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1、第五章金属材料表面改性处理5.1转化膜处理5.2电镀5.3离子沉积5.3.1化学气相沉积法5.3.2物理气相沉积法5.4热喷涂5.5涂装5.6表面着色和染色本章小结5.1转化膜处理转化膜处理是将工件浸入某些溶液中,在一定条件下使其表面形成一层致密的保护膜,提高工件防腐蚀的能力,增加装饰作用。常用的转化膜处理有氧化处理和磷化处理.5.1.1氧化处理1.钢的氧化处理(发蓝处理)定义:工艺过程:应用:2.铝的氧化过程5.1.2磷化处理定义:工艺过程:★应用:第五章金属材料表面改性处理钢铁工件发蓝处理工艺过程化学除油水洗酸洗水洗氧化水洗补充处理水洗吹干检验★影响因素:碱浓度、温度、工件含碳量第五章金属
2、材料表面改性处理钢铁工件发蓝处理工艺过程溶液组成及质量浓度温度/℃时间/min1化学除油并水洗苛性钠30~50、碳酸钠30~50、磷酸三钠30~40、水玻璃5~10＞6010~152酸洗后水洗硫酸150~200、缓蚀剂0.5~150~605~103氧化并水洗苛性钠550~650、硝酸钠130~180135~14515~204补充处理重铬酸钾或肥皂30~5085~9010~155水洗6吹干7检验铝的氧化处理铝的氧化目的：化学氧化工艺：碱性溶液化学氧化酸性溶液化学氧化铬酸盐化学氧化磷酸盐—铬酸盐化学氧化电化学氧化工艺（阳极氧化）：常用电解液有：硫酸（WH2SO4为15%~20%）、铬酸（WCrO3
3、）为3%~10%）、草酸（WH2CO4为2%~10%）为了防止阳极氧化生成的多孔结构被腐蚀和污染，必须进行封闭处理。常用蒸汽封闭法、盐溶液封闭法、石蜡或油类或树脂类封闭法。第五章金属材料表面改性处理磷化处理工艺磷化工艺分类溶液成分的质量浓度/g。L-1溶液温度/ºC处理时间/min低温磷化磷酸锰铁盐30~40硝酸盐140~160氟化钠2~5室温30~45中温磷化磷酸二氢锌25~40硝酸锌80~10050~7015~20高温磷化磷酸锰铁盐30~35硝酸锌55~6590~9810~15第五章金属材料表面改性处理5.2电镀定义:电镀是在电解液中使零件表面镀上一层金属薄层,起到保护和装饰作用,有时也可
4、用于零件的部分修复.对非金属材料进行电镀时,应先对非金属表面进行金属化处理,如化学镀.电镀工艺过程:工件预处理(除锈、除油、清洗）工件作阴极被镀金属作阳极在电解液中电镀普通镀铬工艺:电镀的应用:①修复磨损零件、增大零件尺寸;②提高零件的耐腐蚀性;③覆盖耐磨性镀层,提高耐磨性;④提高零件表面美观装饰性;⑤其他特殊用途,如:防止局部渗碳的镀铜、防止局部渗氮的镀锡、提高零件导电性的镀银等.刷镀第五章金属材料表面改性处理普通镀铬工艺金属经过预处理和镀前处理后进行电镀,镀液是标准镀铬溶液(铬酐250g/L、硫酸2.5g/L),电镀温度为42~50ºC、阳极使用铅（常加6%锑或锡）、电压为6~12V，电流
5、密度为16~40A/dm2，在镀铬时，需要向铬酸溶液中不断补充铬酸酐，使溶液成分保持稳定.材料经电镀后要进行漂洗,并在175~180℃烘烤除氢。第五章金属材料表面改性处理刷镀示意图第五章金属材料表面改性处理1—工件2—镀液3—供液瓶4—棉花包套5—阳极6—镀笔7—直流电源8—接液盘镀铬的刷镀液的组成和工艺条件组成和工艺条件质量浓度/g.L-1硝酸铬Cr(NO3)氨水NH4OH水合肼草酸丁二酸F-53PH值阳极材料380~42011030~40180~220160~1800.056.8~7.5石墨第五章金属材料表面改性处理5.3.1化学气相沉积法定义:化学气相沉积是在高温下将炉内抽成真空或通入氢
6、气,然后通入反应气体并在炉内产生化学反应,使工件表面形成覆层的方法,简称CVD法.应用:刀具、模具、工具、零件等,目的是提高其耐磨性.TiCl4+CH4+H2TiC+4HCl+H2特点:反应温度高,需通入大量氢气,工件易产生氢脆,且不安全,废气HCl有毒.第五章金属材料表面改性处理5.3.2物理气相沉积法定义:物理气相沉积法是把金属蒸气离子化后在高压静电场使离子加速并沉积于金属表面形成覆层的方法,简称PVD法.特点:沉积温度低,速度快,渗层成分和结构可控制,无公害.1.真空溅射:(以沉积TiC为例）工艺方法：在真空钟罩内通入氩气，在真空度为1。33×10-1Pa的氩气中，作为阴极的碳化钛带有负
7、1~4kV的高压。在阴极靶与工作台之间的两侧有两根钨丝作为灯丝，灯丝被加热到白热状态并使其带有0~100kV负偏压时发射电子，使钟罩内氩气电离氩离子（Ar+）以极快速度轰击碳化钛靶，使碳化钛以分子状态溅射并沉积于安装在工作台上作为阳极的工作表面，在工件表面涂覆一层高硬度碳化钛。速度:1.1~1.5μm/h、刀具碳化钛的厚度达4~6μm、模具的厚度达6~8μm，其硬度达2500-4000HV。第五章
