表面处理工艺概述——前处理工艺篇

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1、表面处理工艺概述——前处理工艺篇在对材料或制品进行表面处理之前，应有前处理或预处理工序，以使材料或制品的表面达到可以给以表面处理的状态。前处理的质量好坏是能否获得优质表面处理效果的重要环节。实践证明，经过表面处理获得的镀层、涂层或化学处理膜，有时会出现防蚀性差、结合力低、耐用寿命短、表面不平滑光亮、起泡或剥落等现象，这常常是由于前处理不当而造成的后果。因此，在表面处理前，必须有保证质量的前处理工序。从通用材料或一般制品使用的材质来看，前处理可分为金属表面的前处理、塑料表面的前处理和木材表面的前处理等。一、金属制品的表面前处理金属制品的材料品种繁多，它们的原始表面

2、状态各不相同，而且不同的表面处理对其前处理的要求也不一样，因此金属制品表面的前处理工艺和方法很多。其中主要包括有金属表面的机械处理、化学处理和电化学处理等。由于机械处理方法在概述中已有介绍，因此本节仅讨论黑色金属的一般化学处理和电化学处理，以及铝和铝合金制品的化学处理等。化学处理的作用主要是清理制品表面的油污、锈蚀及氧化皮等。其中包括制品在有机溶剂和无机试剂中的除油，在适当的化学试剂中的化学强浸蚀和化学弱浸蚀。电化学处理则主要用以强化学除油和浸蚀的过程，有时也可用于弱浸蚀时活化金属制品的表面状态。1．黑色金属制品的除油由于金属制品在机械加工和中间过程防锈的需要，

3、一般其表面上都黏附或涂有各种压延油、切削油、抛光膏和防锈油等油脂性物质，在进行各种表面处理之前，应将这些油污清洗干净，以免影响表面处理的效果。油污按其性质可分为皂化油和非皂化油两类。皂化油是来源于动植物的油脂，能与碱液起化学反应生成皂，非皂化油是不与碱液起化学反应的矿物油脂，如凡士林、润滑油和石蜡等。两类油脂都不溶解于水，因此无法直接用水把它们清洗干净，一般是采用有机溶剂处理、碱液处理或电化学处理的方法除油或脱脂。(1)有机溶剂除油。使用有机溶剂除油可同时除去皂化油和非皂化油。对于溶剂要求其溶解力强，不易燃易爆，毒性小，挥发较慢，且价格低廉。实际上使用的有机溶剂

4、很难全面满足上述要求。生产中常用的有机溶剂有汽油、溶剂汽油、松节油、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯等。其中应用较广的是氯化烃，它的优点是溶解力强，不易燃易爆，缺点是有毒，成本高，在有水存在下能分解出氯化氢，有腐蚀作用，在使用时要注意防潮防湿。用有机溶剂除油，最简单的方法是用棉纱蘸有机溶剂对金属表面进行擦洗(适用于大型工件)。也可将制品浸入盛有有机溶剂的槽中，通过浸渍来除油，这种方法可在专用的脱脂机中进行。在脱脂机内放有若干个槽子，分别都装有有机溶剂，用机械传送的方式，使工件依次浸入其中脱脂。在脱脂机中脱脂，溶剂多用三氯乙烯，因为它在低温时具有很强的脱

5、脂能力，并且能随温度的升高使脱脂能力剧增。另外，由于它的沸点低，已含有大量油污的三氯乙烯可通过分馏提纯后重新被利用，使脱脂处理的成本降低。石油溶剂中最常用的是200号溶剂汽油，一般用浸洗或擦洗的方法脱脂。使用有机溶剂脱脂，在溶剂挥发后，制品表面往往还留有一薄层油膜，所以还要把工件浸入碱液中作补充处理。用有机溶剂除油的优点是效率高。在使用脱脂机的情况下，溶剂消耗少，因而成本并不高。若不使用脱脂机，则溶剂消耗大，成本增加，且易燃并有毒。由于有机溶剂除油有这些缺点，在不使用脱脂机的情况下，应尽量不用有机溶剂的方法除油。(2)碱液除油。碱液除油是由碱液的皂化和乳化作用来

6、完成的，皂化可除去制品表面的动植物油，乳化可除去制品表面的矿物油。由于碱液本身的乳化作用较弱，乳化除油的时间较长，因经常在碱液中加入各种乳化剂，如肥皂、水玻璃、OP乳化剂等，用以提高乳化除油的效率。当碱液除油的配方和工艺条件选择适当时，皂化油和非皂化油都可顺利地从制品表面清洗干净。碱液除油时碱的浓度不宜偏高，因为浓度偏高，会使肥皂的溶解度和乳液的稳定性下降，一般用5%10%的苛性钠溶液较适宜。碱液除油的配方包括以下组分：氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、水玻璃和肥皂等，其中氢氧化钠起皂化作用，碳酸钠和磷酸三钠维持溶液一定的碱度，水玻璃和肥皂主要起乳化作用。鉴别金属表面

7、油污除净与否，可视表面被水润湿的情况而定。当金属表面油污被除净时，则有一层连续的水膜存在，否则水将聚集成滴状。目前金属表面前处理除油工艺中，普遍使用的方法是碱性溶液化学除油。生产实践证明，采用这种除油方法是合理的，虽然应用这一除油工艺，在时间上要比用有机溶剂除油长一些，但无毒和不易燃却是它的一大优点，其所用的生产设备较简单，且经济。(3)电化学除油。电化学除油是将制品放在碱性溶液中作为阴极或阳极而进行电解除油。一般采用的方法是阴极除油或先在阴极上除油，尔后再在阳极上除油。所用除油的碱液含有氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠及硅酸钠等组分。电化学除油的第二电极最好用镀镍钢板

8、或镍板。在阴极除油时，如