广西大学材料表面技术考试秘笈.doc

金属表面处理技术概述 1.1 什么是金属表面处理技术 金属表面处理技术是指通过一些物理、化学、机械或复合方法使金属表面具有与基体不同的组织结构、化学成分和物理状态，从而使经过处理后的表面具有与基体不同的性能。 经过表面处理后的金属材料，其基体的化学成分和力学性能并未发生变化(或未发生大的变化)，但其表面却拥有了一些特殊性能，如高的耐磨性、耐蚀性、耐热性、导电性、电磁特性、光学性能等。 1.2 为什么研究金属表面处理技术 所有的金属材料都不可避免与环境相接触,而与环境真正接触的是金属的表面，如各种机械零件和工程构件。 金属表面发生破坏或失效，进而引起整个设备或零（构）件的破坏或失效。 发展金属表面防护和强化技术， 是各国普遍关心的重大课题。 问题的提出 随着现代工业的迅猛发展，对机械工业产品提出了更高的要求，要求产品能在高参数(如高温、高压、高速)和恶劣工况条件下长期稳定运转或服役，这就必然对材料表面的耐磨 、耐蚀等性能以及表面装饰提出了更高的要求，使其成为防止产品失效的第一道防线。 19世纪工业革命以来，为了适应高强度、高硬度和耐磨、耐高温、耐酸碱腐蚀等不同特殊要求，人们需要不断开发各种特殊的合金材料，但这些合金材料往往价格昂贵。 在许多情况下也很难找到一种能够同时满足整体和表面要求的材料。 试图采用各种表面技术对普通金属表面进行处理，以改变其表面性能，使其适应复杂的工作环境。 措施 有机溶剂脱脂的特点 有机溶剂脱脂的特点是不需要加温、脱脂速度快、对金属表面无腐蚀，特别适合那些用碱液难以除净的高粘度、高熔点的矿物油，因此适合几乎所有表面处理技术的预处理，尤其是油污严重的零件或易被碱性脱脂液腐蚀的金属零件初步脱脂。 但这种脱脂不彻底，需要用化学法或电化学法再补充脱脂；而且大部分有机溶剂易燃、有毒、成本较高，故操作时要注意安全，加强防护，保持良好的通风换气。 电化学脱脂根据工件的极性，电化学脱脂分阴极脱脂、阳极脱脂和阴-阳极联合脱脂。 阴极脱脂的效果好、效率高，基体不受腐蚀；但容易造成工件渗氢，造成氢脆和杂质在阴极析出的现象，适用于非铁金属及其合金。 阳极脱脂虽然没有这些缺点，效率较低，对基体腐蚀大，适用于高碳钢、弹性材料等。 联合电化学脱脂法即先阴极脱脂，然后短时间阳极脱脂；或先阳极脱脂，然后短时间阴极脱脂，兼有前二者的优点，是最有效的电化学脱脂方法。 表面除锈 一、什么是化学除锈 学除锈法是利用酸或碱溶液对工件表面进行浸蚀处理,使表面的锈层通过化学作用和浸蚀过程中所产生的氢气泡的机械剥离作用而被除去。 化学除锈多采用酸性溶液，故又称为酸洗或浸蚀。按浸蚀程度不同又分为强浸蚀、光亮浸蚀和弱浸蚀；其中弱浸蚀又称为活化。 活化 工件在经过脱脂和除锈后，在进行表面处理之前，要进行活化处理，其实质就是弱浸蚀。目的是经过在弱浸蚀液中短时间的轻微腐蚀作用，使工件表面活化，露出金属的结晶组织，以保证涂覆层与基体结合牢固。因为活化所用溶液浓度较小，不会对工件表面粗糙度造成影响。 四. 钝化 金属钝化与活化正好相反，是指金属材料在其表面生成一层连续的、致密的氧化膜，从而使金属基体与外界腐蚀介质隔离，防止发生腐蚀。铝、铬等金属在大气中有很好的钝化性能。 一、什么是电化学除锈 电化学除锈是指在酸或碱溶液中以工件作阳极或阴极进行电解剥离，或由于阳极析氢而搅动溶液和不断更新工件表面浸蚀液而加速除去表面锈层的方法。 二、电化学除锈的分类 根据工件极性的不同，电化学除锈分为阳极浸蚀和阴极浸蚀两种。阳极浸蚀虽然不会使工件产生氢脆现象，但速度慢，对基体金属有腐蚀作用，只适用于薄氧化皮工件。阴极浸蚀不会使工件产生过腐蚀，速度快，也可适用于厚层氧化皮工件，但有使工件产生渗氢的缺点。 三、电化学除锈的特点 与化学除锈方法相比，电化学除锈更容易迅速除去金属表面粘结牢固的氧化皮，即使酸液浓度有些变化也不会显著影响浸蚀效果，且对基体腐蚀小，操作管理容易，但此法需要专门设备，要增加挂具作业，且有氧化皮溶解不均的现象。 经过脱脂和浸蚀的工件表面活性很高，更容易生锈和受腐蚀，若不能立即进行表面处理或转入下道工序时，工件将再次锈蚀，影响表面处理质量，所以应进行工序间防锈处理。 第三单元 金属表面改性技术 表面改性技术是指采用某种工艺手段，改变金属表面的化学成分或组织结构，从而赋予工件表面新的性能。 金属材料经表面改性处理后，既能发挥金属材料本身的力学性能，又能使其表面获得各种特殊性能，如耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性及其它物理化学性能。 表面改性技术包括表面形变强化、表面热处理、化学热处理、高能束表面处理等技术。 1. 仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺称为表面热处理, 也叫表面淬火。 2