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(chē)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(lái)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(xiàn)爆噴涂)，大的可到橋梁、鐵塔(火焰線(xiàn)材噴涂或電弧噴涂)，可在室內(nèi)噴涂，也可在戶(hù)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(guò)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(mén)、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(xiàn)、大型鋼橋梁、化工廠大罐和管道的防腐噴涂。

  * 防磨損：通過(guò)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(chē)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(guò)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(mén)應(yīng)用較多。

  02.噴丸

  特點(diǎn)：

  * 利用高速?lài)娚涑龅纳巴瑁瑢?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(xiàn)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(guò)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(guò)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(mǎn)足所需性能的鍍層。

  * 離子鍍的種類(lèi)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(mén)，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?huà)伖廨喓蜆O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(lèi)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(hù)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(guò)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(chē)、飛機(jī)某些裝飾性零部件及印刷線(xiàn)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(guò)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(chē)、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(wú)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(wú)氣噴涂的特點(diǎn)：沒(méi)有一般壓縮空氣噴涂時(shí)的涂料微粒回濺及漆霧飛揚(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(chē)、自行車(chē)、家用機(jī)電設(shè)備零部件的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中。

  表面處理工藝各色其式，因應(yīng)生產(chǎn)線(xiàn)原來(lái)的設(shè)備、操作員的技術(shù)、工件類(lèi)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(lái)規(guī)劃生產(chǎn)線(xiàn)及至新技術(shù)需求作好準(zhǔn)備。