表面处理大全surface treatment.doc
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1、第一章总 论3第一节表面处理的分类与用途3第二节金属镀覆和化学处理表示方法6第二章 预处理11第一节 研磨与机械抛光11第二节化学抛光和电化学抛光14第三节 除油19第四节 除锈24第五节 弱浸蚀及活化29第三章 普通电镀30第一节 镀铜30第二节 镀 镍52第三节 镀 铬70第四节 镀 锌87第四章 复合电镀109第一节 镍基复合电镀112第二节 锌基复合电镀115第三节 银基复合电镀116第四节 金刚石镶嵌复合电镀116第五章 电镀稀贵金属117第一节 镀 银117第二节 镀金与金合金119第三节 镀钯与钯镍合金123第六章 化学镀124第一节化学镀镍125第二节 化学镀铜133第三节化学
2、镀银136第四节化学镀金138第五节化学镀钴140第六节化学镀钯141第七章 铝和铝合金的抛光、氧化和着色142第一节 铝和铝合金制件的前处理142第二节 化学抛光144第三节电化学抛光(电解抛光)147第四节 抛光质量差的铝或铝合金制件的处理和回用151第五节 铝和铝合金制件的阳极氧化152第六节 硫酸阳极氧化法152第七节 草酸阳极氧化法(略)155第八节 阳极氧化膜的染色(着色)155第九节 阳极氧化膜的封闭处理162第十节 不合格阳极氧化膜的退除164第八章 塑料电镀和特殊是枯基材上的电镀165第一节 塑料电镀165第二节 特殊基材上的电镀172第九章 金属的氧化和磷化183第一节 钢
3、铁的氧化183第二节 铜及铜合金的氧化185第三节 钢铁磷化187第十章 电镀层性能的测试技术191第一节 电镀层外观检验191第二节 镀层附着强度的测试方法196第三节 镀层厚度的测量200第四节 镀层的耐蚀性试验206第五节镀层的耐磨性的测量213第十一章 电镀挂具214附录217附录一 中华人民共和国法定计量单位217附录二 电镀车间环境保护控制指标218附录三 电镀常用数据和有关资料220附录四 电镀专业最新国家标准220第一章总论第一节表面处理的分类与用途 电镀、油漆、真空镀等是许多产品表面处理和表面装饰重要重要的通用技术 并已逐步形成为一个工业部门,机械、仪器、仪表、电子、轻工、手
4、工、宇航、船舶以及国防工业等部门都需要应用表面处理技术,它不仅使产品质量和外观达到美观、新颖和耐用,而且对一些有特殊要求的工业产品还能起到修复或赋予耐蚀、导电、易焊、反光、耐磨、耐高温等特殊功能的效果。总之,表面处理工艺几乎涉及大部分工业产品,例如,汽车、自行车、船舶、飞机、缝纫机、照相机、钏表、电冰箱、电视机、洗衣机、电风扇、空调设备、建筑五金、机电仪表以及文教用品等,都需要进行防护装饰性电镀,以提高产品的使用性能,节约材料,延长寿命,美化产品。即以日常生活中使用较多的自行车为例,每辆自行车的电镀面积约70dm2,全国自行车年产量以2000万辆计,电镀总面积就多达1400多万m2。近年来,国
5、际市场上风行具有黄金色外观的产品,这就使用电镀金、金合金以及仿金上升到更多重要的地位。合金电镀、电子电镀、功能性电镀及多种机覆盖层也在迅速发展。除了防护装饰性外,利用电镀的方法,还可以获得许多特殊的功能。例如:在半导体器件上镀金,可以获得很低的接触电阻;在电子元件上镀铅-锡合金,可以获得很好的钎焊性能。这些部件是电子计算机、电视机、录音机、收音机等必不可少的。又加在活套环及轴上镀硬铬可以获得很高的耐磨性。此外,近年来发展起来的分散电镀技术,又能赋予镀层自润滑性、脱模性、耐磨性以及高的硬度等。铝和铝合金的氧化、着色不仅用于打火机、口琴、金笔、保温瓶及小五金件上,而且还发展到建筑用材上,高级宾馆的
6、门框、窗框、售货台的框架、厨房用具等均采用铝氧化的零件。刷镀技术用于加工特大的、结构复杂的零件或磨损零件的修复,以较短的时间和极少的费用,恢复了机器的青春,经济效益很高,每年可达数千万元。在机械工业中,电镀铁用于机车、汽车曲轴的修复,有很大的经济效益。真空镀用于塑料件装饰用刀具刃具加工。总之,表面处理既是工业上必不可少的工艺,又是满足人民生活需要、提高产品国际市场上的竞争能力、出口创汇所必不可少的技术。表面处理工艺产生某些有毒、有害的废水、废气和废渣等,严重危害人民,因此,在发展表面处理工艺的同时,必须考虑污染的控制和治理措施。材料的表面处理技术种类繁多,根据使用的方法大致可分成五大类16种工
7、艺。(一) 电化学方法 这种方法的特点是利用电极反应,在制作表面上形成镀覆层,其中应用最广的工艺有:(1)电镀 当具有导电表面的制件与电解质溶液接触,并作为阴极,在外电流作用下,在其表面上形成与基件牢固结合的镀覆层的过程称为电镀。镀履层可以是金属、合金、半导体以及含有各类固体微粒的镀层,如镀铜、镀镍、磷合金等。(2)阳极氧化 当具有导电表面的制件与电解质溶解接触,并作为阳极,在外电流作用下,在制件表面形成与基体结构牢固的氧化膜层的过程称为限阳极氧化。如铝及铝合金的阳极氧化。(二) 化学方法 这种方法的特点是在没有外电流通过的情况下,利用化学物质的相互作用,在制件表面形成镀覆层。其主要工艺过程有
8、:(1)化学镀 当具有一定的催化作用的制件表面与电解质溶液相接触,在无外电流通过的情况下,利用化学物质还原作用,将有关物质沉积于制件表面并形成与基体结合牢固镀覆层的过程称为化学镀。如化学镀镍、化学镀铜等。(2)化学转化膜处理 当金属制件与电解质溶液相接触,在无外电流通过的情况下,利用电解质溶液中的化学物质与制件表面的相互作用,在表面上形成与基体牢固结合的镀覆层的过程称为化学转化处理。如铝的表面铬酸盐转化处理,锌的铬酸盐钝化,钢铁的磷化等。(三) 热加工方法 这种方法的特点是利用高温条件下材料熔融或热扩散,在制件表面形成镀覆层。其主要工艺过程有: (1)热浸镀 将金属制件浸入熔融金属中,使其表面
9、上形成与基体牢固结合的金属镀覆层的过程称为热浸镀,如热浸锡等。(2)热喷镀 将熔融状态的金属雾化并连线喷射在制件表面上,形成与基体牢固结合的金属覆盖层的过程称为热喷镀,如热喷锌等。(3)热烫印 将各类金属箔在加温加压下覆盖于制件表面的过程称为热烫印,如烫印铝箔等。(4)化学热处理 将制件与化学物质相接触,在高温下使有关元素进入制件表面层的过程称为化学热处理,如渗碳、渗氮等。(四) 高真空方法 此法是利用材料在高真空下的气化或受激离子化而在制件表面形成镀覆层的过程。常见的工艺有:(1)真空蒸发镀 在高真空容器中,将金属材料加热蒸发,并镀着在制件表面上,形成与基体牢固结合的金属或非金属覆盖层的过程
10、称为真空蒸发镀,简称真空镀或蒸发镀,如真空镀铝,真空镀镀金等。(2)溅射镀 在高真空容器中,在低气压下使离子在强电场作用下轰击膜料,使其表面原子逸出并沉积在制件表面上形成薄膜的过程称为溅射镀,如溅射硅、溅射银等。(3)离子镀 在高真空容器中,在低气压下利用蒸发源蒸出的粒子,经过辉光放电区部分电离,通过扩散和电场作用,沉积于制件表面形成与基本牢固结合镀覆层的过程称为离子镀,如镀氮化钛等。(4)化学气相镀 在低压下,利用气态物质在固态表面上进行化学反应生成与基体结合良好的固体沉积层的过程称为化学气相镀(有时也有常压下进行)。如气相沉积氧化硅、氮化硅等。(5)离子注入 在高压电下将不同离子注入工件表
11、面以改变表面性质的过程称为离子注入,如注硼等。(五) 其它物理方法 主要利用机械的或化学的方法将有关金属镀覆于制件表面之上。属于这一类有:(1) 冲击镀 利用机械冲击作用将有关金属镀覆于制件表面并形成与基体牢固结合的镀覆层过程称为涂装,如涂漆等。(2) 涂装利用喷射、涂饰等方法,将有机涂料覆于制件表面并形成与基本牢固结合的涂覆层过程称为涂装,如涂漆等。(3) 激光表面加工,利用激光对制件表面进行辐照,使制件表面结构改变的过程称为激光表面加工,如激光淬火等。以上分类法只有相对意义,因为很多工艺往往兼具几种方法的特点,关于各种工艺的详细过程将在下面各章中介绍。利用这些工艺得到的镀覆层的主要特性和用
12、途列于表1-1和1-2中。表1-1 镀覆层的主要特性、用途及常用处理方法特性概要用途举例常用的处理方法防护装饰特性装饰性光亮度色泽彩色花纹防护性机械特性硬度和耐磨损性润滑性脱模性其他电磁特性高频特性磁性低接触电阻特性电阻特性其他光学特性防反射性光选择吸收性光反射性耐候性热学特性耐热性热吸收性热导性热反射性物理特性软钎焊性压焊性多孔性抗粘合性粘附性化学特性耐蚀性防粘污性杀菌性其他耐燃性耐海水腐蚀性复制特性表 1-2 常用镀覆层的功能特性装饰防护耐磨损性机械特性电气特性光特性热特性物理特性化学特性其他硬度润滑性尺寸精度增厚性脱模性低摩擦性二次加工性导电性高频特性磁性低接触电阻电阻特性防反射性光选择
13、吸收性光反射性耐候性耐热性热吸收性热导性热反射性软钎焊性粘结性多孔性抗粘附性粘结性耐蚀性防污性杀菌性耐刷性防海水腐蚀仿型性铜镍铬装饰镀层黑铬、黑镍锡合金铜合金镍合金金、金合金银铑钯铂黑铑电铸化学转化防护镀层锌锌、镍合金镉锡-锌合金镉-钛合金化学转化处理铜化学铜镍镍-镉扩散化学镍工业用铬黑铬金-金合金银铑铂钯钌锡-锡-铅合金铅铟铁磁性分散(复合)电铸注:效用的评价:最有效;:有效果;*:在一定条件下有效果。第二节金属镀覆和化学处理表示方法一、主题内容和适用范围本标准规定了金属镀覆和化学处理的表示方法。本标准适用于金属和非金属制件上进行电镀、化学镀、化学处理和电化学处理的表示。注:对金属镀覆和化学
14、处理有本标准未予规定的要求时,允许在有关的技术文件 中加以说明。二、表示方法(一)金属镀覆规定的符合按下列顺序表示:基体材料 / 镀覆方法 镀覆层名称镀覆层厚度镀覆层特征后处理1基体材料在图样或有关的技术文件中有明确规定中,允许省略。2由多种镀覆方法形成镀层时,当某一镀覆层的镀覆方法不同于最左侧标注的“镀覆方法”时,应在该镀覆层名称的前面标出其镀覆方法符合及间隔符合“”3 镀覆层特征、镀覆层厚度或处理无具体要求时,允许省略。例1 Fe/EPCu10 Ni15bcr0.3mc(钢材,电镀铜10m以上,光亮镍15m以上,微裂纹铬0.3m以上)例2 Fe/FpZn7c2c(钢材,电镀锌7m以上,彩虹
15、铬酸盐处理2级C型)例3 Cu/EpNi5b cr0.3r(铜材,电镀光亮镍5m以上,普通铬0.3m以上)例4 Fe/Epcu20ApNi10cr0.3cf(钢材,电镀铜20m以上,化学镀镍10m以上,电镀无裂纹铬0.3以上)例5 Pl Epcu10b Ni15b cro.3(塑料,电镀光亮铜10m以上,光亮镍15m以上,普通铬0.3m以上。普通铬符号r省略)(二)化学处理和电化学处理用第3章规定的符合按下列顺序表示:基体材料 / 处理方法处理名称 处理特征后处理(颜色)1 基体材料在图样或有关的技术文件中有明确规定时,允许省略。2 若对化学处理或电化学处理的处理特征、后处理或颜色无具体要求时
16、,允许省略。例1 A1/EtA C1(BK)(铝材,电化学处理,阳极氧化,着黑色,对阳极氧化方法无特定要求)例2 Cu/CtP(钢材,化学处理,钝化)例3 Cu/EpMnPh(钢材,化学处理,磷酸锰盐处理)例4 A1/EtEc(铝材,电化学处理,电解着色)三、 表示符号(一)基体材料表示符号金属材料用化学元素符号表示;合金材料用其主要成分的化学元素符合表示,非金属材料用国际通用缩写字母表示。常用基体材料的表示符号见附表11附表11材料名称符号铁、钢Fe铜及铜合金Cu铝及铝合金Al锌及锌合金Zn镁及镁合金Mg钛及钛合金Ti塑料PL硅酸盐材料 (陶瓷、玻璃等)CE其它非金属NM(二)镀覆方法、处理
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