金屬表面預處理工藝介紹
孫榮煒
金屬表面預處理是金屬加工領域中至關重要的環節。不僅影響著制品的外觀和質感，更直接關系到產品的性能、壽命以及應用范圍。金屬表面預處理的目的在于保證表面平整和清除表面附著物，增強金屬表面結合力和附著力，例如：金屬工件在加工、運輸、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。對表面進行電鍍、噴塑、涂裝等表面處理，要先進行表面預處理；否則，不僅影響覆層與金屬基體的結合力和耐蝕性，而且還會使金屬在有覆層防護下繼續腐蝕，進而使覆層剝落，影響金屬工件的力學性能和使用壽命。金屬表面結構如圖1-1所示和金屬在工業環境被污染的表面如圖1-2所示：
圖1-1金屬表面結構
圖1-2 金屬在工業環境被污染的表面
對金屬表面進行電鍍、噴塑、涂裝等表面處理時，表面預處理需進行哪些內容呢？表面預處理內容包括：表面整平、脫脂、浸蝕、表調和表面活化，此處簡要介紹一下表面預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，根據零件類型和表面質量要求，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
用化學或者電化學的方法，去除金屬工件表面的油脂，增強涂層與基體的結合力和耐腐蝕性。金屬表面常見的油脂可以分為兩類：一類是能夠與堿發生皂化反應的油脂，稱為皂化性油脂；另一類是不能發生皂化反應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、特點和應用范圍如圖1-5所示：
主要介紹有機溶劑除油的方法，常用的有機溶劑有煤油、酒精、丙酮等。有機溶劑除油的方法有：浸泡法、噴淋法、聯合除油法。
2.1 浸泡法
浸泡法是將工件浸入有機溶劑的設備中，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，必要時可以攪拌溶液加速油污的溶解速度。浸泡法的溶劑若長時間不更換，將導致油污去除效果不佳。為了實現溶劑廢液的重復利用性，增加了蒸餾回收處理。溶劑蒸餾回收設備如圖1-7所示：
圖1-6 浸泡除油設備
裝置及其主要構造：1.冷凝管；2.容器設備；3.清洗工件；4.有機溶劑；
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
裝置及其主要構造：1.沾污溶劑進料管；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
噴淋設備與浸泡設備不同，操作時需密閉容器，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，根據油污的種類選擇合適的壓力，一般在低壓條件下進行（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，第一點是對于沸點低、易揮發、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；第二點是對于結構相對復雜的零件，除油效果不好。
圖1-8 噴淋除油設備
裝置及其主要構造：1.冷凝管；2.容器設備；3.清洗工件；
4.有機溶劑；5.溶劑加熱管；6.容器支架；7.噴射器
2.3 聯合除油法
聯合除油法就是將單獨的除油法，根據除油需要組合成二元法或者三元法，如浸泡—蒸汽聯合法、噴淋—蒸汽聯合法、浸泡—噴淋—蒸汽聯合法。聯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—噴淋聯合除油法是將工件先放在沸騰的熱溶劑中浸泡一段時間，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行二次處理，能夠有效去除工件表面的油污。
金屬表面預處理的效果好壞，影響后續表面處理的各種工序的操作及質量要求。文中介紹的有機溶劑除油法，常用于重油污工件處理，但是使用單一有機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，還必須進行化學除油或者電化學除油才能滿足要求。
