《技术：五大表面处理工艺概述.docVIP

1黑色金属制品的浸蚀 钢铁制品与大气长期接触或进行热处理时，其表面会覆盖上一层锈蚀物或黑色氧化皮，其化学组成是各种铁的氧化物。在进行各种表面处理时，必须预先除去这些氧化物。其方法有手工除锈、机械除锈和喷砂除锈等，而最通用的方法是采用各种酸类试剂处理来除锈。这种处理的实质是通过酸类对锈蚀物的溶解作用，以及在处理过程中酸类与金属基体反应产生的氢气对锈蚀物的机械剥离作用而从金属表面将锈蚀物清洗干净。用酸类清除表面大量氧化物的过程称为强浸蚀，或称为酸洗，清除表面上肉眼不易觉察的薄氧化膜的过程称为弱浸蚀。有时在浸蚀过程中也通以电流，则称为电化学浸蚀，电化学浸蚀既用于强浸蚀，也用于弱浸蚀，弱浸蚀一般是在强浸蚀后进入电镀槽之前进行的，该工序之后就不允许金属制品在大气中停留太久，特别是金属制品表面不应处于干燥状态。为保证浸蚀过程顺利进行，在浸蚀之前须先行除油，否则酸与金属氧化物不能充分接触，会使化学溶解反应受到抑制。 （1）化学强浸蚀。在黑色金属强浸蚀中，常用的酸有硫酸、盐酸，或两者按一定比例混合的“混酸”。 根据钢铁制品表面氧化物的组成和结构，当金属制品表面只带有疏松的锈蚀物时（其中主要是Fe2O3），可单独用盐酸来浸蚀，因为盐酸对制品的浸蚀速度快，基体溶解少，渗氢程度也小些，当金属制品表面为紧密的氧化皮时，使用硫酸浸蚀比单独用盐酸时的酸耗量要小些，成本也低，这是因为硫酸浸蚀时的机械剥离作用要比盐酸的强，当金属表面的锈和氧化皮含高价铁的氧化物多时，可采用混合酸进行浸蚀，这样既可发挥氢对氧化皮的撕裂作用，又可加速Fe2O3和Fe3O4的化学溶解，加速洗净表面锈蚀物。影响强化学浸蚀效果的因素很多，其中主要是浓度、浸蚀温度等对于清洗效果的影响。 实践证明对应于最大浸蚀速度有一个最适宜的硫酸浓度，此值约为25%（重量）。为了减少铁基体的损失，生产中一般使用的浓度为20%。就盐酸而言，虽然随着浓度增高浸蚀速度一直增加，但实验结果表明，当盐酸的浓度在20%以上时，基体的溶解速度比氧化物的溶解速度的增加要快得多，因此生产中很少使用浓盐酸。为了避免盐酸挥发损失，减少氯化氢毒气的析出量，盐酸浓度应控制在15%以下。当使用混酸时，多采用含10%H2SO4和10%HCl的混合液，这个比例可根据情况适当调整。温度对化学浸蚀速度也有较大影响，温度升高，浸蚀速度大幅度增加。为了减少基体金属的损耗，防止酸雾的逸出，并延长设备的使用寿命，一般都不采用高温浸蚀。当采用硫酸浸蚀时，温度最高不超过60℃。当采用盐酸或混酸浸蚀时，温度一般不超过40℃。 在10%20%的上述酸液中进行浸蚀，随着使用时间的延长，浸蚀溶液的效力将逐渐降低。这是由于酸液中酸的浓度减小和溶解了的铁的浓度增高的缘故。当溶液中剩余酸的浓度为3%5%以及铁的含量达90g/L时，浸蚀液应予以更换。 为了减轻浸蚀过程中基体金属的溶解，确保金属制品的几何尺寸和减少渗氢现象，在浸蚀液中应加入缓蚀剂。如在硫酸溶液中加入磷二甲苯硫脲和在盐酸溶液中加入乌洛托品，其缓蚀效果都不错。 （2）电化学强浸蚀。 黑色金属的电化学强浸蚀是借助于直流电进行的。金属制品可以在阳极上处理，也可以在阴极上处理。清除锈蚀物的处理效果，主要视金属表面上锈蚀物的组织和种类而定。对具有厚而平整的致密氧化皮的工件，直接用电化学强浸蚀，其效果是不理想的，最好先经过硫酸溶液化学强浸蚀，待氧化皮疏松之后再进行电化学处理。当氧化物是多孔且疏松时，电化学浸蚀的效率是很高的。其优点是浸蚀速度快，酸液消耗少，且制件使用寿命长，其缺点是耗费电能。 目前在大量生产中多采用阳极浸蚀。对于形状较复杂而几何尺寸要求严格的制件，为了防止阳极浸蚀容易出现的过浸蚀缺陷，则可采用联合电化学浸蚀，即先用阴极进行浸蚀，而后转为阳极浸蚀。阳极浸蚀可除去阴极浸蚀附着于制件表面的污物。这种联合工艺的另一优点是可以减轻渗氢现象。黑色金属阳极浸蚀时，常用的电解液是15%20%H2SO4溶液，阳极电流密度为510A/dm2，操作多在室温下进行。 （3）弱浸蚀。弱浸蚀是金属制品进行电镀前的最后一道预处理工序。其目的是除去制品表面上极薄的一层氧化膜，使表面呈现出金属的晶体组织，其实质是金属表面活化的过程。这个常被人们忽视的操作工序，对基体金属与镀层间的良好结合起着极为重要的作用。通常在金属制品经过弱浸蚀后，应立即予以清洗，并转入镀槽中电镀。所以电镀总是在经过除油和弱浸蚀后才进行的。弱浸蚀处理的特点是浸蚀介质的浓度低，处理时间短，并多在室温下进行。对于黑色金属的弱浸蚀，可用化学法，也可用电化学法。采用化学法时，多使用含3%5%H2SO4或HCl的稀溶液，浸蚀0.51分钟。采用电化学法弱浸蚀时，多用阳极处理，使用1%3%稀硫酸溶液，阳极电流密度为510A/dm2。 3铝及铝合金制品的除油 铝是两性金属，既能溶