材料后处理工艺.DOC

第八章 材料后处理工艺 第一节 概述 一、材料后处理 后处理是指对制品的外观质量、结构形状、装配与使用规格尺寸等进行最终加工处理，也包括进一步改善与稳定制品的质量、性能以及加工成符合成品的生产工艺。后处理主要有热处理、去除加工、表面处理及结合与包覆等四种工艺。 二、材料后处理工艺过程 热处理 对成型固化后的制品进行热处理的目的主要是稳定和进一步提高制品的机械性能特别是要消除制品的内应力，防止翘曲变形和开裂；同时还可减少制品中的水分、改善防水性能，或降低制品的烧失量及有机组分含量，改善防火、耐蚀性能。 去除加工 去除加工是为了达到使用及装配总体要求而进行的外形规格尺寸的形态加工。不同功能用途的制品对去除加工的精度要求不同。去除加工通常采用各种机械、化学甚至光学的加工方法。 （1）机械加工： 机械加工包括： 切割加工。如锯切、剪裁、切割、喷射剪切钴孔等。 刀具加工。如切割、车削、刨削、镗孔等。 磨料加工。如研磨、抛光、砂布或砂纸加工、磨剥、研磨等。除此之外，还有超声波加工、流体喷射加工、激光打孔工。 （2）化学加工包括化学抛光、蚀刻、光刻以及电解抛光等。 （3）电子学加工：包括电火花的加工、电子束加工、离子束加工等。 表面处理 表面处理是改善制品表面性能的重要工序，其目的以制品的功能不同而异。主要有：表面装饰、防水、防蚀、防粘结、贴合、绝热、隔音、光与热反射以及减少表面裂纹、提高强度等目的。常采用的方法有：机械或化学抛光、饰面贴面、喷涂包覆、有机薄膜涂层、石墨-有机硅或油膏涂层、真空蒸镀金属薄膜、化学气相沉积、溅射离子镀层等等。对于要求制品工作面具有摩阻功能的制品，则表面加工要求造成一个均匀而粗糙的工作面，以增加摩擦系数，这是表面加工的一种特例。 结合与包覆 制品与其他材料或部件接合装配的方式一般有销接（螺钉、铆钉）及粘结两类。粘结时要求使用高强度粘结剂，也有将未烧成的成型体与对偶结合后烧结的方法联合的。用石棉橡胶板或柔性石墨纸包覆钢片生产汽缸垫片时，石棉板或纸基作为填料，要与钢片有良好的贴合须采用包覆工艺，这时钢片要冲制成带有大量折弯毛刺的胎体，同时涂抹树脂等胶粘剂，在辊压机中与填料复合，复合的石棉（石墨）-钢片坯体按产品规格冲孔切割，再经表面处理（涂层）干燥等工序制得合格的气缸垫片。 材料表面金属化处理 （1）材料表面金属化的特点 （2）电镀法处理材料 化学（电化学）镀矿物/金属复合材料 （3）刷镀法处理 化学气相沉积(CVD)、CVD镀层的应用。 第二节 材料表面处理技术 表面技术(Surface Engineering)是在不改变或基本不改变基本材料成本的条件下，赋予材料表面特殊的成分和性能的物理或化学方法。它所涉及的内容相当广泛，在国民经济中起着重要作用。主要用于表面防护、表面强化、表面装饰和零件的修复。此外，表面技术与材料科学关系相当密切，通过表面技术能够制取一些新型的材料，如用物理气相沉积和化学气相沉积的方法制取微电子工业所用的高纯度材料、超导材料等。 表面技术的本质是通过表面合金化和金属表面的非金属化，达到表面改性的目的。本章重点讲述各种表面改性的工艺原理。 一、电镀 （一）、电镀概念 电镀(Electroplating)时将镀槽中的金属制品作为阴极，与直流电源负极连接，阳极则与电源的正极连接。直流电通过电解时，电解液的金属正离子在待镀金属制品的阴极上还原，生成金属覆盖层。 金属和合金镀层除作为防护和装饰外，有些镀层还有高的硬度和耐磨性以及良好的可焊性、导电性、导磁性、因而在机械、电子、仪表、化工等工业部门获得广泛应用。 （二）、电镀工艺 应用于生产的镀层有100多种，其中单金属镀层有30多种，如铜、镍、铬、锌、金、银、镉、钴等。由于篇幅所限，不可能对每种电镀工艺进行讨论，现以氰化物镀锌为例，分析镀液成分和施镀工艺参数对镀层质量的影响。 镀锌约占电镀的60%，其中碱性氰化物镀锌的镀液极化作用强，均镀能力和覆盖能力好，镀层致密，但镀液有剧毒。表8-1为氰化物镀锌工艺。 1、镀液成分对镀层质量的影响 （1）氧化锌 氧化锌是镀锌层锌的来源，当氰化钠量不变时，锌离子含量增加，有利于锌离子还原，极化作用低，镀层质量下降，镀层变得粗糙、发暗。当锌离子含量减少，虽然阴极极化作用增大，但阴极析出氢量增加，电效率降低，沉积速度下降。 表8-1氰化物镀锌工艺 配方 组成（g/L）及工艺 高氰溶液 中氰溶液 低氰溶液 锌含量（ZnO） 35-56 18-23 7-15 氰化钠 80-120 45-55 10-15 氢氧化钠 60-90 75-85 80-120 硫化钠 0.5-2 温度（℃） 室温 室温 室温 阴极电流密度（A/dm2） 1.5-3 1