第三章 材料表面预处理..

（3）滚光（撞光）：将成批零件与磨削介质一起在滚 筒中作低速旋转，靠零件和磨料的相对运动进行光饰处 理的过程。 常使用的湿法加工磨削介质中含磨料、化学促进剂和水。 有时也用干法加工，滚筒中只有磨料和零件。零件各部 位被磨削的顺序是锐角>棱边>外表面>内表面。对于复 杂零件的内表面往往很难产生滚光作用。滚光设备成本 低，但耗时较长，主要适用于形状不太复杂的中、小型 零件。可以替代磨光和抛光。有酸滚、碱滚。 滚光磨料：铁屑、石英砂、皮革角
电化学除油是在一般有机溶剂除油或化学除油后 进行的。钢铁件的电化学除油也一般以氢氧化钠为 主，铝、铜等材料的电化学除油溶液一般以碳酸钠、 磷酸三钠为主。电化学除油溶液中不宜加表面活性 剂，因为表面活性剂有发泡性，在电解过程中会在 阴、阳极产生含有大量氢氧混合气体的泡沫，有引 起爆炸的危险。
第三章 材料表面预处理
3.2 表面预处理工艺
机械清理、除油、电解抛光、化学抛光、浸蚀、水洗、 超声波强化、表面调整（活化） 3.2.1 机械清理 定 义：是借助机械力除去材料表面上的腐蚀产物、油污
及其他各种杂物。
特 点：工艺简单，适应性强，清理效果好。
应用范围：除锈、除油、除型砂、去泥土和表面粗化。 清理方法：磨光、抛光、滚光、光饰、喷砂、喷丸
3.2.1 机械清理 （1）磨光：磨光是借助粘有研磨剂的特制磨光轮（或带） 的旋转，以切削金属零件表面的过程。磨光可去掉零件表 面的毛刺、锈蚀、划痕、焊瘤、焊缝、砂眼、氧化皮等各 种宏观缺陷，以提高零件的平整度 。磨光可根据零件表 面状态和质量要求高低进行一次磨光和几次（磨料粒度逐 渐减小）磨光，磨光后零件表面粗糙度Ra值可达0.4μm。 适用范围：磨光适用于加工一切金属材料和部分非金 属材料。磨光效果主要取决于磨料的特性、磨料的质量， 磨光轮的刚性韧性和轮轴的旋转速度。使用的磨轮分软轮 和硬轮两种。
除油是利用有机溶剂去除金属表面 上的油，降低金属表面张力，提高 金属表面活性 。 除油剂：是由多种表面活性剂及 助洗剂等配制而成。呈液状清洗剂， 因此使用简便。现代工业清洗中， 一般使用擦洗、浸洗、超声波清洗 或喷淋清洗。
第三章 材料表面预处理
物理除油法(有机溶剂法)是采用对油污(动植物油或矿物油)具有物 理溶解力的溶剂（汽油、酒精、丙酮，四氯化苯），把油污洗去的 方法。这种方法处理速度快，但多数溶剂易燃易爆，还有一定的毒 性，使用起来不太安全。该法适用于钢铁材料的冲压件、铸件、铝、 铜及其合金的加工件和压铸件。对用碱液难以除净的矿物油以及油 脂比较适用。 化学除油法：通过皂化作用和乳化作用来除去工件表面上的各种油 污。化学除油液主要成分是氢氧化钠，在多数情况下还加入碳酸钠、 偏硅酸钠、硅酸钠、磷酸钠、焦磷酸钠等。为了提高除油效果，在 碱液除油配方中添加润湿剂、洗涤剂等表面活性剂。表面活性剂一 般是由亲水基和亲油基相结合构成的化合物，表面活性剂的用量一 般在0.3%～3%之间。将零件浸入除油液体中，经过一段时间，金属 表面的油污即可除掉。
金属实际表面示意图
第三章 材料表面预处理
贝尔比层
在表层的一薄层与体内性 质有明显差别的非晶态层， 称为贝尔比层，其厚度为510nm。 在距表面1μm内，晶粒尺 寸与体内显著不同。离表面 越近，晶粒尺寸越细。 成分及作用：对于金属与合金来说，它们的抛光面大都有一层贝尔 比层，其成分是金属和它的氧化物的混合。贝尔比层可起到耐蚀、强 化的作用。
（4）除油-浸蚀联合处理：零件的浸蚀一般在除油后进行。 为简化步骤，提高效率，当零件表面油污和锈蚀均不太严重 的情况下，可将除油-浸蚀两道工序合并在一起进行。
第三章 材料表面预处理
3.1 表面预处理的目的
表面预处理的意义：表面工程实施前都要求对表面进行预处理。 预处理好坏决定各类覆层与基体的结合强度，还影响表面生长 层的结晶粗细、致密度、组织缺陷、外观色泽及平整性等。
清净的待加工表面是保证表面技术顺利进行和得到高质量改性 层的基础条件。 清净表面：是指去除自然形成的覆盖物，显露出金属自然光 泽和表面晶体结构的表面。 表面预处理的目的： 1）使工件表面几何形状满足涂镀层的要求。 2）使工件表面清洁程度满足涂镀层的要求。 3）除去化学覆盖层或化学吸附层。
第三章 材料表面预处理
第三章 材料表面预处理
（3）弱浸蚀：零件经整平、除油和浸蚀后，在运送或储存 过程中，表面会产生一层薄氧化膜，它将影响覆盖层与基体 金属的强度。在表面涂覆技术前还需最后一道工序—弱浸蚀。 目的：是零件表面活化，并产生轻微腐蚀作用，露出金 属的结晶组织，以保证镀层与基体结合强度高。弱浸蚀又称 活化处理。 弱浸蚀溶液通常都较稀，不会破坏零件表面的光洁度。 浸蚀时间一般只有几秒~1min。
第三章 材料表面预处理
第三章 材料表面预处理
实际表面
我们所接触的表面不是理想表面，也不是清洁表面，而是实际 表面，它的一些表面结构特点会影响到表面处理结果。
实际表面是指暴露在未加 控制的大气环境中的固体 表面，或者经过一定加工 处理（切割、研磨、抛光、 清洗等），保持在常温和 常压（也可能是低真空或 高温）下的表面。又称真 实表面。
（5）喷砂是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷 料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、氧化铝等）高速喷 射到需要处理的工件表面，使工件表面发生变化，由于磨 料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定 的清洁度和不同的粗糙度，工件表面的机械性能得到改善。
第三章 材料表面预处理
喷丸：喷丸与喷砂相似，只是用钢铁丸和玻璃丸代替喷砂 的磨料。喷丸能使部件产生压应力。
分散剂：煤油、机油、动植物油、甘油、酒精等。
辅助材料：硬脂酸、脂肪酸、石蜡、油酸、环氧乙烷等。
（2）抛光：指在专用的抛光机上进行抛光，靠极细的抛 光粉与磨面间产生的相对磨削和滚压作用来消除微观不 平，使具有镜面般的外观，也能提高零部件的耐蚀性。 适用范围：主要在精密机械和光学工业中使用，是电镀 和化学镀技术、气相沉积技术、离子注入技术必须进行 的表面预处理工艺。 抛光机与磨光机类似，只是抛光机采用抛光轮，且转速 更高。抛光轮一般用棉布和细毛毡制成，两侧用金属圆 板夹紧，其轮缘涂敷由微粉磨料和油脂等均匀混合而成 的抛光剂。表面粗糙度一般可达Ra0.01 μm。
（4）光饰：也称光整，是一项工件表面光饰加工新工 艺。它是将一定比例的工件、磨料和填加剂放在光饰机 的容器中，依靠容器的周期性振动，使工件和磨料运动 并相互磨削而达到加工工件的目的。 光饰机有振动式光饰机、旋流式光饰机（分旋轴式 和强力叉轴式两种）和磁性研磨光饰机等。振动式光饰 机主要用于黑色金属、有色金属和非金属制成的各种机 械零件和铸件的去毛刺、去锈、倒角、倒圆和增加光亮。 特别适用于大批量中小型零件、较大的盘型零件和长板 类零件等。 光饰磨料：鹅卵石、石英石、陶瓷、钢珠
第三章 材料表面预处理
乳化作用是将一种液体分散到第二种不相溶的液体中去的过程
皂化作用：简单来讲，废油变成肥皂的过程，化学上称为“皂化作 用”，因为当废油或其他脂肪遇上强碱(如氢氧化钠)，脂肪便会被 分解，然后会与钠结合，变成肥皂。 油脂在碱液中因皂化作用，形成水溶性的肥皂和甘油而被清除掉， 从而达到清浩物理表面的目的。
（1）属于精饰范畴的表面技术：电镀、化学镀、化学转化膜，要求 在预处理阶段制备出光滑的表面，以便生成结晶细致和外观质量符 合要求的镀层或膜层。
（2）要求粗糙的待加工表面技术：涂装、喷涂等，表面粗糙以便增 强抛锚效应和分子间相互作用，提高涂层与基体的总体结合力，需 考虑表面粗化预处理。
第三章 材料表面预处理
第三章 材料表面预处理
磨轮：通常采用皮革、毛毡、高强度纸等材质制成，是一 种弹性轮。 磨轮的硬度和圆周速度由工件性质决定。
较硬磨轮：工件材料硬度高、形状简单；圆周速度较高。
较软磨轮：工件材质软，形状较复杂；圆周速度较低。 研磨剂：研磨剂是用磨料、分散剂（又称研磨液）和辅助 材料制成的混合剂。 根据分散剂和辅助材料的成分及配比不同：研磨剂有液态 膏状、固态。
各成分的作用： 磨料 —切削 分散剂—磨料载体、分散、稀释、润滑、冷却 辅助材料—乳化、润滑、吸附 磨料：是一种具有较高硬度和一定机械强度的颗粒材料。
磨料需具备的条件：（1）硬度较高；（2）适度抗破碎性及 自锐性；（3）良好的热稳定性；（4）一定的化学稳定性； （5）便于加工成不同大小的颗粒。 常用磨料：人造金刚砂（碳化硅）、天然金刚砂、人造刚玉、 硅藻土等。
Байду номын сангаас 第三章 材料表面预处理
电化学除油法是利用电解作用， 将工件臵于充满除油液的电解槽 中，作为阳极(或阴极)，然后在 短时间内通直流电，在电极极化 作用下，油脂与溶液界面的表面 张力下降，同时由于电极上析出 气泡，对油膜也起到清洗作用， 促使油膜从被涂物脱落下来，达 到除油目的。
阳极： 阴极：
第三章 材料表面预处理
阴极除油特点：析氢量多，分散性好，气泡尺寸小，乳化作 用强烈，除油效果好，速度快，不腐蚀零件 。但有“氢脆” 和“挂灰” 阳极除油的特点：1）氧析出泡少而大 ，乳化能力较差，效率 低；2）氢氧根离子放电，阳极表面溶液的pH值降低，不利于 除油 ；3）氧气促使金属表面氧化，以致难于除去 ；4）些金 属或多或少地发生阳极溶解 。 阴极一阳极联合除油，取长补短，使电化学除油方法更趋于完 善。先阴极除油、再短时间阳极除油，最后工件在阳极出槽。
第三章 材料表面预处理
表面预处理是指用机械、物理或化学等方法清除表面原始覆盖层， 改善基体的表面原始状态，为后续加工提供良好的基础表面。 清洁度 表面预处理 的两个指标 粗糙度
清洁度过低会影响覆层的附着力、 完整性、耐蚀性、装饰性和功能 性薄膜性能的连续性，严重时甚 至不能实施表面技术。 不同的表面技术对零件或制 品表面粗糙度的要求不一样
第三章 材料表面预处理
3.2.2 除油
金属在存储、搬运和加工过程中，表面不可避免地被外界一些污物 所污染。这些污染物包括工厂为防锈、拉拔和机械加工或成形过程 中使用的机油、润滑油、动植物油等，在进行表面工程前必须除去 油类污染物。除油是表面处理重要工序之一。因为油污会使涂膜的 附着力降低，还影响涂膜的其他性能，所以必须清洗干净。