部件表面处理的化学工艺(2)
![](http://www.kxm4.com/blog/hubfs/Blog_Pictures/2018/2018_02/industrielle%20Galvanikanlage.png)
这是我们关于组件表面处理系列的第3部分。由于有大量不同的化学过程,我们把它们分开在前一篇文章中探讨了这些过程:
- 铬酸盐转化涂层
- 磷化
- 镀锌
- 电镀
- 黑色的氧化物。
这篇博客文章涵盖了通常用于处理组件表面的其余化学过程。
镀铬
镀铬主要用于防腐,分为装饰镀铬、电镀镀铬和硬镀铬。
装饰镀铬
![decorative chrome plated component 装饰镀铬组件](http://www.kxm4.com/blog/hs-fs/hubfs/Blog_Pictures/2018/2018_02/Glanzverchromtes%20Bauteil-846535-edited.jpg?width=290&name=Glanzverchromtes%20Bauteil-846535-edited.jpg)
在这个过程中,有时也被称为镀镍铬,沉积一层非常薄的铬层,通常厚度为0.2至0.5微米。
由于这种镀铬层的厚度较薄,成品镀铬工件的光泽度不仅由镀铬层本身决定,还由镀铬层的子层(通常为镍层)决定。
铬电镀
通过使用特定的化学添加剂和更高的电流密度,深黑色的铬层沉积在基体金属上。这个黑铬层是少数的深黑色导电表面之一。
由于黑铬层的硬度范围仅为250至350 HV(维氏硬度或维氏硬度数,VHN),因此与装饰性铬涂层相比,黑铬层的耐划伤和耐磨性较差。然而,这种性能可以通过在涂层过程后用特殊的油处理该组分而得到改善。黑铬电镀也用于装饰应用。
镀硬铬
![Hard chrome plating of surfaces of components 部件表面镀硬铬](http://www.kxm4.com/blog/hs-fs/hubfs/Blog_Pictures/2018/2018_02/Hartverchromen%20von%20Oberflaechen-905209-edited.jpg?width=197&name=Hartverchromen%20von%20Oberflaechen-905209-edited.jpg)
“硬镀铬”的名称有点令人困惑,因为它会导致硬铬层比(更薄的)装饰铬层厚的假设。然而实际上,它与装饰铬层的厚度几乎相同。
普通的装饰性或硬铬层具有密集的微裂纹网络,既看不见也摸不到:
铬层的这种“开裂性”表明,单独的装饰性铬层——尽管具有优异的性能——不会提供良好的防腐作用。因此,只有结合合适的中间层(通常是镍或铜镍)才能实现可靠的防腐。在某些应用中,这种开裂结构甚至可能是有利的,因为它提供了更好的油膜附着力。
镀镉
镀镉是指在金属上电沉积一层薄薄的镉,具有优异的耐腐蚀性,特别是在碱性环境中。镉镀层的耐蚀性能与锌镀层相当。镉层也可以镀铬。这些涂层主要应用于螺栓和其他紧固件,因为它们最终确保恒定的拧紧扭矩和易于拆卸。
因此,镉也被用于航空航天、海洋、采矿和核电工业的特定应用中。由于镉的高毒性,德国还禁止在其他领域使用镉,例如用于螺栓表面涂层或作为油漆添加剂。然而,对于大多数应用领域,已经找到了适当的替代品,例如“锌黄钝化”。
阳极氧化
虽然铝是所谓的贱金属,但由于它在室温下钝化,它只与空气和水发生表面反应。为了不让这个过程发生意外,通过阳极氧化在铝上沉积了一层氧化物。与电镀技术相反,保护层不是沉积在工件上,而是通过最上面的金属层的转化形成氧化物或氢氧化物。
![Anodizing surfaces 阳极氧化表面](http://www.kxm4.com/blog/hs-fs/hubfs/Blog_Pictures/2018/2018_02/Eloxieren%20von%20Oberflaechen-743378-edited.jpg?width=350&name=Eloxieren%20von%20Oberflaechen-743378-edited.jpg)
通过这种方法,在表面建立一个范围为5 ~ 25µm的层,只要不造成空洞或孔洞(例如机械损伤),就可以保护子层免受腐蚀。相比之下,铝的大气氧化层——由自然氧化形成——只有几纳米的厚度。
氧化过程后,氧化层可以染成各种颜色,例如,将它们浸入热油漆溶液中(见上图)。通过阳极氧化可以达到200hv到400hv的硬度值。
硬涂层
硬涂层也称为“硬阳极氧化”。与阳极氧化类似,铝材料的电解氧化是用来产生保护层的。该层耐磨损和腐蚀,并且根据其所接触的工件的表面状况,提供良好的滑动性能,甚至可以通过PTFE浸渍来改善。
然而,与在室温和相对低电流强度下进行的阳极氧化相反,硬涂层过程在非常高的电流强度下进行。所有铝合金都适合阳极氧化,但合金越纯,形成的氧化物越多。在非常纯的合金上,可以沉积厚度达200微米的层。
硬阳极氧化层比普通阳极氧化层密度大得多,硬度也大得多:根据所讨论的铝合金,硬度厚度可以达到350到600 HV。
硬阳极氧化处理应用于技术目的,例如螺栓,轴承,导轨,控制阀,活塞,齿轮,蜗杆和铝型材。硬阳极氧化层提供的优势是,你可以使用更轻的材料,除非你需要一定的基本强度和延展性的材料。尽管如此,你可以达到非常好的耐磨和防腐蚀性能。
结论
有许多过程可以保护、精炼或改善部件的表面。它们都是为了在使用寿命期间保障功能特性。正如我们所解释的,通过选择合适的涂层、钝化或顶层,可以满足各种要求。在确定物品的几何形状和选择材料时,必须在早期设计阶段明确需要的腐蚀保护程度。
除了环境因素和法律法规,当你决定使用哪种处理方法时,成本问题也是一个重要的因素。
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