西安不銹鋼板表面處理工藝詳解
在對(duì)材料或制品進(jìn)行表面處理之前，應(yīng)有前處理或預(yù)處理工序，以使材料或制品的表面達(dá)到可以給以表面處理的狀態(tài)。前處理的質(zhì)量好壞是能否獲得表面處理效果的重要環(huán)節(jié)。實(shí)踐證明，經(jīng)過表面處理獲得的鍍層、涂層或化學(xué)處理膜，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)防蝕性差、結(jié)合力低、耐用壽命短、表面不平滑光亮、起泡或剝落等現(xiàn)象，這常常是由于前處理不當(dāng)而造成的后果。因此，在表面處理前，必須有保證質(zhì)量的前處理工序。從通用材料或一般制品使用的材質(zhì)來(lái)看，前處理可分為金屬表面的前處理、塑料表面的前處理和木材表面的前處理等。
一、金屬制品的表面前處理
金屬制品的材料品種繁多，它們的原始表面狀態(tài)各不相同，而且不同的表面處理對(duì)其前處理的要求也不一樣，因此金屬制品表面的前處理工藝和方法很多。其中主要包括有金屬表面的機(jī)械處理、化學(xué)處理和電化學(xué)處理等。由于機(jī)械處理方法在概述中已有介紹，因此本節(jié)僅討論黑色金屬的一般化學(xué)處理和電化學(xué)處理，以及鋁和鋁合金制品的化學(xué)處理等?；瘜W(xué)處理的作用主要是清理制品表面的油污、銹蝕及氧化皮等。其中包括制品在有機(jī)溶劑和無(wú)機(jī)試劑中的除油，在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑中的化學(xué)強(qiáng)浸蝕和化學(xué)弱浸蝕。電化學(xué)處理則主要用以強(qiáng)化學(xué)除油和浸蝕的過程，有時(shí)也可用于弱浸蝕時(shí)活化金屬制品的表面狀態(tài)。
由于金屬制品在機(jī)械加工和中間過程防銹的需要，一般其表面上都黏附或涂有各種壓延油、切削油、拋光膏和防銹油等油脂性物質(zhì)，在進(jìn)行各種表面處理之前，應(yīng)將這些油污清洗干凈，以免影響表面處理的效果。
油污按其性質(zhì)可分為皂化油和非皂化油兩類。皂化油是來(lái)源于動(dòng)植物的油脂，能與堿液起化學(xué)反應(yīng)生成皂，非皂化油是不與堿液起化學(xué)反應(yīng)的礦物油脂，如凡士林、潤(rùn)滑油和石蠟等。兩類油脂都不溶解于水，因此無(wú)法直接用水把它們清洗干凈，一般是采用有機(jī)溶劑處理、堿液處理或電化學(xué)處理的方法除油或脫脂。
(1)有機(jī)溶劑除油。使用有機(jī)溶劑除油可同時(shí)除去皂化油和非皂化油。對(duì)于溶劑要求其溶解力強(qiáng)，不易燃易爆，毒性小，揮發(fā)較慢，且價(jià)格低廉。實(shí)際上使用的有機(jī)溶劑很難**滿足上述要求。生產(chǎn)中常用的有機(jī)溶劑有汽油、溶劑汽油、松節(jié)油、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯等。其中應(yīng)用較廣的是氯化烴，它的優(yōu)點(diǎn)是溶解力強(qiáng)，不易燃易爆，缺點(diǎn)是有毒，成本高，在有水存在下能分解出氯化氫，有腐蝕作用，在使用時(shí)要注意防潮防濕。
用有機(jī)溶劑除油，簡(jiǎn)單的方法是用棉紗蘸有機(jī)溶劑對(duì)金屬表面進(jìn)行擦洗(適用于大型工件)。也可將制品浸入盛有有機(jī)溶劑的槽中，通過浸漬來(lái)除油，這種方法可在專用的脫脂機(jī)中進(jìn)行。在脫脂機(jī)內(nèi)放有若干個(gè)槽子，分別都裝有有機(jī)溶劑，用機(jī)械傳送的方式，使工件依次浸入其中脫脂。
在脫脂機(jī)中脫脂，溶劑多用三氯乙烯，因?yàn)樗诘蜏貢r(shí)具有很強(qiáng)的脫脂能力，并且能隨溫度的升高使脫脂能力劇增。另外，由于它的沸點(diǎn)低，已含有大量油污的三氯乙烯可通過分餾提純后重新被利用，使脫脂處理的成本降低。石油溶劑中常用的是200號(hào)溶劑汽油，一般用浸洗或擦洗的方法脫脂。使用有機(jī)溶劑脫脂，在溶劑揮發(fā)后，制品表面往往還留有一薄層油膜，所以還要把工件浸入堿液中作補(bǔ)充處理。
用有機(jī)溶劑除油的優(yōu)點(diǎn)是效率高。在使用脫脂機(jī)的情況下，溶劑消耗少，因而成本并不高。若不使用脫脂機(jī)，則溶劑消耗大，成本增加，且易燃并有毒。由于有機(jī)溶劑除油有這些缺點(diǎn)，在不使用脫脂機(jī)的情況下，應(yīng)盡量不用有機(jī)溶劑的方法除油。
(2)堿液除油。堿液除油是由堿液的皂化和乳化作用來(lái)完成的，皂化可除去制品表面的動(dòng)植物油，乳化可除去制品表面的礦物油。由于堿液本身的乳化作用較弱，乳化除油的時(shí)間較長(zhǎng)，因經(jīng)常在堿液中加入各種乳化劑，如肥皂、水玻璃、OP乳化劑等，用以提高乳化除油的效率。
當(dāng)堿液除油的配方和工藝條件選擇適當(dāng)時(shí)，皂化油和非皂化油都可順利地從制品表面清洗干凈。堿液除油時(shí)堿的濃度不宜偏高，因?yàn)闈舛绕?，?huì)使肥皂的溶解度和乳液的穩(wěn)定性下降，一般用5%10%的苛性鈉溶液較適宜。堿液除油的配方包括以下組分：氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉、水玻璃和肥皂等，其中氫氧化鈉起皂化作用，碳酸鈉和磷酸三鈉維持溶液一定的堿度，水玻璃和肥皂主要起乳化作用。
鑒別金屬表面油污除凈與否，可視表面被水潤(rùn)濕的情況而定。當(dāng)金屬表面油污被除凈時(shí)，則有一層連續(xù)的水膜存在，否則水將聚集成滴狀。目前金屬表面前處理除油工藝中，普遍使用的方法是堿性溶液化學(xué)除油。生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用這種除油方法是合理的，雖然應(yīng)用這一除油工藝，在時(shí)間上要比用有機(jī)溶劑除油長(zhǎng)一些，但無(wú)毒和不易燃卻是它的一大優(yōu)點(diǎn)，其所用的生產(chǎn)設(shè)備較簡(jiǎn)單，且經(jīng)濟(jì)。
(3)電化學(xué)除油。電化學(xué)除油是將制品放在堿性溶液中作為陰極或陽(yáng)極而進(jìn)行電解除油。一般采用的方法是陰極除油或先在陰極上除油，爾后再在陽(yáng)極上除油。所用除油的堿液含有氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉及硅酸鈉等組分。
電化學(xué)除油的**電極好用鍍鎳鋼板或鎳板。在陰極除油時(shí)，如用鐵板作陽(yáng)極，鐵會(huì)出現(xiàn)溶解而臟污溶液，并在陰極上產(chǎn)生沉積物。
電化除油的原理是：陰極上析出的氫氣或陽(yáng)極上析出的氧氣，對(duì)金屬表面的溶液產(chǎn)生攪動(dòng)作用，促進(jìn)油污脫離金屬表面，同時(shí)金屬表面的溶液不斷更新，加速了皂化和乳化作用。電極上析出的氣體，把附著于表面的油膜薄層破壞。小氣泡從油滴附近的電極上脫離而滯留于油滴的表面上，并停留在油與溶液的界面上。由于新的氣泡不斷析出，小氣泡逐漸變大，使油滴在氣泡的影響下脫離金屬表面，而被氣泡帶到溶液表面上來(lái)。因此電化學(xué)除油比堿液除油的效果要好。電化學(xué)除油時(shí)，提高溶液的溫度和提高電流密度都能提高除油的效果。
陰極除油的缺點(diǎn)是陰極上析出的氫氣會(huì)滲到金屬內(nèi)部而引起金屬變脆。因此，對(duì)于硬質(zhì)高碳鋼制件，
如彈簧、彈性薄片等，可利用陽(yáng)極除油，但陽(yáng)極除油速度比陰極除油慢。這是因?yàn)椋?/div>
①陽(yáng)極附近的堿度較低，減弱了皂化作用；
②陽(yáng)極上析出的氧氣較少；
③由于氧氣泡較大，滯留于液滴表面上的能力小，對(duì)油滴的作用弱于氫氣泡的作用。根據(jù)陽(yáng)極除油和陰極除油的特點(diǎn)，在生產(chǎn)上可采用先在陰極上除油，然后再在陽(yáng)極上除油。在這種情況下，滲入表面的氫幾乎在很短的時(shí)間內(nèi)就能完全除去而恢復(fù)制品的彈性。
鋼鐵制品與大氣長(zhǎng)期接觸或進(jìn)行熱處理時(shí)，其表面會(huì)覆蓋上一層銹蝕物或黑色氧化皮，其化學(xué)組成是各種鐵的氧化物。在進(jìn)行各種表面處理時(shí)，必須預(yù)先除去這些氧化物。其方法有手工除銹、機(jī)械除銹和噴砂除銹等，而通用的方法是采用各種酸類試劑處理來(lái)除銹。這種處理的實(shí)質(zhì)是通過酸類對(duì)銹蝕物的溶解作用，以及在處理過程中酸類與金屬基體反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣對(duì)銹蝕物的機(jī)械剝離作用而從金屬表面將銹蝕物清洗干凈。用酸類**表面大量氧化物的過程稱為強(qiáng)浸蝕，或稱為酸洗，**表面上肉眼不易覺察的薄氧化膜的過程稱為弱浸蝕。有時(shí)在浸蝕過程中也通以電流，則稱為電化學(xué)浸蝕，電化學(xué)浸蝕既用于強(qiáng)浸蝕，也用于弱浸蝕，弱浸蝕一般是在強(qiáng)浸蝕后進(jìn)入電鍍槽之前進(jìn)行的，該工序之后就不允許金屬制品在大氣中停留太久，特別是金屬制品表面不應(yīng)處于干燥狀態(tài)。為保證浸蝕過程順利進(jìn)行，在浸蝕之前須先行除油，否則酸與金屬氧化物不能充分接觸，會(huì)使化學(xué)溶解反應(yīng)受到抑制。
(1)化學(xué)強(qiáng)浸蝕。在黑色金屬?gòu)?qiáng)浸蝕中，常用的酸有硫酸、鹽酸，或兩者按一定比例混合的“混酸”。
根據(jù)鋼鐵制品表面氧化物的組成和結(jié)構(gòu)，當(dāng)金屬制品表面只帶有疏松的銹蝕物時(shí)(其中主要是Fe2O3)，可單獨(dú)用鹽酸來(lái)浸蝕，因?yàn)辂}酸對(duì)制品的浸蝕速度快，基體溶解少，滲氫程度也小些，當(dāng)金屬制品表面為緊密的氧化皮時(shí)，使用硫酸浸蝕比單獨(dú)用鹽酸時(shí)的酸耗量要小些，成本也低，這是因?yàn)榱蛩峤g時(shí)的機(jī)械剝離作用要比鹽酸的強(qiáng)，當(dāng)金屬表面的銹和氧化皮含高價(jià)鐵的氧化物多時(shí)，可采用混合酸進(jìn)行浸蝕，這樣既可發(fā)揮氫對(duì)氧化皮的撕裂作用，又可加速Fe2O3和Fe3O4的化學(xué)溶解，加速洗凈表面銹蝕物。影響強(qiáng)化學(xué)浸蝕效果的因素很多，其中主要是濃度、浸蝕溫度等對(duì)于清洗效果的影響。
西安不銹鋼板表面處理工藝詳解