表面工程基礎(chǔ)-待改

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1、工業(yè)設(shè)計(jì)工程基礎(chǔ)第九章 表面工程基礎(chǔ),引 言,目 錄,8.1 表面工程概述,表面工程： 經(jīng)表面預(yù)處理后，通過(guò)表面涂覆、表面改性或多種表面工程技術(shù)復(fù)合處理，改變材料表面的形態(tài)、化學(xué)成分和組織狀態(tài)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。 表面技術(shù)： 包括表面改性、薄膜技術(shù)、涂層技術(shù)等。 表面工程技術(shù)：成套技術(shù)組合。 主要作用：提高構(gòu)件的耐蝕性、耐磨性以及獲得電、磁、光等功能性表面層。,（一）表面工程的分類,表面涂鍍技術(shù)：液態(tài)涂料或鍍料原子材料表面有別于基體的涂（鍍）層 包括：有機(jī)涂裝、熱浸涂、熱噴涂、電鍍、化學(xué)鍍、氣相沉積 表面擴(kuò)滲技術(shù)：原子滲入（離子注入） 改變表層成分、性能 包括：化學(xué)熱處理、

2、陽(yáng)極氧化、表面合金化、離子注入等 表面處理技術(shù)：加熱或機(jī)械處理表層成分不變，結(jié)構(gòu)性能變化 包括：表面淬火、激光重熔、噴丸等。,按學(xué)科特點(diǎn)分：,按工藝特點(diǎn)分： 熱噴涂、堆焊、電鍍、化學(xué)鍍、轉(zhuǎn)化膜、涂裝、表面彩色、氣相沉積、三束改性、表面熱處理、形變強(qiáng)化、襯里等。,（二）表面工程技術(shù)簡(jiǎn)介,熱噴涂 工藝：熱源噴涂材料熔融高速氣流霧化噴射噴涂層（0.5-5mm）加熱重熔冶金結(jié)合,特點(diǎn)：1）基體和噴涂材料可為各種工程材料； 2）工藝靈活，生產(chǎn)率高； 3）噴涂層厚度可調(diào)，工件受熱程度可調(diào)； 4）表面層具有特殊的性能。,（1）熱噴涂工藝原理 噴涂層：層狀組織結(jié)構(gòu)，內(nèi)有孔隙、氧化物和

3、夾雜等缺陷，涂層的性能具有方向性。 措施：可通過(guò)采用高溫?zé)嵩?、高速噴涂、保護(hù)氣氛、重熔處理等減少缺陷，改善涂層結(jié)構(gòu)和性能。 熱噴涂分類：噴涂，基體不熔化，機(jī)械結(jié)合； 噴熔，涂層與基體互熔，冶金結(jié)合。,熱源： 氣體火焰、電弧、等離子、爆炸、激光、電子束等。 熱噴涂母材不熔化或極少熔化。,（2）熱噴涂材料 形態(tài)：線材、棒材、粉末； 材質(zhì)：金屬及合金、陶瓷、玻璃、金屬化合物、有機(jī)塑料、復(fù)合材料等。,（3）不同熱源的熱噴涂方法 火焰噴涂：工件表面準(zhǔn)備預(yù)熱、噴涂打底層噴涂工作層噴后處理。 電弧噴涂：比火焰噴涂層結(jié)合力強(qiáng)，對(duì)母材熱影響小，可在塑料、木材上噴涂；成本低

4、，易自動(dòng)化。噴涂材料為金屬絲，多用于負(fù)荷件的修復(fù)及鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)層。 等離子噴涂：溫度高，噴速快，涂層致密，結(jié)合強(qiáng)度高；母材性能無(wú)變化，涂層?。桓m于噴涂陶瓷材料。,2. 電鍍與電刷鍍 （1）電鍍（槽鍍）：電化學(xué)方法，電解液 工藝：工件機(jī)械處理化學(xué)處理電化學(xué)精處理預(yù)鍍電鍍鍍后處理 特點(diǎn)：工藝易控制；鍍層種類多，適用范圍寬；設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本低；但對(duì)環(huán)境污染大，工藝復(fù)雜，周期長(zhǎng)。 復(fù)合電鍍：不溶性固體顆粒/金屬基質(zhì)，性能優(yōu)。,（2） 電刷鍍 原理：與電鍍相似。鍍筆為陽(yáng)極，工件為陰極，鍍液 特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單；鍍液金屬離子含量高；鍍層強(qiáng)化，沉積速度快；操作簡(jiǎn)便靈活，適于大型設(shè)備的不解體

5、現(xiàn)場(chǎng)修理。,3. 化學(xué)鍍：化學(xué)方法（沒(méi)有外電流） 又稱自催化鍍、無(wú)電解鍍。 原理：Mn+ + ne M M: Ni, Cu 特點(diǎn)：鍍層均勻，無(wú)明顯邊緣效應(yīng)，特別適于復(fù)雜件、內(nèi)表面施鍍，多用于修復(fù)和選擇形施鍍；是非金屬表面金屬化的常用辦法；工藝簡(jiǎn)單，結(jié)合力高，鍍層美觀。但價(jià)格貴。,4. 熱浸鍍（熱鍍） （1）作用：提高共件的防護(hù)能力，延長(zhǎng)使用壽命。 （2）工藝： 熔劑法：預(yù)鍍件堿洗水洗酸洗水洗熔劑處理熱浸鍍鍍后處理成品，用于鋼管、鋼絲和零件； 保護(hù)氣體還原法：微氧化爐還原爐熱浸鍍，用于鋼板。 （3）種類：基體材料有鋼、鑄鐵、銅，鍍層金屬為低熔點(diǎn)金屬及合金，如錫、鋅、鋁、鉛等。,5.

6、 涂裝 有機(jī)涂料涂膜 （1）涂料的性能評(píng)價(jià)：涂料的作業(yè)性，涂膜的形成性、附著性、耐久性、防蝕性等。 （2）涂料的組成與分類 組成：成膜物質(zhì)、顏料、溶劑、助劑。 （3）涂裝工藝：涂前表面預(yù)處理涂布干燥固化 6. 高能束技術(shù) 電子束、激光束、離子束 加熱、冷卻速度快微晶、非晶、亞穩(wěn)態(tài)合金特殊性能； 離子注入引入異類原子表面合金化,,幾種常見(jiàn)的表面工程技術(shù),表面工程技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 表面工程技術(shù)是產(chǎn)品制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)工藝技術(shù)； 表面工程技術(shù)是節(jié)能節(jié)材和挽回經(jīng)濟(jì)損失的極為有效手段； 表面工程為高新技術(shù)的發(fā)展提供特殊材料。 表面工程技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 開(kāi)展表面工程基

7、礎(chǔ)理論與表面測(cè)試技術(shù)的研究 發(fā)展復(fù)合技術(shù) 傳統(tǒng)表面處理產(chǎn)業(yè)引入高新技術(shù),8.2 表面預(yù)處理,目的： 分類： 選擇：,堿液清洗,目的 原理和常用材料 工藝方法,溶劑清洗,目的和內(nèi)容 溶劑清洗的特點(diǎn) 溶劑清洗材料 溶劑清洗工藝方法,水劑清洗,特點(diǎn) 組分與表面活性劑 工藝方法,化學(xué)除銹,目的和內(nèi)容 原理和常用材料,機(jī)械清理,目的和內(nèi)容 清理方法 噴射處理,表面精整,目的 方法 磨光 拋光 滾光 其他光飾,概述 有機(jī)高分子等材料的混合物，涂飾在物面上，能干結(jié)成膜，俗稱油漆。 將涂料涂覆到經(jīng)過(guò)一定表面處理的物體表面，干燥后再物面上形成涂膜的工程稱為涂裝。,8.3 有機(jī)涂裝,,涂

8、料工藝學(xué),,說(shuō)明和研究涂料生產(chǎn)技術(shù)方面的內(nèi)容,涂裝工藝學(xué),,說(shuō)明和研究涂料應(yīng)用技術(shù)方面的內(nèi)容,涂裝是通過(guò)簡(jiǎn)單的施工方法，利用相應(yīng)的涂裝工具及設(shè)備，按照規(guī)定的工藝規(guī)程，將涂料涂飾到基材表面，在一定的涂裝環(huán)境中經(jīng)過(guò)干燥或固化，在基材表面牢固地形成一層均勻的薄膜的工藝過(guò)程。,,先有涂料，后有涂裝技術(shù),涂料與涂裝的關(guān)系,世界因你而精彩！,,,好涂料 好漆膜,,正確的涂裝過(guò)程,涂料的價(jià)值與品質(zhì)只能在涂覆施工以后才能最終體現(xiàn)出來(lái)，只有將涂料與涂裝有機(jī)地結(jié)合在一起，才能取得較好的效果。,涂料的作用,保護(hù)作用、裝飾作用、功能作用、標(biāo)志作用、特殊作用,保護(hù)作用,涂料涂覆在物面上形成一層薄膜，能將物面與空氣、

9、水分、日光及外界的腐蝕性污物、鹽分、化學(xué)藥品等介質(zhì)隔絕，避免受到腐蝕，同時(shí)具有物理性保護(hù)作用，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。,水分、陽(yáng)光、昆蟲(chóng)菌類、臟物,酸、堿、鹽、有機(jī)溶劑,,機(jī)械沖擊,裝飾作用,色彩鮮艷、光彩奪目、改變物體原有的顏色，使得環(huán)境得以改善、色彩得以調(diào)和，提高產(chǎn)品的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，改進(jìn)產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，給人們帶來(lái)美的享受。,“三分長(zhǎng)相，七分衣裝” “三分做工，七分油工”,功能作用,色彩涂層對(duì)人的心里感受具有調(diào)節(jié)作用； 色彩給人的感覺(jué)有冷暖感、距離感、脹縮感等。,標(biāo)志作用,日常生活中的大量標(biāo)志和廣告都是利用涂料的艷麗色彩，實(shí)現(xiàn)其顯明、醒目的作用。,特殊作用,具有特殊功能的涂料涂在物面上，使

10、其獲得如改變物體表面導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能；防止船底生物的附著及繁殖；顯示溫度；產(chǎn)生夜光；以及軍事偽裝，防雷達(dá)探測(cè)。高速飛機(jī)，宇宙飛船，人造衛(wèi)星的表面都涂有耐摩擦、耐高溫、耐宇宙輻射等各種性能的涂料。,涂料的現(xiàn)狀及分類,涂料產(chǎn)品分類是以涂料中主要成膜物質(zhì)為基礎(chǔ)。 根據(jù)其分類、名稱，就可以了解其組成、特性及施工方法。,新中國(guó)成立60年來(lái)，伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的發(fā)展，作為為其配套的涂料工業(yè)從一個(gè)極不引人注目的小行業(yè)逐步發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域必不可少的重要行業(yè)。經(jīng)過(guò)幾代人的頑強(qiáng)拼搏、開(kāi)拓進(jìn)取，我國(guó)已成為世界第二大涂料生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，進(jìn)入到世界涂料行業(yè)發(fā)展的主流。,涂料的名稱,涂料全名=顏色或者顏料名稱+成膜

11、物質(zhì)名稱+基本名稱,Q0117 硝基清漆 C042 自醇酸磁漆 Y5331 紅丹油性防銹漆 A0481 黑氨基無(wú)光烘干磁漆 Q0436 白硝基球臺(tái)磁漆 H5298 鐵紅環(huán)氧酚醛烘干防腐底漆 G641 過(guò)氯乙烯可剝漆 X5 丙烯酸漆稀釋劑 H1 環(huán)氧漆固化劑,涂料的組成,涂料的組成按其所用原料的性能，主要分為油料、樹(shù)脂、顏料、稀釋劑和增韌劑以及其他輔助材料5個(gè)部分。,清漆,清漆(英文名：varnish)是不含著色物質(zhì)的一類透明涂料，光澤好，成膜快，用途廣。主要成分是樹(shù)脂和溶劑或樹(shù)脂、油和溶劑。涂于物體表面后，形成具有保護(hù)、裝飾和特殊

12、性能的涂膜，干燥后形成光滑薄膜，顯出物面原有的花紋。,清漆實(shí)景效果,清漆作為家庭裝修中現(xiàn)場(chǎng)施工的最主要漆種是有其特有的原因的。聚酯漆對(duì)于施工環(huán)境和施工工藝要求很高，而清漆則不然。以涂刷過(guò)程中流墜常產(chǎn)生的漆淚為例，聚酯漆在涂刷過(guò)程形成的漆淚一旦凝固很難再溶解，而清漆的流平性很好，出現(xiàn)了漆淚也不要緊，再刷一遍，漆淚就可以重新溶解了。 清漆主要分油基清漆和樹(shù)脂清漆兩類，具有透明、光澤、成膜快、耐水性等特點(diǎn)，缺點(diǎn)是涂膜硬度不高，耐熱性差，在紫外光的作用下易變黃等,色漆,加有顏料或體質(zhì)顏料的有色或不透明體，成為色漆，主要包括磁漆、調(diào)和漆、底漆等等。 磁漆，是以清漆為基料，加入顏料研磨制成的，涂層干燥后呈

13、磁光色彩而涂膜堅(jiān)硬，適合于金屬窗紗網(wǎng)格等。防銹漆有鋅黃、鐵紅環(huán)氧脂底漆，漆膜堅(jiān)韌耐久，附著力好，若與乙烯磷化底漆配合使用，可提高耐熱性，抗鹽霧性，適用沿海地區(qū)及溫?zé)釒У慕饘俨牧洗虻住?調(diào)和漆，是一種色漆，是在清漆的基礎(chǔ)上加入無(wú)機(jī)顏料制成。因漆膜光亮、平整、細(xì)膩、堅(jiān)硬，外觀類似陶瓷或搪瓷。瓷漆色彩豐富，附著力強(qiáng)。根據(jù)使用要求，可在瓷漆中加入不同劑量的消光劑，制得半光或無(wú)光瓷漆。常用的品種有酚醛瓷漆和醇酸瓷漆。適用于涂飾室內(nèi)外的木材、金屬表面、家具及木裝修等。 底漆，用于提高面漆的附著力、增加面漆的豐滿度、提供抗堿性、提供防腐功能等，同時(shí)可以保證面漆的均勻吸收，使油漆系統(tǒng)發(fā)揮最佳效果。,膩?zhàn)?膩?zhàn)?/p>

14、，(填泥)，是平整墻體表面的一種裝飾凝材料，是一種厚漿狀涂料，是涂料粉刷前必不可少的一種產(chǎn)品。涂施于底漆上或直接涂施于物體上，用以清除被涂物表面上高低不平的缺陷。 采用少量漆基、大量填料及適量的著色顏料配制而成，所用顏料主要是鐵紅、炭黑、鉻黃等。填料主要是重碳酸鈣、滑石粉等?？商钛a(bǔ)局部有凹陷的工作表面，也可在全部表面刮除，通常是在底漆層干透后，施涂于底漆層表面。要求附著性好、烘烤過(guò)程中不產(chǎn)生裂紋。,涂料組成,油料 樹(shù)脂 顏料 稀釋劑 其他輔助材料,各種涂料性能及用途,油脂漆類 天然樹(shù)脂漆 酚醛樹(shù)脂漆 瀝青漆類 醇酸樹(shù)脂漆 氨基樹(shù)脂漆 硝基漆 纖維素漆,各種涂料的性能及用途,過(guò)氯乙烯漆 烯樹(shù)脂漆

15、 丙烯酸樹(shù)脂漆 聚酯漆 環(huán)氧樹(shù)脂漆 聚氨酯漆 元素有機(jī)漆 橡膠漆 其他漆類,涂裝表面的預(yù)處理,金屬材料的表面處理 塑料制品的表面處理 木材的表面處理 水泥制件的表面處理 玻璃表面的預(yù)處理,金屬材料的表面處理,金屬材料的表面處理，須將工件表面的雜物，影響涂料附著力的因素清楚，并使工件具有一定的粗糙度，使得附著力提高。 金屬材料的表面處理，包括脫脂、去銹、磷化、鈍化、表面整形等內(nèi)容，關(guān)系著整個(gè)涂層的附著力和使用壽命，直接影響涂裝的質(zhì)量。,塑料制品的表面處理,對(duì)塑料制品進(jìn)行涂裝，能提高塑料制品的耐候性、耐溶劑型和耐磨性等表面性能，同時(shí)可以增強(qiáng)塑料制品的裝飾性，并使其獲得導(dǎo)電、難燃等特性。 塑料制品的

16、表面處理，需將制造過(guò)程中附有的塑模潤(rùn)滑劑、灰塵污物等以及帶有的靜電清除，為了增加附著力，對(duì)塑料制品進(jìn)行磨砂。 常見(jiàn)的塑料表面處理方法： 1、手工或者機(jī)械方法 2、溶劑處理法 3、化學(xué)處理,木材的表面處理,木材中含有單寧、松香及色素等物質(zhì)，加工過(guò)程中也易形成表面的粗糙不平，也難免會(huì)粘上污物、油跡等，這些雜物都會(huì)影響到涂料的干燥和涂膜的附著，涂膜色澤的均勻性。 木材的表面處理包括： 1、除木毛 常采用濕潤(rùn)法使木毛濕潤(rùn)后膨脹而豎起、干燥后木毛變硬，再用砂紙打磨清除。 2、清除油污及松脂 清水擦洗、鏟挖法、堿液處理法 3、漂白 利用氧化劑作用于色素使之褪色。雙氧水處理法、漂白粉處理法和硫磺煙熏法。 4

17、、染色 采用顏料和染料來(lái)改變木質(zhì)的天然顏色，使木材的紋理更富有色彩的美感。 5、表面嵌補(bǔ) 涂老粉、刮膩?zhàn)?，打?水泥制件的表面處理,涂料直接作用于水泥制件表面，會(huì)發(fā)生變色、起泡、脫皮、堿性物質(zhì)皂化、腐蝕。為克服弊病，需要在涂裝前進(jìn)行水泥表面處理。 水泥制件，一般不可立即涂裝，需放置三周以上。如急需涂裝，則用濃度為15%20%的硫酸鋅或者氯化鋅溶液，在工件表面涂刷幾遍，干燥之后，掃除水泥表面的析出物，即可進(jìn)行涂裝。 對(duì)于磚墻面上的紙筋石灰，用氟硅酸鎂溶液，或者鋅與鋁的氟硅酸鹽溶液進(jìn)行中和處理，重復(fù)幾次，清除粉質(zhì)浮粒，即可涂裝。,玻璃表面的預(yù)處理,玻璃表面光滑，若不進(jìn)行表面處理，涂料不易附著。對(duì)于

18、玻璃表面的處理，除了清除油污、水跡等污物外，重要的是使表面具有一定的粗糙度。 常見(jiàn)的方法是棉紗頭拌磨料后在玻璃表面反復(fù)、均勻地擦拭，或用氫氟酸涂于玻璃表面進(jìn)行輕度腐蝕，直至具有一定的粗糙度，然后用大量的水進(jìn)行清洗，再進(jìn)行涂裝。,涂裝方法及其特點(diǎn),刷涂法 噴涂法 電泳涂裝 粉末涂裝法 浸涂法 淋涂法,涂料的成膜方式,溶劑揮發(fā)型 氧化聚合型 烘烤聚合型 固化劑成膜型,8.4 電鍍工藝,電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過(guò)程，就叫電鍍。 簡(jiǎn)單的理解，是物理和化學(xué)的變化或結(jié)合。 例如：一塊鐵板上鍍上一層銅（通電在銅的鍍液上）。,電鍍的實(shí)質(zhì)是在組成電

19、極的金屬與溶液的界面上進(jìn)行氧化-還原反應(yīng)。常用的單金屬電鍍主要有：鍍鋅、鍍鎳、鍍鉻、鍍錫和鍍鉻。,電鍍的主要用途,提高抗環(huán)境能力（如抗腐蝕，耐熱，耐磨等） 裝飾性能（如光亮，色澤） 提升使用性能（如潤(rùn)滑，強(qiáng)度，彈性等） 降低制造成本（取代金屬制品）,電鍍生產(chǎn)工藝流程,三價(jià)鉻電鍍流程：,來(lái)料檢驗(yàn),,上掛,,清洗除油,,親水,,粗化,,,,,化學(xué)鎳,酸活化,,酸銅,,,,酸活化,,半光鎳,,全光鎳,,封口鎳,,活化,,黑/白三價(jià)鉻,,鈍化,,,,,,烘干,檢驗(yàn),包裝,最終檢驗(yàn),中和,預(yù)浸,沉鈀,解膠,,主要工序的作用前處理,清洗除油：主要去除污染物層和吸附物層 (如脫模油、手印等）。有利于塑料表面

20、粗化均勻,同時(shí)增加粗化液的使用壽命。 粗化：提高工件表面的親水性和形成適當(dāng)?shù)拇植诙?，以確保良好的附著力。（粗化的好壞直接影響到鍍層的結(jié)合力、光亮度及鍍層的完整性。） 沉鈀：使工件表面沉積上具有還原性的金屬鈀。 解膠：解除上道工序的原子鈀為核心的膠團(tuán)。 沉鎳：使表面形成一層金屬膜，以便后工序的電鍍。,主要工序的作用電鍍銅,焦銅（預(yù)鍍銅）：一般中間體。 光銅：一般中間體。掩蓋工件的部分缺陷，使工件表面光亮、平整。,主要工序的作用電鍍鎳,減少小孔腐蝕和表面腐蝕物的生成 有效地隔離腐蝕物的遷移 提供了表面電鍍層之下的硬支撐層，提高了耐磨壽命,主要工序作用表面電鍍,最終鍍層，具有一定的穩(wěn)定性。針對(duì)一般的

21、環(huán)境，較難被氧化、侵蝕。,電鍍工藝控制,電鍍主要工藝參數(shù): 1）缸液溫度 2）電鍍時(shí)間 3）波美度 4）PH值,8.5 其它表面處理技術(shù),8.5.1 化學(xué)鍍,依賴電解液中的還原劑將被鍍金屬離子在自催化表面還原為金屬原子并形成鍍層的過(guò)程叫化學(xué)鍍。 化學(xué)鍍不使用電源，以還原劑與被鍍金屬離子的電位差為動(dòng)力，為了得到致密的鍍層，使用絡(luò)合劑阻滯還原過(guò)程，并形成一定程度的極化，同時(shí)也為了控制反應(yīng)速度。 化學(xué)不存在分散能力的問(wèn)題，也不存在邊角效應(yīng)等電鍍中常出現(xiàn)的問(wèn)題，只要能與溶液接觸，就可獲得質(zhì)量一致的鍍層。 化學(xué)鍍?nèi)芤褐械倪€原劑與被鍍金屬離子需不斷補(bǔ)充。,基本原理 化學(xué)鍍鎳可使用各種還原劑，如硼氫化鉀、

22、次磷酸鈉等。目前工業(yè)應(yīng)用常選用次磷酸鈉。采用次硫酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍鎳機(jī)理有原子氫析出理論和正負(fù)氫離子理論。 原子氫析出理論 該理論認(rèn)為，在化學(xué)鍍鎳過(guò)程中，鎳離子是被還原劑放出的氫原子還原的。,,化學(xué)鍍鎳,氫負(fù)離子理論 該理論認(rèn)為，還原劑次磷酸鈉放出的不是氫原子，而是負(fù)氫離子（H-），鎳是被還原性更強(qiáng)的（H-）還原的。,酸性,堿性,酸性,堿性,,化學(xué)鍍鎳液的配方組成 目前應(yīng)用廣泛的化學(xué)鍍鎳溶液，大致可分為酸性鍍液及堿性鍍液兩種?；瘜W(xué)鍍鎳液的主要成分是可溶性鎳鹽、絡(luò)合物、還原劑、緩沖劑、促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)濕劑及光亮劑等。,1主鹽 化學(xué)鍍鎳液的主鹽是提供金屬鎳離子的可溶性鎳鹽，在化學(xué)還原反

23、應(yīng)中是氧化劑的角色，可供采用的有硫酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳、氨基磺酸鎳、次磷酸鎳等。由于成本的原因，大多數(shù)選用硫酸鎳作為主鹽。 有足夠的主鹽，可以維持比較高的沉積速度保證鎳離子的充分補(bǔ)給，但也不能太多，大約在鎳含量6g/L-10g/L(HiSO46H2O 在25g/L-45g/L)范圍比較合理。而且主鹽與絡(luò)合劑、主鹽與還厚劑的比例都有一個(gè)合理范圍。Ni2與H2PO2的摩爾比應(yīng)在0.30.45之間(相當(dāng)于NiSO46H2O與NaH2PO2H2O的質(zhì)量比為1:1左右)。,,2還原劑 化學(xué)鍍鎳中，多數(shù)使用次磷酸鈉做為還原劑。它提供化學(xué)還原反應(yīng)中還原鎳離子所需要的電子。一般次 磷酸鈉的含量為20g/L

24、40g/L,3 絡(luò)合劑 為了使鍍液穩(wěn)定及獲得性能良好的化學(xué)鍍鎳層，必須選擇適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑及確定合理的用量范圍。絡(luò)合劑的用量不僅與鍍液中鎳離子的濃度有關(guān)，也與該絡(luò)合物能夠與鎳形成的配位健的數(shù)目有關(guān)。 一般的配方組成中除了有一個(gè)主絡(luò)合劑之外，還配以其他的輔助絡(luò)合劑。不同種類的絡(luò)合劑及絡(luò)合劑的使用量不同，對(duì)化學(xué)鍍鎳的沉積速度影響很大(見(jiàn)圖218)。,圖218 不同絡(luò)合劑對(duì)沉積速度的影響 NiCl26H2O 30g/L NaH2PO2H2O 10g/L,乳酸,羥基乙酸,甘氨酸,琥珀酸,水楊酸,鄰苯二酸,合理地選擇絡(luò)合劑及絡(luò)合劑用量可以在同樣條件下，下得到更高的鍍層沉積速度。另外恰當(dāng)?shù)倪x擇絡(luò)合體系，也

25、是鍍液穩(wěn)定及鍍液延長(zhǎng)壽命的先決條件。 隨著化學(xué)鍍鎳液工作時(shí)間的延長(zhǎng)，還原劑的分解產(chǎn)物亞磷酸根不斷累積，很容易產(chǎn)生亞磷酸鎳的白色沉淀(NiHPO37H2O)。絡(luò)合劑可以抑制亞磷酸鎳的沉淀，提高鍍液對(duì)亞磷酸根的容忍量。,4緩沖劑 化學(xué)鍍鎳的過(guò)程中除了有鎳和磷的析出之外，還有氫離子的產(chǎn)生，鍍液的pH值會(huì)不斷降低，這不但使沉積速度放慢，也會(huì)對(duì)鍍層含磷量產(chǎn)生影響，因此，在化學(xué)鍍鎳溶液中必須加入緩沖劑。一般弱酸及弱酸鹽或多元弱酸都可能形成一個(gè)理沖體系。,5 穩(wěn)定劑 盡管一個(gè)良好的絡(luò)合劑體系，已經(jīng)保證了化學(xué)鍍鎳液的穩(wěn)定性，但是往往由于在鍍液工作過(guò)程中，其他不規(guī)范的操作因素，如局部過(guò)熱(加熱方式不當(dāng))，

26、局部pH值過(guò)高(調(diào)整補(bǔ)充不當(dāng))，其他活化物的進(jìn)入或形成(鍍液被污染或缺乏足夠的連續(xù)過(guò)濾)等都會(huì)觸發(fā)自催化的還原反應(yīng)在這個(gè)局部地區(qū)激烈進(jìn)行，進(jìn)而迅速蔓延，致使整個(gè)鍍液自發(fā)分解。因而必須加入穩(wěn)定劑。 穩(wěn)定劑可以是某些重金屬離子(如Pb2、Sn2、Cd2等)，也可以是某些含氧酸根(如AsO2、IO3、BrO3、MoO42等)，也可以是含疏的化學(xué)物(如硫脲、硫代硫酸鹽、硫氰酸鹽等)，或某些不飽和有機(jī)酸(如馬來(lái)酸，甲叉丁二酸等)。 穩(wěn)定劑可以在一定程度上阻止鍍液自發(fā)分解的發(fā)生。但同時(shí)也可能毒化化學(xué)鍍錦液。如果穩(wěn)定劑過(guò)量，則會(huì)成為鍍液的毒化劑，使鍍液不能起鍍。,,6促進(jìn)劑 在化學(xué)鍍鎳液中能提高鎳沉積

27、速度的成分稱為促進(jìn)劑。它的作用機(jī)理是活化次磷酸根離子，促其釋放原 子氫。有些有機(jī)酸是很好的絡(luò)合劑，同時(shí)也是化學(xué)鍍液的促進(jìn)劑，其促進(jìn)作用如表219所示。,7其他輔助成分 在化學(xué)鍍鎳液中，有時(shí)還加入潤(rùn)濕劑以減少針孔，加入光亮劑以提高鍍層光亮度，潤(rùn)濕劑與電鍍悼液選用的潤(rùn)濕劑相似常用的有十二烷基硫酸鈉和十二烷基磺酸鈉。光亮劑有鄰甲苯磺酰胺，苯二磺酸鈉，奈磺酸鈉，糖精，鎘鹽等。在不同的絡(luò)合體系的鍍液中，光亮劑用量必用由試驗(yàn)來(lái)確定。,化學(xué)鍍鎳的典型工藝,工藝參數(shù)控制的影響 1）PH值,2）溫度的影響 化學(xué)鍍鎳反應(yīng)須超過(guò)一定的溫度才能啟動(dòng)溫度越高，沉積速度越快(見(jiàn)圖2111)，但為避免溫度過(guò)引起鍍液的自

28、發(fā)分解，任何化學(xué)鍍鎳的工作溫度都必須限制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。有的研究者證明，隨著工作溫度的提高，鍍層中含磷量降低。對(duì)鍍層含磷量特殊要求的更加需要注意對(duì)溫度的控制。,3 ）攪拌的影響 對(duì)鍍液進(jìn)行充足的攪拌，會(huì)提高鍍液穩(wěn)定性及鍍層質(zhì)量。首先攪拌可以提高均勻性，防止漏鍍，其次攪拌有利于消除針孔麻點(diǎn)。另外攪拌可防止鍍液局部過(guò)熱，防止補(bǔ)充鍍液時(shí)局部濃度過(guò)高，防止調(diào)整PH值時(shí)引起的鍍液分解。,8.5.2 電刷鍍,與電鍍的區(qū)別：電刷鍍所用的溶液中含有欲鍍的金屬離子，并且比電鍍過(guò)程中溶液中的金屬離子的濃度要高得多。 特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，鍍層結(jié)合牢固，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 應(yīng)用：主要用于機(jī)械設(shè)備的維修，如滾

29、動(dòng)軸承和軸頸的修理，孔類零件的修理，平面、鍵槽的修理等。,電刷鍍?cè)诓粩喙?yīng)電解液的條件下，用一只鍍筆在工作表面上進(jìn)行擦拭，從而獲得鍍層。,8.5.3 熱噴涂,將金屬或非金屬材料加熱至熔化或半熔軟化狀態(tài)后,高速噴射到工件表面上,形成牢固涂層的工藝方法稱為熱噴涂（TiC）。,可適用各種材料的噴涂 所噴涂零件的尺寸大小及形狀不受限制 涂層厚度可控 被噴零件材質(zhì)廣泛 被噴零件所受熱影響小,熱噴涂的特點(diǎn),熱噴涂的分類,按熱源分類主要有： 火焰噴涂,織物上火焰噴涂金屬,火焰噴涂特點(diǎn)： 中心火焰最高可達(dá)3000 霧化顆粒速度可達(dá)10-20m/s 適用于熔點(diǎn)低于2500材料 設(shè)備簡(jiǎn)單,投資低,電弧噴涂,電弧噴

30、涂特點(diǎn)： 電弧溫度可達(dá)5000 霧化顆粒速度可達(dá)180335m/s 適用于各種金屬材料 設(shè)備投資低,等離子噴涂,N2 Ar He,等離子噴涂特點(diǎn)： 等離子體溫度可達(dá)10000以上 霧化顆粒速度可達(dá)600m/s以上 適用于各種材料 設(shè)備投資高,激光噴涂,涂層的形成,涂層斷面SEM照片,涂層與基底的結(jié)合 機(jī)械結(jié)合：拋錨效應(yīng) 冶金-化學(xué)結(jié)合：擴(kuò)散、合金化、微焊 物理結(jié)合：范德華力 涂層殘余應(yīng)力 涂層與基底結(jié)合力的檢測(cè) 壓痕法 彎曲法 拉伸法 剪切法,涂層的質(zhì)量,基底處理 基底表面清洗脫脂 基底表面氧化膜去處 基底表面粗化處理 噴砂 機(jī)械加工 化學(xué)腐蝕 電弧拉毛 表面預(yù)熱處理(200-300) 非噴涂面保護(hù) 噴涂 輸入功率：根據(jù)粉末種類、送粉量、噴槍效率等確定 工作氣體：考慮經(jīng)濟(jì)性、可用性 噴涂距離與噴涂角：75-130mm 900最佳 噴槍移動(dòng)速度 10-20m/min (一次噴涂厚度不超過(guò)0.05mm) 后處理 細(xì)長(zhǎng)薄壁零件緩冷 機(jī)械加工 涂層封孔處理（孔隙率1-8%）：重熔、封孔劑,等離子噴涂工藝,缸體熱噴涂,Thank You!,,