金屬材料表面的預處理主講：蔣偉忠1編輯ppt表面預處理的目的(1)通過處理把金屬材料表面的油垢、銹跡除盡；并使其短期內不發生風銹；獲得符合搪燒要求的表面質量。(2)消除鐵坯內部的應力，消除搪瓷材料制品由于鐵坯應力而造成的變形、黑線、邊碎裂等缺陷。(3)清除鑄鐵和厚鋼板表面的碳。但殘余應力不嚴重的簿鋼板搪瓷材料制品一般不需要采用退火處理。2編輯ppt金屬材料表面預處理的種類目前多數廠的金屬材料表面的預處理采用的方法主要有:Ａ.脫脂酸洗法－－小型產品、鋼坯產品Ｂ.燒油酸洗法－－特殊產品Ｃ.燒油噴砂法－－大型產品、鑄鐵產品3編輯ppt金屬材料表面預處理工藝流程脫脂酸洗：油坯→脫脂→水洗1→水洗2→酸洗→水洗1→水洗2→中和→干燥→檢查→清潔坯體4編輯ppt金屬材料表面預處理工藝流程燒油酸洗：油坯→燒油→酸洗→水洗1→水洗2→中和→干燥→檢查→清潔坯體5編輯ppt金屬材料表面預處理工藝流程燒油噴砂：油坯→燒油→退火→噴砂（拋丸）→吹灰→檢查→清潔坯體6編輯ppt脫脂的作用

脫脂是采用化學的方法或物理的方法把坯體上的油脂除去，達到清潔鐵坯的作用。工廠常用的脫脂方法有高溫退火與堿性脫脂兩種方法。7編輯ppt高溫退火高溫退火不僅可清除鐵坯表面的油垢；可以消除制品在機械加工和焊接工藝中產生的局部應力；高溫退火對鑄鐵坯胎及稍厚鋼坯來說還起著表面脫碳的作用。8編輯ppt堿性脫脂堿性脫脂是通過化學物品的溶液與鐵坯表面的油脂起化學反應，發生皂化作用和乳化作用把油除去。堿性脫脂對提高產品質量、降低產品成本、減少能源消耗，改善勞動強度和環境保護都起到良好的作用。9編輯ppt化學脫脂的原理

乳化劑溶解于水時產生電離，當鐵坯浸入溶液時，乳化劑中的憎水基團與油生親和作用;親水基團則指向脫脂液，使鐵坯與油的表面能減弱;在溶液加熱、攪拌對流中加速了分子的運動，從而使油與鐵坯分離，呈現極微小的油滴，散布在脫脂液中，達到良好的除油效果.

10編輯ppt化學脫脂的原理1－親水基團；2－憎水基團；3－去油溶液；4－油滴；5－鐵坯11編輯ppt化學脫脂液配方名稱水100100氫氧化鈉8~104~5工業粉3~53~5水玻璃3~52~3純堿0~42~3磷酸鈉0~42~312編輯ppt工業粉的結構

R－－┊－SO3Na

憎水基團親水基團13編輯ppt脫脂液配方的選擇原則(1)所采用化工原料要能保證正常供應；

(2)用量少而效果要好；

(3)成本要低；

(4)工藝范圍（溫度、時間）寬，便于操作；

(5)安全；

(6)對環境無污染，廢液易于處理。14編輯ppt化學脫脂溫度與時間的關系15編輯ppt化學脫脂的工藝及操作要求浸洗法噴淋法16編輯ppt化學脫脂的工藝及操作要求將鐵坯置于籃筐中，在進入脫脂液槽時，要求鐵坯全部浸入溶液中，搖動或翻動籃筐，使鐵坯的每個部位充分接觸脫脂液.脫脂的溫度必須保持在80~85℃之間，時間為5~8分鐘，然后投入加熱的清水槽進行漂洗。隨著生產的不斷進行，脫脂溶液中各種化工原料濃度也逐漸下降。為此，必須定期添加新料，一般每天補加一次。添加新料時，可先用中和滴定法測得溶液的總堿量，然后按需要進行適當添加。也有用經驗數據添加的，按每日生產的情況，估計各種原料的消耗量進行添加的。17編輯ppt酸洗的作用

酸洗作用：酸溶液與鐵坯表面的氧化層和鐵銹進行化學反應，生成鐵鹽，脫離鐵坯，達到除銹的目的。氧化層的化學成分：FeO，Fe2O3，Fe3O4的混合物。鐵銹的化學成分：Fe(OH)2,Fe(OH)3，Fe2(OH)2CO3，Fe(OH)CO3的混合物。

18編輯ppt

酸洗原理

氧化層與H2SO4的反應：FeO+H2SO4→FeSO4+H2O （1）Fe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O （2）Fe3O4+4H2SO4→FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O（3）Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑ （4）氧化層與HCl的反應：FeO+2HCl→FeCl2+H2O （5）Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O （6）Fe2O3+8HCl→FeCl2+2FeCl3+4H2O （7）Fe+2HCl→FeCl2+H2↑

（8）19編輯ppt鐵銹與酸的反應與H2SO4的反應：Fe(OH)2+H2SO4→FeSO4+2H2O （9）2Fe(OH)3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+6H2O （10）Fe2(OH)2CO3+2H2SO4→2FeSO4+CO2↑+3H2O （11）2Fe(OH)CO3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+2CO2↑+4H2O（12）Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑ （13）與HCl的反應：Fe(OH)2+2HCl→FeCl2+2H2O （14）Fe(OH)3+3HCl→FeCl3+3H2O （15）Fe2(OH)2CO3+4HCl→2FeCl2+CO2↑+3H2O （16）Fe(OH)CO3+3HCl→FeCl3+CO2↑+2H2O （17）Fe+2HCl→FeCl2+H2↑ （18）酸洗原理20編輯ppt酸洗原理以上反應中，(2)，(6)與(3)，(7)反應較慢，因Fe2O3與Fe3O4在酸中不易溶解，只有當氧化膜中有雜質存在時，或有微裂紋間隙時，反應才能順利進行。(4)，(8)，(13)，(18)是金屬直接與酸反應放出氫氣，這一反應雖能把Fe2O3與Fe3O4還原成FeO，加快了酸洗速度，但由于酸對金屬的腐蝕使鐵坯損耗量增大，另外鐵坯有吸附氫的作用，這樣的鐵坯搪燒后所得的搪瓷材料制品易產生冷爆，故在酸洗的過程中應對此有足夠的重視。21編輯ppt

酸液的濃度、溫度和酸洗時間關系酸洗的濃度與酸洗時間，一般來說成反比關系(若溫度為常數)，酸液的濃度增加，反應速度加快，酸洗時間相應減少；但酸液的濃度超過一定范圍(約25~30%)時，濃度增加，反應速度減慢，酸洗時間延長。在酸液濃度為常數的情況下，溫度愈高，反應速度愈快，酸洗時間縮短。相反，溫度降低，酸洗時間必須延長。22編輯ppt緩蝕劑的作用為了降低金屬坯體在酸中的溶解度，防止酸洗時造成的過度腐蝕現象，在酸洗中添加適量的緩蝕劑是必要的，用量為0.1~0.2%。屬于這類緩蝕劑的有若丁、皂莢、酚、吡啶等。緩蝕劑的作用是，當酸溶液把鐵坯表面的氧化皮或鐵銹層逐漸溶解而暴露金屬鐵時，緩蝕劑隨即在金屬鐵表面形成很薄的保護膜，從而達到阻止或減少酸分子與金屬的接觸，起到緩蝕作用。23編輯ppt緩蝕劑的作用緩蝕劑在酸洗中的緩蝕作用，只是相對的，如果酸液溫度升高，時間延長，還是會產生鐵坯的過腐蝕現象。酸液中添加適量的緩蝕劑有很多的優點，能減少酸的消耗量，創造良好操作條件，加強勞動保護，能減少制品的酸泡、冷爆等缺陷，有利于提高產品質量。24編輯ppt酸洗的操作要求將去油后尚含有銹蝕的鐵坯浸入酸洗槽時，籃筐應輕輕地進入液面，防止酸液濺出，傷害人體。操作時要嚴格控制酸液溫度及酸洗時間。酸液溫度過高，鐵坯與酸液反應激烈，會引起鐵坯酸泡，并有嚴重酸霧揮發，污染操作環境，影響人體健康及機械、電器設備的壽命。溫度過低，鐵坯與酸液反應緩慢，影響產量。同時，時間過長會引起酸泡等缺陷。25編輯ppt酸洗的操作要求在酸洗時，鐵坯必須全部浸沒在溶液中，并搖動籃筐或翻動鐵坯，使其全部接觸酸液、反應完全。在酸洗過程中，要注意硫酸的消耗量，在酸洗了一定量的鐵坯后，應添加新液，并定期清除槽底的沉淀物。當酸液變綠色時，說明有大量的硫酸亞鐵存在，應即更換新液。26編輯ppt中和的作用洗滌就是把脫脂或酸洗取出的鐵坯用熱水或冷清水進行充分漂洗；把鐵坯表面的余液、殘留物除去；達到清潔鐵坯的作用。27編輯ppt中和的作用第一是去除鐵坯毛孔中的余酸，達到進一步清潔鐵坯的目的；第二是鐵坯經中和后表面留有堿液，烘干后形成一層堿性薄膜，可阻止金屬鐵與空氣中氧氣、水蒸氣的接觸，起到短期的防銹作用；第三是有助于克服或減少底釉麻點等缺陷。28編輯ppt中和液配比和工藝

(1)燒堿0.5~1.0%，亞硝酸鈉0.2~0.5%，水98.5~99%；溫度室溫，時間2~3分鐘。(2)純堿0.5~1.0%，亞硝酸鈉0.2~0.5%，水98.5~99%；溫度室溫，時間2~3分鐘。29編輯ppt中和液配比和工藝(3).硼砂0.5～1.0ｗｔ％，水99ｗｔ％；溫度20～30℃，時間2～3分鐘30編輯ppt脫脂酸洗31編輯ppt脫脂酸洗32編輯ppt燒油噴砂33編輯ppt燒油噴砂34編輯ppt35編輯ppt36編輯ppt披鎳處理（化學鍍鎳）披鎳處理的作用增加搪瓷材料與鐵坯的密著強度；減少產品冷爆和其它缺陷；對無底釉一次涂搪的鐵坯的特殊要求。披鎳處理（化學鍍鎳）應在酸洗處理后進行。37編輯ppt披鎳處理（化學鍍鎳）披鎳常用的化工原料是硫酸鎳（NiSO4·7H2O蘭色晶體或NiSO4·5H2O綠色晶體）。用濃度為10~25克/升的硫酸鎳及濃度為1.5克/升的硼酸配制成溶液、溶液pH值在4~6、加熱至60~80℃，將酸洗后的鐵坯浸入溶液中，時間6~10分鐘，然后把鐵坯從溶液中取出，經洗滌、中和、烘干即達到披鎳的目的。38編輯ppt披鎳處理（化學鍍鎳）在處理過程中，要嚴格控制:pH值溫度時間濃度并不斷補充新液，保證溶液為規定的濃度。39編輯ppt披鎳處理（化學鍍鎳）對溶液中過量的FeSO4，進行化學處理消除，否則會影響披鎳質量。化學鍍鎳的反應機理是，因鐵的活潑順序在鎳的前面，它可以從硫酸鎳溶液中置換出金屬鎳，沉積于鐵坯表面，這即可進行披鎳。反應式為：

Fe+NiSO4→FeSO4+Ni↓40編輯ppt披鎳處理（化學鍍鎳）由于披鎳處理增加了工序和生產成本，故應用不多。對無底釉一次涂搪產品的發展，有重要的使用價值。41編輯ppt

光亮退火光亮退火是把鐵坯置于保護氣體中進行退火。一般采用的保護性氣體有氮(N2)，氫(H2)，氨(NH3)及燈用煤氣（內含H250%，CH430~33%，CO9%，N21%.童質碳氫化合物4%）等。光亮退火溫度為750~900℃，時間為2~4分鐘。42編輯ppt光亮退火此時進行的反應，根據保護氣體成分不同而不同，(1)表面附著的油脂分解和蒸發(2)鋼表面的碳部分地與表面氧化層反應如下式：

C+FeO→CO+Fe(3)殘余氧化亞鐵還原成鐵：

FeO+CO→Fe+CO2

或FeO+H2→Fe+H2O(4)碳在氫氣中形成甲烷：

C+2H2→CH443編輯ppt光亮退火光亮退火方法可使鐵坯表面的油垢在高溫下分解和蒸發，同時可消除鐵坯加工成型時留下的內部應力，并能使輕度氧化的鐵坯進行還原；光亮退火還能對含碳量較高的鐵坯起表面脫碳作用。這種鐵坯處理法有其一定的優點，但它的工藝條件非常嚴格；而且鐵坯上不許有銹跡，因此目前很少采用，在今后的生產中有待進一步探討。44編輯ppt打砂（又叫噴砂）打砂，就是用細金剛砂在壓縮空氣的推動下，把砂噴打在經過燒油的鐵坯表面上，利用硬砂粒向鐵坯表面撞擊摩擦，達到去除表面氧化鐵和雜質的目的。此種方法適用于鑄鐵坯體及厚鋼板成型鐵坯的表面處理，即大件的衛生搪瓷材料、反應鍋、管道等，一般日用搪瓷材料廠很少采用。45編輯ppt鑄鐵坯的搪前處理鑄件在澆注時表面會形成一層硅酸鹽層（主要是硅酸鐵）及氧化層，并且也常常會生成滲碳體層（Fe3C）。鑄鐵表面還會沾污砂、石墨和油斑，同時，鑄件在冷卻過程中還會產生內應力。如果不清除這些雜質和內應力；在搪燒時會產生很多缺陷（如:氣泡、細孔、針孔等）；46編輯ppt

搪前處理的方法a. 熱處理（生燒或預燒）熱處理目的在于消除鑄鐵件表面：油斑內應力破壞在一定條件下產生的滲碳體（使它