第六章用覆蓋層保護(hù)一、覆蓋層應(yīng)滿足的基本要求二、金屬表面的預(yù)處理三、覆蓋層的分類四、金屬覆蓋層五、非金屬覆蓋層六、化學(xué)/電化學(xué)處理層七、暫時(shí)性覆蓋層

覆蓋層是在金屬表面覆蓋各種保護(hù)層，保護(hù)層的作用是把被保護(hù)金屬與腐蝕性介質(zhì)分開，以阻滯腐蝕過程的產(chǎn)生和發(fā)展，達(dá)到減輕或防止腐蝕的目的。工業(yè)上普遍應(yīng)用的保護(hù)層有非金屬保護(hù)層和金屬保護(hù)層兩大類。它們是用化學(xué)方法、物理方法和電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的。一、覆蓋層應(yīng)滿足的基本要求：1、結(jié)構(gòu)緊密，完整無孔，不透過介質(zhì)；2、與底層金屬粘結(jié)力強(qiáng)；3、高硬度，耐磨；4、分布均勻。1、除油：從金屬表面除掉油脂的過程－脫脂（習(xí)慣叫做除油）。油污的種類：皂化類—?jiǎng)又参镉椭Ｔ砘磻?yīng)。非皂化類—礦物油。乳化劑

除油機(jī)理：皂化作用－去動(dòng)物植物油乳化作用－去礦物油濕潤作用－用表面活性劑分散作用－硅酸鈉、磷酸鈉等溶解作用－用有機(jī)溶劑

物理影響因素：攪拌、溫度、電流

除油的主要方法有：溶劑除油－汽油、煤油、甲苯、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳等。

Sn、Zn、Al及其合金最好用此法。堿液除油－（苛性鈉）堿性鹽、表面活性劑、防銹劑。氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉電解除油－在堿性除油液中通直流電，工作件為陰/陽極。陽極除油、陰極除油、陰陽交替除油。－－鋼鐵的化學(xué)酸洗－－鋼鐵的化學(xué)酸洗－－有色金屬及其合金的化學(xué)酸洗3、機(jī)械法－刷光：金屬絲、動(dòng)物毛、天然/人造纖維－磨光和拋光：－噴砂和噴丸：表面清潔度的檢驗(yàn)三、覆蓋層的分類－金屬覆蓋層－非金屬覆蓋層－化學(xué)或電化學(xué)處理層－暫時(shí)性覆蓋層四、金屬覆蓋層

它是以一種金屬覆蓋在被保護(hù)的另一種金屬制品表面上所形成的保護(hù)層。前一金屬常稱鍍層金屬。－－按保護(hù)目的：防護(hù)性覆蓋層：馬口鐵、白鐵裝飾性覆蓋層：Cr、Ag、Au

電性能覆蓋層：鍍AgAuAl合金硬質(zhì)陽極氧化、鋼鐵磷化抗磨損：Cr、Ni、Al及合金著色工藝要求：釬焊—Ni、Sn、Cu2、覆蓋金屬的方法

1)電鍍

2)化學(xué)鍍

3)熱噴鍍

4)滲鍍(表面合金化)5)熱鍍(浸鍍)6)碾壓(包鍍)7)氣相沉積2)化學(xué)鍍—不使用外電源，利用化學(xué)方法使溶液中金屬離子還原并沉積在基體表面的過程。在金屬、半導(dǎo)體、非導(dǎo)體材料上沉積銅、鎳、錫、鈷、銀、金、鈀、鉑、銠。化學(xué)還原鍍、置換鍍。置換鍍：將金屬鍍件與鍍液中的金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)。錫鍍層：3)熱噴鍍將（接近）熔化的涂層材料的微粒噴到制品表面上形成覆蓋層的方法?；鹧娣?、等離子法、高頻法、爆炸法。噴鍍材料：Zn、Al、Cu、Pb、Mo、W、Ta。高碳鋼、不銹鋼。粗糙、結(jié)合力不牢固，耐蝕性差。適用于大型不易搬動(dòng)的固定設(shè)備。4)滲鍍(表面合金化)

通過固體擴(kuò)散，使一種或幾種金屬元素滲入基體金屬表面形成表面合金層的方法。在鋼鐵、銅、鉬、鎳、鈮、鈦、鎢等表面，滲Zn、Al、Cr、CrAl、AlSi、CrAlSi。厚度7~75um7)氣相沉積—是物質(zhì)從氣態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化的結(jié)果。包括物質(zhì)氣化、氣相運(yùn)輸和粒子沉積成膜或涂層三個(gè)基本過程。物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積。物理氣相沉積真空蒸鍍：真空加熱熔化-鎢鉬鉭鉑真空濺射：高能粒子轟擊-銅銀金離子鍍：氣體放電-原子電離-鋁離子注入：元素原子電離成離子-離子加速器加速、分析聚束。

Cr、Ni、Al、Ti、Mo

氣相沉積沉積速率快、涂層均勻致密、附著性好、涂層材料廣、對(duì)環(huán)境無污染。改善金屬材料及零部件表面的抗蝕性、耐磨性、抗氧化性能；在信息、能源、微電子、光學(xué)等領(lǐng)域開創(chuàng)了一些新用途。3、常用金屬電鍍電鍍是指在含有欲鍍金屬離子的溶液中，以被鍍材料或制品為陰極，通過電解作用，在基體表面獲得鍍層的方法。1)Ni鍍層--普通硫酸鹽鍍鎳

陽極陰極上哪種物質(zhì)先放電：(1)o的大小。陽極－o小的陰極－o大的(2)金屬離子濃度高有利于金屬放電(3)電極材料－－尤其有氣體產(chǎn)生時(shí)考慮超電勢(shì)。電鍍Ni－－普通硫酸鹽鍍鎳(1)NiSO4－－主鹽(2)NaCl－－陽極活性劑(3)H3BO3－－緩沖劑，控制pH值(4)Na2SO4－－提高導(dǎo)電能力(5)C12H25SO4Na－－潤濕劑(表面活性劑)(6)T(7)電流密度Ni有光澤的銀白色。鍍層表面易形成一層極薄的鈍化層，有較好的耐蝕性，耐堿性好。還可增加美觀。HNi=4.0Fe－Ni是陰極鍍層，只能機(jī)械地保護(hù)。但Ni鍍層多孔，先鍍Cu打底，多層電鍍。

Fe－Cu－Ni

在印制線路板中：作中間層、阻擋層。原先：Cu－－Au陰極保護(hù)，相互滲透現(xiàn)在：Cu－－Ni－－Au（插頭）

0.34V-0.23V1.68V化學(xué)鍍鎳：廣泛用于計(jì)算機(jī)(15%)、汽車(5%)、航空航天(9%)、石油化工(10%)、機(jī)械(15%)等高科技領(lǐng)域。電容器、接插件、散熱器、導(dǎo)線框架、印制線路板、晶體管封裝、集成電路、計(jì)算機(jī)硬盤、電子設(shè)備的屏蔽等。除耐蝕耐磨外，還有可焊性、防擴(kuò)散、電性能、磁性能的要求。2)Zn鍍層：淺灰～亮灰色廣泛用于防止黑色金屬遭受腐蝕。Fe－Zn陽極鍍層。用于各種氣候（特別是海洋大氣），且對(duì)汽油、煤油、潤滑油等油類防銹能力很強(qiáng)。鍍Zn后處理：

A、鉻酸鹽鈍化處理三酸鈍化：CrO3、濃H2SO4、濃HNO3形成一層致密的鈍化膜，抗腐蝕性極好，結(jié)合牢固，還具有自身自愈作用。

ZnCrO4·Cr(OH)3·CrOHCrO4B、磷化處理：灰色

C、五酸鈍化：軍綠色

D、氧化處理：黑色3)Cd鍍層廣泛用于鋼鐵，作為陽極保護(hù)層。耐堿性、耐潮濕、耐鹽霧，常用于海洋性氣候。更多用于航空航天。鈍化處理。陸地上尤其是工業(yè)區(qū)不使用，與NO2、SO2反應(yīng)，壽命只有Zn鍍層的一半。4)Cr鍍層表面易形成一層極薄的鈍化層，耐蝕性很好。大氣中高穩(wěn)定性（即使有二氧化硫、硫化氫），在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽、有機(jī)酸中極穩(wěn)定。耐熱性好。耐磨性好。常用于鋼鐵、銅及合金表面上，機(jī)器、儀器儀表、鐘表、自行車等制造業(yè)。

Fe－Cr是陰極鍍層，有裂紋。

Fe－Cu/Ni－Cr5)Cu鍍層作保護(hù)性鍍層：Fe－Cu作電鍍底層或中間層：

Fe－Cu－Ni－AuFe－Cu－Cr電子工業(yè)中應(yīng)用廣泛。6)CuSn合金鍍層青銅鍍層耐蝕性能好，（Sn5～15％時(shí)）20微米厚時(shí)幾乎沒有孔隙。

Fe－CuSn陽極鍍層耐熱；耐有機(jī)酸、弱酸、弱堿。7)Ag鍍層導(dǎo)熱導(dǎo)電性、延展性好，在電子工業(yè)中作零件及接觸點(diǎn)的導(dǎo)電性鍍層。裝飾、導(dǎo)電。8)Au鍍層具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性、可焊性及耐高溫性。多用于電子行業(yè)。防護(hù)、裝飾。五、非金屬覆蓋層涂料覆蓋層（油漆）塑料覆蓋層橡膠覆蓋層瀝青或柏油覆蓋層搪瓷或玻璃覆蓋層灰泥或混凝土

例如，船身、車廂、水桶等常涂油漆，汽車外殼常噴漆，槍炮、機(jī)器常涂礦物性油脂等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)噴涂金屬表面，比噴漆效果更佳。塑料這種覆蓋層致密光潔、色澤艷麗，兼具防蝕與裝飾的雙重功能。搪瓷是含SiO2量較高的玻璃瓷釉，有極好的耐腐蝕性能，因此作為耐腐蝕非金屬涂層，廣泛用于石油化工、醫(yī)藥、儀器等工業(yè)部門和日常生活用品中。涂料覆蓋層（油漆）主要成膜物質(zhì)：油料、樹脂次要成膜物質(zhì)：顏料輔助成膜物質(zhì)：溶劑、助劑十一大類涂料：

酚醛樹脂漆類瀝青漆類過氧乙烯樹脂漆類環(huán)氧樹脂漆類聚氨酯樹脂漆類大漆乙烯樹脂漆類橡膠漆類有機(jī)硅樹脂漆類呋喃樹脂漆富鋅涂料富鋅涂料

在涂料中加入大量的作為陽極的金屬粉，以涂料的施工方法覆蓋在金屬的表面上形成保護(hù)層。在腐蝕過程中，它作為陽極被腐蝕，基體金屬被保護(hù)。

涂料的基本特征是由成膜樹脂所決定的，成膜樹脂主要是有機(jī)高分子化合物，有機(jī)高分子化合物的固有特性則是由它的分子結(jié)構(gòu)所決定的。因此，影響防腐涂料性能的主要因素可歸結(jié)到成膜樹脂的結(jié)構(gòu)。例如：酚醛樹脂、聚乙烯樹脂等：含亞甲基的烴系樹脂，具有較好的耐化學(xué)藥品性、耐水性、耐腐蝕性；環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等：含醚鍵，具有很好的耐腐蝕性；

每種樹脂都含有多種化學(xué)結(jié)構(gòu)和基團(tuán)，而且多種化學(xué)結(jié)構(gòu)和基團(tuán)之間相互影響，再加之遇到的腐蝕介質(zhì)和所處的腐蝕環(huán)境不同，因此在分析成膜樹脂結(jié)構(gòu)對(duì)防腐涂料的影響時(shí)，要具體分析，這樣才能取得預(yù)期的效果。

總之，從結(jié)構(gòu)上看，碳鏈聚合物形成的涂膜其耐腐蝕性能比雜鏈聚合物的要好，若以氟、氯等元素取代碳鏈上的氫原子，因氟、氯等原子的半徑較小，對(duì)碳-碳鍵的間隙有充填屏蔽作用，加之氟-碳鍵和氯-碳鍵的鍵能高于碳-碳鍵的鍵能，因此，可提高其耐腐蝕性能。塑料覆蓋層：抗酸堿鹽的侵蝕。聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯。聚四氟乙烯—塑料之王。能抵抗各種化學(xué)介質(zhì)的侵蝕。瀝青或柏油覆蓋層：耐酸的特性。不要求美觀。用于保護(hù)與酸類氣體或酸液接觸的金屬設(shè)備。多用于地下管道的防腐蝕。六、化學(xué)/電化學(xué)處理層用化學(xué)或電化學(xué)的方法使金屬表面生成某種化合物作為覆蓋層。1、化學(xué)氧化處理---鋼鐵的氧化2、電化學(xué)氧化處理---Al陽極氧化3、磷化處理----------鋼鐵及有色金屬1、化學(xué)氧化處理--鋼鐵的氧化

“發(fā)藍(lán)”“發(fā)黑”0.5～2umFe3O41）堿性發(fā)藍(lán)法

NaNO2,NaOH,T<130,t20-30min

厚度只有幾個(gè)微米，可以認(rèn)為沒有改變制品原來的尺寸，且氧化膜具有較大的彈性和潤滑性。故精密儀器、光學(xué)儀器上的鋼鐵零件，彈簧鋼、薄鋼片、細(xì)鋼絲等常用此法。簡單、成本低，適用于腐蝕性不強(qiáng)的場(chǎng)合。1）堿性發(fā)藍(lán)法2）蒸汽發(fā)藍(lán)法

540～560℃

，F(xiàn)e3O4、Fe2O3、FeO3）無堿發(fā)藍(lán)法

Ca(NO3)2、MnO2、H3PO4

磷酸鈣、氧化鐵(黑色)2、電化學(xué)氧化處理--Al陽極氧化Al－－Al2O3天然0.02~0.14umAl及合金氧化處理后－－5～300um大大提高耐蝕性和耐磨性，提高表面的電阻和熱絕緣性。對(duì)于鋁及其合金材料，除油、除銹后，應(yīng)立即進(jìn)行陽極氧化處理。航空和汽車制造工業(yè)廣泛使用?？勺鲭姍C(jī)和變壓器的繞組線圈。電解液：硫酸（比重1.84）：180～200克/升溫度：13～26℃電流密度：0.8～2.5安/平方分米槽壓：13～22伏處理時(shí)間：20～40分鐘3、磷化處理--鋼鐵及有色金屬工件表面在除油、除銹后，一般不能立即涂漆，為防止重新生銹和提高涂膜的附著力，常通過一定的化學(xué)處理，使基材表面形成一層保護(hù)性的薄膜，常用的有氧化、磷化等方法。對(duì)于黑色金屬，這一工序很重要，一般不能輕易省略，因?yàn)檠趸ず土谆ひ灿蟹栏淖饔?。磷化，就是使鋼鐵表面生