第2章 化學鍍的預處理

2.1 粗糙表面的整平

2.1.1 金屬化學鍍預處理的意義是什么？

化學鍍是在被鍍基體材料與鍍液相接觸的界面間發生的化學反應，反應順利進行的先決條件就是確保鍍液與基體材料表面有良好的接觸。首先，在金屬制件的成形過程中，表面可能粘上油污或形成銹蝕物、氧化物等，在工件表面與鍍液之間形成中間夾層，阻礙反應的順利進行，從而影響鍍層和基體的結合力及鍍層質量。當金屬表面粗糙不平，以及有氣孔、砂眼、裂紋等缺陷時，鍍液容易存留在缺陷中，導致鍍層出現“黑斑”或泛“白點”，或由于酸的腐蝕放出氫氣而使鍍層出現“鼓泡”。其次，粗糙或有加工缺陷的工件表面，不能鍍出光滑、光亮的鍍層。當工件表面有灰塵、金屬粉末時，鍍層將會出現“結瘤”和“毛刺”，容易脫落，使鍍層表面產生小坑。

生產實踐證明，化學鍍生產中所發生的質量問題，如局部鍍層脫落、鼓泡、麻點、花斑以及局部無鍍層等現象，大多數情況是由于基體材料的鍍前預處理不當造成的。尤其是鍍層的結合力、耐蝕性和平整程度等性能，往往與鍍前預處理質量的優劣密切相關。因此，要獲得優質的鍍層，選擇合適的鍍前預處理工藝十分必要。

2.1.2 化學鍍預處理需要進行哪些基本工序？

金屬工件浸入鍍液前的一切加工處理和清理工序總稱化學鍍預處理，化學鍍預處理的好壞是決定鍍層質量的重要因素。在工件表面存在各種各樣的表面變性層、氧化層、油污層，要得到結合力良好的鍍層，必須進行一系列的預處理工作，通常鍍前預處理分為機械整平、脫脂、浸蝕、水洗等。

（1）機械整平 機械整平是為了使化學鍍前的工件光滑平整，包括磨光、機械拋光、滾光、噴砂處理等。

（2）脫脂 附在工件上的油污，會使鍍液和基體金屬隔離，造成鍍不上等故障。輕微的小油點在化學鍍時會擴散成油膜，使鍍層與基體隔離，是化學鍍生產中產生缺陷的主要原因。常用的脫脂方法有有機溶劑脫脂、化學脫脂、電化學脫脂和滾筒脫脂等。

（3）浸蝕 浸蝕包括一般浸蝕、光亮浸蝕和弱浸蝕。一般浸蝕是除去工件表面的氧化皮和銹蝕物。光亮浸蝕可溶解工件上的薄層氧化膜。因為工件表面的氧化物會使化學鍍液與基體金屬隔離，造成鍍不上、鍍層疏松、孔隙率大或結合不良等問題。這樣的鍍層也會鼓泡、起皮或剝落，而且其耐蝕性很差。如果是陰極性鍍層，則耐蝕性比其化學鍍前還差。因此一定要經過浸蝕將其消除。弱浸蝕（也叫活化）是在工件進入化學鍍槽前的操作，為去除表面鈍化膜使其露出金屬結晶組織，提高金屬與工件的結合力，通常視前道工序的不同而浸入稀酸或稀堿中。

（4）水洗 水洗包括熱水洗、冷水洗、噴淋清洗、逆流漂洗、超聲波清洗等。

對于鋁合金、鋅合金、鎂合金等活潑金屬基體，為提高鍍層與基體結合力，還要對基體進行預鍍、預浸等預處理工作，如預鍍銅、預鍍中性鎳等。

2.1.3 什么是磨光？

磨光是借助粘有磨料的特制磨光輪（或磨光帶）的高速旋轉，對工件表面切削的過程。由于施加在磨輪與工件之間的壓力，迫使具有鋒利棱邊和高硬度的磨料顆粒切削工件的表面，以磨去工件表面上的各種宏觀缺陷，如腐蝕痕、劃痕、焊渣、砂眼、氣孔、銹斑和氧化皮等，使表面粗糙度值降低，提高工件的平整度和光亮度。磨光還可以減少鍍后加工對鍍層的拋損量，同時也可以提高工件的耐蝕性。

除了對個別圓形或形狀規則工件可用自動磨光機外，一般仍以手工磨光為主，操作時應根據工件的形狀，眼觀手動，將工件表面磨光到符合質量的要求。

2.1.4 如何確定磨光時磨輪的最佳速度？

磨光效果與磨輪旋轉的圓周速度有密切關系。當被磨光的金屬加工表面粗糙度值要求越小，材料越硬時，磨輪圓周速度應該越大，反之應小些。圓周速度過低，生產率低；圓周速度過高，磨輪損壞快，使用壽命短。因此，要選擇適當磨輪的圓周速度，只有當磨光材料與磨輪的圓周速度相配合才能獲得高的磨光質量。磨光不同金屬材料的磨輪最適宜的圓周速度如表2-1所示。

表2-1 金屬材料的磨輪最適宜的圓周速度

2.1.5 對工件表面劃傷和凹坑的整形有哪些要求？

對工件表面的劃傷和凹坑的整形方法如圖2-1所示。

1）對單道劃傷采用銼刀、砂紙等工具將劃傷修成V形槽，槽底應呈圓弧狀，如圖2-1a所示。

2）對于表面壓傷或因腐蝕而出現的凹坑，可用圓錐形砂輪打磨修形并拓寬根部和表面，再用磨石、砂紙等修整。修整后的寬度和深度略大于原來的寬度和深度，如圖2-1b所示。

3）如果表面的劃痕很密集，或腐蝕小坑成片狀，可用砂輪、刮刀、銼刀、砂紙等工具將缺陷全部清除，使其平滑，如圖2-1c所示。

2.1.6 工件化學鍍前的表面粗糙度值和圓角有哪些要求？

根據GB/T 12611—2008《金屬零（部）件鍍覆前質量控制技術要求》的規定，工件表面粗糙度值和圓角的規定如表2-2所示。對于已規定最終表面粗糙度值的工件，鍍前的表面粗糙度值應不大于圖樣上所要求粗糙度值的1/2。

圖2-1 凹坑與溝槽的整形要求

a）劃痕溝槽的整形要求 b）腐蝕凹坑的整形要求 c）成片劃傷或密集小坑的整形要求 A—凹坑坑深 B—凹坑長度 C—凹坑長度（略大于B）

表2-2 工件表面粗糙度值和圓角的規定

2.1.7 如何選擇磨光時磨料材料？

磨料是金屬表面切削和整平過程中所用到的材料，只要其顆粒具有較高的硬度、切削能力或一定的韌性，都可做磨料。磨光所用的磨料通常是人造剛玉、金剛砂、石英砂、硅藻土、鐵丹和浮石等。常用磨料的主要成分、特性與用途如表2-3所示。

表2-3 常用磨料的主要成分、特性與用途

2.1.8 如何選擇磨光時磨料的粒度？

磨料粒度通常是按篩子的號碼來劃分的，篩子的號碼則用單位面積（cm²）上的孔數來表示，篩子的號碼越大，篩孔越小。一般以磨料能通過篩子的號碼來表示該磨料的粒度。磨料的號數越大，顆粒越細；號數越小，則顆粒越粗。通常將磨料分為三組：磨光顆粒（10～90號），磨光粉末（100～320號）和磨光細粉（320～600號）。在生產中，應根據金屬工件的表面狀態和加工后的表面質量要求來選用磨料的粒度。常用磨料粒度的選擇如表2-4所示。

表2-4 磨光時磨料粒度的選擇

2.1.9 如何選用磨光輪？

磨光輪是在用棉布或其他纖維如特種紙、皮革、呢絨或毛氈等制成的圓片外包以牛皮，用壓制法、膠合法或縫合法制成。所有磨光輪表面都要粘接磨料，用骨膠、牛皮膠、明膠作為黏結劑，將磨料粘于磨光輪的輪緣表面。這些材料使磨面具有一定的彈性，對表面較硬和要求輪廓清晰的工件，應采用較硬的磨光輪（如氈輪）；表面較軟和形狀復雜的工件，應采用彈性較大的軟輪（如布輪）。

2.1.10 磨光輪的制作方法有哪些？

先將膠碾碎，用水浸泡6～12h，再加入一定量的水，以水浴方式在膠槽中加熱（60～70℃）熔化成膠液，用粘膠機或手工在磨光輪表面涂刷膠液，再在磨料槽中滾壓，粘上所需型號的磨料。在烘箱中以40～50℃干燥24h以上，即可完成磨光輪的制作。磨光輪粘磨料時使用的膠的質量分數隨所用砂的粒度不同而變化，一般磨料的粒度越細，膠的質量分數越小，不同磨料粒度下膠與水的比例如表2-5所示。

表2-5 不同磨料粒度下膠與水的比例

2.1.11 使用磨光輪時的注意事項有哪些？

使用磨光輪時需要注意的問題有：

1）確保磨光輪處于干燥狀態。

2）新輪使用前，在高速旋轉的磨光機上用鐵輥刮平，使磨光輪表面達到平衡后再去磨料。

3）磨光輪上的磨料經一段時間使用會變鈍，磨光效率顯著下降，需重新刮制磨光輪。

4）使用一段時間后，磨光輪會出現邊緣磨損或中間出現凹槽，應重新刮制。

2.1.12 磨光時金剛砂自行脫落的原因及解決方法有哪些？

磨光時金剛砂自行脫落的主要產生原因及解決方法如表2-6所示。

表2-6 磨光時金剛砂自行脫落的主要產生原因及解決方法

注：表中比例均為體積比。

2.1.13 磨光帶磨光有何特點？

磨光帶套在磨光機的接觸輪和從動輪之間，具有一定的張力，電動機上的接觸輪是主動輪，利用其旋轉帶動磨光帶運動，以便對工件進行磨光。其結構如圖2-2所示。磨光帶由襯底、黏合劑和磨料三部分組成。襯底可用1～3層不同類型的紙或布制成。黏合劑一般用合成樹脂，也可使用骨膠或皮膠。

與磨光輪相比，磨光帶磨光有許多優點。可以用不同的材料制造出不同特點的接觸輪，以適合不同的用途，如用合成樹脂粘接磨料的磨光帶，可以用作濕磨；磨光帶磨削面積大，使用壽命長；操作時冷卻較快，便于手持工件，工件變形的可能性小；操作方便，使用不同的接觸輪來調節磨光帶的松緊，便可對不同的工件進行磨光。

圖2-2 磨光帶的結構

1—電源 2—接觸輪 3—磨光帶 4—從動輪

2.1.14 磨光帶磨光中接觸輪的特性與用途有哪些？

接觸輪的特性及用途如表2-7所示。

表2-7 接觸輪的特性及用途

（續）

①除序號1外，均為橡膠硬度。

②也可用硬橡膠做輪轂，軟橡膠做輪殼。

③依緊壓帆布密度的不同，可制得軟、中、硬的輪子。

2.1.15 如何選擇磨光帶的磨光參數？

使用磨光帶磨光時，應根據材料種類、磨光類型選擇磨光帶的參數。磨光帶磨光參數的選擇如表2-8所示。

表2-8 磨光帶磨光參數的選擇

（續）

①為測量橡膠的鋼軌硬度計的測量值。

②ZrO₂、Al₂O₃為人造磨料。

2.1.16 什么是機械拋光？

機械拋光是用裝在拋光機上且涂有拋光膏的拋光輪，對工件表面進行輕微切削和研磨的過程。拋光通常是用于工件表面精磨光之后去除工件表面的細微不平，進一步降低工件表面粗糙度，以獲得光亮外觀的精加工。拋光一般是在平整的表面上進行的，對基材沒有明顯的磨耗。拋光既可用于化學鍍預處理，在磨光的基礎上使表面進一步得到整平，也可用于鍍后精加工，多為裝飾-防護鍍層的光澤處理。

2.1.17 機械拋光有哪些類型？

拋光可分為粗拋、中拋與精拋。粗拋是用硬輪對經過或未經過磨光的表面進行拋光，它對基材有一定的磨削作用，能去除粗的磨痕。中拋是用較硬的拋光輪對經過粗拋的表面做進一步的加工，它能去除粗拋留下的劃痕，產生中等光亮的表面。精拋則是拋光的最后工序，用軟輪拋光獲得鏡面光亮的表面，它對基材的磨削作用很小。

2.1.18 機械拋光與磨光有何異同？

機械拋光與磨光形式上基本相似，只是拋光時所用的拋光輪是用重疊起來的布做成圓輪，與磨光輪不同的是拋光輪有彈性，沒有粘接磨料，而是在工作面上周期性的涂抹拋光膏代替磨料，借助拋光輪的纖維和拋光膏的作用進行拋光。

拋光過程與磨光過程的機理不同。拋光時沒有明顯的金屬被切削下來，沒有明顯的金屬消耗。目前認為拋光機理為：由于拋光輪的高速旋轉與金屬工件表面摩擦產生的高溫，使金屬表面產生塑性變形，填平金屬表面的微凹處。同時由于大多數金屬在空氣中能迅速地形成一層氧化膜，拋光時產生的高溫還能促使氧化膜形成，實際上從金屬表面拋下來的就是這層氧化膜。當氧化膜拋去后，露出的金屬表面又被氧化，這樣周期地變化，直到拋光結束，就能獲得較光亮的表面。在拋光過程中，金屬表面氧化膜的形成和不斷地被拋去這一過程起著重要作用。

2.1.19 常用拋光輪有哪些種類？

拋光輪有縫合式、非縫合式、皺褶式、折疊式四種結構形式。

（1）縫合式 它是用布片縫合而成，縫合方式有同心圓式、徑向式、徑向弧形式、螺旋式、方形式等。根據縫合密度和布料的不同，可制得不同硬度的拋光輪，這類輪子主要用于粗拋。

（2）非縫合式 它有圓盤式和翼片式兩種，均用布片組裝成軟輪，專用于精拋。翼片式的使用壽命比圓盤式更長一些。

（3）皺褶式 將布卷切成45°角的布條，縫成連續的有偏壓的卷，再把布卷圍繞在有溝槽的圓筒上，形成皺褶狀。輪的中心可鑲嵌硬紙板使輪子能與機軸配合，也可安裝能通風的鋼轂。這種拋光輪的特點是散熱性好，適用于大型工件的高速拋光。

（4）折疊式 將圓布片兩折或三折而形成“袋狀”，再相互交替疊壓而成。這種拋光輪易于保存拋光劑，彈性好，又有利于風冷。

2.1.20 如何選擇拋光輪的轉速？

為了獲得最佳的拋光效果，正確地選擇拋光輪的圓周速度是十分必要的。通常拋光輪的圓周速度要比磨光輪用的圓周速度稍大，拋光機的轉速與工件的形狀和硬度有關。工件形狀簡單，硬度高時，拋光機的轉速應該大些，反之則小些。一般粗拋光時，可選較大的圓周速度，精拋光時則選較小的圓周速度。不同材料拋光時的圓周速度如表2-9所示。

表2-9 不同材料拋光時的圓周速度

2.1.21 拋光膏的種類及應用范圍有哪些？

工件表面拋光時，需根據被拋光材料的性質及拋光表面的質量要求，配用合適的拋光膏以保證拋光質量。拋光膏是由金屬氧化物粉末與硬脂酸、石墨等混合而成的，并制成軟塊。在生產中常用的拋光膏有黃拋光膏、紅拋光膏、白拋光膏、綠拋光膏。各種拋光膏的組分及應用范圍如表2-10所示。

表2-10 各種拋光的膏組分及應用范圍

2.1.22 拋光膏殘留在工件縫隙中對后續施鍍有何危害？

經過機械拋光后，工件的縫隙中會擠入大量的拋光膏。由于這些拋光膏隱藏在工件縫隙的深處，采取常規的化學或電化學脫脂方法是難以徹底除盡的。在后續施鍍過程中拋光膏在化學鍍溶液中緩慢溶解，隨化學鍍時產生的氣體一起逸出到表面，使靠近工件表面部位鍍層形成上尖下寬的黑色影印，這不但嚴重影響鍍層的裝飾性能和結合強度，還會嚴重污染溶液，縮短化學鍍溶液壽命。由此可見，工業生產中，在工件拋光后，都要用專用工具摳挖工件縫隙中的拋光膏。

2.1.23 什么是化學拋光？

化學拋光是指在合適的溶液中，在不使用外加電源的條件下對金屬工件進行化學浸蝕，在浸蝕過程中，金屬表面被溶液浸蝕和整平，從而獲得了較光亮的表面的一種工件預處理工序。化學拋光主要是用來對金屬工件進行裝飾性加工。在化學拋光過程中，金屬微觀表面形成了不均勻的鈍化膜，或類似電解拋光過程中所形成的稠性黏膜，使表面微觀凸出部分的溶解速度顯著大于微觀凹入部分，因此降低了工件表面的顯微粗糙程度，使工件表面比較光亮和平整。同電解拋光比較，化學拋光具有設備簡單，不需直流電源設備和導電夾具，可以處理細管、深孔及形狀更為復雜的工件，生產率較高等優點。其缺點是表面質量一般略低于電解拋光，且溶液的使用壽命較短，溶液調整和再生也比較困難，并且往往會析出氧化氮等有害氣體。

2.1.24 鋼鐵工件如何進行化學拋光？

鋼鐵工件的化學拋光工藝如表2-11所示。

表2-11 鋼鐵工件的化學拋光工藝

2.1.25 鋼鐵工件化學拋光時有哪些注意事項？

鋼鐵工件化學拋光時需要注意的事項有：

1）溶液溫度控制在15～25℃，溫度過高，會使過氧化氫加速分解，影響溶液的壽命。

2）溶液中鐵離子含量不應超過35g/L，鐵含量過高時，拋光速度和拋光質量都將下降。若補充過氧化氫及其他成分后，仍不能恢復溶液的功能，應更換溶液。

3）對于表2-11中的工藝3，拋光前工件必須保持干燥并加熱至同溶液溫度接近后再進入槽中，因為溶液中水含量過多，會導致拋光后的工件表面被腐蝕和失去光澤。溶液使用一段時間后，如果發現拋光過程中NO₂的逸出減少，則可加入密度為1.4g/mL的硝酸，使硝酸的體積分數達到2%～8%。

4）由于過氧化氫分解較快，需要每次及時補充過氧化氫（每次5～10g/L）。同時，需按4～6g/L補充氫氟酸，使溶液pH值保持在2.1左右。當鐵含量較高時，pH值應控制在1.7～2.1。表2-11中的工藝4草酸的補充量約為過氧化氫補充量的1/2。

2.1.26 銅及銅合金工件如何進行化學拋光？

銅及銅合金工件化學拋光工藝如表2-12所示。

表2-12 銅及銅合金工件化學拋光工藝

注：工藝1適用于精密部件；工藝2適用于銅及黃銅部件；工藝3適用于銅及黃銅部件，當溫度降至20℃時，可用于拋光白銅部件；工藝4適用于銅鐵組合體。

2.1.27 鋁及鋁合金工件如何進行化學拋光？

鋁及鋁合金工件化學拋光工藝如表2-13所示。

表2-13 鋁及鋁合金工件化學拋光工藝

2.1.28 什么是電化學拋光？

電化學拋光又稱為電解拋光，電解拋光是把金屬工件置于一定的溶液中進行處理，最終獲得光亮表面的過程。電化學拋光時，被拋的工件作為陽極，惰性金屬作為陰極，兩極同時浸入電解槽中。黏膜理論認為：通以直流電后使被拋工件表面形成電阻率較高的稠性黏膜，這層黏膜在表面的微觀凸出部分厚度較小，電流密度較大，因而金屬溶解較快；微觀凹入部分厚度較大，電流密度較小，因而金屬溶解較慢。這種溶解速度的差異，使得表面凸出處與凹入處的厚度差減小，從而達到平整表面的目的。電化學拋光可用于金屬工件化學鍍前的表面準備，也可用作化學鍍層的精加工，還可以單獨作為一種金屬加工方法。電化學拋光可以用于工具鋼、結構鋼、低合金鋼及鉻鎳不銹鋼、鎳及鎳合金、銅及銅合金、鋁及鋁合金等金屬材料。

2.1.29 電化學拋光具有哪些優點？

電化學拋光作為金屬表面處理的一種新方法，具有下列優點：

1）操作簡便，容易控制拋光厚度，拋光速度較快。

2）拋光后表面粗糙度值小，可獲得鏡面光亮表面。

3）電化學拋光是通過電化學溶解平整拋光表面的過程，表面不會產生變形層，也不會夾雜外來物質。

4）對于形狀復雜及尺寸細小的工件，采用電化學拋光的方法比機械拋光要容易得多。

5）電解過程中有氧析出，會在拋光表面形成一層氧化膜，從而提高表面的耐蝕性。

2.1.30 電化學拋光具有哪些缺點？

電化學拋光的缺點有：

1）電化學拋光不能除去深度劃痕等表面缺陷，也不能去除基體中的非金屬夾雜物。

2）對于多相合金，因各相的溶解速度不相同，可能導致拋光表面不平整。

3）電化學拋光可能會溶解被拋工件表面因機械加工形成的冷作硬化層，從而降低工件的表面硬度。

4）電化學拋光降低了表面粗糙度值，因而會降低工件表面的摩擦因數。

2.1.31 鋼鐵工件如何進行電化學拋光？

鋼鐵工件電化學拋光工藝如表2-14所示。

表2-14 鋼鐵工件電化學拋光工藝

（續）

注：1.工藝1溶液適用于碳的質量分數低于0.45%的碳鋼。

2.工藝2、3、4溶液適用于各種類型的鋼材。

3.工藝5、6溶液適用于不銹鋼。

2.1.32 如何對銅及銅合金工件進行電化學拋光？

銅及銅合金工件電化學拋光工藝如表2-15所示。

表2-15 銅及銅合金工件電化學拋光工藝

注：1.工藝1的陰極材料用銅。

2.工藝2適合于銅與黃銅及含量低的青銅。

3.工藝3適合于純銅與黃銅件。

4.工藝4適合于錫的質量分數低于6%的銅合金。

5.工藝5適合于鋁的質量分數高于30%的銅合金。

2.1.33 鋁及鋁合金工件如何進行堿性電化學拋光？

鋁及鋁合金工件堿性電化學拋光工藝如表2-16所示。

表2-16 鋁及鋁合金工件堿性電化學拋光工藝

注：1.工藝1以不銹鋼板或普通鋼板作為陽極。溶液需攪拌或陽極移動。

2.工藝2、3拋光后，零件表面反射率達到約90%，鋁材損耗為0.01～0.02g/cm²。

2.1.34 鋁及鋁合金工件如何進行磷酸基電化學拋光？

鋁及鋁合金工件磷酸基電化學拋光工藝如表2-17所示。

表2-17 鋁及鋁合金工件磷酸基電化學拋光工藝

①拋光后先在NaOH（質量分數為5%）溶液中，于室溫下浸5min后再水洗，以防光亮度降低。

②均為質量分數。

2.1.35 鈦及鈦合金工件如何進行電化學拋光？

鈦及鈦合金工件電化學拋光工藝如表2-18所示。

表2-18 鈦及鈦合金工件電化學拋光工藝

（續）

注：1.工藝2溶液時不加水，而用甲醇代之，以降低對基材的浸蝕。

2.工藝1、3、4溶液成分含量為體積分數。

2.1.36 鎳及鎳合金工件如何進行電化學拋光？

鎳及鎳合金工件電化學拋光工藝如表2-19所示。

表2-19 鎳及鎳合金工件電化學拋光工藝

注：1.工藝1、工藝2適合于鎳鍍層和鎳基體的拋光。

2.工藝3適合于鎳基體的拋光。

3.工藝4適合于鎳和鎳鐵合金的拋光。

2.1.37 使用通用電解液進行電化學拋光時采用怎樣的工藝條件？

通用電解液進行電化學拋光工藝如表2-20所示。該方法適用于多種金屬同時進行電化學拋光，但拋光質量與專用電解液相比較差。

2.1.38 什么是刷光？操作時有哪些注意事項？

刷光是把金屬絲、動物毛、天然或人造纖維制成的刷輪裝在拋光機上，利用刷光輪對金屬表面的污垢進行清理的過程。

1）刷光可以用來除去工件表面的氧化皮、銹蝕、舊涂裝層、焊渣及其他污物，這時要選用剛性大的鋼絲刷輪和較高的轉速。用作工件浸蝕后的去浮灰時，可選用剛性小切削力低的黃銅絲、纖維絲刷輪。

2）刷光可用來除去工件機加工后留在表面棱邊的毛刺，這時要選用切削力較大的刷輪。對于圓孔棱邊的毛刺，常選用杯形刷光輪，如圖2-3所示。內螺紋毛刺常選用小型刷輪，外表面棱邊的毛刺選用密排輻射刷輪。

表2-20 通用電解液進行電化學拋光工藝

①均為質量分數。

3）可以在工件刷出具有裝飾作用的絲紋，叫作絲紋刷光。這時壓力不能太大，否則將不是絲的端面而是絲的側面與工件接觸，這樣便不會產生絲紋效果。絲紋刷光的速度也不宜太大。在干刷時，工件表面應清潔，無銹蝕與油污；濕刷時，使用無腐蝕作用的清洗劑。刷光還可以用作緞面修飾，采用細而軟的金屬絲，有時也用動物毛或纖維刷輪，使工件表面獲得無光的緞面狀外觀。操作時應使刷痕均勻一致，并與工件的輪廓線平行。

圖2-3 杯形刷光輪

2.1.39 常用刷光輪有哪些類型？

常用刷光輪的類型、特點及用途如表2-21所示。

2.1.40 金屬絲刷光輪的類型及用途有哪些？

金屬絲刷光輪的類型及用途如表2-22所示。

表2-21 常用刷光輪的類型、特點及用途

表2-22 金屬絲刷光輪的類型及用途

2.1.41 什么是成批光飾？

為克服研磨和拋光勞動強度大、勞動條件差、生產率不高的缺點，對小型工件常采用成批光飾的方法。成批光飾是將被處理的工件與磨料、水或油和化學促進劑一起放入專用容器內，通過振動、旋轉使工件與磨料產生摩擦，去除工件表面油脂、銹跡，降低表面粗糙度值的過程。成批光飾的主要特點是一次能處理大量工件，省工、省時，質量穩定，成本較低。它適于多種形狀的金屬或非金屬工件的光飾加工。成批光飾可以采用濕態加工和干態加工。

根據加工方式的不同，常用的成批光飾分為普通滾光、振動光飾、旋轉光飾、離心盤光飾、離心滾光等。除以上加工方法外，還有工業生產中應用較少的振動旋轉滾光、往復式光飾、化學加速離心滾光、電化學加速成批光飾等方法。

2.1.42 不同的光飾方法有何優缺點？

不同光飾方法的優缺點如表2-23所示。

表2-23 不同光飾方法的優缺點

2.1.43 如何選擇成批光飾用磨料？

成批光飾在濕態加工時使用的磨削介質包括磨料、化學促進劑和水，干態加工時只需要磨料。常用磨料分天然磨料、燒結磨料、預成形磨料、鋼材磨料、動植物磨料五種。根據被加工工件的材料外形及光飾的質量要求選擇所需磨料。預成形磨料具有不同的形狀和規格，常作為首選磨料。選用磨料應遵循以下幾項基本原則：

1）針對工件外形特點選用合適形狀的磨料，如圖2-4所示。

圖2-4 磨料形狀與工件外形相匹配示意圖

a）錐臺狀磨料 b）碎粒狀磨料 c）棱塊狀磨料 d）圓柱狀磨料

2）金屬工件一般使用硬質磨料，塑料工件選用動植物和硬質磨料的混合物。

3）選用不同尺寸的磨料混合使用，以利于工件上不同外形的表面的加工。

4）對于有內孔的工件，為防止孔堵塞，不應選擇外形尺寸與孔徑相近的磨料。

2.1.44 如何選用合適的磨料與工件體積比？

對于普通滾光和振動光飾的工件，可按表2-24查出工件材料、形狀、光飾要求、零件使用要求、零件化學鍍種類、單個工件重量等各因素的單個比值，然后相加得到要求的體積比。例如，工件為鋁結構件，形狀簡單，要求去氧化層，為結構件進行防護性化學鍍，單件重量6t，查表2-24得：材料鋁合金為3，形狀簡單為1，去氧化層為2，結構件為2，防護性化學鍍為1，工件重量為1，這時3+1+2+2+1+1=10，即磨料與工件的體積比為10。對于其他光飾方法也可參考表2-24經試驗選用。

表2-24 普通滾光和振動光飾的體積比的選擇

2.1.45 什么是振動光飾？

振動光飾是在普通滾光的基礎上發展起來的一種更高效的光飾方法。振動光飾機是將筒形或碗形的容器安裝在彈簧上，通過容器底部安裝的振動裝置，帶動容器振動，使容器內的工件沿著一定的運動路線運動，在運動中工件與工件、工件與磨料之間產生摩擦，有效地提高工件表面的光亮度。振動光飾不受工件形狀的限制，無論形狀如何，尺寸大小，加工后內外表面的光亮程度基本一致。工件在光飾過程中相互撞擊很小，因此不會改變工件的力學性能。振動光飾的生產效率大大高于普通滾光，適用于加工尺寸較大的工件，且容器無需密封，因此在光飾過程中可以隨時檢查工件的表面質量。振動頻率和振幅是振動光飾的兩個最重要參數，振動頻率一般選擇20～30Hz，振幅一般選擇3～6mm。

2.1.46 噴砂有何用途？

噴砂是用機械的方法或借助壓縮空氣的力量，使砂粒形成高速砂流射向金屬工件表面，利用強大的撞擊力量對工件進行清理和修飾的加工方法。噴砂具有以下用途：

1）除去工件表面上的銹蝕、積炭、焊渣、舊漆層或其他干燥了的油類物質，去除工件的毛刺或方向性磨痕，以及鑄件、鍛件或熱處理后工件表面的型砂及氧化皮。

2）用于處理某些不宜用化學方法進行前處理的工件表面，如處理對氫脆性非常敏感的高強度鋼表面上的氧化膜，清理水溶液中極易腐蝕的鎂合金制件。

3）提高工件表面粗糙度值，為涂裝或其他涂層的附著做準備。

4）對切削刀具進行濕噴砂，可以提高其使用壽命。

5）噴細砂還用于對工件表面進行裝飾性的消光處理或麻面處理，如在玻璃或陶瓷表面上進行噴花。

6）清理焊接件的焊縫，保證組合件的質量。

7）噴砂可用于熱噴涂或涂料涂裝前的除銹，經過噴砂的工件可以直接進入化學鍍槽或磷化槽等轉化膜槽。

2.1.47 噴砂常用磨料有哪些？

噴砂用的磨料主要有鋼砂、氧化鋁砂、石英砂、碳化硅等，其中以使用氧化鋁砂為最好，因其不易粉化，可以改善工人的勞動條件。但生產中使用較多的仍然是石英砂，主要是由于成本低，可反復回收使用。噴砂時應根據工件材料、表面狀態和加工要求，選用不同粒度的磨料和噴砂時所用的壓縮空氣的壓力大小。工件表面狀態與空氣壓力和砂粒尺寸的關系如表2-25所示。

表2-25 工件表面狀態與空氣壓力和砂粒尺寸的關系

2.1.48 噴砂的種類有哪些？

噴砂可分為干噴砂與濕噴砂兩類。干噴砂除銹效率較高，加工表面較濕，噴砂粗糙，并且粉塵較大，磨料破碎率高。濕噴砂是在砂料中以一定的配比加入水和防銹劑等功能性材料，使砂料成為砂水混合物，再進行噴砂，以減弱砂料對工件外表面的沖擊作用，從而達到光飾工件外表面的作用，所以濕噴砂常用于精密工件的加工，并且污染較小。對尺寸要求較高的工件也可以使用較細的砂粒噴砂。噴砂時應注意的是，油污較重的工件在噴砂前應先進行脫脂處理，并且工件在噴砂后，如果不立即進行下道工序，必須進行工件的短期防銹處理，砂子在下次使用前應進行烘干。

2.1.49 噴丸與噴砂有何異同點？

將噴砂所用磨料改為鋼丸、玻璃丸或陶瓷丸等丸狀顆粒對工件表面進行噴射，就是噴丸處理。噴丸主要用于使工件產生壓應力而提高疲勞強度和抗應力腐蝕能力。另外，噴丸可代替一般的冷、熱成形加工工藝，并對扭曲的薄壁件進行校正，但噴丸后溫度不宜過高，以免產生的壓應力消失。噴丸與噴砂的不同點有：

1）磨料不同，噴丸用玻璃丸和鋼丸等代替了噴砂中的石英砂等磨料。

2）噴丸除銹效果較噴砂效果差，但是可在工件表面產生壓應力而提高疲勞強度和抗應力腐蝕能力。

2.1.50 噴丸強度受哪些因素影響？

影響噴丸強度的因素主要有：

（1）噴丸的硬度 噴丸硬度值的降低，將使噴丸強度降低，但當其硬度大于工件的硬度時，噴丸硬度值的變化不影響噴丸強度。

（2）噴丸的破碎量 破碎噴丸的噴丸強度低，因此應經常清除碎丸，要保證噴丸的完整率不低于85%。

（3）噴射角度 呈垂直狀態時，噴丸強度最高，因此一般均以此狀態進行噴丸處理。若受工件形狀的限制，必須以小角度噴丸時，為保證強度，應適當加大噴丸尺寸與噴射速度。

（4）噴丸速度 噴丸速度增高，噴丸強度便加大。

（5）噴丸尺寸 噴丸尺寸越大，則噴丸強度也越大，但噴丸的覆蓋率降低。因此，應在滿足所需噴丸強度的前提下，盡量減小噴丸的尺寸。另外，噴丸直徑不應超過所處理工件溝槽內圓半徑的1/2。噴丸粒度一般為0.3～2.0mm。

2.1.51 什么是滾光？

普通滾光通常采用木制或鐵制的多邊形滾筒，滾筒內加入酸性或堿性的化學活性劑同工件一起滾動，通過工件與磨料的相對運動來達到脫脂、除銹和降低表面粗糙度值的目的。這種光飾方法設備簡單，成本較低，主要適用于小型工件，也適用于鋼鐵工件鍍層的預處理，但對于較深的小孔內表面，滾光作用不大。滾光法一般不適用于帶有螺紋的工件，因為滾光過程會破壞螺紋，但經過熱處理的自攻螺紋，由于表面硬度較高，仍可使用此方法進行光飾。滾筒應選擇適當的轉速，如速度過低，磨削作用較差，效率較低；如速度過高，工件所受離心力過大，會造成工件的相互碰撞。因此滾筒轉速一般控制在20～45r/min。滾光的時間依工件原始表面粗糙程度和加工精度的要求不同，可在數小時到數天不等。

2.1.52 滾光用滾筒有哪些類型？

常用滾筒分為臥式封閉滾筒、臥式浸沒滾筒、傾斜式開口滾筒三種類型。

（1）臥式封閉滾筒 這種滾筒多為六邊或八邊形筒，工件與磨料從開口處放入后蓋好，進行水平旋轉滾光，應用最為廣泛。滾筒的裝載量應在60%～70%（體積分數），如裝載量過高，滾光作用將有所減弱，滾光時間延長；如裝載量過低，滾光作用過強，表面粗糙度值增大。

（2）臥式浸沒滾筒 這種滾筒的結構與滾鍍的滾筒相似，只是取消了導電桿。其特點是滾磨下來的銹蝕污物、金屬屑等可通過滾筒壁上的孔流出，使工件保持清潔狀態，減輕滾光后工件的清洗量。臥式滾筒的直徑一般為300～600mm。為防止不同類型工件的混雜，可將其分隔成若干個小間，分別裝入不同的工件進行滾光。

（3）傾斜式開口滾筒 這種滾筒呈多邊筒形，其磨削能力較臥式滾光低，主要用于輕度滾光。有時可將木屑等吸水性材料與工件一起滾動，起到對工件的干燥作用。