金属材料和非金属材料的表面处理各包括哪些方式

金属材料的表面处理方式：

金属材料的表面处理主要包括除油、除锈和活化。

(1)金属材料表面除油　金属材料在机械加工和储存过程中，表面通常黏附着油污，它的存在严重影响着良好粘接力的形成。在粘接之前必须将它们全部去除。除油的方法主要有四种，即碱液除油、有机溶剂除油、电解除油以及超声波除油。超声波除油是将欲除油的工件放到超声波清洗槽中，槽中放有溶剂或含有表面活性剂的溶液，然后开动高频发生器，当超声波频率达到20～5000Hz时，产生的能量使槽内溶液翻动，并对工作表面进行冲刷，使油污等被冲击下来。超声波除油时，可根据被除油污的种类选择适宜的溶剂。

(2)金属材料表面除锈　金属材料表面的锈蚀层和污染物可以用机械或化学处理方法除掉。

机械方法是工业上常用的表面处理方法之一，可以直接去除表面的污物，而且还能获得一定的表面粗糙度，这对粘接密封十分有利。常用的方法有手工除锈、电动工具除锈和喷砂除锈等。

喷砂除锈是通过压缩空气将砂石喷射到金属表面，经强力摩擦与冲击作用清除锈蚀。用于喷砂的砂料有矿砂、河砂、海砂、刚玉砂、金刚砂、石英砂、玻璃珠、金属弹丸等。多用于大面积工件的处理。

化学除锈是将金属在活性溶液中进行化学腐蚀处理，不仅能使表面活化或钝化，还能在金属表面形成具有良好内聚强度的表面氧化层，这对形成牢固的粘接非常有利。化学除锈有化学侵蚀和电化学侵蚀两种。

化学侵蚀钢铁材料表面常用硫酸、盐酸或其他混合酸等。为防止产生的氢气向金属内部扩散而造成氢脆，一般在处理液中加入若丁或邻二甲苯硫脲。在处理铸铁件时，加入一些氢氟酸，以使其含有的硅变成氟硅酸。铝和铝合金常用10%的氢氧化钠水溶液侵蚀，再用硝酸处理。不锈钢常用浓硝酸和氢氟酸。铜及铜合金常用浓盐酸和浓硫酸。

电化学侵蚀是将金属放在电解槽中作为电极(阴极或阳极)，在直流电的作用下，借助金属的电化学和化学溶解及金属上析出的气泡将表面的氧化层清除。把处理的金属作为阳极时，在电流作用下，金属表面析出氧气泡，作为阴极时析出的是氢气泡。阳极侵蚀用的电解液是15%～20%的硫酸溶液，温度10～30℃。可能存在的职业病危害因素：机械除锈时产生矿砂尘、刚玉尘、石英尘等，并产生强烈的噪声和振动，化学除锈和电化学除锈时存在硫酸、盐酸、氢氟酸、氢氧化钠等多种酸碱物品及极低频电磁场等。

非金属材料的表面处理方式：

(1)机械处理　用砂纸打磨，去除表面的油污、脱膜剂、增塑剂等，然后涂胶粘接。

(2)物理处理　用电场、火焰等物理手段对被粘物进行表面处理，主要用于非极性高分子材料。

(3)火焰处理　用燃烧的气体火焰在被粘物表面进行瞬时灼烧，使其表面氧化，得到含碳的极性表面。

(4)放电处理　在真空或惰性气体环境中，对非金属材料进行高压气体放电处理，使其表面氧化或交联而产生极性表面，根据不同的装置可分为电晕、接触、辉光等放电法。

(5)等离子放电　等离子处理是用无电极的高频电场连续不断地提供能量，使等离子室内的气体分子激化成带正电离子和电子的等离子体，这些等离子以几百至几千毫升/分钟的气流速度碰撞要处理的材料表面，使其生成极性层。

(6)化学处理　非金属材料的化学处理是用酸、强氧化剂等将其表面的一切油污杂质清除掉，或将非极性表面通过氧化作用生成一层含碳极性物质以增强粘接效果。化学处理法常用的化学试剂有重铬酸钠、浓硫酸、表面活性剂、偶联剂、氢氧化钠等。可能存在的职业病危害因素：砂轮磨尘、炭黑尘、重铬酸钠、浓硫酸、表面活性剂、偶联剂、氢氧化钠、机械噪声与振动、高频电磁场、电弧光产生的紫外线、极低频电磁场等。在实际应用时因选择的处理方法不同而异。

金属表面残油量的检测

一、在生产工艺加工中油脂作为金属表面重要的污染物之一，需要特殊的脱脂工艺来清除金属零部件表面的油脂，目前全球各个国生产的特种设备都有严格的限制等级，确保表面清洁度能够达到极限值。特别是特种行业和搞技术领域的要求。

二、金属表面的油脂可能要其清洁度会差，油脂具有粘性在生产或者与环境接触后会沾一些污染物，严重影响了金属表面的清洁度等级，传统的金属表面残油含量使用，国标JBT6896-2007空分设备表面残油的测试方法，使用红外油含量分析设备，为此（产品型号和公司名称）生产的红外分光法专用的金属表面油含量分析设备，符合行业标准要求，其测试速度快，数据稳定，简单便携目前已经服务国内和国外各种企业测试油含量的需求。

三、特种设备、金属材料、特殊工艺物体表面、空分设备表面所存在的固体物、清洗液、水及锈疤等均可通过眼腈观察检查，但油及油脂则不然，必须经适当方法进行检查和测定， JBT6896-2007 空气分离设备表面清洁度 油含量测试方法。

四、测试步骤;空分工艺中危险物质的测定 第2部分：矿物油的测定

标准：JBT 6896-2007 空气分离设备表面清洁度的标准

使用工具/设备：仪器型号缤磁LS3600金属表面油含量分析仪

材料：清洗溶剂：四氯乙烯或者S316，三氯三氟乙烷等有机试剂（根据条件选择试剂）脱脂棉一（医用），镊子，磨口瓶500ml，烧杯100ml、容量瓶50ml、滤纸、漏斗、丁青手套。

步骤：

1金属表面擦洗油脂：

用一定量的“分析纯”四氯乙烯清洗被测表面，清洗面积1010cm，如果是金属部件可以任意选择尺寸的表面，把脱脂棉放入200ml烧杯内加入适量的试剂浸泡，使用镊子夹处出脱脂棉擦洗金属表面，然后放入磨口瓶子中，反复清洗数次，如果是微小金属可以放入烧杯内，使用注射泵取定量溶剂冲洗多次。

2：仪器测试：

打开仪器，把已经清洗好的溶剂倒入仪器比色皿中，点击样品分析，读取结果即可。

该产品是针对固体金属测试油含量分析开发的一款非常成熟的红外分光光度法分析仪，针对油含量分析提供专业的系统方案。

特点：1、符合国标标准，是专门针对固体金属的油含量测试开发一款专用仪器，

2对油含量进行全面的分析含量，无需复杂的计算

3、30秒中接读取结果值，易于上手的使用步骤，不需要专业人员就就可以完成整个测试方法，

4、具有数据储存，自动导入文件表格，文件报告打印，

5、并且支撑多种油含量国标的测试方法，具有便携 式和全自动，台式机器多种型号可选。

6、专业从事各类工业特种物质油含量、特种气体、金属材料表面油、铜管钢管中的油含量分析。

金属的钝化是指金属表面形成一层致密的氧化膜或其他化学膜，从而减缓金属与环境中的氧、水和其他化学物质发生反应的过程。

浓硝酸和浓硫酸可以与以下金属发生钝化反应：

浓硝酸钝化的金属：铁、铬、镍、锰、锌等。

浓硫酸钝化的金属：铁、钢、铜、铬、锌、铅等。

钝化对金属的意义有以下几点：

防腐蚀：钝化膜的形成可以减缓金属与外界环境中的氧、水等物质接触，减少金属的腐蚀速度，延长金属的使用寿命。

增加耐磨性：钝化膜具有一定的硬度和抗磨性，可以提高金属材料的耐磨性能。

改善电学性能：钝化膜具有一定的电绝缘性，能够减少金属的电化学反应，从而改善金属的电学性能。

美观效果：钝化膜可以形成一层均匀的氧化层或化学膜，使金属表面呈现出一定的颜色和光泽，增加金属的美观效果。

需要注意的是，钝化膜并不是永久的保护层，它也会随着时间的推移逐渐破坏和降解，因此在特定环境下仍需要采取其他措施来保护金属。

1、酸洗钝化处理：

是指将金属零件浸入酸洗钝化液中直至工件表面变成均匀一直的银白色即可完成工艺，不仅操作简单，而且成本低廉,酸洗钝化液可以反复循环使用。

2、电解抛光处理：

该技术是指电解抛光又称电化学抛光，是指将工件放在通电的溶液中，以提高金属工件表面的平整性，并使之产生光泽的加工过程。几乎所有金属皆可电解抛光，如不锈钢、碳钢、钛、铝合金、铜合金、镍合金等，但以不锈钢之应用最广。通过正负极的电流、电解抛光液的同共作用下来改善金属表面的微观、几何形状、降低金属表面粗糙度，从而达到工件表面光亮平整的目的。

3、除油除锈处理：

对于工件表面的油污、锈渍等污垢一般在做钝化处理前或电解抛光处理前就需要清洗干净，根据不同的工件加工状况，可推荐选用中性除油剂(CA-Q02)、不锈钢清洗剂(CA-Q03)。

4、化学抛光处理：

完全不需要设备，只需将金属零件浸入到化学抛光液中至表面光亮如新即可完成工艺。比如铜材化学抛光，铝材化学抛光处理等。

5、电镀处理：

这个就是传统选用最多的工艺了，比如需要镀铬、镀镍、镀金、镀银等，但电镀却是不环保的，这个目前已经被国家环保部门正在大力打击和取缔。表面防护的内容：电镀、涂装、化学处理层，电镀包括(镀锌、铜、铬、铅、银、镍、锡、镉等)，涂装包括(油漆涂装、静电喷粉、喷塑工艺)。

6、化学处理：

化学处理包含了发黑处理、磷化处理，金属的表面改性也称表面优化，便是借助离子束、激光、等离子体等新技能方法，转变材料表面及表面的组分、布局和性质，从而得到用传统的冶金和表面处理技术无法得到的新薄层材料，或使传统材料具有更好的性能。现代先进的表面改性技能主要有物理气相沉积(简称PVD)、化学气相沉积(简称CVD)、等离子体化学气相沉积(简称PCVD)、离子注入和离子束沉积。

常见金属的颜色主要取决于其光谱吸收和反射特性，

常见金属及其典型颜色：

银色：铝（Aluminum）、镍（Nickel）、锌（Zinc）、银（Silver）

灰色和银灰色：钢（Steel）、铁（Iron）、铬（Chrome）

黑色：铁（Iron）、钢（Steel）

**和金**：金（Gold）、铜（Copper）、青铜（Bronze）

红色：铜（Copper）（在氧化或锈蚀时可能呈现红色）

蓝绿色和绿色：铜（Copper）、铜合金（Copper alloys）（如青铜）

金属的颜色形成主要与其电子结构和光的相互作用有关。形成金属颜色的主要原因包括：

1 电子结构：金属中存在自由电子，它们可以在能级之间跃迁吸收或辐射能量。这些能级跃迁导致了金属对特定波长的光的选择性吸收和反射，进而决定了其看起来的颜色。

2 光谱吸收：当光照射到金属表面时，金属中的电子可以吸收与其能级差相匹配的光子能量。被吸收的光被转化为电子激发或电子能级的跃迁。不同能级差会导致金属对不同波长的光有选择性的吸收，剩下的光就被反射出来，形成我们所观察到的颜色。

3 光的反射：金属表面的自由电子会散射和反射入射光，决定了反射光的强度和波长分布。金属对某些波长的光有较高的反射率，使得这些波长的光被反射出来，我们看到的就是该金属所呈现的颜色。

需要注意的是，金属的颜色也会受到其他因素的影响，例如氧化、薄膜形成、表面处理和金属结构等。这些因素可能引起光的散射、吸收和干涉，从而改变金属的颜色。因此，金属的颜色并不仅仅由其基本电子结构决定。

1、阳极氧化：主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层氧化铝膜。这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。

2、电泳：用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。

3、微弧氧化：在电解质溶液中（一般是弱碱性溶液）施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。

4、电镀：是利用电解作用使金属的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用的一种技术。

历史

表面处理属于最古老的技术，自从地球上有人类，表面处理就是人类最早掌握的一种技术。原始人类的生活极其艰苦，过着群居的生活，为了生存，他们制造石器工具，应用研磨技术使石器具有锋利刃口，产生“尖劈”效果。

到了新石器时代，原始人使用的石器通体经过研磨，表面细腻光滑，注重装饰效果，已成为时代主流。

在原始社会里，与研磨石器同等重要的是原始涂装技术。原始人类已具有爱美意识，在旧石器时代晚期，他们就利用矿石染料对个人自娱小物品进行彩绘涂装。到了新石器时期，陶器的发明使原始彩涂技术发展到顶峰，形成历史上有名的彩陶艺术，揭开了表面处理涂装技术的序幕。

以上内容参考 --表面处理

在电镀行业中，流传着这样一句话:“电镀生产有次品，一半是去油不干净”，无数事实都证实此话多少还是有点道理的。

如果金属表面存在油污等有机物质，虽有时镀层亦可沉积，但总因油污“夹层”使电镀层的平整程度、结合力、抗腐蚀能力等受到影响，甚至沉积不连续、疏松，乃至镀层剥落，使丧失实际使用价值。因此，镀前的除油成为一项重要的工艺操作。

前处理不良所造成之镀层缺陷：前处理不良所造成之镀层缺陷，有下列几项：

(1)剥离，

(2)气胀，

(3)污点，

(4)光泽不均，

(5)凹凸不平，

(6)小孔

(7)降低耐蚀性，

(8)脆化。

电镀之不良，前处理占很大的原因。

除油方法有：有机溶剂除油、表面活性剂除油、化学除油、电解除油等多种方法，当零件表面存在较厚的油渍时，一般先用布擦去，然后用有机溶剂除油。有机溶剂除油很难清除彻底，故必须再进行化学除油、表面活性剂除油、甚至电解除油或超声波除油，以便彻底清除零件表面的各种油污，包括润滑油、防锈油、抛光油、蜡等。

表面活性剂除油一般是选一些非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂来做除油剂的主料。如碳13异丙醇酰胺、月桂醇磷酸酯，都能很好的乳化表面的油脂来达到除油的效果。

电解除油的话则需要聚醚类的产品来完成金属表面的除油，如聚醚多元醇3300IN，它有很好的润湿性，可以分解金属表面的油脂。也是很有用的抗静电剂。