表面处理种类概述

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第一、表面处理：氧化和钝化
第二、电镀工艺：电镀，镀前处理，镀后处理
第三、镀层：镀铬，镀镉，镀锌，镀镍，镀铜，镀锡，镀银，镀镍铁合金

一、 氧化及钝化
1、 阳极氧化 通常指铝或铝合金制品或零件，在一定的电解液中和特定的工作条件下作为阳极，通过直流电流的作用，使其表面生成一层抗腐蚀的氧化膜的处理过程。
2、 磷化  钢铁零件在含有磷酸盐的溶液中进行化学处理，使其表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜的处理过程。
3、 发蓝  钢铁零件在一定的氧化介质中进行化学处理，使其表面生成一层蓝黑色的保护性氧化膜的处理过程。
4、 化学氧化 在没有外电流作用下，金属零件与电解质溶液作用，使其表面上生成一层氧化膜的处理过程。
5、 电化学氧化 以浸入一定的电解质溶液中的金属零件作为阳极，在直流电作用下，使其表面生成氧化膜的电化学处理过程。
6、 化学钝化 在没有外电流作用下，金属零件与电解质溶液作用，使其表面上生成一层钝化膜的处理过程。
7、 电化学钝化 以浸入一定电解质溶液中的金属零件作为阳极，在直流电作用下，使其表面生成一层钝化膜的处理过程。
二、电镀
1、 电流密度 一般指电极（如电镀零件）单位面积表面通过的电流值，通常用A/dm2作为度量单位。
2、 极化  通常指直流电流通过电极时，电极电位偏离其平衡电位的现象。在电流作用下，阳极的电极电位向正的方向偏移，称为阳极极化；阴极的电极电位向负的方向偏移，称为阴极极化。
3、 氢脆  零件在电化学除油、强侵蚀、电镀等过程中，由于被还原后的部分氢以原子氢的状态渗入基体金属或镀层中形成应力，使基体金属及镀层的韧性下降而产生脆性的现象。
4、 镀层粗糙 由于主盐浓度、镀液pH值、温度与电流密度等控制不当，以及固体杂质过多，所造成的镀层结晶粗大、细微不平的现象。
5、 烧焦  由于主盐浓度、镀液pH值、温度与电流密度等控制不当，造成镀层呈海绵状沉积、结晶粗大疏松和发黑的现象。
6、 针孔  由于镀液中润剂不足、pH值不正常以及有机杂质过多和镀件表面析氢等原因，造成镀层产生针尖般大小的孔隙的现象。
7、 麻点  由于镀液中重金属杂质或有机杂质过多、润湿剂不足、pH值不正常等原因，造成镀层出现细小凹坑、尖凸或较大孔隙的现象。
8、 起花  由于添加剂，尤其是光亮剂失调、有机杂质太多、工序间清洗不良以及温度与电流密度控制不当等原因，造成镀层色调不均匀、出现小块灰白、发暗的现象。
9、 起皮  由于镀前处理不良、镀液中杂质太多、pH值及电流密度控制不当等原因，造成镀层与基体结合不牢、鼓起或脱落的现象。
二、 镀前处理
1、 化学除油 在含碱的溶液中，借助皂化和乳化作用，除去零件或制品表面油垢的过程。
2、 有机溶剂除油 利用有机溶剂对油垢的溶解作用，除去零件或制品表面油垢的过程。
3、 电化学除油（即电解除油） 在含有碱的溶液中，以零件作为阳极或阴极，在电流作用下，除去零件或制品表面油垢的过程。
4、 化学酸洗 在含酸的溶液中，除去金属零件表面的锈蚀物和氧化物的过程。
5、 化学抛光 金属零件在一定组成的溶液中和特定条件下，进行短时间的浸蚀，从而将零件表面整平，获得比较光亮的表面的过程。
6、 磨光  利用磨轮来磨削零件表面上的粗糙不平处，从而提高零件表面的平整程度的过程。
7、 机械抛光 借助于粘有精细磨料和抛光膏的高速抛光轮，对零件进行轻微磨削和整平，从而获得光亮表面的机械加工过程。
8、 喷砂  利用净化的压缩空气，将干砂流强烈的喷射到金属零件表面以进行清理或粗化的加工过程。
二、 镀后处理
1、 清洗  清洗是镀处理的重要工序。一是把零件上附着液清洗干净，以保证镀层的防腐或装饰性能；二是避免零件上附着液带入下道工序而造成污染，甚至使电镀过程中每道工序造成缺陷，还可能使镀层因渗入镀液而使产生锈蚀、发白等现象。
2、 驱氢  是为了消除氢脆的危害，而采用热处理，将氢从零件内赶出的过程。
3、 钝化
4、 镀层防变色处理（主要处理对象是银镀层）
防止镀层变色的措施，是把镀层与外界腐蚀性介质隔离，或用其他方法提高镀层的抗蚀能力。常用以下几种方法：
(1) 在镀层上生成一层保护膜(如化学钝化、电解钝化、电泳法等)。
(2) 在镀层上沉积一层贵金属(如镀金、铑、钯等)，或电镀具有一定抗变色性能的银基合金（如银金合金等）。此方法材料价格贵，成本高，只用于要求高稳定高耐磨性的零件。
(3) 在镀层上覆盖一层有机材料薄膜。此方法对镀层的抗变色能力有很大提高，若配合第(1)种方法使用，其效果更好。但它对金属的接触电阻和焊接性能有不利的影响，适用于对电气性能要求不高的零件。
(4) 在镀层上浸渍一层防止镀层变色的缓蚀剂，如TX型防银变色剂。此方法防变色性能良好，对金属的焊接性能与接触电阻的影响小。
5、 干燥

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三、电镀层种类
一、 锌的性质及锌镀层的用途。
1、 锌是青白色的金属，是一种化学性质活泼的金属，化学性质的最大特征是具有两性，即其金属、金属氧化物或氢氧化物既能溶于酸，又能溶于碱。
2、锌镀层广泛用作钢铁金属的防护镀层。
二、 镀锌工艺类型
镀锌工艺分为无氰镀锌和氰化镀锌两大类。无氰镀锌根据采用络合剂不同，有下列几种类型：氨三乙酸—氯化铵型、氯化铵型、碱性锌酸盐型、硫酸盐型和焦磷酸盐型等。氰化镀锌一般分为高氰、中氰、低氰镀锌三种。
三、 镉的性质及镉镀层的用途
1、 镉是柔软带灰白色的可塑性金属，化学性质与锌相似，但不溶于碱中。
2、 由于镉镀层污染环境严重，危害很大，镉中毒引起“疼痛病”，又由于镉价格昂贵，基本上用镀锌层或合金镀层取代镀镉层。
四、 镀镉工艺类型
生产中应用较多的镀镉工艺类型有：氰化镀镉和无氰镀镉，即络合性镀镉、酸性硫酸盐镀镉等。
五、 锌和镉镀层的质量要求
1、 镀层外观正常，结晶细致，色泽均匀，钝化膜完整，锌呈彩色，镉为灰白色。锌白色钝化膜应呈白色或略带淡蓝色；
2、 厚度镀层厚度应符合技术条件要求；
3、 允许缺陷
(1) 轻微的水迹和夹具印；
(2) 除氢后钝化膜颜色稍变暗；
(3) 复杂件、大型件或过长零件的锐、棱及端部有轻微的粗糙，不影响装配；
(4) 焊缝、搭接交界处局部稍暗。
4、 不允许缺陷
(1) 镀层粗糙、烧焦、麻点、黑斑、结瘤、起泡、脱落；
(2) 镀层树枝状、海绵状和严重条纹；
(3) 钝化膜疏松，严重钝化液迹；
(4) 局部无镀层（工艺文件规定处除外）
铜
一、 铜的性质及铜镀层的用途
1、 铜是呈玫瑰红色，有光泽。具有良好的导电性和导热性；富有延展性；易溶于硝酸，也易溶于加热的浓硫酸中，在盐酸和稀硫酸中作用较慢。
2、 铜镀层常作为钢铁件装饰镀层的底层各其它多层电镀的中间层，也作为功能镀层。
二、 镀铜工艺类型
1、 按镀液性质分类：可分为氰化镀铜、硫酸盐镀铜、焦磷酸盐镀铜、柠檬酸盐镀铜、乙二胺镀铜、有机磷酸盐镀铜等。
2、 按装饰性分类：一般分为镀铜和光亮镀铜。
三、 铜镀层的质量要求
由于不同的工艺方法镀出的铜镀层用途不一，因此对各工艺铜镀层的要求也有所不同。
总的要求是镀层均匀细致、结合牢固、不起皮、不起泡等。
氰化镀铜常作为钢铁件镀厚铜或其它镀层的底层，因此 对氰化镀铜层的要求主要是结晶细致、覆盖均匀。
对酸性光亮镀铜层则要求光亮度达到镜面光亮且色泽均匀，不允许有桔皮、烧焦、麻砂等缺陷，而且具有一定镀层厚度，因为只有一定厚度的铜镀层才具有耐蚀性。
镍
一、 镍的性质及镍镀层的用途
1、 性质：镍是一种具有银白色的金属，硬度高；有很高的化学稳定性；在有机酸中很稳定，在硫酸与盐酸中溶解很慢，在浓硝酸中处于钝化状态，易溶于稀硝酸中。
2、 用途：镍镀层在空气中很稳定，这主要是由于金属镍具有很强的钝化能力，表面能迅速地生成一层极薄的钝化膜，使镍基体与空气隔绝，所以能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。同时，在镍的简单盐镀液中，可以获得结晶极其细小的镀层，且具有良好的抛光性能。经抛光的镍镀层，可以得到镜面光亮的外表，所以镍镀层常作装饰性镀层。
现在镀镍常使用某些光亮剂，使镀液中可直接获得镜面光亮的镍镀层。为了提高耐蚀性，常采用多层电镀法，例如铜/镍/铬，镍/铜/镍/铬，双层镍，三层镍等工艺，因此镍镀层主要用作防护—装饰镀层，它广泛应用于汽车、自行车、钟表、医疗器械等工业产品中。一般用作中间层的居多。
镍镀层硬度较高，可提高制品表面耐磨性，在印刷工业中，常用镍镀层来提高铅表面的硬度。
黑镍镀层主要用于光学仪器中那些需要消光的零件。
二、 镀镍工艺类型
1、 按镀液成分性质分类：可分为硫酸盐镀液、氯化物镀液、柠檬酸盐镀液、氨基酸盐镀液、氟硼酸盐镀液、焦磷酸盐镀液等。硫酸盐镀液，根据含氯化物量的多少，又可分为硫酸盐低氯化物镀液和硫酸盐高氯化物镀液。应用最广泛的是硫酸盐低氯化物镀注。
2、 按镀层装饰性分类：可分为普通镀液、半光亮镀液、光亮镀液。
3、 按沉积速度分类：可分为一般镀镍、快速镀镍。
4、 按用途分类：可分为一般装饰镀镍、硬镍和黑镍等。
三、 多层镀镍
多层镀镍是指在同一基体上，用不同的镀液和工作条件，镀上两层或三层镍。其目的是为提高镍镀层的耐腐蚀能力。
1、 双层镍  双层镍即半光亮镍/光亮镍。其镀镍工艺是，首先在基体上沉积一层半光亮、整平性较好、含硫量很低、柱状组织的镍层，然后再镀上一层含硫量较高的、层状组织的全光亮镍层。半光亮镍层的厚度占镀层总厚度的70%~80%。双层镍耐蚀性提高的机理是，两层镍的含硫量不同，使它们的电极电位不同，含硫量的光亮镍电位较负，含硫量低的半光亮镍电位较正，当腐蚀性介质通过铬层的孔隙或裂纹腐蚀光亮镍层，并穿透光亮镍层到达半光亮镍层时，两层镍层组成腐蚀微电池，光亮镍层优先腐蚀，这样使腐蚀的方向由纵向转为横向发展，半光亮镍层受到保护，从而保护了基体金属。
2、 三层镍
(1) 半光亮镍/冲击镍（高硫镍）/光亮镍  即双层镍之间施镀一层冲击镍层。冲击镍层厚度为1μm，含硫0.1%~0.2%，比光亮镍层高，因此双称为高硫镍。三层镍耐蚀性提高的机理是，当光亮镍层被腐蚀穿透时，裸露的冲击镍层与光亮镍层之间组成腐蚀微电池，冲击镍层优先腐蚀，使腐蚀由横向发展，从而延缓了半光亮镍层的腐蚀，也即是保护了基体金属。它的耐蚀性比双层镍更高。
(2) 半光亮镍/光亮镍/镍复合镀层（镍封闭）  即在双层镍上再施镀一层镍复合镀层，也就是在镀镍溶液中沉积一层由镍和不溶于水的固体微粒的镍镀层，它能减少镍镀层的孔隙。经镍封闭电镀后镀铬，可使铬层形成很多微孔，叫微孔铬。这主要是由于在镍封闭镀层上镀铬时，由于非金属固体微粒不导电，微粒上无铬沉积，从而使得铬镀层为微孔型的。微孔铬能够提高耐腐蚀性能，因为微孔数目多且均匀，因而每个微孔处腐蚀电流将远远小于常规镀铬粗裂纹下镍层的腐蚀电流，使镍层腐蚀速度减缓，而且横向发展，从而保护了基体金属。
四、 镀层的质量要求
镍镀层同其他镀层一样，要求镀层细致、均匀、结合牢靠、不起皮、不起泡。对于普通镀镍层，要求厚度必达到一定的要求。光亮镀镍，要求亮度均匀，不允许“起花”现象。而多层镍，主要考核各镀层之间的结合力一定要好，绝不允许起壳、脱皮现象，同时还要保证各层应有的厚度，以达到抗腐蚀能力的要求。
锡
一、 锡的性质及锡镀层的用途
1、 性质：锡是银白色金属，具有抗腐蚀，抗变色，无毒，可焊，柔软和延展性好等特性。有较高的化学稳定性，在大气中难于变色，与硫及硫化物几乎不起作用。在硫酸、硝酸、盐酸的稀溶液中几乎不溶解。特别是在有机酸中很稳定。只有在加热条件下的浓酸和强碱溶液中会缓慢溶解。
2、 用途：锡属于阴极镀层。因此，只有当镀层无孔隙时，才能保护钢铁免受腐蚀。在要求较高的钢铁制品上镀锡，可用铜或黄铜镀层作底层，以提高抗蚀性能。
锡柔软延展性好，用于需改善磨合机械滑动部位的镀锡和高精度螺纹镀锡，以提高润滑能力和密封性能。
锡无毒，且在有机酸中稳定，因此大量用于食用器具的镀锡。
镀锡还用于防止钢铁件的渗氮，防止铜与硫的作用等。
二、 镀锡工艺类型
镀锡工艺，按镀锡溶液的分类，可分为碱性和酸性镀锡两类。
碱性镀锡，镀层结晶细致，孔隙率好，钎焊性好，应用广泛。
酸性镀锡，镀层光滑细致耐蚀性高，多为光亮锡，但孔隙率较高。
三、 镀层的质量要求
1、 镀层厚度符合技术条件要求；
2、 镀层呈银白色，均匀细致，结合力良好；
3、 镀层不允许有起泡、脱落、粗糙、斑点、发暗、漏镀和明显的条纹；
4、 镀层允许有轻微的水迹和夹具印。
铬
一、 铬的性质及铬镀层的用途
1、 性质：铬是一种微带蓝色的银白色金属，在空气中极易钝化，表面生成一层极薄的钝化膜，因此能在大气中能长久地保持原来的光泽，显示出贵金属的性质。铬与硫酸、硝酸及许多有机酸以及硫化氢、碱等均不发生化学作用，但铬能溶于氢卤酸（如盐酸）及热的硫酸中。
1、 硬铬  在严格控制温度与电流密度（较装饰镀铬高）的条件下，从镀铬液中获得的硬度较高、耐磨性好的硬铬层。
2、 乳色铬  通过改变镀铬溶液的工作条件，获得的孔隙少、具有较高抗蚀能力、而硬度较低的乳白色铬镀层。
2、 用途：
(1) 防护装饰性镀铬  在抛光的镀层上，或光亮镀层（亮铜或亮镍）的表面镀0.25~2μm的铬镀层,能使制品表面更加光亮,且具有一定的耐磨性、耐热性，已广泛应用于自行车、钟表等工业产品上。同时，也可用于反光镜上，因为镀铬层的防硫化物性能比镀银层强。
(2) 耐磨铬（硬铬）  在钢铁基体上镀耐磨铬，铬镀层有硬度可达850~1200HV，具有很高的耐磨性能，广泛应用于量具、切削工具、各种机器的轴类及其他机器零件制造中。
(3) 镀黑铬  在某些仪器或精密设备上，为了防止反射有些零件或镀黑铬。
(4) 松孔铬  具有良好的润滑和耐磨性能，主要用于内燃机的汽缸、汽缸套、活塞环、曲轴等零件。
二、 镀铬的工艺类型
1、 按镀液成分的性质分类
(1) 含有硫酸要的一般镀铬  根据铬酐的含量多少，可分为高浓度镀铬（铬酐含量350g/L以上）、中等浓度镀铬（铬酐含量250g/L）、低浓度镀铬（铬酐含量60g/L左右）三种类型。
(2) 含有氟或氟硅酸根的镀铬
(3) 含有硫酸根与氟硅酸根的复合镀铬
(4) 含有硫酸锶和氟硅酸钾的自动调节镀铬
(5) 四铬酸盐镀铬
(6) 三价铬镀铬
2、 按装饰性分类
(1) 光亮镀铬
(2) 一般镀铬
(3) 乳色铬
(4) 黑铬
3、 按用途分类
(1) 防护装饰性镀铬
(2) 耐磨镀铬(也称硬铬)
(3) 多孔性镀铬(也称松孔镀铬
(4) 黑铬
三、 铬镀层的质量要求
1、 装饰铬镀层：要求外观呈略带蓝色的镜面光亮镀层，结合牢固，镀层完整，亮度基本均匀，允许在不严重影响外观的区域有轻微的夹具印迹，由于材料的表面状态不同，对某此零件允许在同一零件上有稍不均匀的颜色和光泽差别，镀层厚度为0.3~0.5μm。
2、 耐磨铬镀层：要求其镀层厚度应达到图纸要求，结合牢固，镀层基本均匀，颜色和光泽呈稍带蓝色的银白色至亮灰色。对于复杂件和大型零件允许锐边和棱边有轻微粗糙，但不影响装配质量。对镀铬后需加工（精磨）的零件，允许镀层有轻微粒子、针孔等经过加工能排除的缺陷。不允许有严重椭圆度、锥度缺陷。镀层经精磨后起皮或脱落，需全部磨去铬镀层后重新镀铬。
镀铬，镀镍，镀锌和镀镉区别
镀铬：
       一般有装饰铬、硬铬、无光铬等。镀装饰铬的零件表面光亮，美观，一般先镀一层铜，再在铜表面镀铬。硬铬主要用于量具的表面处理，表面比较亮，耐磨、防锈。
镀镍：
       一般也是装饰作用，通常要先镀一层铜，再镀镍。镀镍层不能太厚，否则易出现暴皮现象。
镀锌：
       是较常见的零件防腐表面处理方法，镀锌可以有各种颜色，主要是由不同的钝化剂决定的。不同颜色镀锌层的防腐性能是不一样的，一般以蓝白锌最差，军绿色最好。一般常用的是彩锌，防腐效果较好，相对来说成本较低。
镀镉：
       也是零件防腐表面处理的一种方法，但是有毒，主要应用于海洋性环境和海水腐蚀，在普通大气环境下并不适用。
一、 银的性质和银镀层的用途
1、 性质：银是一种容易抛光具有银白色光泽的贵重金属。导热、导电和光线反射性能极好，同时还有好的耐腐蚀性和焊接性。
2、 用途：
银在金属中导电性最好，广泛应用于电子电器、航空、仪器仪表等工业中
银的反光能力强，用于按照灯的反光镜镀银。银具有银白色美丽光泽而应用于装饰性镀银。
各种化学器皿及仪器也采用镀银，防止其在碱溶液中不受腐蚀。
镀银工艺中，光亮镀银、镀硬银、光亮镀硬银及镀厚银，应用广泛。
二、 镀银工艺分类
镀银分为氰化镀银和无氰镀银两类。
三、 镀层的质量要求
1、 银镀层厚度应符合技术条件要求；
2、 银镀层呈银白色，或钝化后呈稍带微黄色，均匀细致，结合力好；
3、 银镀层不允许有粗糙、斑点、起泡、脱落、发暗、漏镀和明显条纹；
4、 银镀层允许有轻微水迹和夹具印。
铜锡合金
一、 铜锡合金镀层的性质和用途
铜锡合金镀层俗称青铜镀层。按含锡量的多少，可分为低锡青铜镀层（含锡量为2%~15%）、中锡青铜镀层（含锡量为16%~23%）、高锡青铜镀层（含锡量为40%~50%）这三类青铜镀层有其不同的性能和用途。
1、 低锡青铜镀层中，随着含锡量的增加，镀层的色泽由粉红色向金黄。它的硬度和孔隙率低，具有较高的防蚀性能和抛光性能。但在空气中易氧化变色，含锡量越低越易变色，所以镀层表面必须套铬。它作为防护装饰性低镍底层，被广泛用于轻工、手工、机械、仪表和其他工业中。
2、 中锡青铜镀层呈金黄色，它的硬度和抗氧化性比低锡青铜镀层高。但由于镀层的含锡量较高，作为防护装饰性镀层的底层在套铬后容易发花，所以在生产中应用较少。
3、 高锡青铜镀层，又称白青铜镀层，也称镜铜，呈银白色。它不易氧化变色，有较高的硬度和耐磨性，经过抛光后有良好的反光性能，能耐有机酸、弱酸、弱碱和硫化物的腐蚀，同时具有良好的钎焊和导电性能。一般可用来代银代铬作为反光器械、电器零件的接触点、仪器仪表、日用商品等防护装饰镀层。但由于镀层有细小的裂纹和孔隙，它的抗蚀性能较差，不宜作为在恶劣环境下工作零件的镀层。另外，镀层的性质较脆。
二、 铜锡合金镀层的质量要求
1、 镀层均匀细致，结合力好；
2、 镀层不允许有粗糙、斑点、起泡、脱落、海绵状或暗灰色现象；
3、 镀层允许零件边缘有轻微的粗糙现象和水迹夹具印。
镍铁合金
一、 镍铁合金镀层的性质与用途
镍铁合金镀层呈白色，含铁量一般为10%~30%左右。镀层具有硬度、光亮度高，延展性、耐蚀性好，内应力低等特性。镍铁合金镀层还是一种良好的磁性镀层，在电子工业特别是电子计算机工业中有着特殊的用途。光亮镍铁合金镀层，可以代替光亮镍作为基体的装饰防护性镀层而得到广泛地应用。采用双层或三层镍铁合金/铬，代替常规的铜/镍/铬装饰性镀层，效果很好，广泛应用于机械、五金、轻工及家电产品中。
镍铁合金电镀的特点  装饰性光亮镍铁合金电镀有如下特点：
(1) 镀层中含有30%左右的铁，以廉价的铁代替金属镍，可降低成本。
(2) 镀液中金属离子浓度为光亮镀镍液的1/3，既降低了配槽成本，又减少了零件带出损失，同时还减轻了电镀废水的处理量。
(3) 不需铜作底层或其他中间层，可以在钢铁件基体上直接电镀，减少了工序。
(4) 镀液的整平性、分散能力、覆盖能力、抗杂质离子干扰能力，镀层结合力大，内应力低，硬度、光亮度高，延展性、耐蚀性优良。
(5) 工艺范围宽，镀液性能稳定，操作维护方便。
(6) 套铬容易。
(7) 光亮镀镍液容易转化为镍铁合金镀液。
(8) 可代替镀亮镍，消除了因镀液中铁杂质所产生的镀层不良现象。
(9) 镍铁合金镀层延展性极好，优于镍镀层，适用于管状零件、深孔零件和其他需要镀后变形加工的零件。
二、 镍铁合金镀层的质量要求
1、 镀层厚度符合技术条件要求；
2、 镀层呈白色、光亮、细致、均匀、结合力好；
3、 镀层不允许有粗糙、斑点、发雾、针孔、桔皮、毛刺、漏镀和明显条纹
4、 镀层允许有轻微水迹和夹具印。