金屬表面前處理除油除銹磷化工藝設(shè)計.doc

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1、長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 金屬表面前處理-除油、除銹、磷化工藝設(shè)計 專 業(yè) 系: 應(yīng)用化工 學(xué)生姓名: 專業(yè)班級: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 年 月 日 摘 要 近年來,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)量對此后涂層制備和金屬的使用有很大的影響。例如,對有磷化和無磷化處理的同一涂層進(jìn)行鹽霧試驗,其結(jié)果是防腐蝕能力相差大約一倍。可見除油、除銹、防銹、磷化等前處理對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)展起來的一門新興學(xué)科。 研究材料表面、界面的特征、性能及改質(zhì)過程的相應(yīng)方法。是直接與各種表面現(xiàn)象或過程有關(guān)的,能為人類造?;虮蝗藗兝玫募夹g(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)展和對傳統(tǒng)工業(yè)改造的迫切需要,英國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)社會生產(chǎn)、生活的需要 2)通過表面處理大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量 3)節(jié)約貴重材料 4)實現(xiàn)材料表面復(fù)合化,解決單一材料無法解決的

5、問題 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):指通過原子層面的堆積過程形成薄膜。如PVD、CVD、PEP、電沉積等。3)表面涂敷技術(shù):指通過宏觀堆積過程形成涂層。如熱噴涂、堆焊、涂料涂裝等。 4)表面硬化技術(shù):指聽過塑性變形達(dá)到強硬化。如表面噴丸、爆炸強化等。 1.2.3表面技術(shù)的發(fā)展 材料表面改性和強化問題引起國內(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)相繼問世,工程應(yīng)用不斷擴(kuò)大。 1.2.4課題來源、目的和意義 表面工程技術(shù)的主要目的:就是在于通過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: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度的條件下,通過武力手段或化學(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、強化、修復(fù)、裝飾等。人們希望通過表面改質(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。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,利用電解時在電極表面析出的氣體,將油污強行從工件表面脫離;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,因為鹽酸除銹速度快且可在常溫下進(jìn)行,所以應(yīng)用廣泛。但是,在實際操作中,鹽酸除銹存在"過腐蝕"和"氫脆"現(xiàn)象,產(chǎn)生大量酸霧,造成環(huán)境污染和社會公害。 除銹添加劑同鹽酸混合使用,具有如下特點: 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)到或超過瑞典除銹標(biāo)準(zhǔn);Sa三級、西德Be級; 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),使鋼鐵在除銹過程中,不會產(chǎn)生過腐蝕和氫脆現(xiàn)象,酸霧標(biāo)準(zhǔn)小于國家規(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,降低勞動強度,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)化膜的過程,稱之為磷化。 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。因為防銹油脂不易揮發(fā),所以它的防銹時間較長。 我國鋼鐵防銹工藝發(fā)展還處于初級階段,人們對防銹的意識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。隨著我國工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,防銹問題逐漸成為人們關(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)黑時受熱不均及溫度過高,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、工藝性防銹和長期封存性防銹等。 總 結(jié) 近年來,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)量對此后涂層制備和金屬的使用有很大的影響。例如,對有磷化和無磷化處理的同一涂層進(jìn)行鹽霧試驗,其結(jié)果是防腐蝕能力相差大約一倍??梢姵?、除銹、防銹、磷化等前處理對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、防磨損及潤滑等特殊功能。 隨著金屬加工業(yè)、鐵路制造業(yè)、汽車行業(yè)的飛速發(fā)展,對生產(chǎn)各

14、種金屬制品及鐵路、汽車零部件產(chǎn)品的質(zhì)量有了更高要求,通過長期的實踐證明,一些簡單、簡易的前處理方式,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,需對其進(jìn)行清除處理,然后才能作為商品進(jìn)行銷售。如果不這樣做就會嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和使用壽命,失去產(chǎn)品的競爭能力。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,不久就會出現(xiàn)涂層脫落等現(xiàn)象,使所銷售的產(chǎn)品呈現(xiàn)出銹跡斑斑的外觀,失去了產(chǎn)品在市場上的競爭能力,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.

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