第2章 化學(xué)鍍的預(yù)處理

2.1 粗糙表面的整平

2.1.1 金屬化學(xué)鍍預(yù)處理的意義是什么？

化學(xué)鍍是在被鍍基體材料與鍍液相接觸的界面間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)順利進(jìn)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(yīng)的順利進(jìn)行，從而影響鍍層和基體的結(jié)合力及鍍層質(zhì)量。當(dāng)金屬表面粗糙不平，以及有氣孔、砂眼、裂紋等缺陷時(shí)，鍍液容易存留在缺陷中，導(dǎo)致鍍層出現(xiàn)“黑斑”或泛“白點(diǎn)”，或由于酸的腐蝕放出氫氣而使鍍層出現(xiàn)“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(dāng)工件表面有灰塵、金屬粉末時(shí)，鍍層將會(huì)出現(xiàn)“結(jié)瘤”和“毛刺”，容易脫落，使鍍層表面產(chǎn)生小坑。

生產(chǎn)實(shí)踐證明，化學(xué)鍍生產(chǎn)中所發(fā)生的質(zhì)量問題，如局部鍍層脫落、鼓泡、麻點(diǎn)、花斑以及局部無鍍層等現(xiàn)象，大多數(shù)情況是由于基體材料的鍍前預(yù)處理不當(dāng)造成的。尤其是鍍層的結(jié)合力、耐蝕性和平整程度等性能，往往與鍍前預(yù)處理質(zhì)量的優(yōu)劣密切相關(guān)。因此，要獲得優(yōu)質(zhì)的鍍層，選擇合適的鍍前預(yù)處理工藝十分必要。

2.1.2 化學(xué)鍍預(yù)處理需要進(jìn)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(xué)鍍預(yù)處理，化學(xué)鍍預(yù)處理的好壞是決定鍍層質(zhì)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(jié)合力良好的鍍層，必須進(jìn)行一系列的預(yù)處理工作，通常鍍前預(yù)處理分為機(jī)械整平、脫脂、浸蝕、水洗等。

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

（2）脫脂 附在工件上的油污，會(huì)使鍍液和基體金屬隔離，造成鍍不上等故障。輕微的小油點(diǎn)在化學(xué)鍍時(shí)會(huì)擴(kuò)散成油膜，使鍍層與基體隔離，是化學(xué)鍍生產(chǎn)中產(chǎn)生缺陷的主要原因。常用的脫脂方法有有機(jī)溶劑脫脂、化學(xué)脫脂、電化學(xué)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?yàn)楣ぜ砻娴难趸飼?huì)使化學(xué)鍍液與基體金屬隔離，造成鍍不上、鍍層疏松、孔隙率大或結(jié)合不良等問題。這樣的鍍層也會(huì)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(xué)鍍前還差。因此一定要經(jīng)過浸蝕將其消除。弱浸蝕（也叫活化）是在工件進(jìn)入化學(xué)鍍槽前的操作，為去除表面鈍化膜使其露出金屬結(jié)晶組織，提高金屬與工件的結(jié)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(duì)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(jié)合力，還要對(duì)基體進(jìn)行預(yù)鍍、預(yù)浸等預(yù)處理工作，如預(yù)鍍銅、預(yù)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(zhuǎn)，對(duì)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(duì)鍍層的拋損量，同時(shí)也可以提高工件的耐蝕性。

除了對(duì)個(gè)別圓形或形狀規(guī)則工件可用自動(dòng)磨光機(jī)外，一般仍以手工磨光為主，操作時(shí)應(yīng)根據(jù)工件的形狀，眼觀手動(dòng)，將工件表面磨光到符合質(zhì)量的要求。

2.1.4 如何確定磨光時(shí)磨輪的最佳速度？

磨光效果與磨輪旋轉(zhuǎn)的圓周速度有密切關(guān)系。當(dāng)被磨光的金屬加工表面粗糙度值要求越小，材料越硬時(shí)，磨輪圓周速度應(yīng)該越大，反之應(yīng)小些。圓周速度過低，生產(chǎn)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(dāng)磨輪的圓周速度，只有當(dāng)磨光材料與磨輪的圓周速度相配合才能獲得高的磨光質(zhì)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(duì)工件表面劃傷和凹坑的整形有哪些要求？

對(duì)工件表面的劃傷和凹坑的整形方法如圖2-1所示。

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

2）對(duì)于表面壓傷或因腐蝕而出現(xiàn)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(xué)鍍前的表面粗糙度值和圓角有哪些要求？

根據(jù)GB/T 12611—2008《金屬零（部）件鍍覆前質(zhì)量控制技術(shù)要求》的規(guī)定，工件表面粗糙度值和圓角的規(guī)定如表2-2所示。對(duì)于已規(guī)定最終表面粗糙度值的工件，鍍前的表面粗糙度值應(yīng)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(guī)定

2.1.7 如何選擇磨光時(shí)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(shí)磨料的粒度？

磨料粒度通常是按篩子的號(hào)碼來劃分的，篩子的號(hào)碼則用單位面積（cm²）上的孔數(shù)來表示，篩子的號(hào)碼越大，篩孔越小。一般以磨料能通過篩子的號(hào)碼來表示該磨料的粒度。磨料的號(hào)數(shù)越大，顆粒越細(xì)；號(hào)數(shù)越小，則顆粒越粗。通常將磨料分為三組：磨光顆粒（10～90號(hào)），磨光粉末（100～320號(hào)）和磨光細(xì)粉（320～600號(hào)）。在生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)金屬工件的表面狀態(tài)和加工后的表面質(zhì)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(shí)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(jié)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(duì)表面較硬和要求輪廓清晰的工件，應(yīng)采用較硬的磨光輪（如氈輪）；表面較軟和形狀復(fù)雜的工件，應(yīng)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(jī)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(hào)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(shí)使用的膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨所用砂的粒度不同而變化，一般磨料的粒度越細(xì)，膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)的注意事項(xiàng)有哪些？

使用磨光輪時(shí)需要注意的問題有：

1）確保磨光輪處于干燥狀態(tài)。

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

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

4）使用一段時(shí)間后，磨光輪會(huì)出現(xiàn)邊緣磨損或中間出現(xiàn)凹槽，應(yīng)重新刮制。

2.1.12 磨光時(shí)金剛砂自行脫落的原因及解決方法有哪些？

磨光時(shí)金剛砂自行脫落的主要產(chǎn)生原因及解決方法如表2-6所示。

表2-6 磨光時(shí)金剛砂自行脫落的主要產(chǎn)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(diǎn)？

磨光帶套在磨光機(jī)的接觸輪和從動(dòng)輪之間，具有一定的張力，電動(dòng)機(jī)上的接觸輪是主動(dòng)輪，利用其旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)磨光帶運(yùn)動(dòng)，以便對(duì)工件進(jìn)行磨光。其結(jié)構(gòu)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(yōu)點(diǎn)。可以用不同的材料制造出不同特點(diǎn)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(shí)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(diào)節(jié)磨光帶的松緊，便可對(duì)不同的工件進(jìn)行磨光。

圖2-2 磨光帶的結(jié)構(gòu)

1—電源 2—接觸輪 3—磨光帶 4—從動(dòng)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(xù)）

①除序號(hào)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(shù)？

使用磨光帶磨光時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料種類、磨光類型選擇磨光帶的參數(shù)。磨光帶磨光參數(shù)的選擇如表2-8所示。

表2-8 磨光帶磨光參數(shù)的選擇

（續(xù)）

①為測(cè)量橡膠的鋼軌硬度計(jì)的測(cè)量值。

②ZrO₂、Al₂O₃為人造磨料。

2.1.16 什么是機(jī)械拋光？

機(jī)械拋光是用裝在拋光機(jī)上且涂有拋光膏的拋光輪，對(duì)工件表面進(jìn)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(xì)微不平，進(jìn)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(jìn)行的，對(duì)基材沒有明顯的磨耗。拋光既可用于化學(xué)鍍預(yù)處理，在磨光的基礎(chǔ)上使表面進(jìn)一步得到整平，也可用于鍍后精加工，多為裝飾-防護(hù)鍍層的光澤處理。

2.1.17 機(jī)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(duì)經(jīng)過或未經(jīng)過磨光的表面進(jìn)行拋光，它對(duì)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(duì)經(jīng)過粗拋的表面做進(jìn)一步的加工，它能去除粗拋留下的劃痕，產(chǎn)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(duì)基材的磨削作用很小。

2.1.18 機(jī)械拋光與磨光有何異同？

機(jī)械拋光與磨光形式上基本相似，只是拋光時(shí)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(jìn)行拋光。

拋光過程與磨光過程的機(jī)理不同。拋光時(shí)沒有明顯的金屬被切削下來，沒有明顯的金屬消耗。目前認(rèn)為拋光機(jī)理為：由于拋光輪的高速旋轉(zhuǎn)與金屬工件表面摩擦產(chǎn)生的高溫，使金屬表面產(chǎn)生塑性變形，填平金屬表面的微凹處。同時(shí)由于大多數(shù)金屬在空氣中能迅速地形成一層氧化膜，拋光時(shí)產(chǎn)生的高溫還能促使氧化膜形成，實(shí)際上從金屬表面拋下來的就是這層氧化膜。當(dāng)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(jié)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(jié)構(gòu)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(jù)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(xù)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(jī)軸配合，也可安裝能通風(fēng)的鋼轂。這種拋光輪的特點(diǎn)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(fēng)冷。

2.1.20 如何選擇拋光輪的轉(zhuǎn)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(jī)的轉(zhuǎn)速與工件的形狀和硬度有關(guān)。工件形狀簡單，硬度高時(shí)，拋光機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)該大些，反之則小些。一般粗拋光時(shí)，可選較大的圓周速度，精拋光時(shí)則選較小的圓周速度。不同材料拋光時(shí)的圓周速度如表2-9所示。

表2-9 不同材料拋光時(shí)的圓周速度

2.1.21 拋光膏的種類及應(yīng)用范圍有哪些？

工件表面拋光時(shí)，需根據(jù)被拋光材料的性質(zhì)及拋光表面的質(zhì)量要求，配用合適的拋光膏以保證拋光質(zhì)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(chǎn)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(yīng)用范圍如表2-10所示。

表2-10 各種拋光的膏組分及應(yīng)用范圍

2.1.22 拋光膏殘留在工件縫隙中對(duì)后續(xù)施鍍有何危害？

經(jīng)過機(jī)械拋光后，工件的縫隙中會(huì)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(guī)的化學(xué)或電化學(xué)脫脂方法是難以徹底除盡的。在后續(xù)施鍍過程中拋光膏在化學(xué)鍍?nèi)芤褐芯徛芙猓S化學(xué)鍍時(shí)產(chǎn)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(yán)重影響鍍層的裝飾性能和結(jié)合強(qiáng)度，還會(huì)嚴(yán)重污染溶液，縮短化學(xué)鍍?nèi)芤簤勖Ｓ纱丝梢姡I(yè)生產(chǎn)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(xué)拋光？

化學(xué)拋光是指在合適的溶液中，在不使用外加電源的條件下對(duì)金屬工件進(jìn)行化學(xué)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(yù)處理工序。化學(xué)拋光主要是用來對(duì)金屬工件進(jìn)行裝飾性加工。在化學(xué)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(xué)拋光具有設(shè)備簡單，不需直流電源設(shè)備和導(dǎo)電夾具，可以處理細(xì)管、深孔及形狀更為復(fù)雜的工件，生產(chǎn)率較高等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是表面質(zhì)量一般略低于電解拋光，且溶液的使用壽命較短，溶液調(diào)整和再生也比較困難，并且往往會(huì)析出氧化氮等有害氣體。

2.1.24 鋼鐵工件如何進(jìn)行化學(xué)拋光？

鋼鐵工件的化學(xué)拋光工藝如表2-11所示。

表2-11 鋼鐵工件的化學(xué)拋光工藝

2.1.25 鋼鐵工件化學(xué)拋光時(shí)有哪些注意事項(xiàng)？

鋼鐵工件化學(xué)拋光時(shí)需要注意的事項(xiàng)有：

1）溶液溫度控制在15～25℃，溫度過高，會(huì)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(yīng)超過35g/L，鐵含量過高時(shí)，拋光速度和拋光質(zhì)量都將下降。若補(bǔ)充過氧化氫及其他成分后，仍不能恢復(fù)溶液的功能，應(yīng)更換溶液。

3）對(duì)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(jìn)入槽中，因?yàn)槿芤褐兴窟^多，會(huì)導(dǎo)致拋光后的工件表面被腐蝕和失去光澤。溶液使用一段時(shí)間后，如果發(fā)現(xiàn)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?jǐn)?shù)達(dá)到2%～8%。

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

2.1.26 銅及銅合金工件如何進(jìn)行化學(xué)拋光？

銅及銅合金工件化學(xué)拋光工藝如表2-12所示。

表2-12 銅及銅合金工件化學(xué)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(dāng)溫度降至20℃時(shí)，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(jìn)行化學(xué)拋光？

鋁及鋁合金工件化學(xué)拋光工藝如表2-13所示。

表2-13 鋁及鋁合金工件化學(xué)拋光工藝

2.1.28 什么是電化學(xué)拋光？

電化學(xué)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(jìn)行處理，最終獲得光亮表面的過程。電化學(xué)拋光時(shí)，被拋的工件作為陽極，惰性金屬作為陰極，兩極同時(shí)浸入電解槽中。黏膜理論認(rèn)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(dá)到平整表面的目的。電化學(xué)拋光可用于金屬工件化學(xué)鍍前的表面準(zhǔn)備，也可用作化學(xué)鍍層的精加工，還可以單獨(dú)作為一種金屬加工方法。電化學(xué)拋光可以用于工具鋼、結(jié)構(gòu)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(xué)拋光具有哪些優(yōu)點(diǎn)？

電化學(xué)拋光作為金屬表面處理的一種新方法，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

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(xué)拋光是通過電化學(xué)溶解平整拋光表面的過程，表面不會(huì)產(chǎn)生變形層，也不會(huì)夾雜外來物質(zhì)。

4）對(duì)于形狀復(fù)雜及尺寸細(xì)小的工件，采用電化學(xué)拋光的方法比機(jī)械拋光要容易得多。

5）電解過程中有氧析出，會(huì)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(xué)拋光具有哪些缺點(diǎn)？

電化學(xué)拋光的缺點(diǎn)有：

1）電化學(xué)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(duì)于多相合金，因各相的溶解速度不相同，可能導(dǎo)致拋光表面不平整。

3）電化學(xué)拋光可能會(huì)溶解被拋工件表面因機(jī)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(xué)拋光降低了表面粗糙度值，因而會(huì)降低工件表面的摩擦因數(shù)。

2.1.31 鋼鐵工件如何進(jìn)行電化學(xué)拋光？

鋼鐵工件電化學(xué)拋光工藝如表2-14所示。

表2-14 鋼鐵工件電化學(xué)拋光工藝

（續(xù)）

注：1.工藝1溶液適用于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(duì)銅及銅合金工件進(jìn)行電化學(xué)拋光？

銅及銅合金工件電化學(xué)拋光工藝如表2-15所示。

表2-15 銅及銅合金工件電化學(xué)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(zhì)量分?jǐn)?shù)低于6%的銅合金。

5.工藝5適合于鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于30%的銅合金。

2.1.33 鋁及鋁合金工件如何進(jìn)行堿性電化學(xué)拋光？

鋁及鋁合金工件堿性電化學(xué)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(xué)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(dòng)。

2.工藝2、3拋光后，零件表面反射率達(dá)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(jìn)行磷酸基電化學(xué)拋光？

鋁及鋁合金工件磷酸基電化學(xué)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(xué)拋光工藝

①拋光后先在NaOH（質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.1.35 鈦及鈦合金工件如何進(jìn)行電化學(xué)拋光？

鈦及鈦合金工件電化學(xué)拋光工藝如表2-18所示。

表2-18 鈦及鈦合金工件電化學(xué)拋光工藝

（續(xù)）

注：1.工藝2溶液時(shí)不加水，而用甲醇代之，以降低對(duì)基材的浸蝕。

2.工藝1、3、4溶液成分含量為體積分?jǐn)?shù)。

2.1.36 鎳及鎳合金工件如何進(jìn)行電化學(xué)拋光？

鎳及鎳合金工件電化學(xué)拋光工藝如表2-19所示。

表2-19 鎳及鎳合金工件電化學(xué)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(jìn)行電化學(xué)拋光時(shí)采用怎樣的工藝條件？

通用電解液進(jìn)行電化學(xué)拋光工藝如表2-20所示。該方法適用于多種金屬同時(shí)進(jìn)行電化學(xué)拋光，但拋光質(zhì)量與專用電解液相比較差。

2.1.38 什么是刷光？操作時(shí)有哪些注意事項(xiàng)？

刷光是把金屬絲、動(dòng)物毛、天然或人造纖維制成的刷輪裝在拋光機(jī)上，利用刷光輪對(duì)金屬表面的污垢進(jìn)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(shí)要選用剛性大的鋼絲刷輪和較高的轉(zhuǎn)速。用作工件浸蝕后的去浮灰時(shí)，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(jī)加工后留在表面棱邊的毛刺，這時(shí)要選用切削力較大的刷輪。對(duì)于圓孔棱邊的毛刺，常選用杯形刷光輪，如圖2-3所示。內(nèi)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(jìn)行電化學(xué)拋光工藝

①均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

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(shí)壓力不能太大，否則將不是絲的端面而是絲的側(cè)面與工件接觸，這樣便不會(huì)產(chǎn)生絲紋效果。絲紋刷光的速度也不宜太大。在干刷時(shí)，工件表面應(yīng)清潔，無銹蝕與油污；濕刷時(shí)，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(xì)而軟的金屬絲，有時(shí)也用動(dòng)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(shí)應(yīng)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(diǎn)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(diǎn)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(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)條件差、生產(chǎn)率不高的缺點(diǎn)，對(duì)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(xué)促進(jìn)劑一起放入專用容器內(nèi)，通過振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)使工件與磨料產(chǎn)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(diǎn)是一次能處理大量工件，省工、省時(shí)，質(zhì)量穩(wěn)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(tài)加工和干態(tài)加工。

根據(jù)加工方式的不同，常用的成批光飾分為普通滾光、振動(dòng)光飾、旋轉(zhuǎn)光飾、離心盤光飾、離心滾光等。除以上加工方法外，還有工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較少的振動(dòng)旋轉(zhuǎn)滾光、往復(fù)式光飾、化學(xué)加速離心滾光、電化學(xué)加速成批光飾等方法。

2.1.42 不同的光飾方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？

不同光飾方法的優(yōu)缺點(diǎn)如表2-23所示。

表2-23 不同光飾方法的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1.43 如何選擇成批光飾用磨料？

成批光飾在濕態(tài)加工時(shí)使用的磨削介質(zhì)包括磨料、化學(xué)促進(jìn)劑和水，干態(tài)加工時(shí)只需要磨料。常用磨料分天然磨料、燒結(jié)磨料、預(yù)成形磨料、鋼材磨料、動(dòng)植物磨料五種。根據(jù)被加工工件的材料外形及光飾的質(zhì)量要求選擇所需磨料。預(yù)成形磨料具有不同的形狀和規(guī)格，常作為首選磨料。選用磨料應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：

1）針對(duì)工件外形特點(diǎn)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(tái)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(zhì)磨料，塑料工件選用動(dòng)植物和硬質(zhì)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(duì)于有內(nèi)孔的工件，為防止孔堵塞，不應(yīng)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(duì)于普通滾光和振動(dòng)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(xué)鍍種類、單個(gè)工件重量等各因素的單個(gè)比值，然后相加得到要求的體積比。例如，工件為鋁結(jié)構(gòu)件，形狀簡單，要求去氧化層，為結(jié)構(gòu)件進(jìn)行防護(hù)性化學(xué)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(jié)構(gòu)件為2，防護(hù)性化學(xué)鍍?yōu)?，工件重量為1，這時(shí)3+1+2+2+1+1=10，即磨料與工件的體積比為10。對(duì)于其他光飾方法也可參考表2-24經(jīng)試驗(yàn)選用。

表2-24 普通滾光和振動(dòng)光飾的體積比的選擇

2.1.45 什么是振動(dòng)光飾？

振動(dòng)光飾是在普通滾光的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種更高效的光飾方法。振動(dòng)光飾機(jī)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(dòng)裝置，帶動(dòng)容器振動(dòng)，使容器內(nèi)的工件沿著一定的運(yùn)動(dòng)路線運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中工件與工件、工件與磨料之間產(chǎn)生摩擦，有效地提高工件表面的光亮度。振動(dòng)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(nèi)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(huì)改變工件的力學(xué)性能。振動(dòng)光飾的生產(chǎn)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(shí)檢查工件的表面質(zhì)量。振動(dòng)頻率和振幅是振動(dòng)光飾的兩個(gè)最重要參數(shù)，振動(dòng)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(jī)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(qiáng)大的撞擊力量對(duì)工件進(jìn)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(zhì)，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(xué)方法進(jìn)行前處理的工件表面，如處理對(duì)氫脆性非常敏感的高強(qiáng)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(zhǔn)備。

4）對(duì)切削刀具進(jìn)行濕噴砂，可以提高其使用壽命。

5）噴細(xì)砂還用于對(duì)工件表面進(jìn)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(jìn)行噴花。

6）清理焊接件的焊縫，保證組合件的質(zhì)量。

7）噴砂可用于熱噴涂或涂料涂裝前的除銹，經(jīng)過噴砂的工件可以直接進(jìn)入化學(xué)鍍槽或磷化槽等轉(zhuǎn)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(dòng)條件。但生產(chǎn)中使用較多的仍然是石英砂，主要是由于成本低，可反復(fù)回收使用。噴砂時(shí)應(yīng)根據(jù)工件材料、表面狀態(tài)和加工要求，選用不同粒度的磨料和噴砂時(shí)所用的壓縮空氣的壓力大小。工件表面狀態(tài)與空氣壓力和砂粒尺寸的關(guān)系如表2-25所示。

表2-25 工件表面狀態(tài)與空氣壓力和砂粒尺寸的關(guān)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(jìn)行噴砂，以減弱砂料對(duì)工件外表面的沖擊作用，從而達(dá)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(duì)尺寸要求較高的工件也可以使用較細(xì)的砂粒噴砂。噴砂時(shí)應(yīng)注意的是，油污較重的工件在噴砂前應(yīng)先進(jìn)行脫脂處理，并且工件在噴砂后，如果不立即進(jìn)行下道工序，必須進(jìn)行工件的短期防銹處理，砂子在下次使用前應(yīng)進(jìn)行烘干。

2.1.49 噴丸與噴砂有何異同點(diǎn)？

將噴砂所用磨料改為鋼丸、玻璃丸或陶瓷丸等丸狀顆粒對(duì)工件表面進(jìn)行噴射，就是噴丸處理。噴丸主要用于使工件產(chǎn)生壓應(yīng)力而提高疲勞強(qiáng)度和抗應(yīng)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(duì)扭曲的薄壁件進(jìn)行校正，但噴丸后溫度不宜過高，以免產(chǎn)生的壓應(yīng)力消失。噴丸與噴砂的不同點(diǎn)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(chǎn)生壓應(yīng)力而提高疲勞強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕能力。

2.1.50 噴丸強(qiáng)度受哪些因素影響？

影響噴丸強(qiáng)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(qiáng)度降低，但當(dāng)其硬度大于工件的硬度時(shí)，噴丸硬度值的變化不影響噴丸強(qiáng)度。

（2）噴丸的破碎量 破碎噴丸的噴丸強(qiáng)度低，因此應(yīng)經(jīng)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(tài)時(shí)，噴丸強(qiáng)度最高，因此一般均以此狀態(tài)進(jìn)行噴丸處理。若受工件形狀的限制，必須以小角度噴丸時(shí)，為保證強(qiáng)度，應(yīng)適當(dāng)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(qiáng)度便加大。

（5）噴丸尺寸 噴丸尺寸越大，則噴丸強(qiáng)度也越大，但噴丸的覆蓋率降低。因此，應(yīng)在滿足所需噴丸強(qiáng)度的前提下，盡量減小噴丸的尺寸。另外，噴丸直徑不應(yīng)超過所處理工件溝槽內(nèi)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(nèi)加入酸性或堿性的化學(xué)活性劑同工件一起滾動(dòng)，通過工件與磨料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來達(dá)到脫脂、除銹和降低表面粗糙度值的目的。這種光飾方法設(shè)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(yù)處理，但對(duì)于較深的小孔內(nèi)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?yàn)闈L光過程會(huì)破壞螺紋，但經(jīng)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(jìn)行光飾。滾筒應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)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(huì)造成工件的相互碰撞。因此滾筒轉(zhuǎn)速一般控制在20～45r/min。滾光的時(shí)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(shù)小時(shí)到數(shù)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(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)滾光，應(yīng)用最為廣泛。滾筒的裝載量應(yīng)在60%～70%（體積分?jǐn)?shù)），如裝載量過高，滾光作用將有所減弱，滾光時(shí)間延長；如裝載量過低，滾光作用過強(qiáng)，表面粗糙度值增大。

（2）臥式浸沒滾筒 這種滾筒的結(jié)構(gòu)與滾鍍的滾筒相似，只是取消了導(dǎo)電桿。其特點(diǎn)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(tài)，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(gè)小間，分別裝入不同的工件進(jìn)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(shí)可將木屑等吸水性材料與工件一起滾動(dòng)，起到對(duì)工件的干燥作用。