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表面预处理实用技术手册1

发布日期：2012/1/29 来源：原创浏览次数：1966

第一节表面整平

一、机械方法

（1）喷砂

喷砂是用磨料喷射零件表面，达到进行清理或修饰加工的目的。喷砂所用的磨料有钢砂、氧化铝、石英砂、碳化硅等，使用最多的是石英砂。所用磨料的尺寸及使用的压缩空气压力依据工件材料选择，见表1.1-1。喷砂主要用于：

（2）清除零件表面的锈蚀、毛刺。

（3）一些不能用酸浸蚀法去除的氧化膜，或在去除氧化膜时容易引起过度侵蚀零件的表面预处理。

（4）一些在进行特殊无光泽电镀前，要获得均匀无光泽表面的零件。

（5）非金属零件表面处理前的机械粗化。

表1.1-1 喷砂所用砂砾尺寸和压缩空气压力

零件类型

砂砾尺寸（mm）

压缩空气压力（MPa）

厚度大于3mm的钢铁零件

厚度1mm～3mm的钢铁零件

薄壁及小型钢铁零件

厚度小于1mm的薄片及有螺纹的钢铁零件

黄铜零件

铝及铝合金零件

2.5～3.5

1.0～2.0

0.5～1.0

0.05～0.15

0.5～1.0

0.5以下

0.08～0.16

0.3～0.5

0.2～0.4

0.05～0.1

0.03～0.05

0.15～0.25

0.1～0.15

0.03～0.05

（二）磨光

磨光是用磨光轮或磨光带对工件表面进行加工，去掉工件表面的毛刺、氧化皮、锈蚀等表面缺陷，提高工件的平整度。

磨光轮是用棉布、特种纸、毛毡、呢绒或皮革制成的圆片叠在一起，外面包上皮革心再经压粘或缝合而成。磨光轮分为软轮和硬轮，材料硬、形状简单的工件用硬轮，材料软、形状复杂的工件用软轮磨光。磨光轮表面需粘结适宜的磨料，方法如下：

将骨胶或皮胶胶粒碾碎，用水浸泡6h～12h使其溶涨，加入一定比例的水，在水浴中加热至60℃～70℃，持续4h，用粘结机或手工方法在磨光轮上涂刷胶液，然后立即滚压所需型号的磨料。磨料事先应烘干，并将磨料与磨光轮预热到50℃～60℃。磨光轮滚压磨料于30℃～40℃干燥24h以上，再重复涂2～3层磨料。表1.1-2是粘结磨料时胶与水的比例。

表1.1-2 磨料粘结时胶与水的比例

磨料尺寸（mm）

磨料粒度（目）

0.750～0.495

24～36

0.425～0.256

46～60

0.191～0.150

80～100

0.128～0.101

120～150

0.08～0.050

180～280

胶（质量百分数）

水（质量百分数）

45～40

55～60

35～33

65～67

33～30

67～70

30～23

70～77

磨光带是由安装在电动机轴的接触轮带动，另一从动轮使其具有一定的张力，以便对零件进行磨光。磨光带由衬底、粘结剂和磨料三部分组成。衬底用1～3层不同类型的纸、布制成，粘结剂用合成树脂、骨胶或皮胶。

磨光轮或磨光带上的磨料根据要求选择，除表面状态较好或质量要求不高的零件可一次磨光外，一般采用磨料颗粒逐渐减小的多次磨光。表1.1-3是常见磨料的特性及用途，磨料的粒度可按表1.1-4选择。磨光的质量除取决于磨料的种类和粒度外，还与磨轮或磨光带的刚性和磨光速度有关。应根据工件材料的不同，选择适宜的磨光线速度，具体数值见表1.1-5。

表1.1-3 常见磨料特性与用途

序号	名称	主要成分	矿物硬度	韧性	结构形状	粒度（目）	外观	用途
1	人造金刚砂（碳化硅）	SiC	9.2	脆、易碎	尖锐	24～320	紫黑闪光晶粒	主要用于磨光低强度金属（如黄铜、青铜、铝等）、硬而脆的金属（如铸铁、碳化物工具钢、高强度钢）
2	人造刚玉	Al₂O₃	9.0	较韧	较圆	24～280	白至灰暗的晶粒	主要用于磨光有一定韧性的高强度金属（如淬火钢、可锻铸铁、锰青铜）
3	天然金刚砂（杂刚玉）	Al₂O₃ Fe₂O₃ 其他	7～8	韧	圆柱	24～240	灰红至黑色砂粒	用于一般金属的磨光
4	石英砂	SiO₂	7	韧	较圆	24～320	白至黄色砂粒	通用磨、抛光材料，也用于喷砂及滚光
5	硅藻土	SiO₂	6～7	韧	较尖锐	240	白至灰红色粉末	通用磨、抛光材料
6	浮石	—	6	松脆	无定型	120～320	灰黄海绵块状或粉末	磨光、抛光软金属、木材、塑料、皮革等

表1.1-4 磨料粒度的选择

类型	磨料尺寸（mm）磨料粒度（目）	用途
粗磨	1.700～0.850 12～20	磨削量大，除去厚的旧镀层、严重的锈蚀率
粗磨	0.750～0.425 24～40	磨削量大，除去氧化皮、锈蚀、毛刺，磨光很粗糙的
中磨	0.300～0.191 50～80	磨削量中等，磨去粗磨后的磨痕
中磨	0.150～0.101 100～150	磨削量小，为精磨做准备
精磨	0.090～0.063 180～240	磨削量小，可得到比较平滑的表面
精磨	0.050～0.025 280～360	磨削量很小，为镜面抛光作准备

表1.1-5 不同材料磨光时磨料线速度与转速

材料类型

磨料线速度（m/s）

不同磨料直径（mm）时允许转速（r/min）

200

250

300

350

400

铸铁、钢、镍、铬铜及合金、银、锌铝及合金、铅、锡

18～30

14～18

10～14

2850

2400

1900

2300

1900

1530

1880

1500

1260

1620

1350

1090

1440

1190

960

（三）抛光

抛光通常都在电镀后进行，对镀层表面进行精加工，也可用于电镀前对基体表面进行预加工。机械抛光是用涂有抛光膏的抛光轮对工件表面进行加工。机械抛光是用涂有抛光膏的抛光轮对工件表面进行加工，降低制品的表面粗糙度值，使制品多的装饰外观。

抛光可分为粗抛、中抛与精抛几类。粗抛是用硬轮对经过或未经过磨光的表面进行抛光，有一定的磨削作用，能除去粗的磨痕。中抛是用较硬的抛光轮对经过粗抛的表面做进一步的加工，能除去粗抛留下的划痕，产生中等光亮的表面。精抛是用软轮抛光获得镜面光亮的表面，磨削作用很小。

机械抛光时，抛光轮上应涂抛光膏或抛光液，表1.1-6是抛光膏的类型与用途。抛光时的线速度比磨光时大些，表1.1-7是抛光轮的线速度与转速。

表1.1-6 抛光膏的类型与用途

类型	特点	用途
白抛光膏	用氧化钙、少量氯化镁及粘结剂制成，粒度小而不锐利，长期存放易风化变质	抛光较软的金属（铝、铜等）和塑料，也用于精抛
红抛光膏	用氯化铁、氧化铝和粘结剂制成，硬度中等	抛光一般钢铁零件，对铝、铜零件做粗抛
绿抛光膏	用氧化铬、氧化铝和粘结剂制成，硬而锐利，磨削能力强	抛光硬质合金钢、镀铬层、不锈钢

表1.1-7 不同材料抛光时的抛光轮线速度与转速

材料类型

抛光轮线速度（m/s）

不同直径（mm）时的抛光轮转速

300

350

400

500

复杂形状钢件

简单形状钢件、铸铁、镍、铬

铜及合金、银

锌、铅、锡、铝及合金

20～25

30～35

20～30

18～25

1592

2228

1910

1592

1364

1910

1637

1364

1194

1671

1432

1194

955

1337

1146

955

（四）滚光

滚光是将零件放入盛有磨料和滚光溶液的滚筒中，借助滚筒的旋转，使零件与磨料、零件与零件相互摩擦达到清洗零件表面的目的。滚光可以除去零件表面的油污和氧化皮，使零件表面光泽。滚光可以全部或部分替代磨光、抛光，但只适用于大批量表面粗糙度要求不高的零件。

滚光常用的磨料有铁屑、石英砂、铁砂、皮革碎块、浮石、陶瓷片等。磨料尺寸一般应小于或等于零件的孔直径的三分之一。

滚光时，如零件表面有大量的油污和锈蚀，应先进行除油和侵蚀。当油污较少时，可加入碳酸钠、肥皂、皂荚粉等少量碱性物质或乳化剂一起进行滚光。零件表面有锈时可加入稀硫酸或稀盐酸，常用酸性滚光液组成和滚光时间如表1.1-8所示。当零件在酸性介质中滚光结束后，应立即将酸性液冲洗干净。

表2.1-8 酸洗滚光液的组成与工艺规范

溶液组成（g/L）与工艺条件

钢铁零件

铜及铜合金

锌及锌合金

硫酸（ml/L）

皂荚粉

六次甲基四胺

OP乳化剂

滚筒转速（r/min）

时间（h）

15～25

3～10

40～65

1～3

15～25

2～4

40～65

1～1.5

5～10

2～3

40～65

2～3

0.5～1

2～5

30～40

2～3

（五）刷光

刷光是使用刷光轮对零件表面进行加工的过程。刷光主要用于清除零件表面的氧化皮、锈蚀、残余油污、侵蚀残渣和毛刺，也用于在零件表面产生有一定规律的、细密的丝纹，起装饰作用。刷光轮常用金属丝、动物毛、天然或人造纤维制成。金属丝形状有直丝和波纹丝，波纹丝比直丝弹性大、使用寿命长。不同材料零件刷光所用金属丝直径见表1.1-9。刷光轮直径为130mm～150mm时，转速一般为1500r/min～1800 r/min。刷光基体金属时采用3% ～5%的碳酸钠或磷酸三钠稀溶液、肥皂水、石灰水等刷光液。刷光镀层时可用干净的自来水。