表面处理知识
活塞环表面处理知识
自从内燃机问世以来，其心脏部件活塞环一汽缸套这对摩擦付就一直为人所关注，想方设法提高其使用寿命。这对磨擦付既要耐磨、又要减磨，还得磨合性能好。耐磨、减磨、磨合这三者是互有矛盾、互相联系的一个统一体，因此完全依靠材质本身来达到这一目的是不可能的，改善环和缸套的结构也只能缓解矛盾，而不能根本解决矛盾。但表面处理特别是复合表面处理可采用不同表面处理层去解决好各个时期不同的矛盾，确保活塞环—汽缸套的服役期达到整车的大修期。
活塞环表面处理发展速度很快，以理研（RiKen）活塞环株式会社为例，到二十一世纪初其表面处理技术有DVD；复合镀；HVOF高速氧火焰喷涂；等离子喷涂；固体润滑薄膜；气体氮化。其中离子镀有Cr-n系和Ti-N系，复合分散镀（Cpn-200）Ni-P-co+si3N4系。NPR 表面处理生产线有：激光处理；等离子喷涂；火焰淬火等。如果把活塞环生产分作热加工、机加工、表面处理三个部分，则表面处理相比之下与国外先进的差距较大，好在国内这方面部分进展较快，来势较好，有待努力赶上。
一、发蓝
我国上世纪六十年代初，活塞环表面处理一直以磷化、镀锡、发蓝为主，当时采用老工艺，生产率低、质量不稳定，其中发蓝工艺是将水玻璃作粘结剂的铁粉采用喷涂或滚动镀层的方法，把铁粉填入活塞环外圆面的沟槽中，随后在压力蒸气中加热至500℃左右，使之形成四氧化三铁。它本身相当于软磨粒能帮助磨合，又能保持润滑油。现在发蓝工艺用氧化剂加在高浓度的苛性钠水溶液中，温度为130°-150℃，活塞环浸泡5-30分钟。它比老工艺简单、质量可靠，活塞环外圆也不用加工凹槽，且防止氧化生锈，改善初期磨合的作用有所增强。
发蓝溶液配制应控制NaOH 550-650g/L.Nano2200-250g/L工作温度147-152℃，处理时间10-20分钟。发蓝溶液配制应先向槽中加入2/3（容积）的水。缓慢加入计量的氢氧化纳到槽中,搅拌使之溶解，要防止氢氧化纳放热溅出。然后在搅拌下，缓慢加入计量的亚硝酸钠，待全部溶解后，补充水至液位，升温至工作温度。
溶液管理方法；根据沸腾情况，每天调整槽液：补加一定量的氢氧化纳及亚硝酸钠，一般NaOH : NaNO2约为3 ：1，并及时补充液位，经常打捞槽液上的浮渣，补加水时要缓慢小心，避免产生暴沸现象。
四氧化三铁膜（发蓝）由晶体组成，它能去除钝化膜，防锈。改善初期磨合性，提高耐蚀性和润滑性。在磨合过程中，它比磷化膜磨掉要慢，具有帮助防止拉缸的作用。
发蓝对活塞环的典型用途目前为：顶环硅铬钢外圆面镀铬，侧面发蓝；刮片环外圆面镀铬，侧面发蓝，螺旋撑簧油环环体外圆面镀铬，侧面发蓝。
由上可见发蓝的典型用途为活塞环侧面的表面处理。
以镀铬后的刮片环的发蓝为例，其工艺过程为：除油酸洗发蓝
封闭（皂液封闭进一步提高耐蚀性和润滑性）。发蓝所用槽液：亚硝酸纳（NaNO3）150-200g/L;苛性钠（NaoH）600-800g/L,温度140-150℃，时间10-20分钟，发生下述反应：3Fe+5NaoH+NaNo2 3Na2FeO2+H2O+NH3
亚铁酸纳进一步与氧化剂反应
6Na2FeO2+NaNO2+5H2O 3Na2Fe2O4+7NaOH+NH3
亚铁酸钠和铁酸纳在溶液中反应：
Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O Fe3O4+4NaOH
反应生成四氧化三铁，当浓度超过饱和时，结晶堆积在活塞环表面，形成黑褐色厚约
0.5-1.5um的四氧化三铁膜。
四氧化三铁膜的检验主要是外观，要求膜层光泽均匀、颜色呈黑褐色、蓝色或黑色均可，但要一致，膜层无花斑条纹、无红色挂灰、无绿色挂霜。氧化处理代号FE，一般最小厚度为0.003um,膜层常为0.5-1.5μm。
二、磷化
1、活塞环磷化是将活塞环放在磷酸盐溶液中浸泡，使环的表面获得一薄层不溶于水的磷酸
盐膜，它的多孔结构具有吸附保油性、耐蚀性，起到防锈及易于初期磨合的作用。近代磷化层可作为某些喷涂表面处理的过渡层，也用于某些化学镀前的预处理。磷化操作方便、成本低、效果还可以，一直是活塞环常用的表面处理之一。磷化工艺分为高温磷化（＞80℃）），中温磷化（50-70℃），低温磷化（＜45℃＝。中温磷化有冷磷化和高温磷化的一部份优点，国内外活塞环企业常采用中温磷化，目前少数活塞环企业保留着高温磷化，冷磷化是发展趋向。主要是冷磷化节约能源，降低成本、提高工作效率。磷化处理方法将从浸渍法发展为喷淋、浸喷组合法的自动化生产。磷化膜厚度从上世纪七、八十年代逐步规范为2-6μm。磷化对活塞环的典型用途目前为顶环球铁材质外圆面镀铬侧面磷化；顶环马氏体不锈钢材质外圆面气体氮化侧面磷化；二道球铁环外圆面镀铬侧面磷化；二道碳化物铸铁合成铸铁外圆面侧面均磷化；刮片环外圆面镀铬侧面磷化；螺旋撑簧油环环体马氏体不锈钢外圆面气体氮化侧面磷化。由上可见磷化的典型用途主要为活塞环侧面的表面处理。
2、评价活塞环磷化膜应针对磷化膜不同功能用不同的评价方法进行：
（1）贮油性；磷化膜由一系列大小不同的晶体组成，在晶体的连接点上形成细小裂纹的多孔结构，它使环表面具有吸附保油性，能改善初期磨合，其评价方法可借鉴缸套磷化膜的评价方法；规定每平方米磷化膜上形成一定数量和深度大小不同的微细孔，单位面积磷化膜的贮油量、承载系数等指标，具体参数待试验及多次实验修正后确定。
（2）耐蚀性；采用硫酸铜溶液点滴法或食盐水浸泡法，活塞环磷化耐蚀性的测定常采用硫酸铜溶液点滴法，因为食盐水浸泡花费时间长，硫酸铜溶液点滴的时间短。硫酸铜溶液成分为：CuSO4.5H2O 4lg/L, Nacl 33g/L, 盐酸（0.1md/L）1.3ml/L或0.5N CuSO4.5H2O 4OML.10%NaCl 20ml.0.1N HCl 0.8ml. 测定方法为：先将磷化膜用脱脂棉蘸上酒精擦洗干净，待酒精挥发后，在擦净的磷化膜上滴几滴硫酸铜溶液，溶液由天蓝色变成土黄色或土红色的时间，按时间长短评定该磷化膜耐蚀性的优劣。一般0.5-1分钟为合格；5分钟以上为优。有特殊要求的另定。凭经验外观结晶均匀细密的耐蚀性较好。采用食盐浸泡使用3%Nac 溶液浸泡磷化环，一般24小时内不生锈为合格；60小时内不生锈为优，特殊要求的另定。（3）磷化膜厚度的测量；检测仪表HCC-24电脑涂层厚度测量仪，数显式磁仪.MlkroTESTJO 显微测厚仪（分辨度为1um）；也可采用脱膜称重法：试样磷化后重一试样脱膜后重/试样表面积，其中Mn系脱膜剂：H2CrO4 5og/L工作温度为75±5℃.处理时间15分钟；Zn系脱膜剂：NaOH100g/L NaCl EDTA四钠90g/L.三乙醇胺4g/L. 工作温度75±5°.处理时间5分钟；采用千分尺测量前后环高尺寸的粗略测试。
（4）磷化膜-基材的结合强度.采用擦试法：用手擦抹不掉磷化膜为合格。
（5）外观包括色泽.致密及均匀性：要求较致密.色泽均匀，不能有挂灰.色斑.色变.沉渣.黄锈.红锈.磷化不上（花脸）.磷化膜疏松.粗厚.磷化膜太薄等。
关于磷化膜作为球铁环进行复合分散镀前将石墨孔封闭的预处理及磷化作为过渡层的评价方法及标准尚末见有报导，有待研究、试验。
3活塞环磷化一般工艺流程如下：
除油除锈水洗表调磷化水洗烘干3.1除油；活塞环在磷化前经机加工热处理，其表面或多或少沾有油污，如不清除干净，磷化溶液与环表面接触不良，影响磷化膜生成，为此磷化前应除油，一般不用强腐蚀剂，它会腐蚀环的表面，使磷化膜不致密。活塞环行业常采用化学除油剂FC-302S溶解于处理槽中，加入量控制游离碱度10-15PT，温度为50-65℃，活塞环浸泡时间视环的油污程度为5-15分钟；此外活塞环行业少量企业还采用把环放置在锯木屑中来回擦动，直到擦净油污为止。3.2除锈；去除环表面的氧化层，以免磷化膜有锈斑。活塞环的除锈方法有喷砂及酸洗法，喷砂提高基材表面积，增加磷化结晶活性点，有利于形成致密磷化膜；酸洗法简单、成本低，但酸洗过度破坏环表面，使磷化膜粗糙，活塞环行业大都采用酸洗法，一般采用磷酸溶液，其浓度为H3PO40.8-1.2N Fe2+＜20g/L.温度为室温，酸洗废液应加入工业用Na2CO3中和至PH值为6-8才能排放。活塞环酸洗时间为5-15分钟。
3.3水洗；如碱性除油剂带进磷化液，会中和游离酸产生残渣，造成磷化膜挂灰；除锈剂带进磷化液，会使游离酸升高，成膜离子减少，磷化膜粗糙不匀，甚至造成锈膜。所以要彻底水洗，一般采用二道水洗：除油水洗酸洗水洗表调……，每道洗两次。（一次流动冷水洗，一次热水洗。表调的不经水洗，直接进入磷化）。
3.4表调；活塞环经除油、酸洗，其表面受到或多或少的腐蚀，减少了磷化结晶的活性中心，使磷化膜粗糙。经过表面调整（表调），使环表面形成许多活性中心，容易形成均匀致密的磷化膜，同时可降低磷化工作温度和缩短磷化时间，对磷化膜外观、膜重、晶粒大小、耐蚀性等都有较重要的作用。活塞环磷化常用的表调剂：PL-Z剂控制PH值7.5-8，PH值过低用10%的氢氧化钠溶液调整；PH值过高用水稀释，温度＜40℃，时间＞15S搅拌机搅拌；
PL-VMA剂先按1L40℃的水配50g剂量调成浆状，加入处理槽的清水中，搅拌机搅拌，活塞环下槽后不断摆动，温度＜50℃，时间30-50秒。定时更新槽液。表调剂PL-Z用于锌系磷化；PL-VMA用于锰系磷化，使用过程中应适时补充一定量的表调剂。
上述表调剂中，以草酸（H2C2O4溶液）为主，表调后的环不经水洗，直接进入磷化液，带入的草酸对磷化质量没有妨害。活塞环不经上述表调也可采用皂化处理，皂化液配方为：20-30g/L肥皂或5g/L洗衣粉.10-15g/L碳酸钠，温度80℃，皂化时间2-3分钟。当环表面有一薄层肥皂膜时，肥皂膜阻碍生成的晶体再长大，促使新的晶核不断形成，造成磷化膜结晶细密，同时肥皂膜本身持有的碱性物质和磷化液中游离酸的作用，促使磷酸盐水解，加快了磷化过程。皂化后应洗去环表面上多余的肥皂，一般采用流水清洗+热水预热，热水温度与磷化温度相当，当环达到水温即可取出进入磷化，操作中应注意在挂具上的环不能相互碰撞损伤肥皂膜。
3.5磷化；磷化是用含有磷酸、磷酸盐和其他金属盐的溶液处理环的表面，通过化学反应产生完整的、有一定耐蚀性的磷酸盐层-磷化膜。目前用于活塞环磷化的主要是锰系磷化、锌钙系磷化、锌锰系磷化，其化学反应式主要为：
在磷化液中存在以下离子平衡：H3PO=H++H2PO4-；H2PO4-=H++HPO42-。活塞环浸入磷化液后，在环表面发生阳极Fe+2H+=Fe2++H2 ；阴极Fe2++HPO42-=FeHPO4。
在锰系磷化中：Mn(H2PO4)2=Mn2++2H2PO4-；Mn2++HPO42-=MnHPO4 。
锰系磷化膜为密集颗粒状晶粒，磷化膜主体组成；（Mn.Fe）5H2(PO4)4.4H2O,磷化膜较厚、孔隙小。
在锌钙系磷化中；Zn(NO3)2=Zn2++2NO3-；Ca(NO3)2=Ca2++2NO3-；Zn2++HPO42-=ZnHPO4 ；ca2++HPO42-=CaHPO4 。
锌钙系磷化膜为圆柱形晶体，有时有大的针状晶粒，孔隙较少，结晶细密，有较好的耐蚀性，其磷化膜主体为；Zn2Ca(PO4)2.4H2O，Zn2Fe(po4)2.4H2O，Zn3(PO4)2.4H2O。
锌锰系磷化膜晶粒呈颗粒状、针状树枝状混合晶型、孔隙较少，有较好的耐蚀性，其磷化膜主体为；Zn2Fe(PO4)2.4H2O,Zn3(PO4)2.4H2O,(MnFe)5H2(PO4)4.4H2O。
磷化反应在环的表面形成一层难溶于水的磷酸盐微孔状结晶保护膜，直到氢气泡溢出停止，磷化反应完成。
到目前为止，活塞环磷化主要采用中温磷化，少数厂家还采用高温磷化，其主要工艺系数参见表1：
磷化液酸度之点数是指用0.1mol氢氧化纳滴定10ml磷化液所消耗的氢氧化纳的毫升数。当用酚酞作指示剂时，所需0.1mol氢氧化纳溶液的毫升数称为磷化溶液总酸度的“点数”；当用甲基橙作指示剂时，所需要的0.1mol氢氧化纳溶液的毫升数称为磷化溶液游离酸度的点数。
磷化液的配制；向磷化槽中加2/3—3/4容积的水，把磷化剂加入槽中，搅拌数分钟直至磷化剂浓度均匀。补充水至液位，升温到工作温度计-25℃，挂入无锈干净铁屑，处理10-30分钟，取出铁屑，升温至工作温度，取样化验，分析结果符合要求后投入生产。说明；锌钙系磷化加入的无水碳酸钠要用热水溶解后缓慢加入槽中，边加入边搅拌。操作注意点；
（1）自配磷化剂加的碳酸锰应先加入少量水，调成糊状后加在碳酸中充分搅拌，直到不冒气泡时为止。用热水溶解后备用，不得出现块状结晶。
（2）硝酸锌宜用铁丝篮吊入磷化槽内溶解；
（3）铁屑应无锈干净，有点锈的要经除锈，有油的要经除油处理；
（4）加入的水为蒸馏水或去离子水；
（5）为加速磷化剂溶解，可向槽内通入蒸汽，使水加热到70℃左右；
（6）磷化液酸度的调整；游离酸度过低，加入磷酸二氢锰盐和磷酸二氢锌5-6g/L游离酸度升高1点，同时总酸度升高5点左右；
游离酸度过高，加入0.53g/L，碳酸钠降低游离酸度1点；总酸度过低，加入硝酸锌2g/L或硝酸锰4g/L总酸度升高1点；总酸度过高，用水稀释溶液来降低总酸度。（7）活塞环材质的影响；活塞环钢材中，高、中碳钢和低合金钢较容易磷化，磷化膜颜色较深且较厚，结晶较粗；低碳钢磷化膜颜色较浅但结晶致密。球铁材质的磷化膜
较细，颜色稍深；灰铁材质的磷化膜较粗，颜色稍浅。材质中游离碳化物处磷化不
上。
（8）络化剂的影响，络化剂以KF.2H2O为例，它可以与ZN2+ .Fe3+络合减少沉渣产生，且KF对溶液的PH值有较强的调节作用，使磷化液的PH值长期稳定。但F-不能加入过量，以免使磷化液的后处理变得麻烦。
3.5.2影响磷化膜质量的主要因素；
（1）磷化液的总酸度（TA），它是指磷化液中各种离子浓度的总和。它反映磷化内动力的大小，总酸度高磷化动力大，结晶细。过高则产生泥渣多和粉未附着物，膜基结
合强度差，其中NO3-过高，磷化膜变薄，耐蚀性降低；总酸度过低，磷化速度慢，结晶较粗糙，磷化膜薄且易泛黄。
（2）磷化液的游离酸度（FA），它是指化液中H+浓度（含有部分游离磷酸），它能促使铁的溶解并形成较多晶核，使磷化膜结晶致密。游离酸度过高，对环的腐蚀就大，FePO4残渣大量生成，H+浓度增大抑制了Zn(H2PO4)2的水解，使成膜离子过低，不易形成磷化膜，环表面的腐蚀影响膜基结合强度；游离酸度过低，Zn(H2PO4)2大量水解，产生大量不溶于溶液的Zn3(PO4)2沉淀物，沉渣太多，造成活塞环挂灰。
（3）酸比指总酸度与游离酸度的比值，它与磷化时间及磷化温度均成反比。酸比增大，H+浓度下降，成膜离子浓度升高，磷化快，但过高产生FePO4残渣多；酸比过低，磷化不完全，膜发黄粗而多孔。
（4）Zn离子，能加快磷化速度，使磷化膜致密，结晶闪烁有光。仅含锰盐的磷化液，在中、常温磷化不能形成磷化膜，必需要有Zn离子共存时才能完成磷化。中温磷化液中要求Zn:Mn=1.5-2:1.锌含量低时（≤4g/L）磷化膜疏松发暗，膜薄易泛黄，磷化速度慢；锌含量高时（特别在Fe2+和P2O4较高时）磷化膜晶粒粗大，质脆且白灰较多，膜基结合强度变差。（5）Mn离子.能提高磷化膜硬度、膜基结合强度及耐蚀性，并使膜的颜色加深，结晶均匀，但中、常温下锰离子过高磷化膜不易形成，中温磷化液中应保持Zn:Mn=1.5-2:1为宜。（6）Fe离子.无论在高、中、低温磷化都要有一定量的Fe2+才能磷化，但在高温磷化液中Fe2+很不稳定，易氧化成Fe3+并转变为磷酸盐沉淀，导致磷化液浑浊，游离酸升高，磷化膜不易生成。磷化膜质量变差：磷化膜粗且厚、表面白色浮灰，耐蚀性下降。在中、低温磷化液中，Fe2+含量过高也有同样磷化质量变差的问题，一般Fe2+宜控制在1-2g/L,当过多时可用H2O2除去，每除低1g亚铁离子约需30%的双氧水1ml和氧化锌0.5g,当升高磷化液温度时，有助于减少Fe2+含量高造成的磷化膜质量变差。Fe2+含量低时，磷化膜较薄且影响膜的耐蚀性，Fe2+含量过低应补充磷酸二氢铁。
（7）Ca离子Ca2+能细化磷化膜，Ca2+:Zn2+=1:2时磷化膜耐蚀性较好，此外控制Fe2+含量及低浓度Cl-并加入适量的添加剂能提高磷化膜的耐蚀性，保证磷化膜质量。
（8）磷酸根离子、它加快磷化速度，使膜致密、闪烁发光。含量低，磷化膜不致密，耐蚀性差，甚至不生成磷化膜；含量高会抑制H2PO4-,HPO42-的离解，同时ZnO溶解多，最后成膜较厚，粗大多孔且不均匀，膜基结合强度降低，表面白灰较多。P2O5主要来自磷酸二氢盐。
（9）硝酸根离子、它是氧化促进剂，可加快磷化速度和提高磷化膜的致密性，主要作用是加速铁的氧化和氧化阴极区滞留的H2。它含量过高时使高温磷化膜变薄；使中温磷化液中亚铁离子聚集过多；也会使低温磷化膜发黄。
（10）亚硝酸根离子，它是磷化加速剂的一种成分，能大大加快磷化过程，其作用为去极化和封锁阳极区，使磷化膜结晶致密，减少膜的孔隙，提高耐蚀性。它过多时，磷
化膜出现白点。
（11）硫酸根；它的存在使磷化时间加长，磷化膜疏松多孔易锈，SO4-2含量应低于0.5g/L，过量时可用硝酸钡处理，降低其浓度，减少lgSO4-2要用2.72g Ba(NO3)2。
（12）氯根；氯酸盐是磷化的加速剂（促进剂）之一，能加快磷化过程，它包括ClO3.ClO3/NO2-,但要限量，Cl-含量不得大于0.5g/L，否则过量的Cl-污染磷化液，使环表面局部被钝化，磷化膜变薄，易生锈。过量的Cl-可用AgNO3除去，或更换部
分新液以降低其浓度。
（13）铜离子；磷化液中含有Cu2+时，磷化膜表面发红，耐蚀性变差。铜离子可用铁屑置换除去。
（14）氟离子F-是磷化液中的活性剂，能增加磷化活性点，加快磷化晶核的生成，使结晶致密均匀，加快成膜速度，增强耐蚀性，在低温磷化中氟化物的重要性尤其突出，
氟化物过多，中温磷化工件表面易出现白色浮灰；低温磷化液的寿命缩短。中温磷
化液每班补充氟化纳不超过0.5g/L,低温磷化液每班补充氟化钠不超过1g/L。
（15）铅含量达0.03g/L时，磷化膜就不抗锈。
（16）砷含量应＜当0.05%，否则就会延长磷化时间，同时磷化膜耐蚀性显著下降。（17）铝含量应＜0.066g/L否则磷化膜不均匀，并延长磷化时间，降低耐蚀性，铝可用铁屑换置除去。
（18）磷化温度；不同的磷化剂都有不同的工作温度，一般磷化温度偏高有利于磷化膜的生成，温度高反应速度快，成膜时间短；温度过高，易形成Zn3(PO4)2沉渣，使磷化剂多消耗，活塞环易挂灰，磷化速度过快使膜粗大，磷化温度过低，反应速度太慢、磷化膜过薄过细，甚至不完整易生锈。对于高温磷化，特别要防止磷化液处于沸腾
状态，会使沉渣翻起，附在环的表面影响膜的致密性，且因温度太高，磷化速度太
快，膜层过薄降低耐蚀性及磨合性。
（19）水、当水中含Ca2+.Mg2+.Cl-.SO42-过高时，磷化反应时会生成磷酸钙、磷酸镁等盐类，它们沉积在磷化膜中，使之多孔、发灰白、降低膜的耐蚀性，并加速磷化液中沉渣
的形成，因此水的硬度应在150×10-6以下。
（20）活塞环. 环材质的影响参见3.5.1（7）；环表面理化性能的影响；环表面的磨削烧伤、支撑印、磕碰伤、清洗除油不干净及热处理状态不同引起的渗层不均匀都可造成磷
化膜不均匀（花脸），因此要严格控制磷化前有关工序的加工质量；环表面粗糙度的影响；实践说明环表面粗糙度宜控制在Ra0.8以下，才能获得良好的磷化膜外观质
量。
（21）磷化时间. 不同的磷化剂在不同的温度下有不同的磷化时间，从理论上讲：形成磷化膜.磷化反应直到氢气泡溢出停止，磷化反应完成，磷化膜不再增厚。磷化时间过长，由于受游离酸的侵蚀，磷化膜变得粗糙；如果磷化时间过短，磷化膜较薄甚至
膜不完全。
3.6磷化后的水洗及烘干；磷化残液、残渣会引起磷化膜泛黄、易使磷化膜早期起泡、脱落、环容易生锈，所以磷化后要把环彻底洗干净。为了促使磷化膜快速脱水进入稳定状态，水洗后要马上烘干，烘干使磷化膜失去结晶水，提高磷化膜的耐蚀性。烘干温度不宜过高，否则磷化膜会发白，严重时会粉化。
4关于活塞环的低温磷化
低温磷化在几十年前，由于磷化膜较薄，易产生沉渣，膜的耐蚀性较差，易挂灰。生产率较低，磷化液调整维护较复杂，它的应用受到限止。随着磷化技术的发展，加速剂（促进剂）络合剂，表调剂及其它添加剂的应用，使低温磷化发展较快，低温磷化液中金属离子浓度较低，磷化液稳定，它节约能源，节省磷酸盐；加了加速剂（促进剂）络合剂，成膜时间短，
耐蚀性与膜基结合强度好，适合于磷化自动化生产。
目前由于低温磷化成本较高，还很少用于活塞环生产，但可以想到：随着磷化生产水平的不断提高，磷化用加速剂，络合剂、表调剂等的生产技术发展，新产品的出现，低温磷化的成本会不断下降，到时候一定会在活塞环磷化中占有重要地位。从目前的水平看，活塞环低温磷化的投产要注意：
（1）目前磷化用加速剂种类较多，有氧化剂、还原剂、比Fe电位正的金属盐，有机化合物等，络合剂和表调剂等种类也较多，它们对磷化质量影响重大，所以要慎重选用。
（2）加速剂是降低磷化温度，提高磷化速度的关键材料，如果它在磷化液中不够稳定，就得不断补充，为此要控制加速剂的浓度，一般浓度过高，Zn3（PO4）2沉渣较多，此外促进剂一般为强氧化剂，浓度过高易使工件表面形成氧化膜，它会影响磷化膜的质量。反之浓度过低会影响磷化反应速度。期望出现新型的加速剂，其浓度在磷化液中比较稳定。
5关于磷化自动线
国内外生产实践说明：活塞环磷化采用自动化生产线有助于降低废品率，稳定磷化质量，提高生产率。目前自动化生产线有半自动，即人工装卸环及全自动两种，前者生产周期时间约7分钟（不包括装卸环），后者约6-10分钟，时间长短主要决定于采用的工艺：其中三合一（除油、除锈、磷化）工艺所用的时间较短，对于生产批量大的企业宜自动线生产。磷化处理代号为PO及PR，一般PO的最小厚度为0.002mm;PR最大厚度为0.006mm,仅用于防止锈蚀。
三、镀锡
采用电解法得到的锡层有高的化学稳定性，上世纪六十年代初的工艺为：采用5%硷溶液化学除油热水清洗弱腐蚀热水清洗，冷水冲洗环上挂具
进镀槽镀锡出槽热水，冷水清洗烘干检验。采用碱性电解液，它比酸性电解液有着高的分散能力，能得到均匀致密的镀层。硷性（锡酸盐）电解液由二氯化锡、四氯化锡、锡酸钠、苛性钠、酸醋钠组成、工作温度为60-80℃。该工艺至今没有大的变动，镀锡层比磷化稍贵些，约从1964年后，国内活塞环企业除大环还有少量采用单一的镀锡表面处理，镀锡层有优良的塑性变形能力，它加速活塞环与缸套的磨合，镀锡用于复合涂层，日本在环外圆面镀铬后再镀锡，润滑油耗量比单一镀铬的省约12cc/小时，试验条件：发动机2000cc汽油机，转速为3000转/分，负荷300mmHg（进气管负压），运转时间100小时。由上可见镀锡在活塞环中的应用已由单一涂层开始转向复合涂层中的磨合层。
国外镀锡工艺以AE.柯茨公司为例：化学除油热水清洗在6%-8%的氰化溶液中用8-10A/dm2电解2分钟清洗镀锡3分钟，室温电流密度0.8-1A/dm2 ,溶液中含氟化物。镀锡层厚度2-4um.大活塞环为3-6um。
四、镀铬
半个世纪以前，耐磨性不佳是活塞环-缸套的致命点，当时内燃机转速、功率、热负荷较低，当镀铬应用于活塞环，由于铬层与铸铁的摩擦系数低，镀铬环对缸套的减磨性好，使活塞环-缸套使用寿命出现了质的飞跃，至今活塞环表面处理的近60%和部分缸套仍采用镀硬铬处理。活塞环经镀铬后环和缸套的使用寿命为未经表面处理的1-3倍，由于镀铬提高了耐磨性，因此要求缸套与环都不能漏光，否则会延长磨合期，并因漏光引发其它问题，所以镀铬后进行外圆轮磨、珩磨、甚至在铬层上面再复合一层磨合层有时是必要的。
目前普遍采用的铬层厚度为0.10-0.16mm，有的为解决活塞环侧面磨损问题，对环的侧面进行镀铬，一般厚度为0.05μm左右。过厚的镀铬层会降低材料的疲劳强度，影响环的弹
力，铬层过厚有时也会导致环的安装断裂。
对镀铬层的评价指标中最重要的铬层的HV值，其影响因素有：镀铬添加剂（催化剂），电流密度、镀液温度、镀层表面、氧含量及适量有机碳化物含量等。一般HV值高，耐磨性就高，但不是越高越好，以HV值900-1050较合适，过高的HV值会导致镀铬层内应力过大，脆性大，使膜基结合强度下降，反而使耐磨性下降。
镀铬废水应控制有害六价铬含量，使其符合环保要求。目前国内部分活塞环企业这方面还没有完全达标，仍需努力。
镀铬层的缺点在内燃机趋势负荷时显示了出来，镀铬层在高温下（例如＜450℃铬层硬度会急剧下降，而且该过程不可逆，一旦处于边界磨合状态，铬层由于瞬间高温产生的局部硬度下降转而造成微小的熔着磨损，进而可能形成恶性循环。一般镀铬层的耐熔着磨损性能比喷钼、氮化的差。改善的方法除了采用桶面环、锥面环等结构加速磨合、保持良好的油膜，使之维持液体润滑磨擦之外，采用铬层的多网纹小平台处理，采用镀铬层上面再复合一层有优良耐熔着磨损性能的很薄TiN或CrN涂层。
活塞环镀铬工艺自问世以来作了许多大的改进：
1由松孔镀铬工艺转向镀硬铬，硬镀铬层特点为：（1）HV800-1100，耐磨性好；（2）磨擦系数低；（3）熔点1890℃耐熔着磨损性较好；（4）耐蚀性好；（5）热膨胀系数比铸铁的稍小，在高温下不易剥落；（6）导热性好。
2添加剂（催化剂）的应用：人们发现腐蚀活化采用H2SO4、HF，有助于清除环表面残留的碳和硅，保证铬层与基材的结合强度，同时电流效率显著提高，沉积速度加快，镀铬层硬度、网纹、光亮范围都有明显改善，问题是腐蚀活化时间长、容易产生过腐蚀。
从此人们对添加剂（催化剂）不断进行研究、改进。以湖南津市的Cr-333Ⅱ镀硬铬添加剂为代表，新的添加剂更发挥了老添加剂的优点，克服了原来的缺点，它更加提高了生产率、减少能耗、降低成本，铬层HV值达900以上，铬层微裂纹≥400条/Cm,工艺稳定可靠。它不含氟、不含稀土，无低电流密度区腐蚀，无阳极腐蚀。另一个活塞环行业使用较多的镀硬铬添加剂是HEEF-25，它阴极效率高（26%）沉淀速度快（95um/n）镀层硬度高，镀液不含氟化物，镀层表面平滑。
3在镀铬工序上：（1）由短筒必长筒（700-750mm）,提高了生产率；（2）镀前喷砂，提高了铬层与基材的结合强度；（3）旋转镀铬，提高铬层厚度的均匀度；槽温自动控制，使工作温度落在可控范围（±1°C甚至±于0.5℃）内。（4）实现装卸自动化、为实施直线式或转盘式镀铬线创造了条件。
4在镀后处理方面：（1）镀后喷砂；增加表面储油能力，改善润滑条件；消除内应力，提高疲劳强度；（2）进行多网纹小平台处理（活塞环行业也有叫双珩磨），众多密集的螺纹网络，众多的小平台，增强了储油能力，大为减少油膜中断机率，大大降低了熔着磨损扩大化的机率；（3）在铬层上再添加其它涂层，此时应注意添加涂层必需与铬层结合良好，添加涂层制造过程中的工作温度不宜＞400℃，认防止铬层硬度的跌落，目前的添加涂层有镀锡；加快磨合期；PVD TiN 2-5um,提高耐磨性和耐熔着磨损性能，便不论使用效果还是经济成本都比氮化-PVD TiN或CrN的差些。
上述多网纹小平台处理，笔者认为完全可以借用薄壁镀铬缸套的成熟工艺-Cromard 专利镀铬，它不用机械珩磨，也不用松孔镀铬，点状储油构造不是靠反镀形成，在镀铬过程中形成网纹和凹坑、平台面积约占40%-50%，直接形成网纹还需经微研磨处理（专用设备）后才能形成，镀层厚0.019-0.025，很薄，所以残留应力小，与基体结合强度高，不易剥落，贮油性能好。
5关于镀铬层厚度的均匀性，一般资料认为（1）镀前在制品圆度好，铬层厚度较均匀；
（2）采用锥形定位，阴极旋转，铬层厚度的均匀性明显好转；（3）镀液采用集中处理，有利于铬层厚度的均匀分布；（4）镀后加工前去铬瘤，有利于铬层厚度的均匀分布；（5）镀前镀后加工，用一致的定位和加工方法，有利于铬层厚度的均匀分布；（6）镀前应减少在制品的含油性，应经过除油处理；（7）注意镀液组元浓度的均匀度。
6镀铬层硬度有所提高，进一步改善耐磨性，影响镀铬层硬度的主要因素为：（1）镀铬添加剂，一般Cr3+含量增加，HV值提高；（2）电流密度大，硬度较高。因为电流密度较大，在较高的阴极过电位作用下，阴极表面极化增强，镀层结晶成核速率加大，结晶致密；（3）镀液温度一般在57.5°C出现硬度峰值，一般控制57.5-59℃；（4）镀层表面氧含量高，镀层中有适量的有机碳化物，HV值较高。
铬层硬度值一般为850-1200HV，较合适的硬度为900-1050HV。硬度不是越高越好，因为过高将导致镀层内应力过高，脆性过大，反而使铬层与基材结合强度下降，使耐磨性变差。
影响镀铬层耐磨性的主要因素为：（1）一般铬层硬度HV≤1100时，硬度较高，耐磨性较好；（2）镀层晶粒形状与大小：晶粒细，与基材结合强度高的耐磨性较好；（3）镀层微裂纹均布，有一定深度又不贯穿的耐磨性较好；（4）镀铬层厚度的控制：薄镀层用于侧面，一般外圆镀层厚度控制在0.12-0.16μm,过厚影响弹力，也影响膜基结合强度；
在生产中影响膜基结合强度主要原因有：基材含硅量≥3.0%；球铁一般比灰铁的差些（球铁的球径大，球化率高膜基结合强度就差些）；镀前处理及喷砂不到位，表面未干净；不锈钢没有或活化处理不到位，不锈钢表面的氧化膜没有完全去除或没有保证工序的连续性使自然氧化膜又生成；镀铬工艺不当也会影响膜基结合强度。
铸铁、钢在镀铬后均应经去氢处理，以防止氢脆，尤为球铁存在水脆现象，一定要经去氢处理，其处理温度与保温时间比灰铸铁的要高些、长些。一般为300℃，工艺上应严禁＞350℃，防止铬层硬度下降。
国标规定镀铬层硬度应≥800HV0.01（试验力98.07×10-3N）
外圆面镀铬代号：CRF～CR4；半镶嵌结构镀铬代号：CRIE～CR4E；镶嵌结构镀铬代号：CRIF～CR4F。镀铬层厚度：
CRF－最小厚度0.005mm.
CRI—最小厚度0.05mm.
CR2—最小厚度0.1mm.
CR3—最小厚度0.15mm.
CR4—最小厚度0.2mm.
五、氮化
1、氮化层硬度与材料成分关系较大，含铝、铬量高的材料氮化后，硬度值高，一般宜用氮化钢氮化。
2、氮化处理与特点
3、 氮化层硬度HV 之测量有金相法与硬度法两种。对氮化钢质活塞环，由于渗氮层较薄，
通常用维氏硬度计（HV ）进行测量时，选择试验力宜根据渗氮层深度进行选择，深度较浅的选用较小的试验力。氮化后的半成品一般选用5Kgf 的试验力，对成品一般采用0.2Kgf 的试验力。图2为氮化层深度与其硬度的关系。对氮化层脆性压痕等级判定：1级和2级合格；3级和4级不合格。活塞环生产厂应严格控制，正常情况下应该都是1级。
4盐浴氮化按盐浴炉渗氮形成的渗氮层氮化物有Fe 2N 、Fe 3N 、4N 、其中Fe 3N 及Fe 4N 的韧性比Fe 2N 高。目前QPQ 盐浴复合处理，2000年底，仪征已引进QPQ-600型氮化盐浴复合生产线（详见2001年11期《工具技术》。盐浴氮化层金相组织，由外向内分别为氧化膜及疏松层、化合物层、扩散层，环表面的黑色氧化膜（衬环表面）仅几微米，它与化合层构成耐蚀层。疏松层有利于初期磨合，但是工件表面起皮，厚薄不均，影响表面粗糙度，所以应控制在0.015mm 之内，化合物层是主要部分，为白色，同主要的ξ相—合金碳氮化物Fe 2-3CN 和次要的γ1相—合金碳氮化物Fe 4CN 组成，扩散相是过渡组织，金相显微镜下为灰暗成分主要硬度离表面距离注；HV＞700处作为氮化层深
为氮在α—Fe中的固溶体或过饱固溶体，随时着冷却析出针状Fe4N组织。
5气体氮化操作注意点
一是高合金钢有钝化膜，一般氮化前宜在一定温度下通入氨气（NH3）处理，去除钝化膜；采用NITREG处理工艺，工艺本身能去高合金钢的钝化膜，渗层均匀且表面粗糙度好。
二是控制氮势，供氮不足，渗层浅表面硬度低；供氮过量，形成一层脆而过厚的化合物，易引起脆裂；
＞480℃
H2
NH3 N Fe+3
2
氮势为；（Np）:(P H2)3/2σNITREG处理能监测和控制“氮势”氮化质量良好。
三是氮化温度达570℃时，可能会造成硬度下降。为避免硬度下降，须在球铁中应添加锡（Sn）或锑（Sb）.日本采用加锡；美国采用锑。
6目前氮化的三种方法国内外都有采用，趋向是气体氮化和盐浴氮化。
钢环气体氮化形成高的HV值，具有良好的耐磨性和较好的抗熔着磨损性，它表现在小型活塞环包括侧面在内的磨损及缸套磨损方面效果良好。气体氮化主要用于马氏体不锈钢。日本理研等和国内多数马氏体不锈钢活塞环都采用气体氮化。
盐浴氮化在工艺上近来进展很快，国内外近来新建的盐浴氮化生产线较多，它生产率高，成本较低，HV值较高，无公害。它主要用于奥氏体不锈钢活塞环，尤为衬环的氮化。
离子氮化比气体氮化，盐浴氮化生产率低，成本高，HV值较低，离子氮化活塞环变形很小，它对环的光密度（漏光度）有好处。目前用于小批量活塞环的氮化处理。
7国内已出现氮化处理的专业厂，经氮化处理后可以做到色泽均匀，HV值高，但氮化层深度不够均匀，有待改善。
8作为过渡层的氮化，镀铬处理
氮化和镀铬可直接作为活塞环的工作表面处理层。在今天来看，对于很薄的表面涂层来说，还是一个良好的过渡层，只有依附在硬而牢靠的过渡层上面，很薄的表面涂层才能真正发挥它应有的抗熔着磨损，减磨、润滑、耐磨等作用。为提高质量、降低成本必需做到过渡层较薄且均匀，为此工艺上应注意：
（1）各处各方的离子有均匀的沉积速度或氮化层深度形成速度要均等；
（2）宜采用工件自转；
（1）镀铬或氮化前的活塞环有正确的几何形状和良好的表面粗糙度；
（2）注意与很薄的表面处理层有好的膜基结合强度
关于采用氮化后镀—薄层装饰铬，可改善初期磨合性能，稍有利于抗熔着磨损；但反之镀铬后不能采用再加一薄层氮化处理来提高耐磨性，这是因为镀铬层在氮化处理温度（＞500℃）下，HV值会较大幅度降低，宜采用低温气体氮碳共渗，它不影响镀铬层的HV值，能提高表面硬度，消除环的内应力。
六、激光处理
激光处理技术是采用激光加热活塞环外圆部分工作面，使其局部表面熔化、过热、配合一定的激光处理速度，使液态金属迅速向冷基材放出热量，靠基材自身的热传导产生急冷（激光处理截面积与活塞环截面积之比值≤1%），冷却速度达103—104°C/S，形成快速淬火，使液相迅速变为固相，其硬度HV可达800-1100。该激光处理层的组织由隐针马氏体（浅灰色部分），残余奥氏体（白色部分）显微孔洞（黑色部分）三部分组成。在这混合组织中，这稳针马氏体有着比莱氏体高的硬度，但它不脆，成为混合组织的支承相，是耐磨的
骨干；残余奥氏体是隐针马氏体之间的混合物，也是整个混合组织与基材之间的结合物，可以说它是混合组织中的粘结调和剂，使混合组织有良好的强度和韧性；显微孔洞是在液态速冷凝固中形成，有点类似于铸铁的气缩孔，其特点是细小、孔洞未端不呈切口，而呈小圆弧状，所以它不存在切口应力，不易产生开裂变形，与气缩孔明显不同的是它们多数互相串连，形成毛细管。参考资料“改善由激光处理，汽车零件的磨损特性”一文指出：活塞环表面激光处理，通过毛细孔（指显微孔洞）作用，提高了润滑油压力，可以保持油压维持油膜，从而减少往复零件（活塞环）的磨损。由上可知：激光带的这种混合组织有着高的耐磨性、润滑性及良好的机械性能。在生产使用过程中不会造成激光带局部开裂或剥落。
激光带浅且较窄，造成激光区液态转向固冷却速度特快，使活塞环基材基本上不升温，整个激光带形成过程对活塞环基材影响甚微，从机械性能看它不改变E、σbb等，从外形看，它不改变环的尺寸形状，这是激光处理的一个优点，激光处理宜安排在珩磨后进行。经湖南省科委激光协作组、戚墅堰机车车辆工艺研究所、长沙铁道学院、部分国内活塞环企业有关试验有、表面激光处理的活塞环大都采用了一片环外圆工作面布置2-3条激光硬化带，取得良好效果。激光硬化带与环的侧面平行，它位于桶面环的非棱边及非拐点处，在拐点上下各布置了一条硬化带。这种布置比一片环只有一条硬化带的好。前者的布置为基材—硬化带—基材—硬化带—基材。后者为基材—硬化带—基材，前者桶面拐点处为基材，后者则为硬化带，十分明显，双激光带（2条激光硬件化带）的有利于初期磨合；而且在双激光带之间的基材区，其磨损要比激光硬化带快些，通过磨合，该地区形成储油带，油膜保持性好。从制造工艺要求讲，双激光带的带宽较窄，单激光带的较宽，一般激光带较窄的质量容易控制，所以双激光带的布置效果比单激光带要好，当环高大于6MM时，可采用3条激光带，此时应注意中间一条激光硬化带的窄，一般为0.3-0.4mm，带宽不利于初期磨合。激光带的带宽宜为0.3-0.7mm,带深宜为0.07-0.20㎜。带宽过小会影响耐磨效果；带宽限过大不利于快速磨合。带深过浅，会造成硬度HV值偏低，大都因为焦点处功率密度低或扫描速度过快，硬化带处熔融金属较浅，其过热度不足，淬火力度不够，致使HV值＜830，有时不足800，影响到激光硬化带混合组织的致密性和耐磨性；带深过深；激光硬化带处熔融金属过多，热容量大，减慢了熔融金属的自行淬火冷却速度，造成HV值偏低。由上可知，带宽带深应适度，尤为带深对激光硬化带质量影响较大，不能过浅或过深。从使用效果看，带宽0.3-0.7㎜，带深0.07-0.20㎜效果较好，过宽、过深未见好的结果，反而是影响了快速磨合或使耐磨性变差。激光处理装置由激光器聚焦系统和激光淬火机床三部分组成。激光器输出激光，聚焦系统是激光经过它提高激光功率密度，根据不同材质及表面现象粗糙度、有无涂料及涂料*涂料或预处理层，不但要求对激光的吸收率变高，而且这一层要薄而均匀，与结合强度要较好。
对激光功率的反射损失率选择不同的离焦量控制照射面积。激光淬火机床是安装活塞环、使之转动和步进移动，使激光对环进行一定位置一定速度的扫描处理。激光输出功率通过电源系统控制其工作电流进行调节，激光输出功率密度通过聚焦系统进行控制。激光的功率、光斑大小、扫描速度应按照具体条件；环的材质，外圆工作面的表面粗糙度，涂料环的基本直径d1。要求激光硬化带的带宽及带深，经过试验确定最佳的激光处理工艺参数。激光照射到环外圆工作面的有效功率密度P有效为：
P有效=E×（1-反射损失%）
上式中E，焦点处功率密度。反射损失率与激光照射面的温度有关，温度较高，反射损失有所下降，该值与活塞环的材质、无涂料时照射面的表面粗糙度或涂料的关系很大。当无涂料是铸铁环常温下的反射损失率为：活塞环外圆经精珩至.0.1以上为84%-90%；活塞环外圆经精外至1.6为50%-55%；上涂料后反射损失率约＜35%，在活塞环材质中，等同条件下钢的反射损失率最大；球铁的次之，灰铸铁的最小，其中又以石墨数量多的反射损失率较小。
焦点处功率密度E=W-P S =4（W-P πf 2Q 2
(W/㎝2)
上式中W ：激光输出功率；
P ：功率损失；
S ：焦点处光斑面积；
F ：聚焦透镜的焦距； Q ：激光束的发射角；
E 值大，激光过程达到到所需要工作温度的时间就短，即可缩短扫描时间，这样就不易造成表面氧化、脱碳、成渣、有利于熔融金属的迅速冷却，并对基材温度变化影响甚少，保证激光环的质量及提高生产率。由于焦点处光斑面积S 为激光硬化带的带宽阻止，所以E 值的提高依靠提高W 值和减少P 值。为减少激光束在传输过程中的能量损失，宜采用直射（指不经反射镜反射）并经短焦距透镜聚焦，在焦点附近照射活塞环外圆面，以提高E 值。减少P 值主要是降低反射损失率。活塞环材质是经黑化处理后再进行激光处理，以减少反射损失率；此外对环外圆面的表面粗糙度，凡要求精珩的、宜在精珩后再粗珩一次、粗珩量应控制留有精珩痕迹，形成精珩、粗珩交叉相间的表面，或精珩以后经喷丸处理，使表面形成许多细小的凹坑，这样一方面降低表面粗糙度以减少功率损失，另一方面提高了激光面的储油能力，改善了环的润滑功能。
激光束照射工件的表面温度近似地与功率密度成比例，与照射时间的平方根比例。
E 值过小，环外圆面加热深度不足；扫描速度过快也会得到同样结果，使环外圆面激光带处得不到足够热量，达不到要求的淬火温度，使HV 值低，扫描速度过快还使激光带带深过浅。反之E 值过大，对环加热深度增加，但工件表面受热过多，使熔融金属的冷却速度不快，影响HV 值，使之不高。
在激光处理中，扫描速度快，就减少了E 值；反之扫描速度慢就增加了E 值。要控制扫描速度就要控制激光照射时间，即要控制活塞环外圆工作面的线速度。
实践证明：有效功率密度P 有效宜为104W/㎝2或稍大些，对非表面涂料的活塞环进行激光处理的E 值一般为8.5～12×104W/㎝2；对于非表面涂料的铸铁环，在P 有效为104W/㎝2；激光的照射时间约为0.2秒，激光处理过程中，环外圆的线速度与激光的照射时间应相配合，即激光扫描一个光斑直径的距离约为0.2秒。
由于CO 2激光器比其它气体激光器的能量转换效率高、输出功率大，故大都采用CO 2激光器。生产实践说明输出功率必需稳定，否则直接影响到激光硬化带质量。温度对CO 2激光器输出功率W 影响很大：W=A.T -3/2式中A 为常数；T 为绝对温度，该式表明温度升高，输出功率W 下降，所以要保持W 值的稳定，必需冷却工作气体（可采用水冷却，液态空气或液态氮冷却管壁），使其温度稳定，从而稳定W 值。建议采用多波型激光器，其W 值稳定，较易实现自动控制的激光处理数控化。激光环宜采用桶面环，不宜采用锥面环，因为处在锥面上的激光带不能充分发挥它的作用。油环宜在刮油边的中间地段布置激光硬化带，上下各一条。钢质环及铸铁环表面粗糙度在0.1 以上的宜先经喷丸或粗珩处理，也可先经黑化预处理后再进行激光处理。其中黑化处理必需满足：黑化涂料能喷涂或刷涂，做到涂层薄而均匀，而且涂料对基材（钢或铸铁）有效好的附着力。目前采用的涂层有胶体石墨及表面磷化，黑化预处理工艺过程一般为：除油 水洗 表调 黑化处理 清洗 烘干。黑化涂层减少了激光功率密度的反射损失率，提高了对激光功率密度的吸收率，一般能提高激光硬化带的硬度，此外还可以在涂料中加入合金元素添加剂，使激光硬化带合金化。
国内激光环度生产的机型较多，其中柴油机的占多数，产品有；90、95、105、135、16V280、10L207等，实践表明激光环与多种缸套匹配良好，缸套磨损小，激光环与镀铬环，喷钼环
相比较，其磨损大都为镀铬环，喷钼环的80%—100%，大型环激光处理后经15-20万公里运行，润滑油耗低。与镀铬环相比，激光环不存在镀铬环抗拉缸性能差的问题、激光处理过程无公害、无三废处理，工序简单，易实现自动化操作，成本低；按目前情况比较激光环的生产率必需采用多头激光器，一次激光处理不再是一片环，而是5-15片，建议有关活塞环企业与有关科研单位在这方面下功夫，使激光环能批量投产，能建立像NPR那样的激光处理专用生产线，实现自动化生产，使激光环质优价低，具有大的商业竞争力。
关于激光硬化带国内目前还没有一个统一标准，建议检验项目包括下列部分：
（1）激光硬化带尺寸：小环为带宽±0.1；带深±0.03；
大环为带宽±0.15，带深±0.05；
（2）激光硬化带显微硬度HV＞800；
（3）激光硬化带金相组织，应包括对稳针马氏体，残余奥氏体，显微裂纹的形态，分布，大小及数量作出规定。
（4）膜基结合强度，包括试验方法及评判标准，目前激光的应用常与其它表面处理复合，已有试验结果为：
A离子氮化后再激光，硬度略有增加，硬化深度有显著增加；
B已激光表面渗氮，则短时间内可获得很高的表面硬度；
C激光前在工件表面喷涂陶瓷过渡层；Nicr,Nial,Nicral等或者在特定介质中涂溥聚合物或Al,cr,Ti等金属后再进行激光处理，形成多孔的陶瓷耐磨层，在碳化物网络中包含约
0.5微米碳化物微粒。在生产中常用的激光预处理方法为磷化和涂覆法，磷化法一般认
为高温磷化和中温磷化效果较好，其中锌钙系磷化对激光吸收率可达92%以上；涂覆法采用喷涂或刷涂，由涂料骨料（石墨、碳墨、碳素墨汁等），粘结剂（树脂、水玻璃）及稀释剂（无水乙醇，香蕉水等）组成。
激光环优点：具有良好的膜基结合强度，低的磨擦系数、良好的抗拉性能和减磨性，缸套磨损小；它能与多种缸套匹配，使用中能较好的保持油膜完整性，省油，且能减少有害排放。
七、镍基复合分散镀
现代车用发动机朝着高转速、高功率、低排放、
轻量化的方向发展，对与发动机整机性能密切相关的活塞环，缸套等零件的性能提出了更高的要求，传统的铸铁材质和一般的表面处理的活塞环等组件已难于满足现代发动机的性能要求。国内外都在为提高活塞环、气缸等零件的可靠性和使用寿命进行大量的探索和研究，镍基复合分散镀就是一种应用于发动机的活塞环、气缸套等零件表面处理新工艺、它能提高硬度、耐磨性、减磨性和使用寿命，且能降低该零件的选材标准，有效降低成本，提高效率，可推广使用。
复合分散镀是用固体微粒（分散粒子）与基质均匀沉积在基体表面形成复合镀层，它包括复合电镀和复合化学镀，目前复合化学镀主要集中于Ni-p镀液。
二十世纪八十年代末、日、美、德已研制开发了应用于缸套、活塞环和活塞表面处理上的复合分散镀。使用最多的为NCC（镍基陶瓷复合分散镀），其基质为Ni-P,固体微粒有BN.Sic.SIO2.B4C.Si3N4等，典型代表为Nikasil,即是（Ni-P）-Sic,其镀层表面硬度可达HV1350；另一典型代表是CPN-200，它是在Ni-co-p基质中加分散粒子Si3N4进行复合镀，再通过硬化热处理，使其硬度值达Hv800以上，用于活塞环镀膜厚度一般为5-10um,耐磨耐蚀性强、抗熔着磨损性能好，它在日本已批量投产。
日本钤木、雅马哈、川崎等公司将NCC用于的摩托车二冲程发动机、四冲程发动机的气
缸和活塞表面处理上，日本的活塞环公司也成功地将NCC 镀层的各种变型运用到桶面活塞环表面处理上，保证了顶环最佳磨合效果，使之具有优良的抗磨性能和抗熔着磨损性能。
1、 复合分散镀对缸套、活塞环使用性能的影响
镍基复合镀镀层和基体具有良好的结合力，一般与钢基体的结合力为2.1-4.2Mpa ，而镀铬的为0.9Mpa ；硬度高可达400-700HV ，经过适当的热处理可达1050HV 以上；耐磨性能好，由于其摩擦系数小比镀硬铬的更具良好的耐磨性能；耐腐蚀性好、镀层的表面质量好。镍基复合镀镀层在车用发动机的缸套、活塞环表面处理上，还可以按不同发动机的某些特殊要求，加入不同的固体微粒可获得不同的功能，一般可分为三类；
1） 为增加耐磨性、提高硬度、镀层可达HV ＞800的，如Sic 等；
2） 为增加自润滑性能，具有减磨抗粘着、抗熔着磨损的，如PTFE 等；
3） 既具有优良的自润滑性和减磨性，又具有较强抗熔着磨损性能的，且耐磨性优异的，
如Si 3N 4、BN 等。常用固体微粒的物理性能见表1
固体微粒一般粒度为0.1-10um ，粒度过大难于包覆在镀层中，且镀层粗糙；粒度过小容易在镀液中结块，从而导致微粒在镀层中分布不匀。
从图1可知：SI 3N 4在众多的固体微粒中，不论抗熔着磨损还是耐磨、减磨都有很突出的表现，多种的复合分散镀的耐磨性均比镀铬层好得多，Tic 、TiN 本身耐磨性十分好。
从图2可知：复合分散镀在耐熔着磨损方面是个很好的镀层，它比镀铬、氮化层的抗拉缸性能要优越得多。
由图3可知：薄复合镀（镀层厚不大于10um ）具有良好的耐磨性能。
图1复合分散镀的分散材料对滑动性能的影响
表面处理镀铬
喷钼氮化复合镀临界面压Mpa 以上
分散粒子比较材料镀铬
耐磨损性活
塞环
磨损
量
um
缸
套磨损量
超高压摩擦试验机
熔着磨损
的临界面
压排气量1.3-4L 最高转速*全负荷有铅汽油顶环外圆磨损（um/100h)
采用PTFE、氟化石墨、MOS2等复合镀层具有比硬铬低的摩擦系数，且在受热状态下仍能保持良好的润滑性能，可防止摩擦副双方直接接触，减少粘着磨损，使耐磨性能大大提高，试验数据参见表2
2镍基复合镀工艺特点
复合电镀是一种特殊工艺，应注意固体微粒的选用，不同的固体微粒性能不同，复合镀层的功能也不同，要求粒度大小不同分散粒子要混合均匀。为保证微粒在电沉积过程中能均匀地悬浮在镀液中，一般采用搅拌机，空气、超声波等搅拌镀液。固体微粒使用前后还应用表面活性剂进行润湿处理，使其带上正电荷能顺利在阴极上进行电沉积，复合化学镀与复合电镀相比，它虽然产品镀层致密，性能优越，不需外加直流电源，但镀液稳定性差，控制（镀液补充，调整，处理，再生等）比复合电镀的困难。当膜基结合强度差时，还要进行预处理，即采用过渡层的办法。一般过渡层作用有二个，一是过渡层与基体和镀膜都有很好的结合力，造成镀膜能间接地牢固结合在基体上；二是对薄镀膜尤其是以耐磨为主的硬质薄镀膜，在基体又不硬的情况下，过渡层是个支承膜，形成梯度硬度的梯度支撑，使工件表面上具有耐磨性，选择复合镀的基质与固体微粒除了要满足镀层要求（耐磨性、耐熔着磨损性能、减磨性、热导率等）此外，还应该注意镀层与基体（被镀材料）的热膨胀系数要相近，以防止活塞环或缸套在热胀冷缩的应力下造成镀层与基体分离剥落而带来的麻烦。
2.1复合电镀工艺的重点在镀液配方，一定要严格执行工艺要求，使工艺参数稳定在要求范围之内。
2.2镀前处理
镀前处理质量如何，对复合镀质量影响极大，所以必须高度重视，工件表面除油要干净，如果工件表面除油不完全则会漏镀；工件表面粗糙，沉积Ni-P合金时镀层则不均匀，并易生成小颗粒，它脱落后形成众多的催化核心，降低了镍、磷的利用率，甚至使镀液分解；工件表面活性剂进行润滑处理，这样能顺利地在工件表面上沉积，而且膜基结合强度较好。
化学镀基体表面必须具有催化作用，所以对非催化表面在镀前得进行预处理，使其表面
活化才能进行化学镀，例如对灰铸铁、球墨铸铁都要对工件表面的石墨进行活化或埋孔封闭处理。如果基体表面不具有催化作用，而镀液本身自发进行氧化还原反应，那么镀液自然分解，使镀液很快失效。
化学镀镍溶液是将还原剂和氧化剂混合溶解在一起的，处于热力学不稳定状态。因此一定要加稳定剂。如S、Se.Te.Pb2+等延长镀液使用寿命。
化学镀中加入铬化剂，如乳酸等抑制亚磷酸镍析出稳定了镀液；加入缓冲剂使镀液PH 值维持在最佳范围。
由于施镀中有效成分的不断消耗，成分在不断变化，所以要进行及时调整。
2.3工艺参数对镀层的影响
在一般生产工艺参数范围内，随PH值的增加，沉积速率加大，沉积层中磷含量有所下降；施镀温度提高，沉积速率增大，但膜基界面结合强度减小；随硫酸镍浓度增大，沉积速率加大，当硫酸镍浓度在15%/L左右，膜基界面结合强度出现峰值；随柠檬酸钠的浓度的增大，沉积速率减小，但膜基界面结合强度加大；次亚磷酸钠浓度在20%时沉积速率和膜基界面结合强度较佳。
2.4化学复合镀的热处理
含磷8%以上的Ni-P合金是一种非晶态镀层，化学镀Ni-P-Sic镀层是一个多分子膜层，在250℃以下时，硬度变化不大，当温度升到400℃区间，从非晶态中析出大量细小的Ni3P-Ni,镀层中晶格畸变加重。其中Ni3P呈弥散分布，显示出调幅结构，从电子衍射花样上可明显看出，珩射斑从300℃到400℃随温度增加而增加，说明Ni3P增加。Ni3P是金属间化合物，具有很高的硬度，使镀层硬度也升高。到400℃时Ni3P完全析出，镀层硬度达到最大值。但进一步提高温度，Ni3P相增大了聚集长大的机率，失去了弥散强化作用，导致镀层的硬度下降。所以在Ni-P（P＞８％）合金镀层的热处理中，热处理常选定温度为400℃。
３镍基复合镀层的检验
３．１分散粒子大小分布通常采用高倍金相显微镜观察。
３．２孔隙率按ＧＢ５９３５－８６采用表面贴纸法。
３．３耐蚀性等级制按ＧＢ６４６１－６６标准图评级。
３．４镀层厚度按ＧＢ５９２９－８６可采用测厚仪，增重法或金相测定。
３．５微粒含量比浊法或物理法（一般用扫描电镜测定）。
３．６膜基界面结合强度按ＧＢ５９３３－８６评定，对缸套大都采用划痕法，对活塞环还可采用扭转９０°－１８０°方法进行检查。
３．７镀层硬度（ＨＶ值）
３．８Ni-P－ＳiC镀层的形貌分析
判断镀层Ni-P合金是晶态还是非晶态，用电子珩射法，X射线法均可区分。前者出现德拜环或珩射斑的为晶态，否则为非晶态，后者以整个珩射图形状区分，呈包状为非晶态，呈珩射峰的为晶态。
4小结
在国外Ni-P复合镀已批量投产，国内基本上缸套与活塞环还处在研制开发阶段。
在工艺上镀前处理较为复杂，有待进一步研究开发简易的工艺，此外国内复合镀商品液的供应、化学镀镀液稳定剂控制、废镀液处理等环境污染治理等必须预先考虑解决。
镍基复合镀由于基质和分散粒子的组成不同，可以构成多种功能，尤其在耐磨性、抗磨性、抗熔着磨损、减磨性等方面具有优异的性能、复合镀层的使用寿命为镀铬层、氮化层的数倍，是缸套、活塞环的一种很好的表面处理镀层，目前已成为缸套、活塞环等发动机零件热门处理方法之一。Nikasil.CPN-200工艺较为成熟。（NiB）复合镀，经350°-450℃热处理，
硬度可达1200HV 。（N-P ）纳米SI 3N 4微粒在高温下有抑制摩擦副之间的梨削效应，减小了镀层的微观切削和微观脆性剥落，具有很高的耐磨性能。此外，（Ni-P ）-碳纤维复合镀，多元合金电刷复合镀等也显示了更大的优越性 ，随着科技术进一步发展，对基质、固体微粒排列组合深入了解，对工艺进一步探讨，必将使缸套、活塞环达到更高的使用寿命。
附1
含磷8%以上的Ni-P 合金是一种非晶态镀层，化学镀Ni-P-SiC 镀层是一个多分子膜层，镀层含51.01%的Ni,29.38%P,3.64%的Si,3.88%的C ，0.75%的O 和10.08%的Fe 。由图4可 知，
在250°C 以下时，硬度变化不大，当温度升到400°C ，镀
层中晶格畸变加重。从非晶态中析出大量细小的Ni 3P-Ni （面心立方晶格），其中Ni 3P 呈弥散分布，显示出调幅结构。从电子衍射花样上可明显看出，珩射斑从300℃到400℃
随湿度的增加而增多，说明Ni 3P 增加。Ni 3P 是金属间化合
物，具有很高的硬度，使镀层硬度也升高。到400℃时Ni 3P
完全析出，镀层硬度达到最大值。但进一步提高温度，Ni 3P 相增大了聚集长大的机率，失去了弥散强化作用，导致镀层
的硬度下降。所以在Ni-P （P ＞ 8%）合金镀层的热处理中，
热处理常选定温度为400℃。晶态与非晶态Ni 层比较表3
镀层
硬度HV
热处理温度图4热处理温度与复合分散镀的硬度
八、喷涂
喷涂或热喷涂（或称熔射）是指采用专用设备把固体材料熔化（或软化）迅速喷射到工件表面形成涂层的方法，一般喷涂有以下分类：
线材喷涂
棒材喷涂
火焰喷涂粉未喷涂
燃烧法超音速喷涂
爆炸喷涂
热喷涂
电弧喷涂常压等离子喷涂
电加热法等离子喷涂低压或真空等离子喷涂
线爆喷涂感应等离子喷涂
用于活塞环、气缸套的喷涂主要有火焰喷涂、等离子喷涂及线爆喷涂等。喷涂材料以钼为主、经过喷涂处理后的活塞环、气缸套，明显提高了抗熔着磨损能力。抗拉缸性能力。这是因为
钼的熔点高（2630℃）有，且其喷涂处理后的表面孔隙率适度，从而改善贮油性能，即便油膜破裂时，氮化钼还能产生润滑作用。日本NPR 等公司的等离子喷涂、火焰喷涂线投入批量生产。喷钼还有以下显著的特点为。
1） 喷钼层硬度可达700Hv a1以上，一般为850-1050 Hv a1，最高达1300 Hv a1；
2） 摩擦系数低，抗拉缸性能好；
3） 钼熔点高达2630℃；
4） 导热性好；
5） 松孔贮油性能好。
喷钼与镀铬等表面处理方法比较，显见喷钼处理的熔着高，贮油性好，耐蚀性强，尤其是抗拉缸性能强；而镀铬处理的缺点是容易降低基体疲劳强度，且磨合性差，有拉缸倾向。喷钼的缺点是喷钼层耐磨性比镀铬层差。
1火焰喷涂
喷涂材料的形态可分为线材、棒材和粉材，当涂层材料的熔滴喷射速度超过音速形成速喷涂。图1为线材喷涂工艺简图。
火焰温度达2500°
C-3000℃，金属丝在高温下呈熔滴，随着火焰、
喷射向工件表面获得涂
层。线材不用纯钼，而
采用钼、铁及合金制成。
铁及合金的加入主要是
提高耐磨性和降低成
本。钼是一种自粘接材料，可与多种金属、合
金形成冶金结合。对不
同机型发动机活塞环涂层厚度应是不同的，中、小型发动机活塞环一般涂层厚度为0.10-0.20mm,涂层过薄，较易产生剥落；涂层过厚，膜基界面结合强度因内应力大而变差。一般膜基界面结合强度（抗拉）为30-35N/㎜2，涂层硬度1000-1300Hv a1,涂层孔隙率小于20%-30%，孔隙尺寸（在横截面上最大孔径）小于45um ，活塞环外圆面喷涂形式有两种，一种是镶嵌式；另一种是外圆面整体喷涂，其主要工艺对数为：金属丝材料组成成分、金属丝直径、压缩空气与混合气体的混合比、喷射距离、金属丝进给的速度、喷枪和工件表面相对运动速度等。
上世纪八十年代，美国活塞环厂家在活塞环喷涂处理方面即采用了超音速喷涂（HVOF ）。由于火焰速度高达1372m/s ，温度适中，膜基界面结合强度高，涂层细且致密，孔隙率小于10%。上世纪未又开发了空气和紫油为燃气源的新方法，因此成本下降，使超音速喷涂方法得到更广泛的推广和应用。火焰喷钼层的特色使缸套表面能有效的保持油膜，使其有良好的抗熔着磨损能力。
2、 等离子喷涂
上世纪末，欧、美、日本的部分汽车制造公司，申请了关于活塞环、气缸孔等离子喷涂专利，等离子喷涂工艺生产简图，如图2所示，其原理是在阴极和阳极之间产生一个电弧，然后使加热到6000℃惰性气体通过此电弧。此时外层电子就从气体原子上分离出来，形成了等离子体。当等离子体从喷嘴中喷出时，截体气体将粉未射入等离子体中。等离子体将粉未加热并使粉未加速射向基体形成镀层。此项技术关键在于正确控制电弧电流大小、供粉速度、
金属丝的输送装置图1线材喷涂工艺简图
不锈钢常用表面处理方法
不锈钢常用表面处理方法： 不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。故广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，环保行业，家用电器行业及家庭装潢，精饰行业，给予人们以华丽高贵的感觉。 不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术发展程度。 1不锈钢常用表面处理方法 1.1不锈钢品种简介 1.1.1不锈钢主要成分：一般含有鉻(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)等优质金属元素。 1.1.2常见不锈钢：有鉻不锈钢，含Cr≥12%以上；镍鉻不锈钢，含Cr≥18%，含Ni≥12%。 1.1.3从不锈钢金相组织结构分类：有奥氏体不锈钢，例如：1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni11Nb，Cr18Mn8Ni5。马氏体不锈钢，例如：Cr17，Cr28等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不锈钢。 1.2常见不锈钢表面处理方法 常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法：①表面本色白化处理；②表面镜面光亮处理；③表面着色处理。 1.2.1表面本色白化处理：不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经过人工表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NiF二种EO4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。但这种方法成本大，污染环境，对人体有害，腐蚀性较大，逐渐被淘汰。目前对氧化皮处理方法主要有二种： ⑴喷砂(丸)法：主要是采用喷微玻璃珠的方法，除去表面的黑色氧化皮。 ⑵化学法：使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。从而达到不锈钢本色的白化处理目的。处理好后基本上看上去是一无光的色泽。这种方法对大型、复杂产品较适用。 1.2.2不锈钢表面镜面光亮处理方法：根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。 1.2.3表面着色处理：不锈钢着色不仅赋予不锈钢制品各种颜色，增加产品的花色品种，而且提高产品耐磨性和耐腐蚀性。不锈钢着色方法有如下几种： ⑴化学氧化着色法； ⑵电化学氧化着色法； ⑶离子沉积氧化物着色法； ⑷高温氧化着色法； ⑸气相裂解着色法。 各种方法简单概况如下： ⑴化学氧化着色法：就是在特定溶液中，通过化学氧化形成膜的颜色，有重铬酸盐法、混合钠盐法、硫化法、酸性氧化法和碱性氧化法。一般“茵科法”(INCO)使用较多，不过要想保证一批产品色泽一致的话，必须用参比电极来控制。 ⑵电化学着色法：是在特定溶液中，通过电化学氧化形成膜的颜色。 ⑶离子沉积氧化物着色法化学法：就是将不锈钢工件放在真空镀膜机中进行真空蒸发镀。例如：镀钛金的手表壳、手表带，一般是金黄色。这种方法适用于大批量产品加工。因为投资大，成本高，小批量产品不合算。
表面处理知识
表面处理小知识 一.何谓表面处理? 为了保护金属不被腐蚀剥落,增强金属本身的耐磨性/耐热性及其它性质.增加金属表面之色调.光泽美等各种之操作,称为金属表面处理. 二.金属的性质: 1.一般在常温下呈固体状,不透明而具有光泽; 2.易传电与热; 3.可在常温下伸延或扩展,将其熔解浇铸于模具内可以成形,加热后会软化,可予以表面加工处 理. 三.厂内常用金属: 铜料：黄铜磷铜(红铜) 铁料：不锈钢 合金：锌合金 四.厂内常用材料硬度分类:1/4H 1/2H H EH SH等; 五.常见表面处理类型: 电镀:锌锡镍银金铬铝(塑料材料)等 电着烤漆(亮面及喷点) 阳极处理热处理 六.厂内产品现有加工方式: 挂镀拖镀(刷镀浸镀) 滚镀 七.电镀加工基本流程: 前处理----清洗----中和1----清洗----打底----清洗----中和2----镀层----清洗----热水洗----脱水----烤箱 前处理:热脱剂冷脱剂电解剂超声波 中和2:铜底:用硫酸镍底用盐酸 连续镀 放料→热脱(除脱油及脏物)→水洗→电解(加强清除外观脏物) →水洗→活化(清除表面氧化层) →水洗→Ni1 → Ni2 →Ni3………( Gold 、Au、Sn等)→水洗→烘干(100℃)→收料滚镀 放料→热脱(铁材抛光)→电解→活化→打铜底(40分钟/80-120u")→Ni(40-50 分锺)→清洗→甩干→烘干(150℃) 挂镀: 上挂→热除油(30分锺) →超声波除油(1-5秒) →水洗→电解除油(1-5秒)→ 水洗→酸洗→水洗→打铜底(10秒/40-60u") →水洗→中和(5%硫酸) →镀 Ni(15分锺以上) →水洗(8道) →烘干(10-20分锺/120-170℃) 八.常见表面处理加工膜厚: 1U’=40u”(39.7u”) 电镀具体膜厚按客户及工艺要求 金: 铜底/镍底银:铜底/镍底 锡:均为铜底,以便吃锡 锌:钢铁类产品表面处理,起防锈作用. 九.检验及判定项目: 1.外观检测:
常见金属表面处理工艺
金属表面处理种类简介 电镀 镀层金属或其她不溶性材料做阳极，待镀得工件做阴极,镀层金属得阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子得干扰,且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子得溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子得浓度不变。电镀得目得就是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属得抗腐蚀性（镀层金属多采用耐腐蚀得金属）、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、与表面美观。 电泳 电泳就是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷涂料离子移动到阴极，并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物,沉积于工件表面。 电泳表面处理工艺得特点： 电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑得优点，电泳漆膜得硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。电泳工艺优于其她涂装工艺。 镀锌 镀锌就是指在金属、合金或者其它材料得表面镀一层锌以起美观、防锈等作用得表面处理技术。现在主要采用得方法就是热镀锌. 电镀与电泳得区别 电镀就就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金得过程。 电泳：溶液中带电粒子（离子）在电场中移动得现象。溶液中带电粒子（离子）在电场中移动得现象。利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离得技术称为电泳技术. 电泳又名—-电着 (著），泳漆,电沉积。 发黑 钢制件得表面发黑处理，也有被称之为发蓝得。其原理就是将钢铁制品表面迅速氧化，使之形成致密得氧化膜保护层，提高钢件得防锈能力. 发黑处理现在常用得方法有传统得碱性加温发黑与出现较晚得常温发黑两种。但常温发黑工艺对于低碳钢得效果不太好。A3钢用碱性发黑好一些。
不锈钢表面处理过程常见问题及预防措施
不锈钢表面处理过程常见问题及预防措施 不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。故广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，环保行业，家用电器行业及家庭装潢，精饰行业，给予人们以华丽高贵的感觉。 不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术发展程度。 1不锈钢常用表面处理方法 1.1不锈钢品种简介 1.1.1不锈钢主要成分：一般含有鉻()、镍()、钼()、钛()等优质金属元素。 1.1.2常见不锈钢：有鉻不锈钢，含≥12%以上；镍鉻不锈钢，含≥18%，含≥12%。 1.1.3从不锈钢金相组织结构分类：有奥氏体不锈钢，例如：
1189，11811，1885。马氏体不锈钢，例如：17，28等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不锈钢。 1.2常见不锈钢表面处理方法 常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法：①表面本色白化处理；②表面镜面光亮处理；③表面着色处理。 1.2.1表面本色白化处理：不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经过人工表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是2O4和二种4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。但这种方法成本大，污染环境，对人体有害，腐蚀性较大，逐渐被淘汰。目前对氧化皮处理方法主要有二种： ⑴喷砂(丸)法：主要是采用喷微玻璃珠的方法，除去表面的黑色氧化皮。 ⑵化学法：使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。从而达到不锈钢本色的白化处理目的。处理好后基本上看上去是一无光的色泽。这种方法对大型、复杂产品较适用。
表面处理介绍
摘要：本文主要介绍不锈钢的几种表面处理工艺，介绍了其特性、优缺点以及如何应用这些工艺技术对不锈钢产品进行表面精饰，指出了不锈钢产品更广泛的用途及市场前景。关键词：不锈钢；表面处理技术；亚光处理；光亮处理；彩色处理 1、前言 不锈钢表面精饰处理技术分为亚光处理技术、镜面光亮处理技术、表面彩色处理技术。目前这些工艺技术应用于不同产品和不同领域都得到极好效果。 2、不锈钢亚光处理技术应用 不锈钢亚光处理技术是指加工成型的产品达到均匀的银白色，与不锈钢本身色泽一致，并具有金属光泽。这一般指制作大型不锈钢产品而言，因为大型不锈钢件经过卷板、冲压、折边和焊接加工过程，加工成型的工件表面有焊缝及油污、铁锈、黄斑等，既不美观，又易锈蚀，降低了其不锈钢产品的质量和价值。 要使不锈钢产品出厂达到美观，受到客户的欢迎，就必须对不锈钢产品进行表面精饰处理加工。 于大型不锈钢件产品一般采用成型后进行亚光处理，不过在处理前也可先作部件预处理，复合后再作最后处理。经过这个处理既能达到外表美观，又能提高其防腐性和防变色性能。也可先作喷砂处理然后再进行酸洗钝化处理来达到亚光目的。 经过上述方法处理后，不锈钢产品的防腐性可提高2~3倍。因为不锈钢之所以不会生锈主要由于有铬、镍成分存在，再经过亚光处理，不但能消除不锈钢基体夹杂的杂质和表面富铁层，而且能使铬、镍富集在表面，形成完整纯化膜，起到较好的防腐作用。 3、不锈钢镜面光亮处理技术应用 根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同，可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。 下面笔者分别介绍这三种工艺方法的优缺点，供大家参考选用，见表1。 表1 三种抛光工艺的优缺点 项目 方法优点缺点适用产品备注 机械抛光整平性好，光亮劳动强度大，污染严重，复杂无法加工，光泽下降，易生锈，投资
不锈钢表面处理常识,不锈钢焊接
不锈钢表面处理常识,不锈钢焊接有几种方法？2008年07月19日星期六10:50 A.M. 不锈钢表面处理的常识（一） 一、不锈钢的表面处理概述 不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。故广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，家用电器行业及家庭装潢，精饰行业。 不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术发展程度。 二、不锈钢常用种类 1、不锈钢品种 （1）不锈钢主要成分：一般含有鉻（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钛（Ti）等优质金属元素。 （2）常见不锈钢：有鉻不锈钢，含Cr≥12%以上；镍鉻不锈钢，含Cr≥18%，含Ni ≥12%。 （3）从不锈钢金相组织结构分类：有奥氏体不锈钢，例如：1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni11Nb，Cr18Mn8Ni5。马氏体不锈钢，例如：Cr17，Cr28等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不锈钢。 三、常见不锈钢表面处理方法 常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法：1、表面本色白化处理；2、表面镜面光亮处理；3、表面着色处理。 1、表面本色白化处理 不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经过人工表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NiF二种EO4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。但这种方法成本大，污染环境，对人体有害，腐蚀性较大，逐渐被淘汰。目前对氧化皮处理方法主要有二种： ⑴喷砂（丸）法：主要是采用喷微玻璃珠的方法，除去表面的黑色氧化皮。 ⑵化学法：使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。从而达到不锈钢本色的白化处理目的。处理好后基本上看上去是一无光的色泽。这种方法对大型、复杂产品较适用。 2、不锈钢表面镜面光亮处理方法 根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。这三种方法优缺点如下表1——1： 表1——1 项目方法优点缺点适用产品备注 机械抛光整平性好，光亮劳动强度大，污染严重，简单工件，中、小产品，整个产品光泽达不复
不锈钢表面处理常见问题及预防措施
不锈钢表面处理常见问题及预防措施 不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。故广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，环保行业，家用电器行业及家庭装潢，精饰行业，给予人们以华丽高贵 的感觉。 不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术发展程 度。 1 不锈钢常用表面处理方法 1.1 不锈钢品种简介 1.1.1 不锈钢主要成分：一般含有鉻（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钛（Ti）等优质金属元素。 1.1.2 常见不锈钢：有鉻不锈钢，含Cr≥12%以上；镍鉻不锈钢，含Cr≥18%，含Ni≥12%。 1.1.3 从不锈钢金相组织结构分类：有奥氏体不锈钢，例如：1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni11Nb， Cr18Mn8Ni5。马氏体不锈钢，例如：Cr17，Cr28等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不锈钢。 1.2 常见不锈钢表面处理方法 常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法：①表面本色白化处理；②表面镜面光亮处理；③表 面着色处理。 1.2.1 表面本色白化处理：不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经过人工表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NiF二种EO4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。但这种方法成本大，污染环境，对人体有害，腐蚀性较大，逐渐被淘 汰。目前对氧化皮处理方法主要有二种： ⑴喷砂（丸）法：主要是采用喷微玻璃珠的方法，除去表面的黑色氧化皮。 ⑵化学法：使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。从而达到不锈钢本色的白化处理目的。处理好后基本上看上去是一无光的色泽。这种方法对大型、复杂产品较 适用。 1.2.2 不锈钢表面镜面光亮处理方法：根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机 械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。这三种方法优缺点如下： 1.2.3 表面着色处理：不锈钢着色不仅赋予不锈钢制品各种颜色，增加产品的花色品种，而且提高产 品耐磨性和耐腐蚀性。
常用表面处理工艺流程介绍
常用表面处理工艺流程 （1）钢铁件电镀锌工艺流程 ┌酸性镀锌 除油→ 除锈→ │ → 纯化→ 干燥└碱性 镀锌 （2）钢铁件常温发黑工艺流程 ┌浸脱水防锈油 │ │烘干 除油→除锈→常温发黑→│ 浸肥皂液——→ 浸锭子油或机油 │ │ └浸封闭剂 （3）钢铁件磷化工艺流程 除油→除锈→表调→磷化→涂装 （4） ABS/PC 塑料电镀工艺流程 除油→ 亲水→ 预粗化（PC≥50%）→ 粗化→ 中和→ 整面→ 活化→ 解胶→ 化学沉镍→ 镀焦铜→ 镀酸铜→ 镀半 亮镍→ 镀高硫镍→ 镀亮镍→ 镀封→ 镀铬 （5） PCB 电镀工艺流程
除油→ 粗化→ 预浸→ 活化→ 解胶→ 化学沉铜→ 镀铜→ 酸性除油→ 微蚀→ 镀低应力镍→ 镀亮镍→ 镀金→ 干燥 （6）钢铁件多层电镀工艺流程 除油→ 除锈→ 镀氰化铜→ 镀酸铜→ 镀半亮镍→ 镀高硫镍→ 镀亮镍→ 镍封→ 镀铬 （7）钢铁件前处理（打磨件、非打磨件）工艺流程 1、打磨件→ 除蜡→ 热浸除油→ 电解除油→ 酸蚀→ 非它电镀 2、非打磨件→ 热浸除油→ 电解除油→ 酸蚀→ 其它电镀 （8）锌合金件镀前处理工艺流程 除蜡→ 热浸除油→ 电解除油→ 酸蚀→ 镀碱铜→ 镀酸铜或焦磷酸铜→ 其它电镀 （9）铝及其合金镀前处理工艺流程 除蜡→热浸除油→电解除油→酸蚀除垢→化学沉锌→ 浸酸→ 二次沉新→ 镀碱铜或 镍→ 其它电镀 除蜡→热浸除油→电解除油→酸蚀除垢→铝铬化→ 干燥→ 喷沫或喷粉→ 烘干或粗化→ 成品 除蜡→热浸除油→电解除油→酸蚀除垢→阳极氧化→ 染色→ 封闭→ 干燥→ 成品 （10）铁件镀铬工艺流程： 除蜡→ 热浸除油→ 阴极→ 阳极→ 电解除油→ 弱酸浸蚀→ 预镀碱铜→ 酸性光亮铜（选择）→ 光亮镍→ 镀铬或其它 除蜡→ 热浸除油→ 阴极→ 阳极→ 电解除油→ 弱酸浸蚀→ 半光亮镍→ 高硫镍→ 光亮镍→ 镍封（选择） →镀铬 （11）锌合金镀铬工艺流程 除蜡→ 热浸除油→ 阴极电解除油→ 浸酸→ 碱性光亮铜→ 焦磷酸铜（选择性）→ 酸性光亮铜（选择性）→ 光亮镍 →镀铬 （12）电叻架及染色工艺流程 前处理或电镀→ 纯水洗（2-3 次）→预浸→ 电叻架→ 回收→ 纯水洗（2-3次）→ 烘干→ 成品 不锈钢镀光亮镍工艺流程:有机溶剂除油→化学除油→水洗→阴极电解活化→闪镀镍 →水洗→活化→水洗→镀光亮镍→水洗→钝化→水洗→水洗→热水洗→甩干→烘干→验收。 不锈钢上的光亮镍层是微带黄光的银白色金属，它的硬度比铜、锌、锡、镉、金、银 等要高，但低于铬和铑金属。光亮镍在空气中具有很高的化学稳定性，对碱有较好
不锈钢表面处理
不锈钢表面处理 目前对不锈钢表面进行处理的方法:表面本色白化处理、表面镜面光亮处理、表面着色处理 一、表面本色白化处理 不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经办人方温面火处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NICR204和NIF二种E04成份，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。但这种方法成本大，污染环境，对人体有害。腐蚀较大，逐渐被淘汰。 目前对这种氧化皮处理方法有二种： （1）喷(丸)砂方法 铸件一般会进行喷丸或喷砂处理，就是常说的shot blast and shot penning Figure 1 喷砂效果图 喷丸与喷砂的对比 喷丸不但除锈,除表面氧化皮,还提高表面粗糙度,去除零件机加工毛刺,消除零件内应力,减少热处理后零件变形,提高零件表面耐磨,受压能力等 喷砂一般是手工操作来完成,其速度与抛丸相比要慢,而且假如使用的是砂石,在喷砂的过程中砂石与构件的撞击会产生一些砂石粉末,这些粉未会粘附在构件表面,而且喷砂对构件的表面粗糙度低于抛丸。 抛喷丸增强了工件的表面强度，延长工件的返锈时间。喷砂只能起到表面的修饰作用。
（2）化学法 用一种无污染酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。从而达到不锈钢本色的白化处理之目的。基本上看上去是一目光的色泽。这种方法对大型、复杂产品较适用，值得推广应用。 酸洗钝化方式根据操作方式不同，不锈钢酸洗钝化处理主要有浸渍法、膏剂法、涂刷法、喷淋法、循环法、电化学法等6种方法。 Figure 2 钝化前后效果图 钝化机理： 金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称金属的钝化。其钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能坚固地附在金属表面上的钝化膜。这层膜成独立相存在，通常是氧和金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防止腐蚀的效果。 优点： (1)不锈钢钝化液使用简单，只需用水槽常温浸泡即可，大大减轻劳动强度，并无需特定的加工设备和严格的加条件，有效降低成本。 (2)钝化液是一种稳定的药剂，不会分解，不沉淀，运输方便，保存时间长，随用随取。 适用材料： 适用于所有200、300系列不锈钢（201，202，301，302，303，304，316等）。 主要用途： 能有效提高不锈钢的抗腐蚀能力，延长工件的使用寿命。 (1)可以保持工件加工后的原有色洁，不改变工件尺寸，提高表面质量。
不锈钢板材的表面处理工艺
不锈钢板材的表面处理工艺 在现代建筑装饰工程中所用到大量的不锈钢板材，其中很大一部分是表面已经加工过了的。就此简单介绍一些装饰不锈钢板（冷轧不锈钢板）的表面处理工艺。 不锈钢从大型钢厂出来的时候是整卷的，表面像雾一样，俗称2B面；还有一种叫BA 面，这种表面的亮度一般称为6K。所以我们看到各种颜色，花纹，形状的不锈钢板材都是后期加工出来的。大型钢厂的钢卷的宽度是限定的，一个是1219mm，一个是1000mm 宽，还有一个就是1500mm宽。所以市面上不存什么1800mm宽1900mm长的装饰不锈钢板。 不锈钢表面处理工艺主要有： 1、镜面（也称8K），镜面也就是说把不锈钢板材通过机器打磨的成镜子一样，光亮找人。不锈钢卷也能做镜面处理。 2、拉丝，雪花砂，普通砂：拉丝，雪花砂，普通砂统称为磨砂，这三种表面的不锈钢主要是表面的砂纹不一样而称呼不同。拉丝的砂纹最粗最长，普通砂其次，雪花砂的砂纹就最小最细了。当然它们的加工机器也不一样。但是目前也有厂家需要表面做混合砂的，比说先磨一次普通砂，再去做拉丝。不锈钢卷材也能做这种加工。以上两种属于最基本的加工。 3、喷砂，喷砂就是说不锈钢板面呈现细微珠粒状砂面。但是不锈钢喷砂分为亚光喷砂和亮光喷砂。亚光就是说在板材还是2B面的时候就拿去喷砂，亮光则是磨了镜面之后。这种加工理论上用不锈钢卷材也行，但目前没有这种生产机器。 4、乱纹，又称和纹。这种加工过后的不锈钢板表面从远处看会呈现一圈一圈的砂纹，而从近处看则是不规则的乱纹。∠佛山市创衡金属制品有限公司位于“不锈钢之乡”——中国最大的不锈钢加工基地广东佛山。是一家集设计研发、生产加工、工程安装、市场营销为一体的专业不锈钢产品制造商。主要业务范围为：不锈钢装饰系统工程（材料供应、整体施工）；不锈钢制品生产加工（设计研发、高端定制）；不锈钢剪折、刨V 槽（来图精析、来样加工）。微信公众号：chjs180.（创衡金属） 5、压纹，也有人叫压花，但真正意义上，压纹和压花是两码事。压纹不锈钢就是我们所看到的表面有小菱形，立方体，方格，熊猫纹这种不锈钢板。但我们去做加工的时候是用卷材才能去做的，用一张4*8尺的板材是做不了这种加工的。压纹之后再去平板，才有我们看的有花纹的不锈钢板。压纹不锈钢它的正面摸上去有手感，但背面却没有，只是留下正面的痕迹。而压花不锈钢，则可以在不锈钢表面上进行。比如我们看的有些不锈钢门上面写有一帆风顺的字样，或者一些福字，或者高高凸起的某种形状。这种板材的正面和反面都有强烈的手感。 6、镀钛，目前很多人所说的彩色不锈钢其实是做了镀钛处理之后表面上有某种颜色的板材，比如黄金色，玫瑰金，宝石蓝灯。镀钛需要用到的机器叫钛金炉，也叫PVD真空镀膜机。做颜色的时候上面说的5种前期加工的板材都能去上颜色，但是压纹不锈钢的花纹出来之后还要用8K机去打磨成6-8K的效果才去上颜色。而压花不锈钢可以先去压
常见的五种表面处理工艺
现在有许多PCB表面处理工艺，常见的是热风整平、有机涂覆、化学镀镍/浸金、浸银和浸锡这五种工艺，下面将逐一介绍。 1. 热风整平 热风整平又名热风焊料整平，它是在PCB表面涂覆熔融锡铅焊料并用加热压缩空气整（吹）平的工艺，使其形成一层既抗铜氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆层。热风整平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属间化合物。保护铜面的焊料厚度大约有1-2mil。 PCB进行热风整平时要浸在熔融的焊料中；风刀在焊料凝固之前吹平液态的焊料；风刀能够将铜面上焊料的弯月状最小化和阻止焊料桥接。热风整平分为垂直式和水平式两种，一般认为水平式较好，主要是水平式热风整平镀层比较均匀，可实现自动化生产。热风整平工艺的一般流程为：微蚀→预热→涂覆助焊剂→喷锡→清洗。 2. 有机涂覆 有机涂覆工艺不同于其他表面处理工艺，它是在铜和空气间充当阻隔层；有机涂覆工艺简单、成本低廉，这使得它能够在业界广泛使用。早期的有机涂覆的分子是起防锈作用的咪唑和苯并三唑，最新的分子主要是苯并咪唑，它是化学键合氮功能团到PCB上的铜。在后续的焊接过程中，如果铜面上只有一层的有机涂覆层是不行的，必须有很多层。这就是为什么化学槽中通常需要添加铜液。在涂覆第一层之后，涂覆层吸附铜；接着第二层的有机涂覆分子与铜结合，直至二十甚至上百次的有机涂覆分子集结在铜面，这样可以保证进行多次回流焊。试验表明：最新的有机涂覆工艺能够在多次无铅焊接过程中保持良好的性能。 有机涂覆工艺的一般流程为：脱脂→微蚀→酸洗→纯水清洗→有机涂覆→清洗，过程控制相对其他表面处理工艺较为容易。 3. 化学镀镍/浸金 化学镀镍/浸金工艺不像有机涂覆那样简单，化学镀镍/浸金好像给PCB穿上厚厚的盔甲；另外化学镀镍/浸金工艺也不像有机涂覆作为防锈阻隔层，它能够在PCB长期使用过程中有用并实现良好的电性能。因此，化学镀镍/浸金是在铜面上包裹一层厚厚的、电性良好的镍金合金，这可以长期保护PCB；另外它也具有其它表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性。镀镍的原因是由于金和铜间会相互扩散，而镍层能够阻止金和铜间的扩散；如果没有镍层，金将会在数小时内扩散到铜中去。化学镀镍/浸金的另一个好处是镍的强度，仅仅5微米厚度的镍就可以限制高温下Z方向的膨胀。此外化学镀镍/浸金也可以阻止铜的溶解，这将有益于无铅组装。 化学镀镍/浸金工艺的一般流程为：酸性清洁→微蚀→预浸→活化→化学镀镍→化学浸金，主要有6个化学槽，涉及到近100种化学品，因此过程控制比较困难。 4. 浸银
不锈钢表面处理方法汇总
设备常识之 工厂常用不锈钢表面处理方法 1、 1. 预处理; A : 去毛刺,去焊疤; 使用手提打磨机,磨片有玻璃钢纤维基体树脂型和砂纸型. B : 去油污,尘埃,泥土,指印; 使用碱或酸洗或有机溶液洗,喷砂,滚光等方法. 2. 抛光处理; A : 使用磨光轮进行抛光处理;[ 磨光轮就是用布片层叠而成的那种,在高速旋转下(20~35M/ S即当使用Φ300的布轮时,其速度为2000r/min就可以了)在高速旋转下涂擦上抛光膏(有白,黄,绿,红色几种), 抛光不锈钢适宜绿色那种,可以产生镜面效果]. B : 喷砂处理; 可以使表面获得较为精细美观之效果. ①干喷砂处理; 1毫米厚度以下不锈钢适宜用石英砂(粒度为0.5~0.2/mm),气压为10个工业大气压,即0.5~0.1mpa,压缩空气为无水无油. ②湿喷砂处理; 将石英砂与水混合为砂浆,适量加点亚硝酸钠,其它同上. ③上述完成后对工件再进行清洗,干燥工序. 3. 表面处理范围; 不锈钢表面可以送去专门工厂进行加工;它可以电镀铬/铜/锌/锡/镉/钛/渗氮/氮碳共渗/电解饨化/着黑色/彩色/腐蚀加工/刻印花纹图案/浮雕精饰加工等. 2、 不锈钢表面处理过程常见问题及预防措施 前言 不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。故广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，环保行业，家用电器行业及家庭装潢，精饰行业，给予人们以华丽高贵的感觉。 不锈钢的应用发展前景会越来越广，但它的应用发展很大程度上决定不锈钢表面处理技术发展程度。 一、常见不锈钢表面处理方法 常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法： ①表面本色白化处理；②表面镜面光亮处理；③表面着色处理。 二、不锈钢表面处理方法有如下几种： ⑴化学氧化着色法； ⑵电化学氧化着色法； ⑶离子沉积氧化物着色法； ⑷高温氧化着色法； ⑸气相裂解着色法。 三、不锈钢表面处理加工过程中存在问题 3.1 焊缝缺陷：焊缝缺陷较严重，采用手工机械打磨处理方法来弥补，产生的打磨痕迹，造成表面不均匀，影响美观。 3.2 表面不一致：只对焊缝进行酸洗钝化，也造成表面不均匀，影响美观。
表面处理工程知识
●表面處理工程● 一．金屬鍍覆和化學處理及有關過程朮語﹕（GB/T 31３8-１9９５) A.鍍覆方法﹕ 1.化學氣相沉積ｃhｅmical ｖapｏr ｄｅposition 用熱誘導化學反應或蒸氣氣相還原于基體凝聚產生沉積層的過程。 2.物理氣相沉積ｐhyｓiｃａｌvapor deposｉtioｎ 通常在高真空中用蒸發和隨后凝聚單質或化合物的方法沉積覆蓋層的過程。 3.化學鈍化chemicａl ｐaｓsivation 用含有氧化劑的溶液處理金屬制件﹐使其表面形成很薄的鈍態保護膜的過程。 4.化學氧化chｅmical oxｉdation 通過化學處理使金屬表面形成氧化膜的過程。 5.陽極氧化aｎｏdizing 金屬制件作為陽極在一定的電解液中進行電解﹐使其表面形成一層具有某種功能(如防護 性﹐裝飾性或其它功能)的氧化膜的過程。化學鍍(自催化鍍）autocalytic pｌaｔing 在經活化處理的基體表面上﹐鍍液中金屬離子被催化還原形成金屬鍍層的過程。 6.激光電鍍ｌaser elecｔrｏｐlatinｇ 在激光作用下的電鍍。 7.閃鍍ｆlａsｈ(ｆlasｈpｌaｔe) 通電時間極短產生鍍層的電鍍。 8.電鍍eｌｅｃtｒｏｐlating 利用電解在制件表面形成均勻﹑致密﹑結合良好的金屬或合金沉積層的過程。 9.機械鍍mechanicaｌplaｔing 在細金屬粉和合適的化學試劑存在下﹐用堅硬的小圓球撞擊金屬表面﹐以使細金屬粉覆 蓋該表面。 10.浸鍍ｉｍｍｅrｓｉon plate 由一種金屬從溶液中置換另一種金屬的置換反應產生的金屬沉積物﹐例如﹕ Fe＋Ｃu2+→Cu+Fe2+ 11.電鑄eｌｅcｔrｏｆｏrmiｎg 通過電解使金屬沉積在鑄模上制造或復制金屬制品（能將鑄模和金屬沉積物分開）的過 程。 12.疊加電流電鍍supeｒｉmposed cｕrrent eleｃtroplaｔing 在直流電流上疊加脈沖電流或交流電流的電鍍。 13.光亮電鍍ｂｒiｇｈｔｐlating 在適當的條件下﹐從鍍槽中直接得到具有光澤鍍層的電鍍。 14.合金電鍍alloy ｐlａｔing 在電流作用下﹐使兩種或兩種以上金屬(也包括非金屬元素)共沉積的過程。 15.多層電鍍ｍｕｌtilayｅr platｉng 在同一基體上先后沉積上几層性質或材料不同的金屬層的電鍍。
不锈钢表面处理工艺
不锈钢表面处理工艺 不锈钢表面处理技术浅谈 ［摘要］:本文介绍了不锈钢品种及各种不锈钢表面处理方法，并分析各种处理方法优缺点。从而向人们揭示了使用不锈钢加工的产品应选用何种方法，才能达到不锈钢表面精饰之目的，才能开拓不锈钢使用前景及使用价值走向市场 （一）前言 大家都知道不锈钢具有它的独特的强度及耐磨性高和优越的确防腐性能不易生锈等优良的特性。故广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，家用电器行业。目前大量进入家庭装璜精饰行业，给予人们以华丽高贵的感觉。 不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术发展程度。下面我来谈谈不锈钢表面处理技术状况，供大家讨论。 （二）不锈钢品种简介 不锈钢一般含有鉻（CR,镍（NI），钼（MO,钛（TI）等优质金属元素。常见不锈钢有鉻不锈钢，即含CR>=12以上。镍鉻不锈钢含CR>=18%含NI>=12% 从不锈钢金相组织结材分类：有奥氏体不锈钢，例如：1CR18NI9TI, 1CR18NI11NB CR18MN8N。马氏体不锈钢，例如：CR17 CR28等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不锈钢。 （三）不锈钢表面处理品种 目前对不锈钢表面进行处理品种 （1）表面本色白化处理 （2）表面镜石光亮处理 （3）表面着色处理 1、表面本色白化处理 不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经办人方温面火处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NICR2O4和NIF二钟E04成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。但这种方法成本大，污染环境，对人体有害。腐蚀较大，逐渐被淘汰。 目前对这种氧化皮处理方法有二种：（1）采用喷（丸）砂方法。（2）采用化学法。 即使用一钟无污染酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。从而达到不锈钢本色的白化处理之目的。基本上看上去是一目光的色泽。这种方法对大型、复杂产品较适用，值得推广应用。 2、不锈钢表面镜面光亮处理方法 根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机械抛光、化学 抛光、电化学抛光等方法来达到镜石光泽。下面我分别介绍这三种方法优缺点供大家参考选用： 表1
不锈钢常用表面处理方法
不锈钢常用表面处理方法 ： 不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈 等优良的特性。故 广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，环保行业，家用电器行业及家庭装 潢，精饰行 业，给予人们以华丽高贵的感觉。 不锈钢的应用发展前景会越来越广， 技 术发展程度。 1 不锈钢常用表面处理方法 1.1 不锈钢品种简介 1.1.1 不锈钢主要成分：一般含有鉻 1.1.2 常见不锈钢：有鉻不锈钢，含 12%。 1.1.3 从不锈钢金相组织结构分类：有奥氏体不锈钢,例如： 1Cr18Ni9Ti , 1Cr18Ni11Nb , Cr18Mn8Ni5。马氏体不锈钢，例如： Cr17, Cr28等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不 锈钢。 1.2 常见不锈钢表面处理方法 常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法： ①表面本色白化处理； ②表面镜面光亮 处理；③表面着色处理。 1.2.1 表面本色白化处理：不锈钢在加工过程中,经过卷板、扎边、焊接或者经过人工 表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是 NiCr2O4和NiF 二种 EO4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。 但这种方法成本大，污染环境， 对人体有害,腐蚀性较大,逐渐被淘汰。目前对氧化皮处理方法主要有二种： ⑴喷砂 （丸 ）法：主要是采用喷微玻璃珠的方法,除去表面的黑色氧化皮。 ⑵化学法： 使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行 浸洗。 从而达到不锈钢本色的白化处理目的。 处理好后基本上看上去是一无光的色泽。 这种 方法对大型、复杂产品较适用。 1.2.2 不锈钢表面镜面光亮处理方法：根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同 可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。 1.2.3 表面着色处理： 不锈钢着色不仅赋予不锈钢制品各种颜色,增加产品的花色品种, 而且提高产品耐磨性和耐腐蚀性。不锈钢着色方法有如下几种： ⑴化学氧化着色法； ⑵电化学氧化着色法； ⑶离子沉积氧化物着色法； ⑷高温氧化着色法； ⑸气相裂解着色法。 各种方法简单概况如下： ⑴化学氧化着色法：就是在特定溶液中，通过化学氧化形成膜的颜色，有重铬酸盐法、 混合钠盐法、硫化法、酸性氧化法和碱性氧化法。一般“茵科法” （INCO ）使用较多，不过要 想保证一批产品色泽一致的话,必须用参比电极来控制。 ⑵电化学着色法：是在特定溶液中，通过电化学氧化形成膜的颜色。 ⑶离子沉积氧化物着色法化学法：就是将不锈钢工件放在真空镀膜机中进行真空蒸发 镀。例如：镀钛金的手表壳、手表带,一般是金黄色。这种方法适用于大批量产品加工。因 为投资大,成本高,小批量产品不合算。 ⑷高温氧化着色法： 是在特定的熔盐中， 浸入工件保持在一定的工艺参数， 使工件形成 一定厚度氧化膜，而呈现出各种不同色泽。 ⑸气相裂解着色法：较为复杂，在工业中应用较少。 1.3 处理方法选用 但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理 （Cr ）、镍（Ni ）、钼（Mo ）、钛（Ti ）等优质金属元素。 Cr > 12%以上；镍鉻不锈钢，含 Cr > 18%,含Ni >
常见的不锈钢表面处理工艺
常见的不锈钢表面处理工艺 生活中常见的不锈钢表面处理有： 1)表面本色白化处理； 2)表面镜石光亮处理； 3)表面着色处理； 4)球面冲压处理。 下面就由武汉科发宏洋给排水设备有限公司-武汉不锈钢水箱厂为大家详细分析下这四种常见的不锈钢表面处理方法。 1、表面本色白化处理 不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接等温面火处理后，会在表面产生一层黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NIF两种成分。采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除很有效，但采用这种方法成本太大，还会污染环境，对人体也有害处。对不锈钢材表面的腐蚀较大，逐渐被我们淘汰。 目前我们在处理不锈钢水箱焊接层时对这种氧化皮处理方法主要是采用喷（丸）砂方法和化学方法。所谓的化学方法即使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗，从而达到不锈钢本色的白化处理之目的。基本上看上去是很有色泽，痕迹不明显。这种方法对大型、复杂产品较适用，值得推广应用。 2、不锈钢表面镜面光亮处理方法 有时我们需要把不锈钢表面做得很亮，看起来像面镜子似的。我们可以根据不锈钢水箱的施工难易程度和用户要求分别采用机械抛光、化学抛光和电化学等方法来达到镜石光泽。下面我分别介绍这三种方法优缺点，仅供大家参考选用： 机械抛光特点：表面的光整平性好，光亮劳动强度大，成本较高且污染严重，复杂件难加工，整个产品光泽度很难达到一致，光泽度保持时间不长，仅使用于中小件的处理。 化学抛光的特点：投资少，复杂件也能能抛，效率高，使用于复杂产品的表面抛光。对不锈钢表面抛光光亮度要求不高的产品表面可采用此种方法处理，处理速度快的小批量加工比较合算，处理过程中有气体溢出，需要适风设备。 电化学抛的特点：镜面光泽度高且能长期保持，易操作，工艺性稳定，污染少，成本低，防污染性好。适用于要求长时间保持镜面光泽和各种物件，可广泛推广使用。 3、表面着色处理 不锈钢表面着色可以增加不锈钢产品的花色品种，而且提高产品耐磨性和耐磨能性。不锈钢着色方法有如下几种： （1）离子沉积氧化物或氧化物； （2）高温氧化法； （3）化学氧化法、电化学氧化法； （4）气相裂解法。 下面我们简述下各种方法： （1）离子沉积氧化物或氧化物法，就是将不锈钢工件放在真空镀膜机中进行真空蒸发镀色。例如镀钛金的手表壳和手表带等，一般都是金黄色。这种方法适用于大批量产品的加工。因为投资量大，成本高，小批量生产不合算。 （2）高温氧化法是在特定的熔盐中，浸入工件保持在一定的工艺范围，使工件形成一定厚度氧化膜，而呈现出各种不同色泽。
机械加工常见的表面处理种类和作用
机械加工常见表面处理的种类基本原理和用途 表面处理工艺：静电喷涂、烤漆、镀锌、镀铬、镀镍、镀钛、镀金、镀银、铝阳极、浸渗、喷油、喷砂、DLC处理、铁氟龙处理、染黑、冷电镀 静电喷涂：静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。静电喷涂设备由喷枪、喷杯以及静电喷涂高压电源等组成。 静电喷涂的作用 1、一次涂装可以得到较厚的涂层，例如涂覆100?300 gm的涂层，用一般普通的溶剂涂料，约需涂覆4? 6次，而用粉末涂料则一次就可以达到该厚度。涂层的耐腐性能很好。 2、粉末涂料不含溶剂，无三废公害，改善了劳动卫生条件。 3、采用粉末静电喷涂等新工艺，效率高，适用于自动流水线涂装，粉末利用率高，可回收使用。 4、除热固性的环氧、聚酯、丙烯酸外，尚有大量的热塑性耐脂可作为粉末涂料，如聚乙烯、聚丙烯、 聚苯乙烯、氟化聚醚、尼龙、聚碳酸脂以及各类含氟树脂等。 粉末涂料开始用于防护和电气缘方面，随着科技的发展，目前已广泛使用于汽车工业、电气绝缘、耐 腐蚀化学泵、阀门、汽缸、管道、屋外钢制构件、钢制家具、铸件等表面的涂装。我国自六十年代开始粉 末涂装的实验研究，并在生产上得到应用。发展到目前已广泛得到使用。 烤漆：在基材上打上底漆、面漆，每上一遍漆，都送入无尘衡温烤房，烘烤。 镀锌：是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。颜色有很多种，一般常见的有蓝白色、银白色等。 镀铬：在金属制品表面镀上一层致密的氧化铬薄膜，可以使得金属制品更加坚固耐用。镀铬有两种的，一种是装饰铬，一种是硬铬。镀硬铬一般采用比较多的是常在高温条件下使用的机械，如：模具等 ，镀装饰铬顾名思义，主要目的就是为了表面光亮、外形美观、防锈 影响镀铬后表面粗糙度的因素 工件表面镀铬后的表面粗糙度与以下条件有直接的关系:
表面处理知识
活塞环表面处理知识 自从内燃机问世以来，其心脏部件活塞环一汽缸套这对摩擦付就一直为人所关注，想方设法提高其使用寿命。这对磨擦付既要耐磨、又要减磨，还得磨合性能好。耐磨、减磨、磨合这三者是互有矛盾、互相联系的一个统一体，因此完全依靠材质本身来达到这一目的是不可能的，改善环和缸套的结构也只能缓解矛盾，而不能根本解决矛盾。但表面处理特别是复合表面处理可采用不同表面处理层去解决好各个时期不同的矛盾，确保活塞环—汽缸套的服役期达到整车的大修期。 活塞环表面处理发展速度很快，以理研（RiKen）活塞环株式会社为例，到二十一世纪初其表面处理技术有DVD；复合镀；HVOF高速氧火焰喷涂；等离子喷涂；固体润滑薄膜；气体氮化。其中离子镀有Cr-n系和Ti-N系，复合分散镀（Cpn-200）Ni-P-co+si3N4系。NPR 表面处理生产线有：激光处理；等离子喷涂；火焰淬火等。如果把活塞环生产分作热加工、机加工、表面处理三个部分，则表面处理相比之下与国外先进的差距较大，好在国内这方面部分进展较快，来势较好，有待努力赶上。 一、发蓝 我国上世纪六十年代初，活塞环表面处理一直以磷化、镀锡、发蓝为主，当时采用老工艺，生产率低、质量不稳定，其中发蓝工艺是将水玻璃作粘结剂的铁粉采用喷涂或滚动镀层的方法，把铁粉填入活塞环外圆面的沟槽中，随后在压力蒸气中加热至500℃左右，使之形成四氧化三铁。它本身相当于软磨粒能帮助磨合，又能保持润滑油。现在发蓝工艺用氧化剂加在高浓度的苛性钠水溶液中，温度为130°-150℃，活塞环浸泡5-30分钟。它比老工艺简单、质量可靠，活塞环外圆也不用加工凹槽，且防止氧化生锈，改善初期磨合的作用有所增强。 发蓝溶液配制应控制NaOH 550-650g/L.Nano2200-250g/L工作温度147-152℃，处理时间10-20分钟。发蓝溶液配制应先向槽中加入2/3（容积）的水。缓慢加入计量的氢氧化纳到槽中,搅拌使之溶解，要防止氢氧化纳放热溅出。然后在搅拌下，缓慢加入计量的亚硝酸钠，待全部溶解后，补充水至液位，升温至工作温度。 溶液管理方法；根据沸腾情况，每天调整槽液：补加一定量的氢氧化纳及亚硝酸钠，一般NaOH : NaNO2约为3 ：1，并及时补充液位，经常打捞槽液上的浮渣，补加水时要缓慢小心，避免产生暴沸现象。 四氧化三铁膜（发蓝）由晶体组成，它能去除钝化膜，防锈。改善初期磨合性，提高耐蚀性和润滑性。在磨合过程中，它比磷化膜磨掉要慢，具有帮助防止拉缸的作用。 发蓝对活塞环的典型用途目前为：顶环硅铬钢外圆面镀铬，侧面发蓝；刮片环外圆面镀铬，侧面发蓝，螺旋撑簧油环环体外圆面镀铬，侧面发蓝。 由上可见发蓝的典型用途为活塞环侧面的表面处理。 以镀铬后的刮片环的发蓝为例，其工艺过程为：除油酸洗发蓝 封闭（皂液封闭进一步提高耐蚀性和润滑性）。发蓝所用槽液：亚硝酸纳（NaNO3）150-200g/L;苛性钠（NaoH）600-800g/L,温度140-150℃，时间10-20分钟，发生下述反应：3Fe+5NaoH+NaNo2 3Na2FeO2+H2O+NH3 亚铁酸纳进一步与氧化剂反应 6Na2FeO2+NaNO2+5H2O 3Na2Fe2O4+7NaOH+NH3 亚铁酸钠和铁酸纳在溶液中反应： Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O Fe3O4+4NaOH 反应生成四氧化三铁，当浓度超过饱和时，结晶堆积在活塞环表面，形成黑褐色厚约
铝合金常用表面处理方法
铝合金常用表面处理方法： 阳极氧化：以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。 原理：实质上就是水电解的原理。当电流通过时，将发生以下的反应：在阴极上：2H++2e=H2 在阳极上：4OH-4e=2H2O+O2 析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧，以及离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的AL20膜： 4AL+3O2=2AL2O3+3351J 电泳涂装：电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷之涂料离子移动到阴极，并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。它包括 四个过程： 1、电解（分解） 在阴极反应最初为电解反应，生成氢气及氢氧根离子0H此反应造成阴极面形成一高碱性边界层，当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质，涂膜沉积，方程 式为：F20^ OH+H 2、电泳动（泳动、迁移） 阳离子树脂及H+在电场作用下，向阴极移动，而阴离子向阳极移动过程。 3、电沉积（析出）在被涂工件表面，阳离子树脂与阴极表面碱性作用，中和而析出不沉积物，沉积于被涂工件上。 4、电渗（脱水）涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的，具有多数毛细孔，水被从阴极涂膜中排渗出来，在电场作用下，引起涂膜脱水，而涂膜则吸附于工件表面，而完成 整个电泳过程。 5／29 粉末喷涂： 1）基本原理：在喷枪与工件之间形成一个高压电晕放电电场，当粉末粒子由喷枪口喷出经过放电区时，便补集了大量的电子，成为带负电的微粒，在静电吸引的作用下，被吸附到带 正电荷的工件上去。当粉末附着到一定厚度时，则会发生“同性相斥”的作用，不能再 吸附粉末，从而使各部分的粉层厚度均匀，然后经加温烘烤固化后粉层流平成为 均匀的 膜层。粉沫喷涂的原料为：聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧／聚酯树脂，可配制多种颜色。 粉沫喷涂最大弱点是怕太阳紫外线照射，长期照射会造成自然退色。主要工序只有前处理、静电喷涂和烘烤三个工序。 典型的粉末静电喷涂工艺流程如下：上件T脱脂一清洗一去锈一清洗一磷化一清洗一钝化一粉末静电喷涂一固化一冷却一下件 氟碳喷涂：1）基本原理：也采用静电喷涂的原理，为液态喷涂，香港称为锔油。属于高档次喷涂，价格较高。 2）氟碳喷涂原料及结构 氟碳喷涂料是以聚偏二氟乙烯树脂nCH2CF2烘烤（CHCF2）n（PVDF）为基料或配金