表面預(yù)處理，是指表面加工前對(duì)材料及其制品進(jìn)行的機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)處理，使表面呈凈化、粗化或鈍化狀，以便進(jìn)行后續(xù)表面處理的過(guò)程，又稱表面制備或表面調(diào)整。

金屬表面預(yù)處理有下列幾個(gè)方面：

     ①表面整平，包括機(jī)械整平和機(jī)械拋光等;

     ②浸蝕，包括化學(xué)浸蝕和電化學(xué)浸蝕;

     ③表面除油，包括有機(jī)溶劑除油、化學(xué)除油、電化學(xué)除油。

      表面整平主要包括：機(jī)械磨光、拋光(機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、電解拋光)、滾光、刷光、噴砂處理等，根據(jù)零件表面狀況及對(duì)零件的具體技術(shù)要求采用不同的表面處理工藝。

 1 機(jī)械磨光

      磨光的主要目的是使金屬零件粗糙不平的表面平坦、光滑;其次，它還能除去金屬零件表面的毛刺和氧化皮、銹以及砂眼、溝紋、氣泡等。磨光是用裝在磨光機(jī)(圖1)上的彈性磨輪來(lái)完成的。磨輪的工作面上用膠粘覆磨料，磨料顆粒像很多小的切削刀刃，當(dāng)磨輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，將被加工的零件表面輕輕地壓向磨輪工作面，使金屬零件表面的凸起處受到切削，而變得較平坦，光滑。

      磨光適用于一切金屬材料，其效果主要取決于磨料的特性、磨輪的剛性和磨輪的旋轉(zhuǎn)速度。磨光所用的磨料通常為人造剛玉(見(jiàn)圖2，含氧化鋁90%~95%)和金剛砂。人造剛玉具有一定的韌性，脆性較小，粒子的棱角較多，所以應(yīng)用較廣。

圖2 Al2O3磨料(400x)

      根據(jù)磨料的粒度可將其分為若干等級(jí)。磨料粒度通常是按篩子的號(hào)碼來(lái)劃分的，篩子的號(hào)碼則用單位面積(平方厘米)上的孔數(shù)來(lái)表示，篩子的號(hào)碼越大，篩孔越小。人們以磨料能通過(guò)篩子的號(hào)碼來(lái)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。表1是常用磨料的特性及用途。磨光不同金屬材料最適宜的磨輪轉(zhuǎn)速見(jiàn)表2。

表1 常用磨料的特性及用途

表2 磨光不同金屬材料最適宜的磨輪轉(zhuǎn)速

 2 拋光

2.1 機(jī)械拋光

      拋光是一種打磨作用。拋光劑“撕”(磨)去工件表面層原子，下面一層在瞬間內(nèi)保持它的流動(dòng)性，并且在凝固之前，由于表面張力的作用而變得平滑。也有人認(rèn)為拋光是一種表面張力效應(yīng)，在拋光過(guò)程中，由于摩擦而產(chǎn)生的熱，能使表面軟化或熔融，所以不是簡(jiǎn)單的機(jī)械打磨。在拋光時(shí)金屬表面層被熔融，但由于襯底金屬有高的熱導(dǎo)率，表面層又迅速地凝固成非晶態(tài)，在凝固之前，由于表面張力和拋光劑的摩擦力作用而變得平滑。

      對(duì)光潔度要求高的工件，在精細(xì)磨光后進(jìn)行拋光。機(jī)械拋光是在拋光機(jī)的拋光輪上采用拋光劑進(jìn)行的，拋光劑有拋光膏和拋光液兩類，前者為拋光用磨料與膠黏劑(硬脂酸、石蠟等)的混合物;后者為磨料與油或水乳劑的混合物。

      拋光輪高速旋轉(zhuǎn)，將與之接觸的工件上的細(xì)微不平除去，使之具有鏡面般光澤。拋光既用于鍍前預(yù)處理，也用于鍍后對(duì)鍍層進(jìn)行精加工，提高表面光潔度。

      拋光過(guò)程與磨光不同。磨光時(shí)有明顯的金屬屑被切削下來(lái)，拋光時(shí)則沒(méi)有，因此拋光并不造成顯著的金屬損耗。拋光的作用，一方面是高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪與工件摩擦?xí)r產(chǎn)生的高溫使金屬表面產(chǎn)生塑性變形，從而填平工件金屬表面的細(xì)微不平;另一方面，金屬表面在周圍大氣的氧化作用下瞬間形成的極薄氧化膜或其他化合物膜被反復(fù)除去，從而得到平整有光澤的表面。

2.2 化學(xué)拋光

      化學(xué)拋光是一種可控條件下的化學(xué)腐蝕，在特定的拋光溶液中進(jìn)行化學(xué)浸蝕，通過(guò)控制金屬選擇性地溶解而使其表面達(dá)到整平和光亮的金屬加工過(guò)程。與其他拋光技術(shù)相比，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)單、效率高以及不受制件形狀和結(jié)構(gòu)的影響等優(yōu)點(diǎn)。與電解拋光相比，化學(xué)拋光不需電源，可處理形狀較復(fù)雜的工件，生產(chǎn)效率較高，但表面加工質(zhì)量低于電解拋光。

      化學(xué)拋光反應(yīng)屬于腐蝕微電池的電化學(xué)過(guò)程。因此，化學(xué)拋光的原理與電解拋光相似，在化學(xué)溶解過(guò)程中，金屬表面產(chǎn)生一層氧化膜，這層薄膜控制著繼續(xù)溶解過(guò)程中的擴(kuò)散速度，在表面的凸起部分，由于黏膜厚度薄，因此溶解速度比凹陷部分快，鋼鐵零件表面不斷形成鈍化氧化膜和氧化膜不斷溶解，且前者要強(qiáng)于后者。由于零件表面微觀的不一致性，表面微觀凸起部位優(yōu)先溶解，且溶解速率大于凹下部位的溶解速率，而且膜的溶解和膜的形成始終同時(shí)進(jìn)行，只是其速率有差異，結(jié)果使鋼鐵零件表面粗糙度得以整平，從而獲得平滑光亮的表面。

      化學(xué)拋光由于對(duì)表層有較大的溶解作用，因此也可有效地去除機(jī)械磨光時(shí)產(chǎn)生的表面損傷層。

2.3 電解拋光

      電解拋光是將工件置于陽(yáng)極，在特定的溶液中進(jìn)行電解，工件表面微觀凸出部分電流密度較高，溶解較快;而微觀凹入處電流密度較低、溶解較慢，從而達(dá)到平整和光亮的目的。電解拋光常用于碳素鋼、不銹鋼、鋁、銅等零件或銅、鎳等鍍層的裝飾性精加工及某些工具的表面精加工，或用于制取高度反光的表面以及用來(lái)制造金相試樣等。

      鋼鐵材料廣泛采用磷酸-鉻酸酐型拋光溶液，主要成分由磷酸、硫酸和鉻酸酐等組成，其中還加入緩蝕劑、光亮劑、增稠劑等添加劑;陰極均用鉛材，電源電壓均可為12V。近年來(lái)，隨著不銹鋼制品應(yīng)用范圍和產(chǎn)量的不斷增大，其電解拋光液的需求量也在不斷增加，為防止使用含磷酸和鉻酸酐的電解拋光液造成環(huán)境污染，我國(guó)大力發(fā)展環(huán)保型不銹鋼電解拋光液，已取得明顯成效，表3所列就是幾種新型不銹鋼電解拋光液的溶液組成和工藝條件。表中配方1、配方2不用鉻酸酐，解決了廢水排放的問(wèn)題，是一種全新的無(wú)污染的環(huán)保型電化學(xué)拋光劑。

表3 環(huán)保型不銹鋼電解拋光液的溶液組成和工藝條件

      電解拋光與機(jī)械拋光相比，由于是通過(guò)電化學(xué)溶解使被拋光表面得到整平的，所以表面沒(méi)有變形層產(chǎn)生，也不會(huì)夾雜外來(lái)物質(zhì);同時(shí)因電解過(guò)程中有氧析出，會(huì)使被拋光表面形成一層氧化膜，有利于提高其耐蝕性。此外，對(duì)于形狀復(fù)雜的零件、線材、薄板和細(xì)小的零件，機(jī)械拋光有困難，可采用電解拋光。電解拋光除有整平作用外，還能除去表面夾雜物，顯示出零件表面的裂紋、砂眼、夾雜等缺陷。

 3 滾光

      滾光常用作大批量小零件鍍前的表面準(zhǔn)備或鍍后的表面修飾。滾光就是將零件和磨料一起放在滾筒機(jī)或鐘形機(jī)中進(jìn)行滾磨，以除去零件表面的毛刺、粗糙和銹蝕產(chǎn)物，并使表面光潔的一種加工過(guò)程。滾光時(shí)除了加入磨料外，還經(jīng)常加入一些化學(xué)試劑如酸或堿等，因此，滾光過(guò)程的實(shí)質(zhì)是零件和磨料一起滾翻時(shí)發(fā)生碰撞和摩擦作用，以及化學(xué)試劑的作用，而將毛刺、粗糙和銹蝕除去。圖3為滾光機(jī)示意圖。

圖3 滾光機(jī)示意圖

      滾光可以除去零件表面的油污和氧化皮，使零件表面有光澤，其可以全部或部分代替磨光、拋光，但只適用于大批量且表面粗糙度要求不高的零件。滾光有干法和濕法之分。干法使用沙子、金剛砂、碎玻璃及皮革等作磨料。濕法則使用鋼球、碎石塊、鋸末、堿液、茶仔粉等作磨料。滾光時(shí)的轉(zhuǎn)速視零件的特征、滾筒的結(jié)構(gòu)而定，一般在15~50r/min。轉(zhuǎn)速太高時(shí)由于離心力大，零件隨滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)而不能互相摩擦，起不到滾光作用;轉(zhuǎn)速太低時(shí)則效率低。

      滾光時(shí)如零件表面有大量的油污和銹蝕，應(yīng)先進(jìn)行脫脂和浸蝕。當(dāng)油污較少時(shí)，可加入碳酸鈉、肥皂、皂莢粉等少量堿性物質(zhì)或乳化劑一起進(jìn)行滾光;零件表面有銹時(shí)可加入稀硫酸或稀鹽酸。當(dāng)零件在酸性介質(zhì)中滾光結(jié)束后，應(yīng)立即將酸性液沖洗干凈。

 4 刷光

      刷光是使用金屬絲、動(dòng)物毛、天然或人造纖維制成的刷光輪對(duì)工件表面進(jìn)行加工的方法，主要應(yīng)用于除去工件表面的氧化皮、銹蝕、焊渣、舊油漆及其他污物;也用于除去零件機(jī)械加工后留在表面棱邊的毛刺。

      常用刷光輪一般由鋼絲和黃銅絲等材料制成。零件材質(zhì)較硬者，應(yīng)采用剛性大的鋼絲刷輪，同時(shí)采用較大的轉(zhuǎn)速;反之，采用黃銅絲的刷輪。刷光可分為機(jī)械刷光和手工刷光。兩者均多采用濕法，一般都采用水作刷光液，對(duì)鋼鐵材料的刷光也有采用3%~5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))碳酸鈉或磷酸鈉溶液。

 5 噴砂處理

      噴砂是指采用凈化的壓縮空氣，將干砂(如石英砂、鋼砂、氧化鋁等)流強(qiáng)烈地噴到金屬工件表面，磨削掉工件表面的毛刺、氧化皮、銹蝕、積炭、焊渣、型砂、殘鹽、舊漆膜、污垢等表面缺陷的方法。

      噴砂常用作工件表面清理，如清除鑄件表面的殘砂及高含碳層，以及焊接件的焊縫，消除銹跡和氧化皮。除銹一般用噴砂法和酸洗法，后者易使氫滲入鋼鐵件內(nèi)部，增加內(nèi)應(yīng)力，降低塑性，而噴砂除銹不產(chǎn)生氫脆。無(wú)論是高碳鋼、高強(qiáng)度鋼，還是彈性零件、黃銅件、不銹鋼件和鋁件經(jīng)噴砂后進(jìn)入下道工序，都可以提高鍍層或氧化層的結(jié)合力。鍍硬鉻和涂料的工件常用噴砂清理表面，機(jī)床附件及工量具鍍?nèi)榘足t前多用噴砂來(lái)消光。噴砂除銹是各種表面預(yù)處理方法中質(zhì)量最好的一種。它不僅能徹底清除金屬表面的氧化皮、銹蝕、舊漆膜、油污及其他雜質(zhì)，使金屬表面顯露出均一的金屬本色，而且還能使金屬表面獲得一定的粗糙度，以得到粗糙度均勻的表面，并將機(jī)械加工應(yīng)力變成壓應(yīng)力，提高防腐層與基體金屬之間的結(jié)合力以及金屬自身的耐蝕能力，常用于涂裝、熱噴涂和塑料的粗糙化處理。除噴砂外，表面粗糙化處理方法還有車螺紋法、滾花法、電火花拉毛法等。

      噴砂分為干噴和濕噴兩類，濕噴用磨料與水混成砂漿，為防止金屬生銹，水中需加入緩蝕劑。干噴效率高，但加工表面較粗糙、粉塵大、磨料破碎多;濕噴對(duì)環(huán)境污染小，對(duì)表面有一定的光飾和保護(hù)作用，常用于較精密的加工。

      浸蝕的目的是除去工件表面的銹層，氧化皮(鑄、鍛、軋及熱處理過(guò)程中形成)和其他腐蝕產(chǎn)物。通常采用酸溶液，這是因?yàn)樗鼈冇泻軓?qiáng)的溶解金屬氧化物的能力，故浸蝕又稱為酸洗，有些有色金屬采用堿浸蝕。清除大量氧化物和不良表層組織的工序叫作強(qiáng)浸蝕，而在電鍍前清除工件表面薄氧化膜以得到活化表面的工序叫作弱浸蝕。

      鋼鐵酸洗用酸為無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸，無(wú)機(jī)酸如硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氟酸等;有機(jī)酸如醋酸、脂肪酸、檸檬酸等。有機(jī)酸作用緩和，殘酸無(wú)嚴(yán)重后患，不易重新銹蝕，工件處理后表面干凈;但有機(jī)酸費(fèi)用高、除銹效率低，故多用于清理動(dòng)力設(shè)備容器內(nèi)部的銹垢以及其他特殊要求的構(gòu)件。無(wú)機(jī)酸除銹效率高、速度快、原料來(lái)源廣、價(jià)格低廉，但缺點(diǎn)是如濃度控制不當(dāng)，會(huì)使金屬“過(guò)蝕”而且殘酸腐蝕性很強(qiáng)，酸液清洗不徹底，會(huì)影響涂鍍效果。為了減緩對(duì)金屬的腐蝕和氫脆，在除銹液中需加適量緩沖劑。如若丁、烏洛托品、硫脲等。

 1 鋼鐵制品的酸洗

(1)酸洗原理

      酸洗中酸的作用包括對(duì)工件表面氧化物的化學(xué)溶解和機(jī)械剝離兩個(gè)方面。以硫酸為例，硫酸與鐵的氧化物(FeO、Fe3O4)反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸鐵。硫酸通過(guò)氧化皮的間隙與基體鐵反應(yīng)造成鐵的溶解和析出氫氣。

      硫酸與基體鐵反應(yīng)的有利方面是新生原子態(tài)氫能將溶解度小的硫酸鐵還原為溶解度大的硫酸亞鐵，加快化學(xué)溶解速度;在氧化皮下面生成的氫氣又能對(duì)氧化皮產(chǎn)生機(jī)械頂裂和剝離作用，這些都可以提高酸洗效率。不利方面是硫酸與基體鐵的反應(yīng)可能造成基體的過(guò)腐蝕，使工件尺寸改變;析氫也可能造成工件滲氫，從而引起氫脆問(wèn)題。

      鹽酸的作用主要是對(duì)氧化物的化學(xué)溶解。鹽酸與鐵的氧化物反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化鐵，它們的溶解度都很大，所以鹽酸浸蝕時(shí)機(jī)械剝離作用比硫酸小。對(duì)疏松氧化皮，鹽酸浸蝕速度快，基體腐蝕和滲氫少;但對(duì)比較緊密的氧化皮，單獨(dú)使用鹽酸酸洗時(shí)酸的消耗量大，最好使用鹽酸與硫酸的混合酸洗液，發(fā)揮析出氫氣的機(jī)械剝離作用。

      硝酸主要用于高合金鋼的處理，常與鹽酸混合用于有色金屬處理。硝酸溶解鐵氧化物的能力極強(qiáng)，生成的硝酸亞鐵和硝酸鐵溶解度也很大，析氫反應(yīng)較小。硝酸用于不銹鋼，由于其鈍化作用不會(huì)造成基體腐蝕，但用于碳素鋼，必須解決對(duì)基體的腐蝕問(wèn)題。

      氫氟酸主要用于清除含Si的化合物，如某些不銹鋼、合金鋼中的合金元素，焊縫中的夾雜焊渣，以及鑄件表面殘留型砂。

      氫氟酸和硝酸的混合液多用于處理不銹鋼，但氫氟酸腐蝕性很強(qiáng)，硝酸會(huì)放出有毒的氮化物，也難以處理，所以在應(yīng)用時(shí)要特別注意，防止對(duì)人體的侵害。

      磷酸對(duì)鐵氧化物有良好的溶解性能，而且對(duì)金屬的腐蝕較小，因?yàn)樗軌蛟诮饘俦砻娈a(chǎn)生一層不溶于水的磷酸鹽層(磷化膜)，可防止銹蝕，同時(shí)也是涂漆時(shí)良好的底層，一般用于精密零件除銹，但磷酸價(jià)格較高。采用磷酸除銹時(shí)，主要作用是把氧化皮和鐵銹變成為易溶于水的Fe(H2PO4)3和難溶于水及不溶于水的FeHPO4,Fe3(PO4)2,氫的擴(kuò)散現(xiàn)象微弱。磷酸酸洗時(shí)產(chǎn)生的氫為鹽酸或硫酸酸洗時(shí)的1/10~1/5，氫擴(kuò)散滲透速度為后者的1/2。

      對(duì)于不銹鋼和合金鋼，氧化皮的成分很復(fù)雜，往往結(jié)構(gòu)致密，在普通碳素鋼的除銹液中難以除去，生產(chǎn)上都采用混酸。含鈦的合金鋼酸洗，還要加入氫氟酸。熱處理產(chǎn)生的厚而致密的氧化皮，要先在含強(qiáng)氧化劑的熱濃堿溶液中進(jìn)行“松動(dòng)”，然后在鹽酸加硝酸，或硫酸加硝酸的混酸中浸蝕。

(2)酸洗添加劑

      酸洗液中必須采用緩蝕劑，一般認(rèn)為緩蝕劑在酸液中能在基體金屬表面形成一層吸附膜或難溶的保護(hù)膜。膜的形成在于金屬鐵開始和酸接觸時(shí)就產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)使金屬表面帶電，而緩蝕劑是極性分子，被吸引到金屬的表面形成保護(hù)膜，從而阻止酸與鐵繼續(xù)作用而達(dá)到緩蝕的目的。從電化學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，所形成的保護(hù)膜能大大阻滯陽(yáng)極極化過(guò)程，同時(shí)也促進(jìn)陰極極化，抑制氫氣的產(chǎn)生，使腐蝕過(guò)程顯著減慢。氧化皮和鐵銹不會(huì)吸附緩蝕劑極性分子而成膜，因?yàn)樗鼈兣c酸作用是通過(guò)普通的化學(xué)作用使鐵銹溶解，在其表面是不帶電荷的。因此，在除銹液中加入一定量的緩蝕劑并不影響除銹效率。

      評(píng)價(jià)各種緩蝕劑的作用，最重要的是確定緩蝕效率。可通過(guò)比較在同一介質(zhì)中相同條件下，有、無(wú)緩蝕劑時(shí)試樣的失重[g/(m2·h)]，求出緩蝕效率。不同的緩蝕劑在各種酸液中的加入量都有一規(guī)定數(shù)值。隨著酸洗液溫度的增加，緩蝕劑緩蝕效率也會(huì)降低，甚至?xí)耆АＲ虼耍恳环N緩蝕劑都有一定的允許使用溫度。

      酸洗液中所采用的潤(rùn)濕劑，大多是非離子型和陰離子型表面活性劑，通常不使用陽(yáng)離子型表面活性劑。這是由于非離子表面活性劑在強(qiáng)酸介質(zhì)中穩(wěn)定，陰離子表面活性劑只能采用磺酸型一種。利用表面活性劑所具有的潤(rùn)濕、滲透、乳化、分散、增溶和去污等作用，能大大改善酸洗過(guò)程縮短酸洗的時(shí)間。

      為了減小基體的腐蝕損失和滲氫的影響，減少酸霧改善操作環(huán)境，酸洗液中還應(yīng)加入高效的緩蝕抑霧劑。但需注意，緩蝕劑可能在工件表面形成薄膜，需要認(rèn)真清洗干凈，而且緩蝕劑可降低析氫反應(yīng)的機(jī)械剝離作用。

(3)酸洗用酸的種類、濃度及溫度的選擇

      要根據(jù)工件材質(zhì)、表面銹層和氧化皮的情況，以及對(duì)表面清理質(zhì)量要求確定。對(duì)鋼鐵工件，常用硫酸、鹽酸以及二者的混酸。為了溶解鑄件表面的含硅化合物，需要在硫酸或鹽酸中加入氫氟酸。硫酸濃度一般為20%左右，此濃度下對(duì)氧化皮的浸蝕速度快而基體損失小。鹽酸濃度一般在15%以下，因?yàn)榇笥?0%時(shí)會(huì)發(fā)煙。隨著鹽酸濃度的增大，酸洗速度加快，時(shí)間縮短。表4是相同銹蝕程度的鋼鐵工件在鹽酸和硫酸中的酸洗時(shí)間與酸濃度的關(guān)系。

表4 鋼鐵工件在鹽酸和硫酸中的酸洗時(shí)間與酸濃度的關(guān)系

      隨溫度增大，酸洗速度也加快，時(shí)間縮短。表5是相同銹蝕程度的鋼鐵工件在鹽酸和硫酸中的酸洗時(shí)間與溫度的關(guān)系。

表5 酸洗時(shí)間與溫度的關(guān)系

(4)鋼鐵工件酸洗工藝

      酸洗除銹方法有浸漬酸洗、噴射酸洗以及酸膏除銹等。浸漬酸洗的金屬經(jīng)脫脂處理后，放在酸槽內(nèi)，待氧化皮及鐵銹浸蝕掉，用水洗凈后，再用堿進(jìn)行中和處理，得到適合于涂漆的表面。鋼鐵工件強(qiáng)浸蝕工藝參數(shù)見(jiàn)表6。

表6 鋼鐵工件的強(qiáng)浸蝕工藝參數(shù)

 2 電化學(xué)浸蝕

      電化學(xué)浸蝕是指在酸或堿溶液中以工件作陽(yáng)極或陰極進(jìn)行電解剝離，或由于陰極析氫而攪動(dòng)溶液和不斷更新工件表面浸蝕液而加速除 去表面銹層的方法。

      根據(jù)工件極性的不同，電化學(xué)除銹分為陽(yáng)極浸蝕和陰極浸蝕兩種。陽(yáng)極浸蝕時(shí)，通過(guò)工件金屬的化學(xué)溶解和電化學(xué)溶解，以及析出氧氣的機(jī)械剝離作用來(lái)除去氧化皮。陰極浸蝕時(shí)，借助于大量析氫對(duì)氧化皮的機(jī)械剝離作用，以及初生原子態(tài)氫對(duì)氧化物的還原作用除去氧化皮。陽(yáng)極浸蝕時(shí)析出的氧氣泡大而數(shù)量少，機(jī)械剝離作用較小，時(shí)間長(zhǎng)了則容易造成基體金屬的過(guò)度腐蝕。陰極浸蝕時(shí)金屬基體幾乎不會(huì)腐蝕，工件尺寸不會(huì)改變，但可能帶來(lái)滲氫和掛灰問(wèn)題。

      陽(yáng)極浸蝕雖然不會(huì)使工件產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，但速度慢，對(duì)基體金屬有腐蝕作用，只適用于薄氧化皮工件。陰極浸蝕不會(huì)使工件產(chǎn)生過(guò)腐蝕，速度快，也可適用于厚層氧化皮工件，但有使工件產(chǎn)生滲氫的缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)目前采用的多是陽(yáng)極浸蝕或陰極一陽(yáng)極聯(lián)合浸蝕法。電化學(xué)浸蝕，既用于強(qiáng)浸蝕也用于弱浸蝕。

      與化學(xué)浸蝕方法相比，電化學(xué)浸蝕更容易迅速除去金屬表面粘接牢固的氧化皮，即使酸液濃度有些變化也不會(huì)顯著影響浸蝕效果，且對(duì)基體腐蝕小，操作管理容易，但此法需要專門設(shè)備，要增加掛具作業(yè)，且有氧化皮溶解不均的現(xiàn)象。電化學(xué)浸蝕的優(yōu)點(diǎn)是浸蝕速度快，耗酸少，溶液中鐵離子含量對(duì)浸蝕能力影響小。但需要電源設(shè)備和消耗電能。由于分散能力差，形狀復(fù)雜的工件不容易除盡。當(dāng)氧化皮厚而致密時(shí)，應(yīng)先用硫酸化學(xué)強(qiáng)浸蝕，使氧化皮疏松后再進(jìn)行電化學(xué)浸蝕。

 1 有機(jī)溶劑除油

      有機(jī)溶劑除油是一種比較常用的金屬材料脫脂方法，它是利用有機(jī)溶劑對(duì)兩類油脂均有的物理溶解作用脫脂。常用的脫脂劑包括汽油、煤油、酒精、丙酮、二甲苯、三氯乙烯、四氯化碳等，其中汽油、煤油價(jià)格便宜，溶解油污能力較強(qiáng)，毒性小，是兩種用量大、應(yīng)用普遍的有機(jī)溶劑。

      有機(jī)溶劑除油的特點(diǎn)是不需要加溫，脫脂速度快，對(duì)金屬表面無(wú)腐蝕，特別適合那些用堿液難以除凈的高黏度、高熔點(diǎn)的礦物油，因此適合幾乎所有表面處理技術(shù)的預(yù)處理，尤其是油污染嚴(yán)重的零件或易被堿性脫脂液腐蝕的金屬零件的初步脫脂。但這種脫脂不徹底，需要用化學(xué)法和電化學(xué)法再補(bǔ)充脫脂;而且大部分有機(jī)溶劑易燃、有毒，成本較高，故操作時(shí)要注意安全、加強(qiáng)防護(hù)、保持良好的通風(fēng)換氣。

 2 堿性溶液化學(xué)除油

      目前生產(chǎn)上大量使用的除油是在堿性溶液中化學(xué)除油。雖然這種方法的除油時(shí)間要比有機(jī)溶液除油長(zhǎng)一些，但是介質(zhì)無(wú)毒、不會(huì)燃燒、所需設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜，所以采用這種除油方法是合理的。

      這種方法除油的實(shí)質(zhì)是靠皂化和乳化作用，前者可以除去動(dòng)植物油，后者可以除去礦物油。只要工藝選擇適當(dāng)，兩類油脂的除去是不困難的。但是，對(duì)鍍層的結(jié)合力要求較高時(shí)，被鍍零件僅采用堿性溶液化學(xué)除油是不夠的，特別當(dāng)油污主要是礦物油時(shí)，不僅除油時(shí)間長(zhǎng)，而且不易徹底清除，這是由于堿性除油液的乳化作用有限，故必須采用乳化作用更強(qiáng)的電化學(xué)(電解)除油，方能獲得滿意的結(jié)果。

 3 電化學(xué)除油

      把欲除油的金屬零件置于除油液中，將零件作為陽(yáng)極或陰極，且通以直流電的除油方法，稱為電化學(xué)除油或電解除油。

      電化學(xué)除油溶液的組成和化學(xué)除油溶液大致相同。通常用鎳板或鍍鎳鐵板作對(duì)電極，它只起導(dǎo)電作用。生產(chǎn)實(shí)踐證明，電化學(xué)除油的速度比化學(xué)除油速度高幾倍，而且油污清除較干凈，這是和電化學(xué)除油的機(jī)理分不開的。

 1 超聲波強(qiáng)化

      由超聲波電源發(fā)出的高頻振蕩信號(hào)，通過(guò)換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩，并利用超聲波可在氣體、液體、固體、固溶體等介質(zhì)中有效傳播的能力且可傳遞很強(qiáng)的能量的原理，通過(guò)清洗槽壁向槽子中的清洗液輻射超聲波，槽內(nèi)液體中的微氣泡在聲波的作用下振動(dòng)，即通過(guò)超聲波會(huì)產(chǎn)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)象與超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，可在界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和空化現(xiàn)象。

      超聲波清洗效果取決于清洗液的類型、清洗方式、清洗溫度與時(shí)間、超聲波頻率、功率密度、清洗件的數(shù)量與復(fù)雜程度等條件。超聲波清洗用的液體有有機(jī)溶劑、堿液、水劑清洗液等。最常用的超聲波清洗脫脂裝置主要由超聲波換能器、清洗槽及發(fā)生器三部分構(gòu)成，此外還有清洗液循環(huán)、過(guò)濾、加熱及運(yùn)輸裝置等。超聲波清洗是一種新的清洗方法，操作簡(jiǎn)單，清洗速度快，質(zhì)量好，所以被廣泛應(yīng)用。

 2 低溫高效清洗劑除油

      用低溫高效清洗劑除去金屬表面的油污，不僅除油效率高，而且除油溫度低，以節(jié)省能源。

 3 真空脫脂清洗

      真空脫脂清洗是少無(wú)污染的新型清洗技術(shù)，采用的清洗劑是碳化氫系清洗劑，它對(duì)人體影響小，刺激性低，無(wú)臭。清洗效果達(dá)到三乙醇胺同等的清洗度，比堿液好，清洗劑又能回收與再生。真空脫脂清洗裝置無(wú)公害，是封閉系統(tǒng)，而且安全系數(shù)高，生產(chǎn)率高，材料能自動(dòng)裝卸，操作方便。真空脫脂技術(shù)，不管是無(wú)清洗還是有液體清洗，其今后的應(yīng)用必將更加廣闊。

 4 噴塑料丸退漆(涂料層)

      飛機(jī)等重要大型構(gòu)件涂(鍍)層，在進(jìn)行表面無(wú)損檢測(cè)，尋找疲勞裂紋和硬性損傷時(shí)，首先要進(jìn)行表面退掉涂料涂層處理(退漆)。傳統(tǒng)的方法是用化學(xué)劑剝離或用砂輪手工打磨，但這兩種方法都有缺點(diǎn)，如化學(xué)剝離法對(duì)金屬基體存在腐蝕與損傷;用砂輪打磨易損傷基體，且退涂料涂層的效率很低。最近發(fā)展了噴塑料丸退漆新工藝，效果較好。

      噴塑料丸退漆是將顆粒狀塑料，在壓縮空氣的作用下，通過(guò)噴槍高速噴射到工件表面，在塑料丸較鋒利的棱角切割和沖撞擊打雙重作用下，使漆層表面發(fā)生割裂和剝離，從而達(dá)到高效退漆的目的。

      噴塑料丸退漆的主要優(yōu)點(diǎn)是:由于塑料丸的硬度比漆層高，比基體或鍍層與陽(yáng)極化表面層硬度低，因此噴塑料丸退漆時(shí)既不會(huì)損傷基體，又不會(huì)對(duì)鍍層等造成損傷，同時(shí)又為新漆層提供了清潔表面，有利于提高漆層結(jié)合力。塑料丸可回收循環(huán)使用，且易于與剝離下來(lái)的漆層分離。

 5 空氣火焰超聲速噴砂、噴丸

      超聲速噴砂粗化是利用壓縮空氣作動(dòng)力，將硬質(zhì)砂粒高速噴射到基體表面，通過(guò)砂粒對(duì)表面的機(jī)械沖刷作用而使表面粗化。超聲速噴砂速度為300~600m/s,噴砂的效率是通常噴砂的3~5倍以上，因此廣泛應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu)件的表面預(yù)處理，如橋梁、船舶、鍋爐、輸出管道等表面涂覆前的表面清理。此外，由于噴砂速度快、表面粗化效果好，常用于對(duì)噴涂效果要求高的零件或大型設(shè)備噴涂前的表面粗化，以及設(shè)備表面受各種自然污染較重(如油漆、水泥、有機(jī)與無(wú)機(jī)積垢)的表面清理。

粗化處理在涂層制備工藝(如熱噴涂、涂裝及粘涂工藝)中，能增加涂層與基體的“錨鉤”效應(yīng)，減少涂層的收縮應(yīng)力，從而提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。噴砂所用的砂粒，要求硬度高、密度大、抗破碎性好、含塵量低，其粒度大小按所需的表面粗糙度而定。常用的砂粒有剛玉砂(氧化鋁)、硅砂、碳化硅、金剛砂等。超聲速表面噴丸是將大量超聲速運(yùn)動(dòng)的彈丸噴射到工件表面，使其表面產(chǎn)生一定的塑性變形，從而獲得一定厚度的強(qiáng)化層的工藝過(guò)程。