金属零件长期暴露在阳光、大气、潮湿等自然环境中，易受到酸、碱、盐等化学物质的侵蚀。为了保护金属零件，增强美观，须采用在零件表面做装饰处理的方法来达到防护和装饰的目的。金属零件常用的表面处理的方法有电镀(镀锌、镀铬)、铝合金阳极氧化、喷漆等。
摘 要：笔者详细地介绍了金属零件表面防护和装饰常用的几种处理方法：电镀(镀锌、镀铬)、铝合金阳极氧化、喷漆的工艺过程及特点。
关键词：冶金工程师论文发表,金属零件,表面处理工艺,电镀,铝合金阳极氧化
一、金属零件的电镀(镀锌、镀铬)
(一)镀前准备 镀锌、镀铬的镀前准备是相同的
1.磨光
磨光是用磨光轮(或带)对零件表面进行加工的过程。磨光的目的是去掉零件表面的毛刺、氧化皮、锈蚀、沙眼、划伤、焊渣等表面缺陷，提高零件的平整度。
2.抛光
抛光分为粗抛、中抛、精抛。粗抛是用硬轮对经过或未经过磨光的表面进行抛光，它对基材有一定的磨削作用，能去除粗的磨痕。中抛是用较硬的抛光轮对经过粗抛的表面作进一步的抛光加工，它能去除粗抛留下的划痕。精抛则是抛光的最后工序，用较软轮抛光获得镜面光亮的表面。它对基材的磨削作用很小。
3.脱脂
常用脱脂的方法包括有机溶剂脱脂、化学脱脂、电化学脱脂和超声波脱脂等。
4.浸蚀
浸蚀包括一般浸蚀、光亮浸蚀、弱浸蚀。一般浸蚀可除去金属零件表面上的氧化皮和锈蚀物。光亮浸蚀可溶解金属零件上的薄层氧化膜，除去浸蚀残渣，并使零件呈现出基体金属的结晶组织，提高零件光泽。弱浸蚀是在零件放入电镀槽前进行的，弱浸蚀可中和零件表面的残碱(铝件碱洗)，除去表面预处理中产生的薄氧化膜，使表面活化，提高基体金属与镀层的结合强度。
(二)镀锌
锌易溶于酸，也能溶于碱，故称它为两性金属。锌在干燥的空气中几乎不发生变化。锌镀层经钝化处理、染色或涂覆护光剂后，能显著提高其防护性和装饰性。一般作为铆钉、螺钉，以及非重要部位的金属表面处理。
镀锌溶液有氰化物镀液和无氰化物镀液两类。氰化镀锌溶液均镀能力好，得到的镀层光滑细腻，在生产中被长期采用。但由于氰化物剧毒，对于儿童玩具及日用品不能使用。对于儿童玩具及日用品的金属镀锌一般采用铵盐镀液、碱性锌酸盐镀液、硫酸盐镀液等。下面介绍使用铵盐镀液的镀锌工艺。
1.铵盐镀锌工艺特点
铵盐镀锌溶液得到的镀层结晶细致、光亮，镀液电流效率高，沉积速度快。铵盐镀锌有几种不同类型，它们的均镀能力和深镀能力也有差别。氯化铵-氨三乙酸镀液较好，氯化铵-柠檬酸镀液次之，氯化铵镀液较差。因此，氯化铵镀液只适用于电镀几何形状较为简单的零件。氯化铵-氨三乙酸和氯化铵-柠檬酸镀液可适用于几何形状复杂的零件。铵盐镀锌溶液对钢铁设备腐蚀严重，废水处理也较困难。
2.镀锌层的后处理
第一，去氢。零件在酸洗、阴极电解过程中都可能在镀层和基体金属的晶格中渗氢，造成晶格扭歪、内应力增大，产生脆性(氢脆)。为消除氢脆，一般采用镀后加热处理，使氢逸出。去氢通常在烘箱内进行，温度为200~250 ℃，时间2小时。第二，钝化处理。为提高镀锌层的耐蚀性，增加其装饰性，改进镀层与底金属的结合力，必须进行铬酸盐钝化处理，使锌层表面生成一层稳定性高、组织致密的钝化膜。目前，国内采用的钝化处理工艺有彩色钝化、白色钝化、黑色钝化等。
3.镀铬
铬是最主要的防护装饰性镀层之一。由于铬表面很容易生成钝化膜(氧化层)。因此，在空气中很稳定，不易变色和失去光泽。除了盐酸和热硫酸之外，其它物质对铬没有浸蚀作用，镀铬分为普通镀铬、复合镀铬、镀硬铬等。其中，普通镀铬普遍用于金属玩具、日用品等外观要求比较高的零部件中。下面以普通镀铬溶液镀铬的工艺特点。普通镀铬溶液是采用硫酸根作催化剂的铬酸溶液，电流效率在8%~13%。镀层光亮，抛光性能也比较好，显微硬度为600~900HV，溶液对设备腐蚀性较小。与复合镀铬相比深镀能力较差，但受铁杂质的影响较小，溶液容易维护，因而应用广泛。
二、铝合金的阳极氧化及工艺规范
铝合金材料表面装饰处理的最佳选择是阳极氧化，以铝为阳极置于硫酸电解液中，利用电解作用，使铝表面形成阳极氧化膜的过程称为铝硫酸阳极氧化。因为硫酸交流阳极氧化电流效率低，氧化膜的耐蚀性差、硬度低，所以很少使用。目前铝合金材料的表面处理广泛应用的是硫酸直流阳极氧化，它与其它阳极氧化相比较，生产成本低、氧化膜的透明度高、耐蚀性和耐磨性好、电解着色和化学染色容易等优越性。下述为铝合金硫酸直流阳极氧化的工艺规范。
(一)槽液配制
第一，确认氧化槽、酸泵、热交换器、管道和阀门等不渗漏。向槽内加入自来水至工作位，打开管路阀门，开启酸泵1~2小时，检查是否有渗漏处，再静放约10小时，检查槽内水位是否下降。第二，彻底清洗槽子，包括管道和阴极板等，最后用去离子水冲洗一遍。第三，按槽内所配溶液体积计算硫酸用量。硫酸应是无色、纯度高的工业一级品，不得使用乳黄色、褐红(黑)色和浑浊的硫酸，这些现象的硫酸都是硫酸中含有较多的铁、铜、铅或氧化物等杂质所引起的。第四，槽内先加入约3/4高度工作液位的去离子水，然后启动搅拌和冷却装置，缓慢加入硫酸，一般不使溶液温度大于35 ℃。第五，添加0.1 g/L铝离子，以硫酸铝或部分老槽液形式加入。第六，补充去离子水至工作液位，当溶液温度冷却至约20 ℃时，关闭搅拌和冷却装置，取样分析硫酸含量，符合要求即可生产，一般刚开槽生产时硫酸浓度取约低于规定浓度下限。在配制溶液时，切不可先加浓硫酸，再加水到浓硫酸中，这样会发生爆炸。
(二)槽液维护的工艺要求
第一，防止前道中和(也叫出光)槽液带入氧化槽。一般中和以后要经过两道水洗，这是因为如果中和槽内的硝酸带入氧化槽，就会造成氧化不成膜或仅形成几个微米薄膜的现象。即使采用硫酸中和，也至少要经过一道水洗，硫酸中和槽内含有较多铝材表面溶解下来的其它金属离子(尤其是铁)，如果窜液污染氧化槽，会造成氧化失光严重和氧化硬度差等问题。第二，对槽液要定期进行分析，一般只分析游离硫酸和铝含量。第三，槽液液面上的漂浮物和油污应及时清除，脱落在槽液内的铝工件和杂物应及时捞起。第四，氧化槽液沉淀物较少，一般只需一年倒槽清底一次，此时应刷新或更换阴极板。
(三)喷漆
喷漆涂装分为静电涂装和非静电涂装两种，目前比较通用的为静电涂装，它是通过静电作用使某种涂料吸附在金属表面的过程。喷涂涂装的优点是色彩鲜艳，可以根据设计需要任意变换颜色，还可以根据设计需要在一个零部件上喷涂多种颜色。因此，喷涂涂装是金属玩具和金属日用品零部件最常见的表面处理方法之一。
1.喷涂涂装预处理的工艺流程
喷涂涂装前处理的工艺流程为：领料——上件——磷化——下件——打磨——检验(脱漆)——转运。在上述工艺流程中，磷化为关键工序，包括：脱脂、酸洗、表调等过程。
2.喷漆的工艺流程
喷涂涂装的工艺流程为：拉料——上件、换挂具——吹尘——检验——前补低涂——静电操作——后补低涂——转线——检验——中涂前补——静电操作——中涂后补——检验——面涂前补——静电操作——面涂后补——转线——检验——面漆前补——静电操作——面漆后补——检验——下件——转运。
上述流程中的前补和后补是静电前后需工人用手工方式对静电喷涂的死角进行处理。
参考文献：
[1]胡传忻.实用表面前处理手册[M].北京:北京化学工业出版社,2003.
