孫榮煒

金屬表面預(yù)處理是金屬加工領(lǐng)域中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。不僅影響著制品的外觀和質(zhì)感，更直接關(guān)系到產(chǎn)品的性能、壽命以及應(yīng)用范圍。金屬表面預(yù)處理的目的在于保證表面平整和清除表面附著物，增強(qiáng)金屬表面結(jié)合力和附著力，例如：金屬工件在加工、運(yùn)輸、存放過程中，表面帶有氧化皮、鐵銹、焊渣、塵土以及油脂和其他污物。對表面進(jìn)行電鍍、噴塑、涂裝等表面處理，要先進(jìn)行表面預(yù)處理；否則，不僅影響覆層與金屬基體的結(jié)合力和耐蝕性，而且還會使金屬在有覆層防護(hù)下繼續(xù)腐蝕，進(jìn)而使覆層剝落，影響金屬工件的力學(xué)性能和使用壽命。金屬表面結(jié)構(gòu)如圖1-1所示和金屬在工業(yè)環(huán)境被污染的表面如圖1-2所示：

圖1-1金屬表面結(jié)構(gòu)

圖1-2 金屬在工業(yè)環(huán)境被污染的表面

對金屬表面進(jìn)行電鍍、噴塑、涂裝等表面處理時(shí)，表面預(yù)處理需進(jìn)行哪些內(nèi)容呢？表面預(yù)處理內(nèi)容包括：表面整平、脫脂、浸蝕、表調(diào)和表面活化，此處簡要介紹一下表面預(yù)處理的表面整平和脫脂處理的這兩部分：

1、表面整平

去除工件表面的毛刺、銹跡、氧化皮等缺陷，提高工件表面的平整度的過程。清理的方法有磨光、拋光、滾光、塑料整平和成批光飾，主要介紹一下表面整平的磨光和拋光兩種方法。

1.1 磨光

磨光是指使用沾有磨料的磨光輪或磨光帶在高速旋轉(zhuǎn)下切削金屬工件表面的毛刺、銹跡、氧化皮等缺陷，提高表面的平整度，根據(jù)零件的硬度選擇合適的磨料。常用的磨料及用途如圖1-3所示：

             1.2 拋光

拋光是指使用拋光輪和拋光蠟對零件表面進(jìn)行輕微的磨削，降低表面粗糙度，提高表面的平整度。拋光工序分為三個步驟：粗拋—中拋—精拋，根據(jù)零件類型和表面質(zhì)量要求，選擇合適的拋光蠟。常用的拋光蠟及用途如圖1-4所示：

 2、脫脂處理

用化學(xué)或者電化學(xué)的方法，去除金屬工件表面的油脂，增強(qiáng)涂層與基體的結(jié)合力和耐腐蝕性。金屬表面常見的油脂可以分為兩類：一類是能夠與堿發(fā)生皂化反應(yīng)的油脂，稱為皂化性油脂；另一類是不能發(fā)生皂化反應(yīng)的油脂且不溶于堿性溶液，稱為非皂化性油脂，這兩種油脂均不溶于水。常用除油方法、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍如圖1-5所示：

主要介紹有機(jī)溶劑除油的方法，常用的有機(jī)溶劑有煤油、酒精、丙酮等。有機(jī)溶劑除油的方法有：浸泡法、噴淋法、聯(lián)合除油法。

2.1 浸泡法

浸泡法是將工件浸入有機(jī)溶劑的設(shè)備中，使工件表面與溶劑充分接觸，保證油污能夠去除，除油浸泡設(shè)備如圖1-6所示。溶劑清洗可以選擇室溫或者加熱，加熱溶劑的清洗效果比室溫好，必要時(shí)可以攪拌溶液加速油污的溶解速度。浸泡法的溶劑若長時(shí)間不更換，將導(dǎo)致油污去除效果不佳。為了實(shí)現(xiàn)溶劑廢液的重復(fù)利用性，增加了蒸餾回收處理。溶劑蒸餾回收設(shè)備如圖1-7所示：

圖1-6 浸泡除油設(shè)備

裝置及其主要構(gòu)造：1.冷凝管；2.容器設(shè)備；3.清洗工件；4.有機(jī)溶劑；

5.溶劑加熱管；6.容器支架；7.攪拌器

圖1-7 溶劑蒸餾回收裝置

裝置及其主要構(gòu)造：1.沾污溶劑進(jìn)料管；2.沸騰溶劑蒸餾室；3.落汽蛇管接頭；

4.冷凝室；5.水分分離器；6.干凈溶劑回流管

2.2 噴淋清洗法

噴淋設(shè)備與浸泡設(shè)備不同，操作時(shí)需密閉容器，通過不同壓力的噴槍將加熱后的溶劑直接噴射到工件的油污表面，噴淋除油設(shè)備如圖1-8所示。由于溶劑的活性和噴射壓力的共同作用，使工件表面的油污溶解脫落，噴淋直至表面油污清除干凈，根據(jù)油污的種類選擇合適的壓力，一般在低壓條件下進(jìn)行（0.05~0.2MPa）。噴淋不僅能夠去除油污，而且還能去除黏附表面的固體顆粒，例如黏附在工件表面的鐵屑、石英砂、灰塵等也能沖洗干凈。但噴淋清洗法有較大的局限性，第一點(diǎn)是對于沸點(diǎn)低、易揮發(fā)、毒性大的溶劑不宜使用噴淋清洗法，例如：汽油、二氯甲烷、丙酮等；第二點(diǎn)是對于結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的零件，除油效果不好。

圖1-8 噴淋除油設(shè)備

裝置及其主要構(gòu)造：1.冷凝管；2.容器設(shè)備；3.清洗工件；

4.有機(jī)溶劑；5.溶劑加熱管；6.容器支架；7.噴射器

2.3 聯(lián)合除油法

聯(lián)合除油法就是將單獨(dú)的除油法，根據(jù)除油需要組合成二元法或者三元法，如浸泡—蒸汽聯(lián)合法、噴淋—蒸汽聯(lián)合法、浸泡—噴淋—蒸汽聯(lián)合法。聯(lián)合除油法克服了單一除油的局限性，使溶劑去除工件表面油污的效果更佳。

浸泡—噴淋聯(lián)合除油法是將工件先放在沸騰的熱溶劑中浸泡一段時(shí)間，工件表面油污基本處理干凈后，使用0.1MPa—0.2MPa的噴槍將溶劑噴射到工件表面進(jìn)一步去除油污。對于重油污的工件，浸泡只能去除大部分油污或是溶劑溶解的油污重新黏附到工件表面，再使用噴淋的方法進(jìn)行二次處理，能夠有效去除工件表面的油污。

金屬表面預(yù)處理的效果好壞，影響后續(xù)表面處理的各種工序的操作及質(zhì)量要求。文中介紹的有機(jī)溶劑除油法，常用于重油污工件處理，但是使用單一有機(jī)溶劑除油的方式是不能夠滿足表面處理的要求的，如：電鍍、噴塑、涂裝等表面要求較高，還必須進(jìn)行化學(xué)除油或者電化學(xué)除油才能滿足要求。