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金屬表面處理(一)

1. 金屬表面處理

1.1 鐵和鋼

概述

由于鐵金屬表面處理的方法非常多，特性也不甚相同。一般廠內(nèi)設(shè)備之零件，依需求狀況選擇適當(dāng)之表面處理。例如一般機(jī)架施以噴漆處理，螺栓螺帽以染黑處理，固定機(jī)板或底座以鍍鎳處理，滑動(dòng)軌道或滑動(dòng)桿可依所需強(qiáng)度施以鍍鉻或鍍硬鉻處理，露光臺(tái)之Lamp house則以氮化處理。各種表面處理的不同點(diǎn)如下表格：

表面處理

防銹性

耐磨性

耐蝕性

硬度

厚度

顏色

備 注

噴漆

佳

差

佳

不變

厚

各種顏色

美觀

染黑

可

差

差

不變

1.5~ 2.5μ

黑

防反光，涂防銹油防銹效果佳

鍍鉻

佳

佳

佳

Rc60以上

0.2~ 0.5μ

光澤度高

具光澤、美觀耐磨

鍍硬鉻

佳

極佳

佳

Rc50~ 55

5~ 50條

光澤度低

后再研磨可成為高精度尺寸

鍍鋅

佳

差

可

　

4μ

黃

防銹，再行鉻酸鹽處理更佳

鍍鎳

佳

佳

佳

小于Rc30

2~ 4條

白、光澤

防銹，美觀

無電鍍鎳又稱化學(xué)鎳

佳

極佳

極佳

Rc49~ 70

5~ 50μ

銀白光澤

膜厚均勻精度佳，價(jià)格昂貴

形狀復(fù)雜，亦適用非鐵金屬

氮化

佳

佳

差

Rc50~ 60

1~ 2μ

黑

不易變形，耐高溫

皮膜

佳

佳

佳

Rc40~ 48

3~ 10μ

　

通常為涂裝前處理

陽極處理

佳

佳

佳

　

　

透明

只適用于鋁材

鐵金屬熱處理：

一 表面硬化熱處理：

 

 

由于鐵金屬熱處理的方法非常多，特性也不甚相同

 

方式

說明

滲碳﹝HC﹞

所謂的滲碳，乃在低碳鋼的表面，滲入碳量使成高碳鋼，然后再將其表面硬化的方法。只滲入碳雖可使其硬化，但其狀況不太明顯，故再予淬火處理，也就是要將滲碳及淬火兩種操作均予利用才算正確的方法，此即稱為滲碳淬火。 經(jīng)過滲碳淬火的工件外硬內(nèi)柔，由于能提高耐磨耗性、耐疲勞性、耐沖擊性，故廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件的表面。

氮化﹝HNT﹞

所謂的氮化就是在鋼的表面滲入氮?dú)�，而使其硬化的方法。由于在鋼中滲入氮，變成氮化鐵時(shí)硬度增加，所以不必再施予淬火的操作，這點(diǎn)與滲碳不同。氮化后的零件，由于不必淬火，也富有耐磨耗性及耐腐蝕性，故不必?fù)?dān)心會(huì)發(fā)生淬火龜裂或淬火變形。 氮化處理硬度約HRC45~52。

高周波處理    ﹝HQI﹞ 

為利用高周波電流來加熱，只在鋼件的表面作急速加熱的淬火之表面硬化方法。而高周波則采比商用周波數(shù)﹝60Hz﹞高的周波數(shù)，故稱之。 高周波淬火所適用的鋼材，以S35~S45C為佳，硬度約為HRC45~50。

 

熱處理

防銹性

耐磨性

耐蝕性

硬度

顏色

備 注

滲碳

差

佳

差

硬

黑

適用于低碳鋼，可增加韌性

調(diào)質(zhì)

差

佳

差

硬

黑

即淬火+回火，適用于中碳鋼

超聲波

差

佳

差

硬

黑

適用韌性，只作局部處理之工件

滑動(dòng)面用耐磨耗材料硬度使用實(shí)例：

鋼材 之種類

符號(hào)JIS

淬火硬度HS

使用例

備注

機(jī)械構(gòu)造用碳鋼

S15CK

﹝滲碳80~90﹞

22~35

托板支架

成本低，具有充分韌性，可得耐磨耗性。

S40C~S58C

65~87

離合器環(huán)、引擎汽缸、油壓心軸、銷、離合器板。

低錳鋼

﹝SAE﹞1041

71~83

車架環(huán)

成本低

鉻鉬鋼

SCM432~SCM440

55~77

活塞、連桿

韌性大

SCM415

﹝滲碳80~90﹞

36~47

活塞、連桿、心軸、轉(zhuǎn)動(dòng)面

耐磨耗性大

SCM420

﹝滲碳80~90﹞

37~50

引擎、扣件

耐磨耗性大

鉻鋼

SCr430

67~72

油壓凸輪環(huán)

強(qiáng)度大

SCr415

﹝滲碳80~90﹞

33~43

工作機(jī)械用夾頭支架

 

碳工具鋼

SK4~SK7

79~92

發(fā)動(dòng)機(jī)用磨擦板

韌性大

合金工具鋼

SKS44

81~95

工作機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)鍵

耐磨耗性大

高速工具鋼

SKH2

81~91

油壓用輪葉式pump之輪葉

耐磨耗性大

 

 

 

 

二 表面電鍍處理

電鍍是表面處理很普遍被采用的方式，為耐蝕、耐磨或裝飾等用途，在金屬或非金屬表面上，利用電氣沉積金屬的表面技術(shù)。

方式

說明

鍍銅

銅暴露在空氣中容易失去光澤，機(jī)械強(qiáng)度亦不很好，偶而用在反射鏡及配電盤零件外，很少用鍍銅為成品，但是銅的上面鍍鎳及鉻很容易密著，且銅質(zhì)地軟，磨光容易，故常做為鍍鎳的底層。

鍍鎳

鎳具有耐磨、耐蝕及保持光澤的特色，鎳不易直接附著在鐵材上，故先鍍銅后鍍鎳效果較佳。在工業(yè)上鍍鎳大致分為兩種：一是光澤鎳，一是無光澤鎳，就耐蝕方面來說，光澤鎳比較差，通常用來作鍍鉻的底層。

鍍鉻

金屬鉻具有銀白色的光澤，非常硬，鍍鉻大別分為兩類，即裝飾用及工業(yè)用，分述如下：

裝飾用鍍鉻：不直接鍍?cè)谠纳�，都鍍�(cè)谝枣嚨椎纳厦�，厚度僅0.003mm以下。

工業(yè)用鍍鉻：把鉻的物理性能及化學(xué)性能高度發(fā)揮，鉻層極硬為其特色﹝HRC38.8﹞，這種鍍金是鍍?cè)谠纳铣蔀楦鞣N工業(yè)用品，制成最終工程，其細(xì)分用途如下：

硬質(zhì)鉻﹝h.Cr﹞對(duì)于須耐磨耐熱的器材，如工具、模具及機(jī)械滑動(dòng)部份零件等。

疏孔鉻﹝p.Cr﹞與裂鉻：鍍金面有很多細(xì)孔及裂縫，潤滑油可存其中，飛機(jī)的活塞筒，活塞環(huán)等均廣泛被采用，其厚度在0.1mm以上。

鍍鋅

在諸多種類中較價(jià)廉，而耐蝕力甚強(qiáng)的鍍金，但不能保持長久光澤為其缺點(diǎn)。以防蝕為目的的零件多用鍍鋅的方法，如天線、鏈子、螺絲釘、螺母、鋼絲、彈簧等。不宜用于耐磨擦零件。

三 鋼鐵化學(xué)鎳處理

鋼鐵化學(xué)鎳處理亦稱為無電鍍鎳處理，適合廣泛用以取代傳統(tǒng)`的電鍍鎳處理，運(yùn)用在各種鐵金屬表面之防銹、防蝕處理，并且能增加被處理物表面的美觀，提高價(jià)值感。

鋼鐵化學(xué)鎳處理的原理乃利用溶液化學(xué)還原反應(yīng)而在金屬表面生成一鍍膜。    

其主要其主要特點(diǎn)為：

處理后之金屬的表面平滑，耐蝕、耐磨且復(fù)雜形狀的被處理物，亦可得到均勻的鍍層膜。

硬度達(dá)HRC51以上，熱處理可達(dá)硬度HRC70，予以取代鍍硬鉻。

膜厚可要求在5µ至數(shù)條內(nèi)。

附著力佳，且可鍍?cè)阼F、鋼、銅、鋁、ABS膠或陶瓷上。

磨擦系數(shù)僅為0.03﹝為硬鉻的1/3，與鑄鐵相同﹞。

成本高昂，溶液壽命短。

與電鍍鎳比較之優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：皮膜孔隙少且厚度均勻，厚度較薄但比較硬，可以用在非導(dǎo)材料。

缺點(diǎn)：沉積速度慢，含有磷硼化合物，融點(diǎn)較低且較脆。

1.2 鋁和鋁合金

概述

鋁常用的表面處理方法：  

1. 拋光：克服缺陷去毛刺和使表面光亮的作用。

  

n       2.噴砂：噴砂的目的是用來克服和掩蓋鋁合金在機(jī)械加工過程中產(chǎn)生的一些缺陷以及滿足客戶對(duì)產(chǎn)品外觀的一些特殊要求。有玻璃砂、鎢砂等，呈現(xiàn)不同感覺。類似毛玻璃的粗燥質(zhì)感，細(xì)的砂型同樣可以表現(xiàn)出高檔的產(chǎn)品。

  

3.電鍍：比較常見，同時(shí)有打磨后電鍍的處理工藝 見第4章電鍍（見200頁電鍍）

  

4.車紋。是模具成型后再次加工的處理方式，使用車床加工出紋路。成體表現(xiàn)為非常規(guī)則的紋理特征。

  

5.擦紋。有叫做拉絲。表現(xiàn)相似于車紋，都是表面形成流暢的連續(xù)紋路，不同的是，車紋表現(xiàn)為環(huán)狀紋路，擦紋表現(xiàn)為直線

  

6.批花。我們經(jīng)�？吹接行┙饘巽懪�，上面的產(chǎn)品或者公司標(biāo)示有傾斜或者直體絲狀條紋，此為批花工藝

  

7.批邊。類似拋光、電鍍效果，但是加工方式不同，效果不同。加工方式為機(jī)械加工，呈現(xiàn)極亮的光芒效果

  

8.氧化（上色）：氧化的用途分兩方面：增強(qiáng)物理特性；可以達(dá)到上色目的。

          9.鉆石切割

 

一 拉絲

 

 

拉絲可根據(jù)裝飾需要，制成直紋、亂紋、螺紋、波紋和旋紋等幾種。
　　直紋拉絲是指在鋁板表面用機(jī)械磨擦的方法加工出直線紋路。它具有刷除鋁板表面劃痕和裝飾鋁板表面的雙重作用。直紋拉絲有連續(xù)絲紋和斷續(xù)絲紋兩種。連續(xù)絲紋可用百潔布或不銹鋼刷通過對(duì)鋁板表面進(jìn)行連續(xù)水平直線磨擦（如在有靠現(xiàn)裝置的條件下手工技磨或用刨床夾住鋼絲刷在鋁板上磨刷）獲取。改變不銹鋼刷的鋼絲直徑，可獲得不同粗細(xì)的紋路。斷續(xù)絲紋一般在刷光機(jī)或擦紋機(jī)上加工制得。制取原理：采用兩組同向旋轉(zhuǎn)的差動(dòng)輪，上組為快速旋轉(zhuǎn)的磨輥，下組為慢速轉(zhuǎn)動(dòng)的膠輥，鋁或鋁合金板從兩組輥輪中經(jīng)過，被刷出細(xì)膩的斷續(xù)直紋。
　　亂紋拉絲是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的銅絲刷下，使鋁板前后左右移動(dòng)磨擦所獲得的一種無規(guī)則、無明顯紋路的亞光絲紋。這種加工，對(duì)鋁或鋁合金板的表面要求較高。
　　波紋一般在刷光機(jī)或擦紋機(jī)上制取。利用上組磨輥的軸向運(yùn)動(dòng)，在鋁或鋁合金板表面磨刷，得出波浪式紋路。
　　旋紋也稱旋光，是采用圓柱狀毛氈或研石尼龍輪裝在鉆床上，用煤油調(diào)和拋光油膏，對(duì)鋁或鋁合金板表面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)拋磨所獲取的一種絲紋。它多用于圓形標(biāo)牌和小型裝飾性表盤的裝飾性加工。
　　螺紋是用一臺(tái)在軸上裝有圓形毛氈的小電機(jī)，將其固定在桌面上，與桌子邊沿成60度左右的角度，另外做一個(gè)裝有固定鋁板壓茶的拖板，在拖板上貼一條邊沿齊直的聚酯薄膜用來限制螺紋寬度。利用毛氈的旋轉(zhuǎn)與拖板的直線移動(dòng)，在鋁板表面旋擦出寬度一致的螺紋紋路。