金屬表面前處理除油除銹磷化工藝設(shè)計(jì).doc

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1、長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 金屬表面前處理-除油、除銹、磷化工藝設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 系： 應(yīng)用化工 學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 摘 要 近年來(lái)，金屬表面處理技術(shù)獲得了迅速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。在表面處理技術(shù)及工程中，前處理占有

2、極為重要的地位，他不僅作為表面處理前的一種"預(yù)處理工序"不可或缺，而且與后續(xù)表面處理的成敗密切相關(guān)。 除油、除銹、磷化、防銹等基體前處理是為金屬涂層技術(shù)、金屬防護(hù)技術(shù)做準(zhǔn)備的，基體前處理質(zhì)量對(duì)此后涂層制備和金屬的使用有很大的影響。例如，對(duì)有磷化和無(wú)磷化處理的同一涂層進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，其結(jié)果是防腐蝕能力相差大約一倍?？梢?jiàn)除油、除銹、防銹、磷化等前處理對(duì)涂層的防銹能力和金屬的防護(hù)能力起著至關(guān)重要的作用。 基體前處理的目的：一是增加涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度既加大附著力，二是增加涂層的功能如防腐蝕、防磨損及潤(rùn)滑等特殊功能。 關(guān)鍵詞 除油; 除銹; 磷化; 防銹 ;發(fā)黑。 目錄 摘 要 I

3、 第1章 緒論 1 1.1 金屬表面處理 1 1.2 課題背景 1 1.2.1 金屬表面工程技術(shù)日益得到重視的主要原因 1 1.2.2 表面技術(shù)的內(nèi)涵 1 1.2.3 表面技術(shù)的發(fā)展 1 1.2.4 課題來(lái)源、目的和意義 1 第2章 金屬表面前處理 2 2.1 鋼鐵表面的除油處理 2 2.2 鋼鐵表面的除銹處理 2 2.3 鋼鐵表面的磷化處理 2 2.4 鋼鐵表面的除銹處理 2 2.5 鋼鐵表面的發(fā)黑處理 結(jié)論 3 參考文獻(xiàn) 4 1 緒論 1. 1金屬表面技術(shù)處理 金屬表面工程是在傳統(tǒng)表面技術(shù)的基礎(chǔ)

4、上，應(yīng)用材科學(xué)、冶金學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、摩擦學(xué)等等學(xué)科的原理、方法及最新成就綜合發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科。 研究材料表面、界面的特征、性能及改質(zhì)過(guò)程的相應(yīng)方法。是直接與各種表面現(xiàn)象或過(guò)程有關(guān)的，能為人類(lèi)造福或被人們利用的技術(shù)。 1.2課題背景 20世紀(jì)80年代，電子、信息、海洋、航天、先進(jìn)制造等高科技的急劇發(fā)展和對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)改造的迫切需要，英國(guó)搶先提出金屬表面工程概念。 1.2.1金屬表面工程技術(shù)日益得到重視的主要原因 1）社會(huì)生產(chǎn)、生活的需要 2）通過(guò)表面處理大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量 3）節(jié)約貴重材料 4）實(shí)現(xiàn)材料表面復(fù)合化，解決單一材料無(wú)法解決的

5、問(wèn)題 5）良好的節(jié)能、節(jié)材效果 6）促進(jìn)了新型工業(yè)的發(fā)展 1.2.2表面技術(shù)的內(nèi)涵 1）表面改性技術(shù)：指通過(guò)改變表面成分和組織達(dá)到所需的功能。如離子注入、表面滲碳、輝光氮化、感應(yīng)淬火等。 2）表面沉積技術(shù)：指通過(guò)原子層面的堆積過(guò)程形成薄膜。如PVD、CVD、PEP、電沉積等。3）表面涂敷技術(shù)：指通過(guò)宏觀堆積過(guò)程形成涂層。如熱噴涂、堆焊、涂料涂裝等。 4）表面硬化技術(shù)：指聽(tīng)過(guò)塑性變形達(dá)到強(qiáng)硬化。如表面噴丸、爆炸強(qiáng)化等。 1.2.3表面技術(shù)的發(fā)展 材料表面改性和強(qiáng)化問(wèn)題引起國(guó)內(nèi)外材料學(xué)界的極大關(guān)注，學(xué)術(shù)研究異?；钴S，舊的工藝被不斷革新，新的工藝

6、技術(shù)相繼問(wèn)世，工程應(yīng)用不斷擴(kuò)大。 1.2.4課題來(lái)源、目的和意義 表面工程技術(shù)的主要目的：就是在于通過(guò)表面處理是材料表面按人們希望的性能進(jìn)行改變。具體說(shuō)：表面工程技術(shù)是在不改變基體材料的成分、不削弱基體材料的強(qiáng)度的條件下，通過(guò)武力手段或化學(xué)手段賦予材料表面以特殊的性能，從而滿足工程技術(shù)上對(duì)材料提出的要求的技術(shù)。表面工程技術(shù)的作用就是改善或賦予表面各種性能。 表面技術(shù)應(yīng)用廣泛，表面技術(shù)主要可以起到：防護(hù)、耐磨、強(qiáng)化、修復(fù)、裝飾等。人們希望通過(guò)表面改質(zhì)，以普通材料代替昂貴材料以降低成本。 2 金屬表面處理 2.1鋼鐵表面的除油處理 我們了解到常用的除

7、油方法有：溶劑除油、電化學(xué)除油、化學(xué)除油及表面活性劑除油和手工除油及機(jī)械除油等。不同的除油方法具有不同的除油特點(diǎn)。溶劑除油是利用有機(jī)溶劑與油污結(jié)構(gòu)上的相似性，使油污溶解于有機(jī)溶劑中，達(dá)到除油的目的；電化學(xué)除油一般是以稀堿液為電解液，以工件為電極，進(jìn)行電解處理，利用電解時(shí)在電極表面析出的氣體，將油污強(qiáng)行從工件表面脫離；化學(xué)除油是利用堿與油污發(fā)生皂化反應(yīng)進(jìn)行除油；表面活性劑除油是利用其乳化、增溶、潤(rùn)濕、分散等作用達(dá)到除油的目的。機(jī)械和手工除油是不言而喻的。 在現(xiàn)代除油技術(shù)中，往往是采用幾種物質(zhì)的協(xié)同作用，來(lái)達(dá)到最佳的除油效果。 適用于鋼鐵制品在電鍍、發(fā)黑、磷化前及金屬加工過(guò)程中的除油清洗處理。

8、2.2鋼鐵表面的除銹處理 鋼鐵制品在加工過(guò)程中，其表面的氧化皮和鐵銹必須進(jìn)行化學(xué)清洗處理，使鋼鐵制品露出鋼鐵基體，更有效地提高電鍍、磷化、氧化（發(fā)黑發(fā)藍(lán)）、拉伸、壓延、軋制、防銹等處理效果。 化學(xué)除銹最常用的方法是鹽酸除銹，因?yàn)辂}酸除銹速度快且可在常溫下進(jìn)行，所以應(yīng)用廣泛。但是，在實(shí)際操作中，鹽酸除銹存在"過(guò)腐蝕"和"氫脆"現(xiàn)象，產(chǎn)生大量酸霧，造成環(huán)境污染和社會(huì)公害。 除銹添加劑同鹽酸混合使用，具有如下特點(diǎn)： 在常溫狀態(tài)下，除銹速度快，除銹效果好； 具有滲透、溶解、分散、削離氧化皮和鐵銹的功能； 質(zhì)量好。除銹質(zhì)量達(dá)到或超過(guò)瑞典除銹標(biāo)準(zhǔn)；Sa三級(jí)、西德Be級(jí)； 緩蝕抑霧效果好。由于溶

9、劑中多種添加劑的協(xié)同效應(yīng)，使鋼鐵在除銹過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)腐蝕和氫脆現(xiàn)象，酸霧標(biāo)準(zhǔn)小于國(guó)家規(guī)定的濃度，有利于除銹的后處理； 成本低。除銹成本僅為0.15元/㎡左右，一噸溶液經(jīng)反復(fù)使用，可處理一級(jí)銹蝕的工件約5000-7000㎡，為噴沙除銹的1/10，酸洗除銹的1/2； 應(yīng)用面廣。能適用各種尺寸、各種構(gòu)件復(fù)雜的鋼鐵制品； 改善工作環(huán)境和條件，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，不危害操作人員的身體健康，不消耗能源。 2.3鋼鐵表面的磷化處理 磷化是常用的前處理技術(shù)，原理上應(yīng)屬于化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理。工程上應(yīng)用主要是鋼鐵件表面磷化，但有色金屬如鋁、鋅件也可應(yīng)用磷化。 磷化原理： 工件（鋼鐵或鋁、鋅件）浸入磷化液（某些

10、酸式磷酸鹽為主的溶液），在表面沉積形成不溶于水的結(jié)晶型磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的過(guò)程，稱(chēng)之為磷化。 把金屬放入含有錳、鐵、鋅的磷酸鹽溶液中進(jìn)行化學(xué)處理，使金屬表面生成一層難溶于水的磷酸鹽保護(hù)膜的方法，叫做金屬的磷酸鹽處理。磷化膜層為微孔結(jié)構(gòu)，與基體結(jié)合牢固，具有良好的吸附性、潤(rùn)滑性、耐蝕性、不粘附熔融金屬（Sn、Al、Zn）性及較高的電絕緣性等。 2.4鋼鐵表面的除銹處理 鋼鐵的防銹處理通常分為工序間防銹、工藝性防銹及最終防銹三種方法和要求。 工序間防銹處理一般采用水基型防銹，脫水防銹等防銹方式，防銹時(shí)間短，能滿足工序間的防銹要求。 工藝性防銹處理有鈍化防銹、磷化防銹、脫水防銹油等，是因工藝要求的不

11、同而不同。 最終防銹處理是以油性防銹為主。因?yàn)榉冷P油脂不易揮發(fā)，所以它的防銹時(shí)間較長(zhǎng)。 我國(guó)鋼鐵防銹工藝發(fā)展還處于初級(jí)階段，人們對(duì)防銹的意識(shí)或防銹方法缺乏了解，采用的防銹工藝和產(chǎn)品還是一些傳統(tǒng)的概念。隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，防銹問(wèn)題逐漸成為人們關(guān)心的主題，磷化產(chǎn)品、鈍化產(chǎn)品、發(fā)黑產(chǎn)品、水基防銹劑、脫水防銹油、硬膜防銹劑和切削防銹液等系列產(chǎn)品。 適用范圍 ：適用于機(jī)械加工、研磨、熱處理、電解加工、發(fā)黑發(fā)蘭處理以及水基清洗后的多種、鋼鐵表面的發(fā)黑處理。 2.5鋼鐵表面的發(fā)黑處理 傳統(tǒng)的發(fā)黑方法是堿性氧化發(fā)黑。堿性氧化發(fā)黑通常是采用高溫和亞硝酸鹽作為氧化劑，使鋼鐵零部件在極濃

12、的堿性氧化液中進(jìn)行加熱氧化，使零件表面形成一層藍(lán)色至黑色的Fe3O4保護(hù)性氧化薄膜。這種高溫氧化劑因工件在發(fā)黑時(shí)受熱不均及溫度過(guò)高，使溶液含量變化較快，經(jīng)常造成發(fā)黑膜不均等現(xiàn)象。所以人們渴望尋求常溫發(fā)黑工藝，達(dá)到節(jié)省能源、降低成本、操作簡(jiǎn)便、發(fā)黑膜均勻等目的。常溫發(fā)黑劑劑調(diào)整劑有效的解決了上述問(wèn)題，達(dá)到所要求的目的。 適用范圍 ：本品廣泛應(yīng)用于各種合金鋼、鑄鐵制品及機(jī)械、五金工具、標(biāo)準(zhǔn)件、光學(xué)儀器等金屬制品的常溫發(fā)黑處理。金屬或設(shè)備清洗后的脫水防銹、工序間防銹、工藝性防銹和長(zhǎng)期封存性防銹等。 總 結(jié) 近年來(lái)，金屬表面處理技術(shù)獲得了迅速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。在表面處理技術(shù)

13、及工程中，前處理占有極為重要的地位，他不僅作為表面處理前的一種"預(yù)處理工序"不可或缺，而且與后續(xù)表面處理的成敗密切相關(guān)。 除油、除銹、磷化、防銹等基體前處理是為金屬涂層技術(shù)、金屬防護(hù)技術(shù)做準(zhǔn)備的，基體前處理質(zhì)量對(duì)此后涂層制備和金屬的使用有很大的影響。例如，對(duì)有磷化和無(wú)磷化處理的同一涂層進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，其結(jié)果是防腐蝕能力相差大約一倍?？梢?jiàn)除油、除銹、防銹、磷化等前處理對(duì)涂層的防銹能力和金屬的防護(hù)能力起著至關(guān)重要的作用。 基體前處理的目的：一是增加涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度既加大附著力，二是增加涂層的功能如防腐蝕、防磨損及潤(rùn)滑等特殊功能。 隨著金屬加工業(yè)、鐵路制造業(yè)、汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)各

14、種金屬制品及鐵路、汽車(chē)零部件產(chǎn)品的質(zhì)量有了更高要求，通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐證明，一些簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)易的前處理方式，已經(jīng)不能滿足金屬加工及涂裝的基本要求。只有采用標(biāo)準(zhǔn)的前處理生產(chǎn)工藝，才能使鋼鐵表面形成一層標(biāo)準(zhǔn)的磷酸鹽膜和防護(hù)膜，以滿足金屬加工和涂裝處理的質(zhì)量要求。因此，選用低成本、低能耗、高品質(zhì)的金屬前處理產(chǎn)品，是企業(yè)保證涂裝質(zhì)量和防護(hù)質(zhì)量穩(wěn)定與否的重要因素。 鋼鐵表面前處理工藝的必然：鋼鐵表面在軋制或應(yīng)用過(guò)程中，其表面有不同程度的油脂、氧化皮或鐵銹等雜質(zhì)的存在，在進(jìn)行加工和涂裝處理前，需對(duì)其進(jìn)行清除處理，然后才能作為商品進(jìn)行銷(xiāo)售。如果不這樣做就會(huì)嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和使用壽命，失去產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。如果鋼鐵表面未經(jīng)處理就進(jìn)行涂裝，其涂層內(nèi)的氧化皮、鐵銹或油脂被涂層所掩蓋，不久就會(huì)出現(xiàn)涂層脫落等現(xiàn)象，使所銷(xiāo)售的產(chǎn)品呈現(xiàn)出銹跡斑斑的外觀，失去了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，因此鋼鐵表面進(jìn)行前處理的必然性已引起廣大企業(yè)的極大重視。 參考文獻(xiàn) [1]曾曉雁, 吳懿平. 表面工程學(xué)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2001: 92-112. [2]趙文軫, 材料表面工程導(dǎo)論[M]. 西安: 西安交通大學(xué)出版社, 1998:134-138. [3]閻洪.金屬表面處理新技術(shù)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社, 1996:63-67, 91-106.