在機(jī)械加工及表面處理行業(yè)，通常材料需要完成毛坯下料、車削加工、銑削加工、鉆孔攻絲、熱處理、磨削等一系列加工工序后，還需要進(jìn)行各種表面處理。它利用現(xiàn)代物理化學(xué)、金屬學(xué)和熱處理學(xué)等學(xué)科的邊緣性新技術(shù)來改變零部件表面的狀況和性質(zhì)，使之與內(nèi)部材料作優(yōu)化組合，以達(dá)到預(yù)定性能要求。

  目前，表面處理技術(shù)可分為：表面強(qiáng)化處理、表面潔化處理、表面裝飾處理、表面防蝕處理以及表面修復(fù)處理。其中，常用的表面處理方法包括：熱噴涂、噴丸、表面滾壓和脹光、離子鍍、激光表面強(qiáng)化、拋光、普通電鍍、特種電鍍、鋼鐵發(fā)藍(lán)、鋼鐵磷化、鋁陽(yáng)極氧化及著色處理、噴漆與噴塑等。

  表面處理技術(shù)

  01.熱噴涂

  特點(diǎn)：

  * 工藝靈活，適用范圍廣。熱噴涂施工對(duì)象可大可小，小的可到直徑10mm內(nèi)孔(線爆噴涂)，大的可到橋梁、鐵塔(火焰線材噴涂或電弧噴涂)，可在室內(nèi)噴涂，也可在戶外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè);可整體噴涂，也可局部噴涂。

  * 基體及噴涂材料廣泛，可通過噴涂不同材料，使工件表面獲得所需的各種物理和化學(xué)性能。

  * 工件應(yīng)力變形小，基體可保持較低的溫度，工件產(chǎn)生的應(yīng)力變形很小。

  * 生產(chǎn)效率高，每小時(shí)噴涂材料重量從幾千克到幾十千克，且沉積效率高。

  應(yīng)用：

  * 防腐蝕：主要用于大型水閘鋼閘門、造紙機(jī)烘缸、煤礦井下鋼結(jié)構(gòu)、高壓輸電鐵塔、電視臺(tái)天線、大型鋼橋梁、化工廠大罐和管道的防腐噴涂。

  * 防磨損：通過噴涂修復(fù)已磨損的零部件，或在零部件易磨損部位預(yù)先噴涂上耐磨材料，如風(fēng)機(jī)主軸、高爐風(fēng)口、汽車曲軸、機(jī)床主軸、機(jī)床導(dǎo)軌、柴油機(jī)缸套、油田鉆桿、農(nóng)用機(jī)械刀片等。

  * 特殊功能層：通過噴涂獲得表層某些特殊性能，如耐高溫、隔熱、導(dǎo)電、絕緣、防輻射等，在航空航天和原子能等部門應(yīng)用較多。

  02.噴丸

  特點(diǎn)：

  * 利用高速噴射出的砂丸，對(duì)工件表面進(jìn)行撞擊，以提高零部件的部分力學(xué)性能和改變表面狀態(tài)的工藝方法。

  * 噴丸通常是直徑為0.5-2mm的沙?；蜩F丸。沙粒的材料多為氧化鋁或二氧化硅。表面處理的效果與丸粒的大小、噴射速度和持續(xù)時(shí)間有關(guān)。

  * 噴丸用于提高零部件機(jī)械強(qiáng)度及耐磨性、抗疲勞和耐蝕性等，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。

  03.表面滾壓和脹光

  特點(diǎn)：

  * 表面滾壓是在常溫上用硬質(zhì)滾柱或滾輪施壓于施轉(zhuǎn)的工件表面上，并沿母線方向移動(dòng)，使工件表面塑性變形硬化，以獲得光潔和強(qiáng)化的表面。

  * 表面脹光(擠光或擠壓)是在常溫下將直徑稍大于孔徑的鋼球或其他形狀的脹光工具擠過工件已加工的內(nèi)容，以獲得光潔和強(qiáng)化的表面。

  04.離子鍍

  特點(diǎn)：

  * 離子鍍是將鍍層材料氣化并電離成離子，通過擴(kuò)散和電場(chǎng)作用，沉積于制件表面，形成與基體牢固結(jié)合的滿足所需性能的鍍層。

  * 離子鍍的種類很多，其繞射性均很好，能鍍覆制件上各個(gè)方向的表面，可在金屬或非金屬表面上鍍覆金屬或合金，鍍層厚度一般為2-3mm。

  * 離子鍍已廣泛用于機(jī)械、電子、航空、航天、輕工、光學(xué)和建筑等部門，用以制備耐磨、耐蝕、耐熱、超硬、導(dǎo)電、磁性和光電轉(zhuǎn)換等鍍層。

  05.激光表面強(qiáng)化

  特點(diǎn)：

  * 使用聚焦的激光束射向鋼件表面，在極短時(shí)間內(nèi)將工件表層極薄的材料加熱到相變溫度或熔點(diǎn)以上的溫度，又在極短時(shí)間內(nèi)冷卻，使工件表面淬硬強(qiáng)化。

  * 熱影響區(qū)小，變形小，工件表面清潔，操作方便。

  * 主要用于局部強(qiáng)化的零部件，如沖裁模、曲軸、凸輪、凸輪軸、花鍵軸、精密儀器導(dǎo)軌、高速鋼刀具、齒輪及內(nèi)燃機(jī)缸等。

  06.拋光

  特點(diǎn)：

  拋光是對(duì)零部件表面進(jìn)行修飾的一種光整加工方法，一般只能得到光滑表面，卻不能提高甚至不能保持原有的加工精度，隨預(yù)加工狀況不同，拋光后的Ra值可達(dá)1.6-0.008μm。

  1.機(jī)械拋光

  ① 輪式拋光用高速旋轉(zhuǎn)的柔性拋光輪和極細(xì)的磨料對(duì)工件表面進(jìn)行滾壓和微量切削實(shí)現(xiàn)拋光。拋光輪用多層帆布、毛氈或皮革疊紙而成，用于較大的零部件。

  ② 滾筒拋光和振動(dòng)拋光，將工件、磨料和拋光液裝入滾筒或振動(dòng)箱內(nèi)，滾筒緩慢滾動(dòng)或振動(dòng)箱振動(dòng)，使工件與工件，工件與磨料互相摩擦，加上拋光液的化學(xué)作用，除去工件表面油污、銹層，磨去凸峰，從而獲得光滑的表面。用于細(xì)小而量大零部件，后者比前者生產(chǎn)率高，拋光效果好。

  2.化學(xué)拋光，將金屬零部件浸入特制的化學(xué)溶液中，利用金屬表面凸起部位比凹洼部位溶解速度快的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)零部件表面的拋光。

  3.電化學(xué)拋光，電化學(xué)拋光與化學(xué)拋光類似，不通電是還要以直流電，工件接陽(yáng)極，產(chǎn)生陽(yáng)極溶解，也是利用金屬表面凸起部位比凹洼部位溶解速度快的現(xiàn)象進(jìn)行拋光。

  07.特種電鍍

  1. 刷鍍：刷鍍不用鍍槽，旋轉(zhuǎn)的工件接直流電源的負(fù)極，鍍筆接正極，鍍筆前端用脫脂棉包住，澆注的鍍液浸貯在脫脂棉套內(nèi)，鍍液中的金屬正離子在電場(chǎng)力作用下的工件表面(陰極)獲得電子而沉積于表面，形成電鍍層。

  - 鍍層厚度可達(dá)0.01-0.05mm，鍍層質(zhì)量好，結(jié)合強(qiáng)度高，速度比槽鍍快。

  - 刷鍍?cè)O(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活，可進(jìn)行局部電鍍和戶外作業(yè)。

  - 對(duì)于大批量中小型零部件或大面積鍍覆的工件進(jìn)行裝飾性或尺寸電鍍時(shí)，刷鍍不如槽鍍。

  - 刷鍍主要用于大型零部件的局部電鍍或大中型零部件的局部修復(fù)。

  2. 非金屬電鍍：是指對(duì)塑料、玻璃、陶瓷、纖維等非金屬制品電鍍。

  - 非金屬電鍍的關(guān)鍵工藝是表面金屬化，使非金屬基體上生成導(dǎo)電層以便進(jìn)行導(dǎo)電。表面金屬化的方法有化學(xué)鍍法、噴涂法、燒滲銀法和涂刷法等。

  - 塑料電鍍是非金屬電鍍中應(yīng)用最廣泛的一種。通過電鍍可提高塑料制品的強(qiáng)度，防止老化，使其具有導(dǎo)電性、電磁性、焊接性和裝飾性外觀。

  - 非金屬電鍍制品主要用于汽車、飛機(jī)某些裝飾性零部件及印刷線路板、電子儀器屏蔽和碳纖維等。

  08.鋼鐵發(fā)藍(lán)與磷化

  特點(diǎn)：

  * 鋼鐵發(fā)藍(lán)：是對(duì)鋼鐵零部件進(jìn)行的一種氧化處理，使其表面生成一層極薄的氧化鐵氧化膜。發(fā)藍(lán)后呈藍(lán)黑色和深黑色，可提高零件的耐蝕性、潤(rùn)滑性，可改善外觀。

  * 鋼鐵磷化：是鋼鐵零部件在磷化液中處理，在表面沉積形成一層不溶于水結(jié)晶型磷酸鹽膜。

  * 磷化后呈灰色或灰黑色，其耐蝕性比發(fā)藍(lán)好，但外觀不如發(fā)藍(lán)。磷化主要用于鋼鐵制件(如槍炮)耐蝕防護(hù)和噴漆前處理，以增加漆膜與鋼鐵工件的附著力及防護(hù)性。

  09.鋁陽(yáng)極氧化與著色處理

  特點(diǎn)：

  * 陽(yáng)極氧化是將鋁或鋁合金制件浸于酸性電解液中，在外電流作用下作為陽(yáng)極，在制件表面形成與基體牢固結(jié)合的防腐蝕氧化膜。

  * 陽(yáng)極氧化前要經(jīng)過拋光、除油、清洗等預(yù)處理，其后要進(jìn)行沖洗、著色和封閉等處理。

  * 陽(yáng)極氧化的氧化膜可染成黑色、紅色、藍(lán)色、綠色、金黃色和茶色等。

  * 陽(yáng)極氧化和著色處理常用于汽車、飛機(jī)的某些裝飾性零部件及工藝品和日用五金制品作裝飾性處理。

  10.高壓無氣噴涂

  特點(diǎn)：

  * 利用低壓(0.4-0.6MPa)壓縮空氣帶動(dòng)高壓泵，將涂料加壓到10-20MPa的壓力，經(jīng)高壓噴槍的特殊噴嘴噴出形成涂層。

  * 高壓無氣噴涂的特點(diǎn)：沒有一般壓縮空氣噴涂時(shí)的涂料微?；貫R及漆霧飛揚(yáng)現(xiàn)象;生產(chǎn)率高，比壓縮空氣噴涂提高幾倍至幾十倍。

  * 適宜噴涂高粘度涂料，一次可獲100-300mm厚度涂層。

  11.靜電噴涂

  特點(diǎn)：

  * 用靜電噴槍使油漆霧化并帶上正電荷，與接地的工件間形成高壓靜電場(chǎng)，靜電引力使漆膜沉積在工件表面形成均勻漆膜。

  * 靜電噴涂比普通噴涂生產(chǎn)率高，成膜質(zhì)量好。

  * 靜電噴涂常用于大批量生產(chǎn)中的汽車、自行車、家用機(jī)電設(shè)備零部件的自動(dòng)化生產(chǎn)線中。

  表面處理工藝各色其式，因應(yīng)生產(chǎn)線原來的設(shè)備、操作員的技術(shù)、工件類型和大小，以及生產(chǎn)成本和時(shí)間等等，企業(yè)管理在多方的考慮因素作出不同選擇。然而，科技日新月異，作為表面處理從業(yè)者卻不能固步自封，應(yīng)了解其他方面發(fā)展中的技術(shù)，在未來規(guī)劃生產(chǎn)線及至新技術(shù)需求作好準(zhǔn)備。