材料表面技术复习纲要 常见问题 1、 机械磨光与机械抛光作用有何不同? 磨光会消耗被磨材料,抛光不会消耗被抛材料。 磨光就是除去宏观缺陷,抛光只就是提高表面光洁度,微观缺陷。 抛光得光亮度比磨光更高更亮。 2、 总结除油(有机溶剂除油、化学除油、水基清洗剂除油、电解除油)得基本配方与特点,为什么电解除油速度比化学除油快？ 有机溶剂除油: 配方:有机烃类,有机氯化烃类 特点:有机溶剂适应性宽,无论动物性,植物性,矿物油都可以溶解。 除油速度快。 除油难以彻底,故多用于油污严重得工件。 化学除油: 配方:碱性溶液加乳化剂 特点:设备简单,操作容易,成本低,无毒也不会燃,但需要加热。 水基清洗剂: 配方:表面活性剂得水溶液 特点:与化学除油相比,减少了加热得能源消耗,与溶剂除油相比避免了燃料消耗。 无毒,无刺激性气味,改善劳动条件。 电解除油: 配方:氢氧化钠,碳酸钠等 特点:电解除油速度比化学除油快得多,除油彻底。 答:电解除油主要通过镀件表面电解产生得氢气,氧气剥离作用,再加上除油剂得辅助效果达到除油效果。 而化学除油主要依靠除油剂除油。 3、 工件进行镀前预处理得作用就是什么？有哪些镀前预处理工序,在生产过程中应该怎样使用？预处理工艺流程得一般原则。电镀得一般预处理工艺流程。 1、为了后期得镀层工艺更加顺利与良好得进行。 2、整平(磨光,抛光等),除油(电解,化学等),浸蚀(浸在酸中),表整(表面调整,表面活化(酸,浸蚀)等) 3、强浸蚀前应先除油。 工件表面矿物油,磨光膏等过多时,应先有机溶剂除油,再利用化学或电解补充除油。 应重视水洗。 酸洗液得不同浓度,温度,种类对钢铁件有不同得浸蚀作用。 弱浸蚀前最好先进行一次电化学除油。 表整永远就是最后一道工序。 绝不能把酸性物质带入氰化电镀液中,会产生氢氰酸(剧毒)。 4、 4、 如何能使镀层金属离子发生还原反应,沉积出金属？ 要使电极反应成为还原反应,必须使其发生阴极极化,向工件通入阴极电流,只有当阴极电位 ECE 析,(金属得析出电位)这种金属才有可能在阴极表面沉积出来。 5、 如何使组成合金得两种或两种以上得金属在阴极电位下共同析出？为什么标准电位相差较大得金属离子得合金电镀不能完全采用调整金属离子浓度得方法进行？ 1、要使各组分金属共同析出,阴极电位必须降低到各组分金属得析出电位以下。(两种金属析出电位相近) 2、 如果相差太大,析出电位较正得金属将优先沉积,甚至完全排斥析出电位较负金属得沉积。 6、 在浓差极化控制下电镀,镀层质量往往不能符合要求。为什么？为什么金属离子得还原反应得过电位大才能形成结晶细致得镀层？ 1、 浓差极化就是就是由于溶液中得物质扩散速度小于电化学反应速度而造成得极化。若扩散速度很慢,则扩散到电极表面得反应粒子立即发生反应,从而使电极表面附近反应粒子浓度为零,这时浓差极化叫做完全浓差极化,这时电极上得电流密度出现最大值,叫做极限电流密度。 只有在高电流密度下浓差极化才占据主导地位。这时整个电极过程得速度被浓差极化控制着,使得阴极附近金属离子严重缺乏,造成氢气析出,导致阴极附近 PH 值上升,产生一些金属氢氧化物或碱式盐,她们以胶体得状态吸附在电极表面上,并夹杂在镀层中,形成空洞、 麻点、疏松、烧焦等。 2、 这就是因为细小得晶粒只有在比平衡电位负得电位下才就是稳定得。过电位得绝对值愈大,晶核愈容易形成,晶核尺寸愈小,愈有利于形成大量细小晶粒。 7、 电解液得分散能力、覆盖能力与整平能力得测试方法。分析影响电解液分散能力得因素？ 1、分散能力:Haring 槽实验法,弯曲阴极法。 覆盖能力:内孔法,凹穴法,直角阴极法。 整平能力:旋转圆盘电极法,旋转铜丝电镀法。 2、电化学因素,主要包括电解液得导电性,阴极反应得极化性能,电镀工艺参数等。 几何因素,包括阴极与阳极得形状及其排布,镀槽形状,尺寸,相对位置等。 8、 阴极极化性能对镀层质量得影响,怎样测量极化曲线？增大阴极极化得途径有哪些？ 1、 2、测量阴极极化曲线可以用恒电流法,也可以用恒电位法。测出阴极极化电流密度与与之对 2 应得阴极极化电流得数值,在Ei坐标系或Elgi坐标系中将其关系表示出来,就得到阴极极化曲线。 3、提高阴极电流密度。 络合剂与添加剂得使用。 9、 单盐电解液与络盐电解液得各自特性、优缺点及适用范围。为什么络盐电解液电流效率比单盐电解液低？ 1、单盐:成分简单,成本较低。 阴极电流效率很高。 废水处理简单。 可以利用较大得阴极电流密度。 络盐: 阴极极化性能强,而且主要表现为电化学极化,所以镀层结晶细致,镀液分散能力好。 2、 由于阴极还原反应得平衡电位降低,副反应速度比较大,故电流效率比单盐电解液低。 10、 附加盐、添加剂等在电解液中得作用。 附加盐: 增加溶液得导电性。 提高阴极极化作用。 扩大阴极电流密度范围。 促进阳极溶解。 防止金属盐水解。 缓冲作用。 添加剂: 11、 镀层外观、厚度、结合力、内应力、耐蚀性、孔隙率、硬度、脆性等性能得检测方法。 外观:目力观察,就是否有针孔,麻点,起瘤起皮起泡脱落阴阳面斑点烧焦暗 第 3 / 7 页 影树枝状与海绵状江沉积层以及应当镀覆而没有镀覆得部位等缺陷。 厚度:电镀层厚度得测量方法有破坏检测法与非破坏检测法两大类。 其中破坏检测法有点滴法液流法溶解法电量法与金相显微法等;非破坏检测法有磁性法光切显微镜法等。 结合力:(一)弯曲试验;(二)锉刀试验;(三)划痕试验;(四)热震试验 内应力:幻灯投影法电阻应变仪法螺旋收缩仪法X射线衍射法等多种。 耐蚀性:腐蚀试验可根据实际工况条件对镀层样品进行浸泡试验,然后根据表面状态与失重进行评定。 孔隙率:1、 贴滤纸法:将浸有测试溶液得润湿纸贴于经预处理得被测试闰上,滤纸上得试液渗入孔隙中与中间镀层或基体金属作用,生成具有物征颜色得斑点在滤纸上显示。 然后以滤纸上有色斑色得多少来评定镀层孔隙率。 2、 涂膏法:将含有相应试液得膏状物涂覆于被测试样上,通过泥膏中得试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用,生成具有特征颜色得斑点,要据此斑点来评定镀层得孔隙率。 3、 浸渍法:将试样浸于相应试液中,通过试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用,在镀层表面产生有色斑点,然后检查镀层表面有色斑点多少来评定镀层得孔隙率。 本法适用于检验钢铁铜或铜合金与铝合金基体表面得阴极性镀层得孔隙率。 硬度:一般用显微硬度法。 即采用显微硬度计上特制得金刚石压头,在一定静负荷得作用下,压入试样得镀层表面或剖面,获得相应正方角锥体压痕。然后用硬度上测微目镜将压痕放大一定倍率,测量其对压痕对角线长度。 脆性:镀层脆性得测试,一般通过试样在外力作用下使之变形,直至镀层产生裂纹,然后以镀层产生裂纹时得变形程度或挠度值大小,作为评定镀层脆性得依据。 测定镀层脆性得方法有杯突法静压挠曲法等。 12、 什么就是 Hull 槽？Hull 槽得特点有那些？ 1、hull 槽就是一种简单又快速得小型电镀实验装置。 2、Hull 槽得最大特点就是:阴极上各部位到阳极得距离不相同,而且就是逐渐变化得。这就造成了阴极上各部位得电流密度不相等,同样就是逐渐变化得。 13、 哪些电镀工艺会造成渗氢？总结逸出有害气体得镀槽？设计电镀工艺条件时升高温度得有利影响有那些？ 1、电解抛光,化学抛光(电化学抛光),电解除油,强浸蚀,弱浸蚀,化学除油。 2、氰化物镀铜(有毒氰化物),铬酐溶液镀铬(铬雾),锌酸盐镀锌(碱雾) 3、 电镀液在温度不断升高得过程中,化学离子得活性就会越活跃,意味着反应速度越快。 14、 阐述电镀得基本过程,电镀方式有哪些,怎样选择？ 1、(磨光抛光)上挂脱脂除油水洗(电解抛光或化学抛光)酸洗活化(预镀)电镀水洗(后处理)水洗干燥下挂检验包装 2、电镀分为挂镀、滚镀、连续镀与刷镀等方式,主要与待镀件得尺寸与批量有关。 挂镀适用于一般尺寸得制品,如汽车得保险杠,自行车得车把等。滚镀适用于小件,如紧固件、垫圈、销子等。连续镀适用于成批生产得线材与带材。刷镀适用于局部镀或修复。 第 4 / 7 页 18、 双层镍镀层对钢铁基体得保护作用比单层镍大得多,为什么？ 答:在双层镍镀层中,含硫高得光亮镍层得电位比含硫低得半光亮镍层得电位负,因此在组成腐蚀电池时,外层作为阳极,能对下层得半光亮镍层起阴极保护作用,使腐蚀电池由终深变为横向发展。所以双层镍镀层对钢铁基体得保护作用比单层镍大得多。 20、 为什么松孔铬镀层耐磨性很好？松孔处理得方法就是什么？ 1、 因为松孔镀层具有一定密度与深度得网状沟纹,能贮存润滑油,因此耐磨损性能很高。 2、方法就是阳极浸蚀。 21、 什么就是复合电镀？简述复合电镀中固体微粒与金属离子共沉积得过程。 1、使固体微粒与金属离子在阴极工件上共沉积,形成固体微粒均匀弥散分布于镀层机质金属中得复合镀层,叫做复合电镀。 2、悬浮于镀液中得微粒由镀液深处向阴极表面附近传输。 微粒黏附在电极表面。 微粒被阴极上析出得基质金属嵌入。 22、 简述机械镀得含义与特点。 1、机械镀就是一种在常温常压下利用物理、化学吸附沉积与机械碰撞使金属粉在工件表面形成镀层得工艺。 2、1 镀后无氢脆与退火软化现象 2 工业过程可实现清洁生产 3 生产成本低 生产效益高 4 镀层厚度可根据需要控制加料 23、 化学镀得条件就是什么？化学镀镍原理就是什么？ 1、镀液中还原剂得还原电位要显著低于沉积金属得电位。 镀液不产生自发分解。 调节溶液得 pH 值、 温度时,可以控制金属得还原速率,从而调节镀覆盖率。 被还原析出得金属也具有催化活性,这样氧化还原沉积过程才能持续进行。 溶液有足够得使用寿命。 2、化学镀镍就是利用镍盐溶液在强还原剂得作用下,通过自催化反应使镍离子还原成金属镍并附着在材料表面上得方法。 25、 塑料化学镀之前为何要进行活化处理? 如何进行？ 1、塑料表面活化就是为了提高塑料制品得表面性能,就是对塑料制品表面生成一些极性基或加以粗化,以使涂料更易润湿与吸附于制件表面。 2、塑料表面活化处理得方法有很多种,比如化学品氧化法、火焰氧化法、溶剂蒸气浸蚀法与电晕放电氧化法等。 第 5 / 7 页 26、 铝及铝合金得阳极化如何进行? 氧化膜得结构如何？硬质氧化膜与普通氧化膜得性能特征与主要用途。 1、铝及铝合金得阳极化就是将铝制品浸在电解液(硫酸溶液等)中,作为阳极通电进行电解,使铝表面生成需要厚度得氧化物膜。 2、氧化膜结构其孔体都就是六角形结构,内层密膜层厚度 0、01-0、05m,外层孔膜层厚度达 250m。 3、硬质氧化膜硬度高耐磨,耐热,耐腐蚀。 27、 铝阳极化转化膜得分类得工艺特点。 28、 什么就是钢铁得化学氧化？经化学氧化处理后表面生成膜得组成与厚度如何？ 1、 钢铁得化学氧化就是将钢铁制件浸在含有氧化剂得碱性溶液中进行处理,使其表面形成一层保护性氧化膜得过程。 2、氧化膜主要就是由磁性氧化铁(Fe3O4)组成,膜厚一般为 0、5-1、5m,最厚可达 2、5m。 29、 什么就是磷化膜得后处理？氧化膜得后处理得作用,包括哪些方式？ 1、为了提高磷化膜得防护性能,在磷化之后应对磷化膜进行填充与封闭处理。 2、为了提高磷化膜得防护性能 3、 防锈磷化(涂油涂脂),冷加工润滑型磷化(皂化后处理),涂装打底磷化(铬酸盐封闭) 第 6 / 7 页 30、 有哪几种磷化方法？磷化膜有哪些应用？磷化处理得优点就是什么？ 1、常用得磷化方式有四种:浸渍、喷淋、喷浸与涂刷。 2、用作涂漆得底层,用作冷变形加工时得润滑层,用作一般变压器、电机转子等得硅钢片绝缘处理。 3、在形状复杂得钢制件得内表面,以及难以用电化学方法获得防护层得零件表面上,可以用磷化处理法得到防护层。磷化处理得设备简单,操作方便,成本低,生产效率高。 31、 钢铁得转化型磷化机理、假转化型磷化机理分别就是什么？ 转化型磷化:使用碱金属得磷酸二氢盐溶液,并加入适量得加速剂与其她添加剂,钢铁表面上形成由基体金属自身转化生成得磷酸盐与氧化物组成得表面膜。 假转化型磷化:使用含游离磷酸与加速剂得重金属磷酸二氢盐溶液,钢铁表面得到由重金属得磷酸一氢盐或正磷酸盐组成得膜。 32.什么就是热喷涂? 热喷涂方法得种类有哪些? 1、热喷涂就是一项极其重要得工程材料表面覆盖技术。 2、火焰喷涂,电弧喷涂,等离子喷涂,超音速喷涂,爆炸喷涂。 33、 等离子喷涂技术主要优点有哪些? 进行等离子喷涂时,一般采用哪两种方法来防止材料得氧化？ 1、温度高,当使用惰性气体时,能防止在喷涂中材料得氧化,等离子喷涂速度比普通火焰喷涂高,因此被喷涂得粉末质点能获得较高得速度。 2、一就是在进化过得真空惰性气氛室内进行喷涂,二就是使用特别设计得保护性喷嘴,以挡住周围空气,保护等离子喷射得火焰。