。

（二）离子注入

咼电压下将不同离子注入工件表面令其表面改性的过程，称为离子注入，如注硼

（三）化学气相沉积（CVD

低压（有时也在常压）下，气态物质在工件表面因化学反应而生成固态沉积层的过程，

称为化学气相镀，如气相沉积氧化硅、氮化硅等。

五、其它方法

主要是机械的、化学的、电化学的、物理的方法。其中的主要方法是。

（一）涂装

闲喷涂或刷涂方法，将涂料（有机或无机）涂覆于工件表面而形成涂层的过程，称为涂装，如喷漆、刷漆等。

（二）冲击镀

用机械冲击作用在工件表面形成涂覆层的过程，称为冲击镀，如冲击镀锌等。

（三）激光面表处理

用激光对工件表面照射，令其结构改变的过程，称为激光表面处理，如激光淬火、激光重熔等。

（四）超硬膜技术

以物理或化学方法在工件表面制备超硬膜的技术，称为超硬膜技术。如金刚石薄膜，立方氮化硼薄膜等。

（五）电泳及静电喷涂

1、电泳

工件作为一个电极放入导电的水溶性或水乳化的涂料中，与涂料中另一电极构成解电

路。在电场作用下，涂料溶液中已离解成带电的树脂离子，阳离子向阴极移动，

阴离子向阳极移动。这些带电荷的树脂离子，连同被吸附的颜料粒子一起电泳到工件表面，形成涂层，这一过程称为电泳。

2、静电喷涂

在直流高电压电场作用，雾化的带负电的油漆粒子定向飞往接正电的工件上，从而获得

漆膜的过程，称为静喷涂。