1、第四章第一节表面清洗、清理与防锈的相关知识一、真空清洗机的工作原理与操作二、振动光饰的工作原理与操作三、电化学抛光的工作原理与操作一、真空清洗机的工作原理与操作1.真空清洗机的清洗原理4Z1.eps一、真空清洗机的工作原理与操作图4-1蒸汽(气)压曲线图1水2石油系溶剂3低温系列淬火油4高温系列淬火油一、真空清洗机的工作原理与操作图4-2水蒸气蒸馏时的蒸馏温度a)蒸汽压曲线b)蒸馏温度的求法一、真空清洗机的工作原理与操作2.真空清洗机的结构和工作流程(1)预清洗被清洗工件首先在前清洗室内进行预清洗。(2)真空清洗热处理工件经过预清洗后，再进入真空清洗室，此时，发热体进行升温同时对温度进行准确控
2、制。二、振动光饰的工作原理与操作1.振动光饰设备的结构和工作原理(1)旋流式振动光饰机的结构和工作原理旋流式光饰机配置的光饰桶的下半部分与回转中心轴联成一个整体，工作时，光饰桶在电机带动下沿顺时针方向进行旋转，使桶内的磨料与工件均匀地混在一起，并随回转轴的转动而转动，形成离心力，与光饰桶内壁的聚氨酯胶层相互碰撞，因为光饰桶内壁的聚氨酯胶层的圆周呈波浪形，就使磨料在与工件在碰撞的同时又不停地进行翻动，从而完成微切削过程，并最终达到光饰的目的。二、振动光饰的工作原理与操作(2)振动式振动光饰机的结构和工作原理振动式光饰机的工作原理是利用在振动电动机激振作用下，使光饰桶产生水平和摇摆两个方向的振动，
3、在光饰桶内，颗粒型的磨粒与工件均匀地混合在一起，并产生有规律的空间运动，磨粒与工件相互磨擦并持续不断地进行翻动，使工件各部分都受到比较均匀的磨削作用，工件上的凸起和棱角部分则会受到比较大的磨削作用，从而达到了理想的圆滑倒角，光亮的外观的作用。2.振动光饰工艺参数的确定二、振动光饰的工作原理与操作(1)转速的确定体积小的工件需使用相对快一些转速，而处理体积大的工件时，转速就要相对减慢，一般不超过200r/min。(2)时间的确定体积较小的工件振动光饰的时间应相对较短，而体积较大的工件振动光饰的时间就需要相对延长。3.振动光饰的操作要点1)当使用新的磨料时，应当首先加水进行2030min的自磨，放
4、掉脏水后，再加入工件进行振动光饰，以防止工件表面的划伤和各项技术指标的破坏。二、振动光饰的工作原理与操作2)在振动光饰过程中，当桶中的水变黑时，应及时放掉脏水，重新注入干净的水并加入适量的研磨剂或光亮剂后，再重新进行振动光饰，以防止影响工件的外观质量。3)粗光时，光饰桶内的水位应略低于磨料的表面；精光时，水位应略高于磨料的表面。4)在振动光饰的整个过程中，要定期加水，严禁无水干磨。三、电化学抛光的工作原理与操作1.电抛光的电化学机理(1)宏观抛光机理在电解抛光液中，以被抛光工件作为阳极，以不溶性金属作为阴极。图4-3电抛光时的电压-电流特性曲线三、电化学抛光的工作原理与操作1)在AB段，随着电
5、压的上升，电流也成比例相应增加。2)在BC段，虽然电压升高，但电流保持不变。3)在CD段，电流又随电压的上升而急剧增大。图4-4电抛光原理示意图a)液体膜的形成b)液体膜与固体膜的形成1电解液2Jacquet层3固体膜4被抛光金属三、电化学抛光的工作原理与操作(2)光泽度及微观抛光机理光泽度是指工件抛光表面反射光的能力。2.抛光液的分类及其电抛光效果(1)磷酸磷酸是中等强度的三元无机酸，对大部分金属的化学腐蚀性较弱，且易与金属生成钝化膜。(2)硫酸硫酸是强氧化剂，是强酸，能完全电离，因此有很强的导电性。(3)铬酸铬酸是强氧化剂，当在浓硫酸中加入铬酸时，能使分散性更好，金属表面更平滑。3.电抛光
6、处理后工件表面质量的特点4.电抛光处理所需的设备简介三、电化学抛光的工作原理与操作(1)电源电抛光要求使用低压直流电流，通常由整流器提供，在少数情况下也可使用直流发电机或电池提供电流，但多数情况下都用硅二级管整流器。(2)电抛光夹具需进行电抛光的工件通常用一个导电的夹具或紧固件固定在特定位置上。(3)搅拌设备无论采用何种电抛光工艺，抛光液均需要进行搅拌，搅拌可以给金属表面提供新鲜溶液，而且有助于防止在被抛光工件的表面上形成气体条纹及温度分布不均等。(4)温度控制设备加热或冷却电抛光液的设置由所采用的抛光类型确定。三、电化学抛光的工作原理与操作5.电抛光处理的工艺流程(1)工艺流程A装夹化学脱脂
7、热水洗烘干电抛光漂洗酸性清洗清水漂洗中和二级漂洗烘干外观检验。(2)工艺流程B有机溶剂脱脂装夹电抛光漂洗酸性清洗清水漂洗中和二级漂洗烘干外观检验。6.不锈钢制工件电抛光的典型工艺规范(1)第一种电抛光工艺(2)第二种电抛光工艺(3)第三种电抛光工艺三、电化学抛光的工作原理与操作(4)第四种电抛光工艺7.电抛光处理操作的要点(1)装夹进行电抛光处理时，要将工件装夹在专用夹具上，注意工件与工件之间应留有1030mm的间隙，且分布均匀，工件的外轮廓应平整，不得出现高低不平的现象，夹具接触不良时应及时进行更换或修理。(2)烘干烘干工序是电抛光过程中的一道关键工序，工件表面的干燥程度直接影响其电抛光质量
8、。(3)电抛光电抛光的过程应严格控制抛光电流、抛光槽温度和抛光时间，并及时协调好电流与温度的关系。三、电化学抛光的工作原理与操作(4)清洗工件抛光并从电解槽中移出后，应迅速洗去带出的电解液，此时可将夹具与工件一起浸入流动清洗槽中，如果槽中有压缩空气，还可进一步提高清洗效率。(5)酸性漂洗与中和工件在清水中清洗以后，再在质量分数为5%8%的稀硫酸溶液中清洗1min左右，然后用清水进行清洗。第二节发蓝和磷化处理的原理与工艺一、发蓝处理的原理与工艺二、磷化处理的原理与工艺一、发蓝处理的原理与工艺1.发蓝的概念和特点2.发蓝的基本原理(1)铁在碱性溶液中溶解生成亚铁酸钠(2)亚铁酸钠进一步氧化成铁酸钠
9、(3)亚铁酸钠和铁酸钠水解形成过饱和的Fe3O4溶液，同时产生微小的Fe3O4晶核，然后在一定条件下晶核逐渐长大，并连成一片，最终形成一层连续的氧化膜，见图4-5。一、发蓝处理的原理与工艺图4-5F氧化膜形成的机理一、发蓝处理的原理与工艺3.发蓝处理的工艺控制(1)控制碱的浓度氢氧化钠是钢铁表面溶解形成亚铁酸钠、铁酸钠的中间产物，进而水解形成Fe3O4晶核的充分必要条件。(2)控制氧化剂含量和增加辅助氧化剂钢铁氧化液中氧化剂的含量会影响氧化膜层的质量。(3)减少红色挂霜、提高氧化膜的外观质量氧化膜表面的红色挂霜是氧化过程中Na2FeO2和Na2Fe2O4的水解产物，即二价铁和三价铁的水合物，是
10、钢铁发蓝过程中有害的副反应所造成的，也是钢铁发蓝工艺最难根治的疵病。一、发蓝处理的原理与工艺1)对不同钢材采用不同的温度：对wC为0.2%0.7%的普通碳素钢，发蓝温度控制在135140，氧化膜表面不会泛红。2)采用二次氧化：氧化膜表面产生红色挂霜一般都发生在氧化膜形成初期，所以采用在两个不同含碱量的槽液中进行二次氧化，即可解决上述问题：第一次：稀碱槽，沸点135。3)清除槽边残渣：钢铁氧化副反应生成物为FeO、Fe2O3的水合物，这些固体残渣通常聚集在槽边。4)添加少量黄血盐：若在碱性氧化溶液中添加少量的黄血盐，就可以减少氧化膜的红色挂霜。一、发蓝处理的原理与工艺5)后处理提高氧化膜耐蚀性能
11、：钢铁氧化后需进行必要的后处理，如进行铬酸盐钝化、肥皂水钝化或浸油处理等方法，均可明显提高氧化膜的耐蚀性能。4.发蓝工艺参数的选择(1)发蓝的温度如果发蓝温度过低(低于136)，则Fe3O4的形核率和长大速度也低，氧化膜难以形成；当温度过高(高于150)，氧化膜容易被溶解。(2)发蓝的保温时间发蓝的保温时间可以以生成一定厚度(0.60.8m)的氧化膜为标准，这种标准随钢种不同而不同。一、发蓝处理的原理与工艺4Z2.eps二、磷化处理的原理与工艺1.磷化处理的基本原理1)酸的浸蚀作用使基体金属表面H+浓度降低2)磷酸根的多级离解3)磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜。二、磷化处理的原理与工艺4)磷酸盐沉淀
12、与水分子一起形成磷化晶核，晶核继续长大成为磷化晶粒，无数个晶粒紧密堆集成磷化膜。适当的氧化剂可提高式(4-2)的反应速度。较低的H+浓度可使磷酸根离解式(4-3)的离解平衡更容易向右移动，进一步离解出PO3-。金属表面如存在活性点时，可使沉淀式(4-4)和式(4-5)不需太大的过饱和即可形成磷酸盐沉淀晶核。二、磷化处理的原理与工艺 磷化沉渣的产生取决于式(4-1)与式(4-2)，溶液H+浓度高、促进剂强，均可以使沉渣增多。2.磷化处理的分类3.磷化的前处理(1)脱脂脱脂的目的在于清除掉工件表面的油脂和油污，其方法包括机械方法和化学方法两大类。(2)酸洗酸洗除锈、除氧化皮的方法是工业领域中应用最
13、为广泛的方法。(3)表面调整表面调整的目的是促进磷化形成晶粒细致密实的磷化膜，以及提高磷化速度这两个方面。4.防锈、磷化工艺第三节发蓝和磷化训练实例 训练1常温发蓝处理的基本操作1.工艺流程2.操作流程3.操作中应注意的事项4.发蓝处理后的检验1.工艺流程2.磷化工艺规范3.磷化溶液的管理4.磷化操作注意事项5.磷化处理后的质量检查 训练1常温发蓝处理的基本操作1.工艺流程2.操作流程1)装夹：将需要发蓝的工件进行装夹，以便使工件在清洗和发蓝时能方便抖动。2)化学脱脂：使用金属清洗剂溶液对工件进行脱脂处理。3)清洗：用流动清水去除工件表面残存的清洗剂。4)酸洗除锈：用体积分数为15%以上的盐酸
14、去除工件表面的锈斑或氧化层，增加活性易于氧化。5)清洗：用流动清水洗掉工件表面的残酸。6)常温发蓝：将发蓝液配制好，其配制的数量根据工件的批量确定，然后将经酸洗的工件放在发蓝槽中，要不时地抖动工件，保持58min即可完成发蓝过程。2.操作流程7)清洗：用清水洗去工件表面的发蓝液。8)脱水油脱水封闭：将发蓝后的工件迅速放到专用的置换型脱水防锈油中，浸泡5min左右，将工件表面的水分置换掉，并使发蓝层微孔中吸收防锈油剂，提高防锈能力并增加表面光泽。9)完成以上工序后即可将工件入库保存。3.操作中应注意的事项1)工件脱脂一定要彻底，否则会产生花斑、不上色或氧化膜层疏松等缺陷，并且应注意经常清除清洗液
15、液面漂浮的油污，避免工件的二次污染。2)工件必须经过酸洗，即使没有锈斑也要进行酸洗，使工件表面活化，以增强氧化反应。3)工件进入下道工序前必须用流动的清水进行严格的清洗，以确保没有上道工序的残液，尤其是在进入发蓝液前。4)工件完成发蓝后必须用专用的脱水防锈油进行脱水封闭。3.操作中应注意的事项5)常温发蓝液使用一段时间后有效成分会消耗，需要经常补充新的发蓝液。4.发蓝处理后的检验1)经过以上工艺流程操作后的工件，钢件应呈正黑色，铸铁件常呈黑褐色，外观颜色均匀一致，无明显的花斑及锈迹。2)将去油后的发蓝工件用质量分数为3%中性硫酸铜滴定35s内不显示铜色，就证明采用常温发蓝可以达到与传统的高温碱
16、性发蓝相同的效果。训练2常用磷化处理的基本操作1.工艺流程2.磷化工艺规范(1)溶液的配方及工艺条件(2)磷化溶液的配制按照溶液的配方计算各组分的用量，先将氧化锌用少量水调成糊状，在不断搅拌下加入1 1磷酸溶液中，待氧化锌完全溶解后，再加入硝酸锌，搅拌溶解，加水至液面，加温进行铁屑处理，试验合格后即可投入生产。3.磷化溶液的管理4.磷化操作注意事项1)脱脂、除锈要彻底，为避免结晶粗糙，要尽量避免用强酸、强碱处理。2)要控制好磷化溶液的温度，不要加热到沸腾，以免沉渣泛起。3)根据磷化液化验分析结果或磷化膜的外观及时补充母液，调整溶液的总酸度和游离酸度。4)为了保证磷化膜均匀，在磷化过程中应将零件
17、从槽内提出，翻动12次再继续磷化。5)磷化后的零件要彻底清洗干净。6)磷化后的零件要尽快干燥、油封、填充或涂漆。5.磷化处理后的质量检查(1)外观检查钢铁件磷化膜的外观由浅灰色到灰黑色，结晶细密、均匀。(2)耐蚀性检查将磷化试样浸渍在质量分数为3%的氯化钠溶液中，浸渍2h后观察试样，没有出现腐蚀锈点就认为合格。复 习 思 考 题1.真空清洗机有哪些优点？2.简述水蒸气蒸馏和真空蒸馏的工作原理。3.简述真空清洗机工作流程。4.在确定振动光饰的工艺参数时，应注意哪些问题？5.简述电抛光过程中的宏观抛光机理和微观抛光机理。6.简述电抛光操作的要点。7.简述发蓝处理的概念和实质。8.如何对发蓝处理进行有效工艺控制？9.磷化处理和发蓝处理有何区别？
