金屬制品在我們的生產(chǎn)生活中無處不在,從精密的機(jī)械零件到日常的餐具、建筑構(gòu)件,其性能與外觀在很大程度上取決于其表面加工工藝。表面處理不僅能提升金屬的耐腐蝕性、耐磨性、硬度等物理化學(xué)性能,還能極大地改善其外觀質(zhì)感,滿足不同的功能與審美需求。以下是金屬制品領(lǐng)域幾種常用且重要的表面加工工藝。
1. 機(jī)械表面處理
這類工藝主要通過物理方法改變金屬表面形態(tài)或清潔表面。
- 拋光與研磨:利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)作用,使工件表面粗糙度降低,獲得光亮、平整表面。常見有機(jī)械拋光、電解拋光等,廣泛用于不銹鋼制品、裝飾件等。
- 噴砂/拋丸:利用高速砂流或鋼丸沖擊工件表面,進(jìn)行清理、毛化或強(qiáng)化。能有效去除氧化皮、銹跡,增加表面附著力,常作為涂裝前處理。
- 拉絲:通過研磨在金屬表面形成線紋,營(yíng)造出細(xì)膩的亞光質(zhì)感,常見于電子產(chǎn)品外殼、電梯裝潢板等。
2. 化學(xué)表面處理
通過化學(xué)試劑與金屬表面發(fā)生反應(yīng)形成保護(hù)層或轉(zhuǎn)換層。
- 陽(yáng)極氧化:主要用于鋁及鋁合金。在電解液中,鋁件作為陽(yáng)極,表面生成一層致密、多孔的氧化鋁膜。該膜硬度高、耐蝕性好,且可吸附染料呈現(xiàn)各種顏色,廣泛應(yīng)用于建筑型材、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
- 鈍化:主要針對(duì)不銹鋼、銅等。使用酸性氧化劑在金屬表面形成一層極薄的致密氧化膜,顯著提高其耐腐蝕性,是許多精密零件和醫(yī)療器械的必備后處理工序。
- 化學(xué)鍍:在無外部電流作用下,通過溶液中還原劑在催化表面沉積金屬層(如鎳、銅)。鍍層均勻,即使復(fù)雜形狀也能完全覆蓋,常用于增強(qiáng)耐磨性、耐蝕性及提供焊接基底。
3. 電化學(xué)表面處理(電鍍)
利用電解原理,在工件表面沉積一層金屬或合金層。
- 裝飾性電鍍:如鍍鉻、鍍金、鍍玫瑰金等,能賦予金屬制品亮麗的外觀、高光澤度和一定的耐磨性,常見于衛(wèi)浴五金、首飾、汽車裝飾件。
- 功能性電鍍:如鍍鋅(防銹)、鍍硬鉻(高耐磨)、鍍鎳(耐腐蝕并作為中間層)。電鍍層能有效隔離基體與腐蝕環(huán)境,延長(zhǎng)工件壽命。
4. 涂層覆蓋技術(shù)
在金屬表面涂覆或形成一層非金屬保護(hù)層。
- 噴涂:包括液體噴涂和粉末噴涂。粉末噴涂(噴塑)環(huán)保高效,涂層堅(jiān)固耐用,顏色選擇多,廣泛應(yīng)用于機(jī)箱、家電、戶外設(shè)施。氟碳噴涂耐候性極佳,常用于建筑幕墻鋁板。
- 電泳涂裝:將工件浸入電泳漆液中,通直流電使漆粒子沉積在表面,形成均勻、附著力極強(qiáng)的涂層,防腐性能優(yōu)秀,常用于汽車車身、五金件。
- 達(dá)克羅(鋅鉻涂層):一種無公害的防腐蝕涂層技術(shù),通過浸涂或噴涂并烘烤,形成以鋅片、鉻酸為主要成分的涂層,具有極高的耐蝕性(是鍍鋅的7-10倍),無氫脆,廣泛用于汽車、緊固件、軌道交通。
5. 熱處理與表面硬化
通過改變表層組織結(jié)構(gòu)來提升性能。
- 表面淬火:如感應(yīng)淬火、火焰淬火,使工件表層快速加熱并淬火,獲得高硬度的馬氏體組織,心部保持韌性,用于齒輪、軸類等需耐磨的零件。
- 滲氮/氮碳共滲:在含氮介質(zhì)中加熱,使氮原子滲入鋼件表面,形成高硬度、高耐磨、高疲勞強(qiáng)度的化合物層,處理溫度低,變形小,常用于模具、精密傳動(dòng)件。
- PVD/CVD涂層:物理/化學(xué)氣相沉積。在真空環(huán)境中,在工件表面沉積幾微米厚的超硬涂層(如TiN氮化鈦、類金剛石DLC)。這些涂層硬度極高、摩擦系數(shù)低,顯著提升工具、模具、高端零件的使用壽命和性能。
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金屬表面加工工藝的選擇是一個(gè)綜合考量過程,需要根據(jù)基材類型、產(chǎn)品用途(防腐、裝飾、耐磨、絕緣等)、使用環(huán)境、成本預(yù)算以及環(huán)保要求等因素來決定。實(shí)踐中,常常會(huì)將多種工藝組合使用(如先磷化后噴粉,或先電鍍?cè)偻垦b),以達(dá)到最佳的綜合效果。隨著科技發(fā)展,激光表面處理、等離子處理等新技術(shù)也不斷涌現(xiàn),為金屬制品賦予了更卓越的性能和更豐富的表現(xiàn)力。