1、表表 面面 工工 程程1讲讲 稿稿表面工程技术的表面工程技术的预处理工艺与作业环境预处理工艺与作业环境v3.1表面预处理工艺表面预处理工艺v 3.1.1机械性清理机械性清理v 3.1.2脱脂脱脂v 3.1.3化学浸蚀抛光和电化学抛光化学浸蚀抛光和电化学抛光v 3.1.4脱脂脱脂-浸蚀综合处理浸蚀综合处理v 3.1.5其它表面预处理工艺其它表面预处理工艺v3.2表面工程技术的作业环境表面工程技术的作业环境v3.3常用镀前处理常用镀前处理v 3.3.1表面整平表面整平v 3.3.2脱脂脱脂v 3.3.3酸洗酸洗v 3.3.4活化（弱浸蚀）活化（弱浸蚀）金属表面金属表面图图 1 金属表面的断面模型图
2、金属表面的断面模型图表面预处理表面预处理 v定义：表面加工前，对材料及其制品进行的机械定义：表面加工前，对材料及其制品进行的机械、化学或电化学处理，使表面呈净化、粗化或钝、化学或电化学处理，使表面呈净化、粗化或钝化状态，以便进行后续表面处理的过程。化状态，以便进行后续表面处理的过程。v目的：除去材料表面附着的油污、锈蚀产物、氧目的：除去材料表面附着的油污、锈蚀产物、氧化物等异物，除去毛刺、毛边，调整精整程度不化物等异物，除去毛刺、毛边，调整精整程度不适当等情况，同时增加覆层与基材的结合力，提适当等情况，同时增加覆层与基材的结合力，提高表层质量。高表层质量。 v工序：工序：1) 整平整平 2)除
3、油除油 3)除锈除锈 4)活化活化表面清理及清洁表面清理及清洁v表面进行清理整平为后续工作做准备。表面进行清理整平为后续工作做准备。v清洗过程是一种化学、电性及物理的错综复杂的清洗过程是一种化学、电性及物理的错综复杂的过程。清洗过程不但与所用的清洗剂、助洗剂的过程。清洗过程不但与所用的清洗剂、助洗剂的结构、性质、含量、组成有关，而且也与基质的结构、性质、含量、组成有关，而且也与基质的材料结构、表面状态以及黏附污物的来源、成分材料结构、表面状态以及黏附污物的来源、成分和性质有关。同时还受到清洗的条件和性质有关。同时还受到清洗的条件(温度、机械温度、机械作用作用)等诸因素的影响。等诸因素的影响。v
4、总而言之，清洗过程是清洗剂、污物及金属表面总而言之，清洗过程是清洗剂、污物及金属表面多相界面间的反应过程。多相界面间的反应过程。v关于清洗的理论尚未彻底弄清。一般认为去污过关于清洗的理论尚未彻底弄清。一般认为去污过程的实质是胶体电解质和胶束胶体的润湿、乳化程的实质是胶体电解质和胶束胶体的润湿、乳化、分散、增溶及电学行为等基本性质的综合表现、分散、增溶及电学行为等基本性质的综合表现和多种作用的结果。和多种作用的结果。v因此，对去污机理的，阐述，应从污垢的性质、因此，对去污机理的，阐述，应从污垢的性质、黏附现象、润湿、分散乳化、增溶作用及电荷行黏附现象、润湿、分散乳化、增溶作用及电荷行为等方面进行
5、讨论。为等方面进行讨论。污垢的种类污垢的种类 在金属加工过程中，金属表面黏附的污垢多种在金属加工过程中，金属表面黏附的污垢多种多样，根据污垢的物理形态，可以简单地分为液体多样，根据污垢的物理形态，可以简单地分为液体污垢和固体污垢两大类。污垢和固体污垢两大类。 液体污垢包括一般的动、植物油脂及矿物油等。液体污垢包括一般的动、植物油脂及矿物油等。 固体污垢主要包括水垢、铁锈、炭黑、积炭、固体污垢主要包括水垢、铁锈、炭黑、积炭、灰尘和泥土等。灰尘和泥土等。 这些污垢常常不是单独存在的，很多情况是相互这些污垢常常不是单独存在的，很多情况是相互交错在一起形成的混合污垢。交错在一起形成的混合污垢。 无机盐
6、污垢无机盐污垢 v(1)碳酸盐垢：碳酸盐垢： 以碳酸钙和碳酸镁为主要成分。以碳酸钙和碳酸镁为主要成分。碳酸盐污垢在酸洗时生成易溶盐而除去。碳酸盐污垢在酸洗时生成易溶盐而除去。v(2)硫酸盐垢：硫酸盐垢： 一般以硫酸钙为主要成分，有时一般以硫酸钙为主要成分，有时含有少量硫酸镁或氢氧化镁，因为硫酸镁的溶解含有少量硫酸镁或氢氧化镁，因为硫酸镁的溶解度远大于硫酸钙。度远大于硫酸钙。v(3)硅酸盐垢：有硅酸盐垢：有MgSi03和和CaSi03。v(4)磷酸盐垢：磷酸盐垢： 主要是磷酸钙。主要是磷酸钙。v (5)其他水垢：可能含有其他难溶的氢氧化物和其他水垢：可能含有其他难溶的氢氧化物和氧化物。氧化物。油
7、性污垢油性污垢 v(1)动植物油如豆油、花生油、猪油、牛油等。动植物油如豆油、花生油、猪油、牛油等。v (2)矿物油矿物油 主要成分是碳氢化合物，可能含有主要成分是碳氢化合物，可能含有烷烃、环烷烃、芳香烃等。烷烃、环烷烃、芳香烃等。金属氧化物金属氧化物 v (1)钢铁的腐蚀产物：钢铁的腐蚀产物： Fe203、Fe304、Fe0、Fe(oH)3、Fe(0H)2等。等。v (2)铝及铝合金的腐蚀产物：铝及铝合金的腐蚀产物：Al203、Al(OH)3。v(3)铜及铜合金的腐蚀产物：铜及铜合金的腐蚀产物：CuC03、CuS、CuCl2等。等。其它污垢其它污垢v除上述污垢类型外，还有加工过程中产生的金属
8、除上述污垢类型外，还有加工过程中产生的金属碎屑，各种燃料或润滑油燃烧生成的积炭，表面碎屑，各种燃料或润滑油燃烧生成的积炭，表面黏附的胶和聚合物、污泥、微生物等。黏附的胶和聚合物、污泥、微生物等。v 各类污垢各有不同的特性，并往往都具有高的黏各类污垢各有不同的特性，并往往都具有高的黏附性，牢固地附着在金属表面上。由于污垢来源附性，牢固地附着在金属表面上。由于污垢来源和性质的不伺，因此从金属表面清除它们的难易和性质的不伺，因此从金属表面清除它们的难易程度也不相同。程度也不相同。污垢与底物的结合污垢与底物的结合v(1)(1)机械结合力机械结合力 一般物体的表面用肉眼看来十分一般物体的表面用肉眼看来十
9、分光滑，但放大起来看还是十分粗糙的，甚至有些光滑，但放大起来看还是十分粗糙的，甚至有些表面还是多孔性的。表面还是多孔性的。v在工业环境中飞扬的尘埃会在固体表面沉降和黏在工业环境中飞扬的尘埃会在固体表面沉降和黏附，并渗透到这些凹凸面上或空隙中去，像小钩附，并渗透到这些凹凸面上或空隙中去，像小钩子使污垢机械地黏附在上面。子使污垢机械地黏附在上面。v机械结合力主要表现在固体尘土的黏附现象上。机械结合力主要表现在固体尘土的黏附现象上。这种附着不牢固，污垢比较容易去除，但污垢的这种附着不牢固，污垢比较容易去除，但污垢的粒子小于粒子小于0.1m0.1m时，就很难去除了。时，就很难去除了。 v (2)(2)
10、分子间作用力分子间作用力 黏附金属表面的原子由于受到的作用力黏附金属表面的原子由于受到的作用力是不饱和的，因而有吸附其他物质的趋势。当污物，如油是不饱和的，因而有吸附其他物质的趋势。当污物，如油、脂等分子与金属表面接触时，这些物质就会与金属表面、脂等分子与金属表面接触时，这些物质就会与金属表面发生作用而吸附在金属表面上，这种吸附称为物理吸附。发生作用而吸附在金属表面上，这种吸附称为物理吸附。物理吸附主要是依赖分子间作用力而联系在一起。分子间物理吸附主要是依赖分子间作用力而联系在一起。分子间作用力包括偶极力作用力包括偶极力( (取向力取向力) )、诱导力和色散力。、诱导力和色散力。v 极性分子与
11、金属表面之间的作用力一般是取向力和诱导力极性分子与金属表面之间的作用力一般是取向力和诱导力，诱导力一般远小于取向力。，诱导力一般远小于取向力。 v 色散力存在于一切分子与原子之间。一般讲，相对分子质色散力存在于一切分子与原子之间。一般讲，相对分子质量愈大则变形性愈大，色散力也愈大。非极性油污在金属量愈大则变形性愈大，色散力也愈大。非极性油污在金属表面的黏附，主要靠色散力的作用。表面的黏附，主要靠色散力的作用。 v(3)化学键力化学键力 吸附化学吸附是指污垢与金属表吸附化学吸附是指污垢与金属表面的剩余电子价的相互作用，形成类似化学键面的剩余电子价的相互作用，形成类似化学键( (离离子键、共价键和
12、配位键子键、共价键和配位键) )。v这类污垢结合较牢固，用通常的洗涤方法很难除这类污垢结合较牢固，用通常的洗涤方法很难除去，只有采用特殊的化学处理使之分解再除去。去，只有采用特殊的化学处理使之分解再除去。 v(4)静电结合力静电结合力 当污垢与清洗对象的表面或表面当污垢与清洗对象的表面或表面上的某些粒子带相反电荷时，彼此间产生静电引上的某些粒子带相反电荷时，彼此间产生静电引力而吸附。力而吸附。v导电性不良的某些固体表面因摩擦而带电，很容导电性不良的某些固体表面因摩擦而带电，很容易吸附带异性电荷的颗粒。当带负电荷的表面吸易吸附带异性电荷的颗粒。当带负电荷的表面吸附了带正电荷的钙、镁、铝等离子以后
13、，也可以附了带正电荷的钙、镁、铝等离子以后，也可以吸附带负电荷的尘埃，因为这些金属离子在两者吸附带负电荷的尘埃，因为这些金属离子在两者之间形成了阳离子桥。之间形成了阳离子桥。机械性清理机械性清理v定义：借助机械力除去材料表面上的腐蚀产物、定义：借助机械力除去材料表面上的腐蚀产物、油污及其他各种杂物，以获得清洁表面的过程。油污及其他各种杂物，以获得清洁表面的过程。 v特点：工艺简单，适应性强，清理效果好，适用特点：工艺简单，适应性强，清理效果好，适用于除锈（包括氧化皮和其他腐蚀物）、脱脂、除于除锈（包括氧化皮和其他腐蚀物）、脱脂、除型砂、去泥土和表面粗化等。型砂、去泥土和表面粗化等。 v方法：磨
14、光、抛光、喷砂、喷丸、刷光。方法：磨光、抛光、喷砂、喷丸、刷光。磨光磨光v定义：用粘有磨料的磨光轮或磨光带对金属表面进定义：用粘有磨料的磨光轮或磨光带对金属表面进行磨削的过程行磨削的过程 。v作用：将金属表面上的小孔、细缝、粗糙及不平坦作用：将金属表面上的小孔、细缝、粗糙及不平坦处磨去，成为平滑光亮的表面。处磨去，成为平滑光亮的表面。v磨料：磨料：（1）磨料的选择：根据工件材质、表面原始状态及）磨料的选择：根据工件材质、表面原始状态及磨光后的质量要求，选择磨料种类及粒度。磨光后的质量要求，选择磨料种类及粒度。（2）磨光速度的选择：磨光轮（或带）旋转的圆周）磨光速度的选择：磨光轮（或带）旋转的圆
15、周速度与磨光效果关系密切，应根据基体的材料种类速度与磨光效果关系密切，应根据基体的材料种类和对表面的质量要求选择磨光速度。和对表面的质量要求选择磨光速度。v磨光轮磨光轮（1）结构）结构: :磨光轮是用棉布、特种纸、毛毡、呢绒磨光轮是用棉布、特种纸、毛毡、呢绒线、皮革或其他纤维制的圆片外包上皮革心，用线、皮革或其他纤维制的圆片外包上皮革心，用压制法、胶合法或缝合法制成的。这些材料使磨压制法、胶合法或缝合法制成的。这些材料使磨光轮有一定的弹性。光轮有一定的弹性。（2）种类）种类: :根据所用材料的不同，磨光轮分为软轮根据所用材料的不同，磨光轮分为软轮和硬轮两种。基体材料硬、形状简单时，选用硬和硬轮
16、两种。基体材料硬、形状简单时，选用硬轮磨光；基体软、复杂时，选用弹性大的软轮磨轮磨光；基体软、复杂时，选用弹性大的软轮磨光。光。 磨磨 光光磨光操作法磨光操作法1-工作物；工作物；2-磨光布轮；磨光布轮；3-轮轴轮轴磨磨 光光图图 3 磨光带磨光机示意图磨光带磨光机示意图1-电源；电源；2-接触轮；接触轮；3-磨光带；磨光带；4-从动轮从动轮序号磨料名称成分物理性质用途莫氏硬度韧性结构性状外观1人造金刚砂(碳化硅)SiC9.2脆尖锐紫黑闪光晶粒铸铁、黄铜、青铜、锌、锡等脆性低强度材料的磨光。2人造刚玉Al2O39.0较韧较圆洁白至灰暗晶粒可锻铸铁、锰青铜等高韧性高强度材料的磨光。3天然刚玉(金
17、刚砂)Al2O3Fe2O3及杂质78韧圆粒灰红至黑色砂粒一切金属的磨光。4硅藻土SiO2及杂质67韧较尖锐白色至灰红色粉末通用磨光抛光材料，宜磨光或抛光黄铜、铝等较软金属。5浮石6松脆无定形灰黄海绵状块或粉末适用于软金属及其合金、木材、玻璃、塑料、皮革等的磨光及抛光。6石英砂SiO2及杂质7韧较圆白至黄色砂粒通用磨料，可用于磨光、抛光、滚光及喷砂等。7铁丹Fe2O3及杂质67黄色至黑红色粉末用于钢、铁、铅等材料的磨光与抛光。8抛光用石灰CaO白色块状一切金属的抛光。9氧化铬Cr2O3灰绿色粉末不锈钢、铬等的抛光。常用磨料的特性及用途常用磨料的特性及用途序号类型材料特性与用途硬度1滚花或螺旋槽轮
18、钢很硬，对基体的磨削量大、少用HRC52552齿形轮橡胶硬轮，对基体磨削量大，用于粗磨70903标准锯齿轮橡胶用于粗磨或中磨，能得到较粗糙度低或中等粗糙度的表面30504X形锯齿轮橡胶用于中磨，轮子绕行较好，用于较复杂零件的磨光30605平面轮橡胶用于平面的磨光20406柔性轮紧压帆布根据轮子硬度的不同，可得到从中等粗糙度到相当光滑的表面软、中、硬7柔性轮涂橡胶的帆布对基体有一定的磨削量中等8柔性轮实心帆布选用不同硬度的轮子，可用于各类磨光，在零件上不会留下痕迹，成本低软、中、硬9柔性轮轮毂为皮革轮壳为帆布用于精磨，成本低软10充气轮充气的橡胶外形可变化，适用于磨光形状复杂的基体，根据硬度的不
19、同，可得到不同粗糙度的表面硬度由压缩空气压力控制11泡沫塑料轮泡沫塑料用于精磨很软常用磨轮的特性及用途常用磨轮的特性及用途基体材料磨光要求磨料速度/ms-1润滑要求接触轮类型粒度/目材质硬度普通钢粗磨中磨细磨ZrO2Al2O3ZrO2Al2O3 Al2O3206080150180320474747干磨干磨，稀油或稠油润滑抛光油润滑轮齿、锯齿平面橡胶、帆布平面橡胶、帆布70904070软不锈钢粗磨中磨细磨ZrO2Al2O3 ZrO2Al2O3Al2O3SiC366080150180240353535干磨干磨或稠油润滑稠油或抛光油润滑轮齿、锯齿平面橡胶平面橡胶或帆布70954070软铸铁粗磨中磨细
20、磨ZrO2Al2O3 ZrO2Al2O3 ZrO2Al2O3246080150150240252525干磨干磨稀油润滑轮齿、锯齿轮齿、平面橡胶平面橡胶709540703050铝粗磨中磨细磨ZrO2Al2O3 Al2O3SiC Al2O3SiC2480100180220320474747稀油润滑稀油润滑稀或稠油润滑轮齿、锯齿平面橡胶平面橡胶或帆布70954070软铜粗磨中磨细磨Al2O3SiC Al2O3SiC Al2O3SiC3680100150180320373737稀油润滑稀油润滑稀或稠油润滑轮齿、锯齿平面橡胶平面橡胶或帆布70954070软有色金属铸模粗磨中磨细磨ZrO2Al2O3Al2
21、O3SiC Al2O3SiC2480100180220320575757稀油润滑稀油润滑稀或稠油润滑锯齿或平面橡胶平面橡胶或帆布平面橡胶或帆布70954070软钛粗磨中磨细磨ZrO2Al2O3 SiC SiC36608012015024012.512.512.5干磨稀油润滑稀油润滑轮齿、锯齿轮齿、锯齿或平面橡胶平面橡胶、帆布70954070软常用磨光带的特性及用途常用磨光带的特性及用途喷喷 砂砂 v原理：用压缩空气将砂子喷射到工件表面，利用原理：用压缩空气将砂子喷射到工件表面，利用高速砂流，除去工件表面锈蚀、氧化皮及其他污高速砂流，除去工件表面锈蚀、氧化皮及其他污物。物。v目的：目的： 除锈蚀
22、、积炭、焊渣与漆层及干燥油污；除锈蚀、积炭、焊渣与漆层及干燥油污； 使工件表面有一定的粗糙度；使工件表面有一定的粗糙度； 除型砂、氧化皮；除型砂、氧化皮； 除毛刺或其他方向性磨痕；除毛刺或其他方向性磨痕； 对切削工具进行湿喷砂，可提高使用寿命对切削工具进行湿喷砂，可提高使用寿命。 工件类型石英砂粒度/mm压缩空气压力/MPa厚度在3mm以上较大的钢铁件厚度在13mm的中型钢件小型薄壁黄铜件厚度1mm以下钢件钣金件铝合金工件2.03.51.02.00.51.00.5以下0.5以下0.50.20.40.150.250.10.150.10.15v种类：种类：（1）干喷砂）干喷砂 ：磨料选择应考虑工件
23、材质、尺寸、表面状：磨料选择应考虑工件材质、尺寸、表面状态及加工要求。态及加工要求。 喷砂方式：射吸式喷砂方式：射吸式 ；压送式；抛射式。；压送式；抛射式。（2）湿喷砂：将磨料和水混合成砂浆。可减少污染，但）湿喷砂：将磨料和水混合成砂浆。可减少污染，但需注意喷砂后零件的防锈。砂子在每次使用前要预先烘需注意喷砂后零件的防锈。砂子在每次使用前要预先烘干。干。干喷砂工艺条件干喷砂工艺条件喷喷 砂砂AB出射砂流压缩空气砂子压缩空气出射砂流喷砂枪砂子贮砂筒射吸式喷砂射吸式喷砂压送式喷砂压送式喷砂喷喷 丸丸v喷丸：用压缩空气将钢铁丸或玻璃丸喷到零件表面上喷丸：用压缩空气将钢铁丸或玻璃丸喷到零件表面上，以去
24、除氧化皮及其他污染物的工艺过程。，以去除氧化皮及其他污染物的工艺过程。v特点：能使零件表面产生压应力，而且没有含硅粉末特点：能使零件表面产生压应力，而且没有含硅粉末，对环境污染小。，对环境污染小。v主要用途：使零件表面产生压应力，提高疲劳强度主要用途：使零件表面产生压应力，提高疲劳强度及抗拉应力腐蚀能力；对扭曲薄壁零件进行校正；及抗拉应力腐蚀能力；对扭曲薄壁零件进行校正；代替一般冷、热成型工艺，对大型薄壁铝制零件进代替一般冷、热成型工艺，对大型薄壁铝制零件进行成型加工，不仅可以避免零件表面有残余拉应力，行成型加工，不仅可以避免零件表面有残余拉应力，且可获得压应力。且可获得压应力。v注意：使用温
25、度不能太高，否则压应力在高温下会自注意：使用温度不能太高，否则压应力在高温下会自动消失。使用温度由零件的材质决定，一般钢铁零件动消失。使用温度由零件的材质决定，一般钢铁零件约为约为260290，铝制零件只有，铝制零件只有170。v丸的种类：丸的种类： 钢铁丸、铸铁丸、玻璃丸钢铁丸、铸铁丸、玻璃丸v喷丸工艺：影响喷丸强度的主要因素如下：喷丸工艺：影响喷丸强度的主要因素如下： 喷丸大小喷丸大小 喷丸硬度喷丸硬度 喷丸速度喷丸速度 喷射角度喷射角度 喷丸破碎量喷丸破碎量刷刷 光光v刷光：刷光：用金属丝、动物毛、天然或人造纤维制成的刷轮加工零件表面的工艺过程。v目的：目的： 表面处理 去毛刺 丝纹刷光
26、缎面加工。v刷轮种类：刷轮种类：决定其特性的主要因素是制造刷轮所用的纤维材料的种类和粗细。常用金属丝刷的用途及规格见表。轮刷类型特点主要用途成纽的辐射刷轮用金属丝纽编织而成，刚性大，切削力强，使用寿命长，应经动平衡处理后才能用用于表面清理，或除去网状传送带网孔中的残留物，如树脂渣、石棉渣等波状辐射轮用呈小波纹状的、较长的金属丝编织而成，刚性小，切削力不大适于手持零件进行操作，可对较不平整的表面进行加工杯形刷轮用金属丝编织成杯形用于丝纹刷光，表面清理和去毛刺，还可用于便捷式电动工具普通宽面刷用金属丝或猪鬃等编织而成，应进行动平衡用于零件表面清理，主要用于冶金工厂的板材电镀及涂漆等生产线条形宽面刷
27、应金属丝或猪鬃等间断编织而成用于使用普通宽面刷受力不稳定时，或用于清理传送带表面短丝密排辐射刷轮用较短的金属丝紧密编织而成，刚性大，切削力强用于去毛刺小型刷轮用金属丝或猪鬃等编织而成的不同形状的小型刷轮用于孔或型腔里面的清理或去毛刺不同轮刷的特点和用途不同轮刷的特点和用途金属丝类型主要用途材料规格黄铜丝很细加工细致的锻面细加工缎面中、粗加工粗糙的缎面或进行丝纹刷光很粗清理浸蚀后的铜、黄铜、铸铁表面镍银丝很细、细、中、粗、很粗使用情况基本上与黄铜丝相同，但用于要求用金属丝刷轮处理后扔保持白色表面的软金属零件的加工，因为用黄铜丝轮刷后工件表面会留下黄色。钢丝很细进行缎面或丝纹刷光细、中丝纹刷光粗、
28、很粗表面清理，去毛刺不锈钢丝很细、细、中、粗、很粗使用范围与钢丝轮相同，但可防止零件表面变色和生锈，因价格贵，用的较少，主要用于怕腐蚀的不锈钢表面清理或加工。不同金属丝刷轮的规格及用途不同金属丝刷轮的规格及用途去污过程去污过程 污垢的洗涤过程是一个比较复杂的过程，影污垢的洗涤过程是一个比较复杂的过程，影响因素很多，从理论上研究去污机理非常困难。响因素很多，从理论上研究去污机理非常困难。去污过程是将吸附在基质上的污垢解吸下来，从去污过程是将吸附在基质上的污垢解吸下来，从而使基质表面清洁的过程。去污过程可以大致分而使基质表面清洁的过程。去污过程可以大致分为以下几步：为以下几步：(1)(1)洗涤剂溶
29、液对被洗基质和污垢的润湿及对二者界洗涤剂溶液对被洗基质和污垢的润湿及对二者界面之间的渗透；面之间的渗透；v(2)(2)清洗剂中的表面活性剂使油性污垢乳化、增溶清洗剂中的表面活性剂使油性污垢乳化、增溶、分散，使污垢与固体表面分离，并分散或乳化、分散，使污垢与固体表面分离，并分散或乳化于洗涤介质中于洗涤介质中( (通常是水通常是水) )；v(3)防止已被乳化的油性污垢和已被分散的固体防止已被乳化的油性污垢和已被分散的固体污垢重新再沉积于基质表面。洗涤过程是一个可污垢重新再沉积于基质表面。洗涤过程是一个可逆过程，分散和悬浮于介质中的污垢也有可能重逆过程，分散和悬浮于介质中的污垢也有可能重新沉积于固体
30、表面，这一过程称为污垢再沉积作新沉积于固体表面，这一过程称为污垢再沉积作用。用。v 在上述过程中施加一定的机械力，将大大提高在上述过程中施加一定的机械力，将大大提高清洗效果。去污过程如图所示。清洗效果。去污过程如图所示。脱脂脱脂/除油（清洗）除油（清洗）v常见油脂常见油脂 常见油脂特点及分类见表。v常见除油方法常见除油方法 常用除油方法的特点及适用范围见表。分类名称举例特点常见油脂皂化性油各种植物油,如：豆油、菜子油等。是不同脂肪酸的甘油酯，它们能与碱发生皂化反应，生成可溶于水的肥皂和甘油；不溶于水。非皂化性油各种矿物油，如：机油、柴油、凡士林、石蜡等。是各种碳氢化合物，它们不能与碱起皂化反应
31、，不溶于碱溶液；不溶于水。常见油脂分类及特点常见油脂分类及特点不同除油阶段的方法及特点不同除油阶段的方法及特点除油法除油剂特点适用范围预除油溶剂除油煤油、汽油、丙酮、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳、三氯甲烷、甲苯。除油快、操作方便，对金属无腐蚀。但价格高，有毒，易燃，除油不彻底，需化学法、电化学法或手工刷洗补充除油。形状复杂的小零件、有色金属件、油污严重的零件。乳化液除油煤油、汽油+表面活性剂（如Na2SiO3，OP，三乙酸铵油酸皂）+无机盐、碱。除油快、能除去多种油脂，价格低。但废液处理难。各类金属件。形状简单、矿物油多的可用水玻璃。形状复杂的宜用水溶性好的有机乳化剂，也可用作正式除油。方法除
32、油剂特点适用范围正式除油碱液除油氢氧化钠(5%10%)，碳酸钠(5%)磷酸钠(5%)，焦磷酸钠(5%10%)，表面活性剂（如硅酸钠，肥皂粉，洗衣粉，OP乳化剂）易操作，价格低，费时，需有废液处理措施。一般零件除油。金属清洗剂市售各商品牌号。易操作分别有各种金属的专用清洗剂。精除油电化学法氢氧化钠，碳酸钠或磷酸钠（5%）+氰化钠或有机络合剂。除油快且效率高、能除去油类和无机污物,但深孔内除油慢，需有废液处理措施。一般零件除油、表面污物和浸蚀残渣。除油方法及特点除油方法及特点常见除油方法特点及适用范围常见除油方法特点及适用范围序号除油方法特点适用范围1有机溶剂除油（1）速度快，能溶解两类油脂，一般
33、不腐蚀工件；（2）除油不彻底，常需用化学或电化学方法进行补充；（3）多数溶剂易燃或有毒，成本较高.用于油污严重的工件，或易被碱溶液腐蚀的金属工件的初步除油。2化学除油（1）设备简单，成本低；（2）除油时间较长。一般工件的除油3电化学除油（1）速度快，彻底并能除去工件表面的浮灰、浸蚀残渣等杂质；（2）需直流电源；（3）阴极除油时，工件易渗氢；（4）去除深孔内油污较慢。一般工件除油或清除浸蚀残渣。4低温除油（1）可在室温下操作，节省能源；（2）需用表面活性剂，成本较高。各种精密工件除油。5超声除油（1）可用于化学除油，电火花除油，有机溶剂除油及酸洗等，大大提高效率;（2）需超声清洗机。形状复杂，细
34、孔、盲孔及除油要求高的制品。6擦拭除油（1）设备简单、劳动强度大；（2）效率低；（3）操作灵活，一次性投资低。大型或其他方法不易处理设备或工件。7滚筒除油工效高，质量好。精度不太高的小工件。有机溶剂除油有机溶剂除油 v定义：利用有机溶剂对两类油脂的物理溶解作用定义：利用有机溶剂对两类油脂的物理溶解作用除油。除油。v特性：特性： 速度比较快，对金属无腐蚀，但不彻底速度比较快，对金属无腐蚀，但不彻底； 有机溶剂易燃或有毒；有机溶剂易燃或有毒； 比碱性溶液化学比碱性溶液化学除油贵；除油贵； 在碱液及乳化剂共同作用下除油效果在碱液及乳化剂共同作用下除油效果更好。更好。v方法：浸洗法、喷淋法、联合法、蒸
35、气法方法：浸洗法、喷淋法、联合法、蒸气法v注意事项：注意事项： 加热通风、防火、防爆；加热通风、防火、防爆； 更换更换新溶剂，以免污染零件；防毒。新溶剂，以免污染零件；防毒。化学除油化学除油v定义：利用用碱液对皂化性油脂的皂化作用，或定义：利用用碱液对皂化性油脂的皂化作用，或利用表面活性剂对非皂化性油脂的乳化作用，除利用表面活性剂对非皂化性油脂的乳化作用，除去工件表面的油脂的工艺过程。去工件表面的油脂的工艺过程。v皂化作用：油脂与除油液中的碱起化学反应生成皂化作用：油脂与除油液中的碱起化学反应生成肥皂的过程叫皂化。肥皂的过程叫皂化。v乳化作用：乳化剂如硅酸纳，其结构式为乳化作用：乳化剂如硅酸纳
36、，其结构式为 氧原子的一端是憎水的，另一端氧原子的一端是憎水的，另一端 是亲水的。是亲水的。v除油工艺除油工艺（1 1）碱液除油：时间长，但无毒且不燃）碱液除油：时间长，但无毒且不燃, ,设备简单设备简单， 既便宜又好管理，使用广泛。碱液中既便宜又好管理，使用广泛。碱液中NaOHNaOH含量含量不宜太高。钢铁制品和铜、铝、锌、镁、锡及其不宜太高。钢铁制品和铜、铝、锌、镁、锡及其合金化学除油液配方及工艺参数见表。合金化学除油液配方及工艺参数见表。（2 2）乳化除油：速度快、效果好。乳化除油液配方）乳化除油：速度快、效果好。乳化除油液配方见表。见表。（3 3）酸性除油：可同时除去油污和薄氧化层。由
37、有）酸性除油：可同时除去油污和薄氧化层。由有机或无机酸与表面活性剂组成。机或无机酸与表面活性剂组成。 v影响化学除油效果的工艺因素影响化学除油效果的工艺因素(1)(1)温度：温度： 温度升高，温度升高， 除油速度升高。除油速度升高。(2)(2)搅拌：溶液或翻动零件搅拌：溶液或翻动零件 提高除油效果。提高除油效果。(3)(3)方法：方法： 先热水后冷水可除净先热水后冷水可除净; ;直接冷水难除净。直接冷水难除净。(4)(4)乳化剂：乳化剂： 加快除油过程。加快除油过程。 (5)(5)超声波：强化除油，提高除油效率。超声波：强化除油，提高除油效率。 钢铁制品化学除油液配方及工艺参数钢铁制品化学除油
38、液配方及工艺参数配方成分（g/L）及工艺条件12345氢氧化钠（NaOH）碳酸钠（Na2CO3）磷酸三钠（Na3PO412H2O）水玻璃（Na2SiO3）OP-10乳化剂表面活性剂101520305070510701005101350100204030405152020203012203030403040温度/80908090809570908090时间至油除净铜及其合金化学除油液配方及工艺参数铜及其合金化学除油液配方及工艺参数配方成分（g/L）及工艺条件123氢氧化钠（NaOH）碳酸钠（Na2CO3）磷酸三钠（Na3PO412H2O）水玻璃（Na2SiO3）OP-10乳化剂101520305
39、070510701005101310201020102023温度/7080708070时间至油除净配方成分（g/L）及工艺条件12345碳酸钠（Na2CO3）磷酸三钠（Na3PO412H2O）碳酸氢钠（Na2HCO3）焦磷酸钠（Na4P2O710H2O）硅酸钠（Na2SiO3）OP-10乳化剂表面活性剂4050405020301520510101510201215201015102013401015103013523pH值10温度/704070608065855060时间至油除净铝及其合金化学除油液配方及工艺参数铝及其合金化学除油液配方及工艺参数锌及其合金化学除油液配方及工艺参数锌及其合金化学
40、除油液配方及工艺参数配方成分（g/L）及工艺条件123碳酸钠（Na2CO3）磷酸三钠（Na3PO412H2O）硅酸钠（Na2SiO3）表面活性剂OP-10乳化剂153015301020202520251210201020102023pH值10温度/608040705060时间至油除净镁及其合金化学镁及其合金化学除油液配方及工艺参数除油液配方及工艺参数配方成分（g/L）及工艺条件1碳酸钠（Na2CO3）磷酸三钠（Na3PO412H2O）硅酸钠（Na2SiO3）OP-10乳化剂10201020102013温度/6080时间至油除净锡及其合金化学锡及其合金化学除油液配方及工艺参数除油液配方及工艺参数
41、配方成分（g/L）及工艺条件12氢氧化钠（NaOH）碳酸钠（Na2CO3）硅酸钠（Na2SiO3）OP-10乳化剂25302530203013温度/80907080时间至油除净含量(质量 配 分数/% ) 方 号 成分12煤油粗汽油三乙醇胺表面活性剂水89.03.210.010082.04.314.0100乳化除油液配方乳化除油液配方电化学除油电化学除油v定义：定义：将挂在阴极或阳极上的金属零件浸在碱性电解液中,并通入直流电,使油脂与工件分离的工艺过程。v特点：特点：速度超过化学除油,除油彻底,效果好。v原理：原理：氢气/氧气 搅拌 撞击油膜 脱离。v方法：方法：不同方式的特点及适用范围见表。
42、 v影响电化学除油的因素影响电化学除油的因素(1)(1)氢氧化钠的浓度：氢氧化钠的浓度： 浓度浓度 除油速度除油速度(2)(2)乳化剂的选择：乳化剂的选择： 发泡能力强的会发生爆炸。发泡能力强的会发生爆炸。(3)(3)电流密度：电流密度电流密度：电流密度 除油速度除油速度 ; ;过高不好，过高不好， 一般采用一般采用5 510A/dm10A/dm2 2 。(4)(4)温度：温度： 温度温度 除油速度除油速度 , ,除油效率除油效率 ; ;过高不好过高不好, , 合适的温度是合适的温度是70709090。(5)(5)方法方法v电化学除油的配方和工艺条件见表。电化学除油的配方和工艺条件见表。化学脱
43、脂和电化学脱脂的配方及工艺参数化学脱脂和电化学脱脂的配方及工艺参数适用金属脱脂方法配方成分含量/（gL1 )工艺条件氢氧化钠碳酸钠磷酸硅酸钠OP乳化剂温度/电流密度/（Adm2 )时间钢铁化学脱脂506050 6080 10010 1570 100除净为止25 5580 90除净为止电化学脱脂10 3030 508010阴极脱脂1min阳极脱脂10 30s30 5020 3050 7010 1570 953 8阴极脱脂5 8min阳极脱脂23min化学脱脂和电化学脱脂的配方及工艺参数化学脱脂和电化学脱脂的配方及工艺参数适用金属脱脂方法配方成分含量/（gL1 )工艺条件氢氧化钠碳酸钠磷酸硅酸钠O
44、P乳化剂温度/电流密度/（Adm2 )时间铜及铜合金化学脱脂25580 90除净为止10 2010 2010202 370除净为止电化学脱脂10 2020 305105080612阴极脱脂40s10 1520 3050 7010 15803 8阴极脱脂5 8min，阳极脱脂2030s化学脱脂和电化学脱脂的配方及工艺参数化学脱脂和电化学脱脂的配方及工艺参数适用金属脱脂方法配方成分含量/（gL1 )工艺条件氢氧化钠碳酸钠磷酸硅酸钠OP乳化剂温度/电流密度/（Adm2 )时间锌及锌合金化学脱脂10 2010 2010202 350 60除净为止电化学脱脂5 1010 2051040 505 7阴极脱
45、脂30s铝及铝合金化学脱脂10 2010 2010202 35060除净为止电化学脱脂除油方式特点适用范围阴极除油阴极上析出的氢气的体积是阳极上析出的氧气体积的两倍，故阴极除油速度快，效果比阳极除油好，基体不受腐蚀，但容易渗氢。溶液中的金属杂质会沉积在零件表面，影响镀层结合力。适用于有色金属，如铝、锌、锡、铅、铜及其合金的除油阳极除油基体金属不发生氢脆，能除掉零件表面的浸渍残渣和某些金属薄膜，如锌、锡、铝、铬等。但效率较阴极除油低，基体表面会受到腐蚀，并产生氧化膜，特别是有色金属腐蚀大。硬质高碳钢，弹性材料零件，如弹簧、弹性薄片等，一般采用阳极除油，但铝、锌及其合金等化学性能较活泼的材料不适用
46、阴-阳极联合除油阴极电解和阳极电解交替进行，能发挥二者的优点，是最有效的电解除油方法。根据零件材料的性质，选择先阴极除油后短时阳极除油；或先阳极除油后短时阴极除油。用于无特殊要求的钢铁件除油各种电化学除油方法的特点及适用范围各种电化学除油方法的特点及适用范围配方成分（g/L）及工艺条件123氢氧化钠（NaOH）碳酸钠（Na2CO3）磷酸三钠（Na3PO412H2O）硅酸钠（Na2SiO3）4060203050701015305020303040510102020302030温度/708070807080电流密度/ Adm-22537510槽电压/V812812812阴极除油时间/min510阳
47、极除油时间/min5105100.20.5适用范围用于一般钢铁和高强度高弹性钢铁制品用于形状复杂的低弹性钢铁制品钢铁制品电化学除油液配方及工艺条件钢铁制品电化学除油液配方及工艺条件配方成分（g/L）及工艺条件123氢氧化钠（NaOH）碳酸钠（Na2CO3）磷酸三钠（Na3PO412H2O）硅酸钠（Na2SiO3）10152030304051030404050101510202030510温度/708070805080电流密度/ Adm-22323612槽电压/V812812阴极除油时间/min35350.5铜及其合金电化学除油液配方及工艺条件铜及其合金电化学除油液配方及工艺条件配方成分（g/L
48、）及工艺条件123碳酸钠（Na2CO3）磷酸三钠（Na3PO412H2O）硅酸钠（Na2SiO3）25402540203020303551015201520温度/708070805080电流密度/ Adm-2232357阴极除油时间/min13130.5铝、镁、锌及其合金电化学除油液配方及工艺条件铝、镁、锌及其合金电化学除油液配方及工艺条件超声波除油超声波除油 v原理：见图。原理：见图。v工艺参数工艺参数(1)超声波发生器的功率：超声波发生器的功率： 功率越大效果越好。功率越大效果越好。(2)超声波加入方式：超声波加入方式： 换能器在清洗槽上或内。换能器在清洗槽上或内。(3)超声波频率和振幅：
49、超声波频率和振幅： 合理选择。合理选择。(4)零件位置：零件位置： 与超声传播方向垂直效果为最好。与超声传播方向垂直效果为最好。除除 锈锈v金属表面的锈：锈的成分见表。金属表面的锈：锈的成分见表。v除锈方法除锈方法(1)机械法：机械法： 机械处理。机械处理。(2)化学法：化学法： 酸或碱溶液中化学作用和浸蚀过程产酸或碱溶液中化学作用和浸蚀过程产生的氢气泡的机械剥离作用。生的氢气泡的机械剥离作用。(3)电化学法：电化学法： 酸或碱溶液中阴极或阳极处理。酸或碱溶液中阴极或阳极处理。 序号金属锈（腐蚀产物）1铁FeO，Fe3O4，Fe2O32铜CuO，Cu2O，Cu(OH) 2，CuSO4，3Cu(
50、OH) 23CuCl 2， CuCO3Cu(OH) 23铝Al2O34锌ZnO，Zn(OH) 2，ZnCO3，ZnCO33Zn(OH) 2，2ZnCO33Zn(OH) 2H2O5锡SnO2，SnO6镁MgO，MgCO3，MgCO3nMg(OH) 2金属表面的锈金属表面的锈（腐蚀产物）（腐蚀产物）化学除锈化学除锈 氢气可能引起氢脆 浸蚀液中加缓冲剂。 用量在13g/L,也可多到10g/L。 酸的浓度及温度对浸蚀速度有很大的影响。 硫酸含量为20以下,盐酸含量l0一15。浸蚀温度一般不应超过60。混酸浸蚀配方如下： 电化学除锈电化学除锈v阳极除锈：利用阳极的电化学溶解、化学溶解及阳极除锈：利用阳极
