表面處理是在基體材料表面上人工形成一層與基體的機(jī)械、物理和化學(xué)性能不同的表層的工藝方法。表面處理的目的是滿足產(chǎn)品的耐蝕性、耐磨性、裝飾或其他特種功能要求。

常用表面處理方法有哪些？

一、表面機(jī)械強(qiáng)化

工業(yè)中常采用機(jī)械處理方法來清理、強(qiáng)化及光整金屬表面，如噴丸處理、滾壓加工、內(nèi)孔擠壓以及磨光和拋光等，其中噴丸處理、拋光處理在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。

（一）噴丸處理

噴丸處理是利用高速噴射的沙丸或鐵丸，對(duì)工件表面進(jìn)行強(qiáng)烈的沖擊，使其表面發(fā)生塑性變形，從而達(dá)到強(qiáng)化表面和改變表面狀態(tài)的一種工藝方法。噴丸的方法通常有手工操作和機(jī)械操作兩種。常用的噴丸有以下幾種：鑄鐵彈丸、鋼彈丸、玻璃彈丸、砂丸等，其中黑色金屬常選用鑄鐵彈丸、鋼彈丸和玻璃彈丸，而有色金屬與不銹鋼常用玻璃彈丸和不銹鋼彈丸。

噴丸處理是工廠廣泛采用的一種表面強(qiáng)化工藝，其設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉，不受工件形狀和位置限制，操作方便，但工作環(huán)境較差。噴丸廣泛用于提高零件機(jī)械強(qiáng)度以及耐磨性、抗疲勞和耐腐蝕性等。還可用于表面消光、去氧化皮和消除鑄、鍛、焊件的殘余應(yīng)力等。

（二）磨光和拋光

磨光磨光是用磨光輪對(duì)零件表面進(jìn)行加工，以獲得平整光滑磨面的一種表面處理方法。其作用在于去掉零件表面的銹蝕、砂眼、焊渣、劃痕等缺陷，提高零件的表面平整度。磨光分粗磨和細(xì)磨兩種。粗磨是將粗糙的表面和不規(guī)則的外形修正成形，可用手工或機(jī)械操作。手工操作多數(shù)用于有色金屬；機(jī)械操作用于鋼材，一般在砂輪上進(jìn)行；經(jīng)過粗磨后金屬表面磨痕很深，需要通過細(xì)磨加以消除，為拋光做準(zhǔn)備。細(xì)磨有手工細(xì)磨和機(jī)械細(xì)磨。手工細(xì)磨是由粗到細(xì)在各號(hào)金相砂輪上進(jìn)行；機(jī)械細(xì)磨常用預(yù)磨機(jī)、蠟盤、拋光膏加速細(xì)磨過程。磨光用的磨料，對(duì)于青銅、黃銅、鑄鐵、鋅等軟材料用人造金剛砂；對(duì)于鋼用人造剛玉。金剛砂可用于所有金屬的磨光，尤其適用于軟韌金屬材料。

拋光拋光是鍍層表面或零件表面裝飾加工的最后一道工序，其目的是消除磨光工序后殘留在表面上的細(xì)微磨痕,獲得光亮的外觀。拋光方法有機(jī)械、化學(xué)、電解等多種，常用的方法是拋光輪拋光，它是將數(shù)層圓形的布、呢絨、毛毯等疊縫成車輪狀，安裝在拋光機(jī)軸上使其旋轉(zhuǎn)進(jìn)行拋光。拋光輪的載體種類很多，有棉、麻、毛、紙、皮革、塑料及其混合物等；研磨材料顆粒細(xì)而均勻，外形呈多角形、刃口鋒利。常用拋光粉的種類、性能、用途如表2－1所示。粗拋光時(shí)用粘結(jié)劑將研磨粉粘在拋光輪上，可用金剛石、氧化鐵研磨粉，也可用氧化鉻研磨粉，或者使用半固態(tài)或液態(tài)的研磨劑。

二、轉(zhuǎn)化膜處理

轉(zhuǎn)化膜處理是將工件浸入某些溶液中，在一定條件下使其表面產(chǎn)生一層致密的保護(hù)膜，提高工件防腐蝕的能力，增加裝飾作用。常用的轉(zhuǎn)化膜處理有氧化處理和磷化處理。

（一）氧化處理

鋼的氧化處理鋼的氧化處理是將鋼件在空氣—水蒸氣或化學(xué)藥物中加熱到適當(dāng)溫度，使其表面形成一層藍(lán)色(或黑色)的氧化膜，以改善鋼的耐蝕性和外觀，這種工藝稱為氧化處理，又叫發(fā)藍(lán)處理。氧化膜是一層致密而牢固的Fe3O4薄膜，只有0.5~1.5mm厚，對(duì)鋼件的尺寸精度無(wú)影響。氧化處理后的鋼件還要進(jìn)行肥皂液浸漬處理和浸油處理，以提高氧化膜的防腐蝕能力和潤(rùn)滑性能。 鋼的氧化處理有以下基本工藝過程：氧化處理過程中溶液中的氧化劑含量越高，生成氧化膜速度也越快，而且膜層致密、牢固。溶液中堿的濃度適當(dāng)增大，獲得氧化膜的厚度增大，堿含量過低，氧化膜薄而脆弱。溶液的溫度適當(dāng)升高，可以提高氧化致密度。工件含碳量越高，越容易氧化，氧化時(shí)間越短。氧化處理時(shí)間主要根據(jù)鋼件的含碳量和工件氧化要求來調(diào)整。氧化處理工藝不影響零件的精度，常用于儀器、儀表、工具、槍械及某些機(jī)械零件的表面，使其達(dá)到耐磨、耐蝕以及防護(hù)與裝飾的目的。

鋁及其合金的氧化處理鋁(或鋁合金)在自然條件下很容易生成致密的氧化膜，可以防止空氣中水分和有害氣體的氧化和侵蝕，但是在堿性和酸性溶液中易被腐蝕。為了在鋁和鋁合金表面獲得更好的保護(hù)氧化膜，應(yīng)該進(jìn)行氧化處理。常用的處理方法有化學(xué)氧化法與電化學(xué)氧化法?；瘜W(xué)氧化法是把鋁(或鋁合金)零件放人化學(xué)溶液中進(jìn)行氧化處理而獲得牢固的氧化膜，其厚度為0.3～4mm。按處理溶液的性質(zhì)可分堿性和酸性溶液氧化處理。例如，堿性氧化液為Na2CO3(50 g/L)、Na2CrO4(15 g/L)、NaOH(25 g/L)，處理溫度：80～100°C，處理時(shí)間：10～20min。經(jīng)氧化處理后的鋁表面呈現(xiàn)厚度為0.5～1mm的金黃色氧化膜。此方法適用于純鋁、鋁鎂、鋁錳合金。化學(xué)氧化法主要用于提高鋁和鋁合金的耐蝕性和耐磨性，并且此工藝方法操作簡(jiǎn)單，成本低，適于大批量生產(chǎn)。電化學(xué)氧化法是在電解液中使鋁和鋁合金表面形成氧化膜的方法，又稱陽(yáng)極氧化法，將以鋁(或鋁合金)為陽(yáng)極的工件置于電解液中，通電后陽(yáng)極上產(chǎn)生氧氣，使鋁或鋁合金發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)溶解，結(jié)果在陽(yáng)極表面形成一層氧化膜。陽(yáng)極氧化膜不僅具有良好的力學(xué)性能與抗蝕性能，而且還具有較強(qiáng)的吸附性，采用不同的著色方法后，還可獲得各種不同顏色的裝飾外觀。為了在鋁及鋁合金表面獲得不同性質(zhì)的氧化膜，常采用不同種類的電解液來實(shí)現(xiàn)。常用的電解液有硫酸、鉻酸和草酸等。鋁及鋁合金氧化處理的基本工藝過程如下：由于陽(yáng)極氧化膜的多孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)吸附性能，表面易被污染，特別是腐蝕介質(zhì)進(jìn)人孔內(nèi)易引起腐蝕。因此陽(yáng)極氧化膜形成后，必須進(jìn)行封閉處理，封閉氧化膜的孔隙，提高抗蝕、絕緣和耐磨等性能，減弱對(duì)雜質(zhì)或油污的吸附。常用的封閉方法有蒸汽封閉法和石蠟、油類、樹脂封閉法等。

（二）磷化處理

把鋼件浸人磷酸鹽為主的溶液中使其表面沉積，形成不溶于水的結(jié)晶型磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的過程稱為磷化處理。常用的磷化處理溶液為磷酸錳鐵鹽和磷酸鋅溶液，磷化處理后的磷化膜厚度一般為5～15mm，其抗腐蝕能力是發(fā)藍(lán)處理的2～10倍。磷化膜與基體結(jié)合力較強(qiáng)，有較好的防蝕能力和較高的絕緣性能，在大氣、油類、苯及甲苯等介質(zhì)中均有很好的抗蝕能力，對(duì)油、蠟、顏料及漆等具有極佳的吸收力，適合做油漆底層。但磷化膜本身的強(qiáng)度、硬度較低，有一定的脆性，當(dāng)鋼材變形較大時(shí)易出現(xiàn)細(xì)小裂紋，不耐沖擊，在酸、堿、海水及水蒸氣中耐蝕性較差。在磷化處理后進(jìn)行表面浸漆、浸油處理，抗蝕能力可較大提高。磷化處理所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，生產(chǎn)效率高。在一般機(jī)械設(shè)備中可作為鋼鐵材料零件的防護(hù)層，也可作為各種武器的潤(rùn)滑層和防護(hù)層。

（三）電鍍與化學(xué)鍍

電鍍電鍍是將被鍍金屬制品作為陰極，外加直流電，使金屬鹽溶液的陽(yáng)離子在工件表面沉積形成電鍍層。電鍍實(shí)質(zhì)上是一種電解過程，其陰極上析出物質(zhì)的重量與電流強(qiáng)度、時(shí)間成正比。欲進(jìn)行電鍍必要的三個(gè)條件是：電源、渡槽(度液)及電極。電鍍可以為材料或零件覆蓋一層比較均勻、具有良好結(jié)合力的鍍層，以改變其表面特性和外觀，達(dá)到材料保護(hù)或裝飾的目的。電鍍除了可使產(chǎn)品美觀、耐用外，還可獲得特殊的功能，可提高金屬制品的耐蝕性、耐磨性、耐熱性、反光性、導(dǎo)電性、潤(rùn)滑性、表面硬度以及修復(fù)磨損零件尺寸及表面缺陷等，如在半導(dǎo)體器件上鍍金，可以獲得很低的接觸電阻；在電子元件上鍍鋁—錫合金可以獲得很好的釬焊性能；在活塞環(huán)及軸上鍍鉻可以獲得很高的耐磨性；防止局部滲碳的鍍銅、防止局部滲氮的鍍錫等。目前，廣泛應(yīng)用的電鍍工藝有鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍鋅、鍍銀、鍍金等。

化學(xué)鍍化學(xué)鍍亦稱無(wú)外接電源鍍。其原理是:在水溶液中金屬沉積一般按下式進(jìn)行：M2+ + 2e → M即溶液中存在兩個(gè)正價(jià)電荷的金屬離子M，當(dāng)它接受兩個(gè)電子后轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僭覯，在適當(dāng)條件下沉積于工件表面形成鍍層?；瘜W(xué)鍍獲得電子是通過化學(xué)反應(yīng)直接在溶液中產(chǎn)生的，它一般有電荷交換沉積、接觸沉積、還原沉積等幾種。目前，化學(xué)鍍鎳、鍍銅、鍍銀、鍍金、鍍鈷、鍍鈀、鍍鉑、鍍錫等已在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，尤其在電子工業(yè)中應(yīng)用更為廣泛