镀层、涂覆及防蚀设计1.防蚀的一般概念产品如果发生腐蚀和变质，会影响到产品性能参数、受命及安全，不少产品在使用和储存中，容易锈蚀和变质，其原因往往与设计不当有直接关系。
所以，从产品结构设计，材质和防护层选择等方面应考虑防蚀要求，并提出相应维护方法，使十分重要的。
碳素钢和低合金钢在潮湿大气中,海水及酸性溶液中容易腐蚀,在冲淡的碱液中是稳定的,热处理对其抗蚀性无重要影响.不锈钢在海水,潮湿大气和碱中是稳定的,不锈钢的淬火处理,表面磨光或者抛光,均可提高其抗蚀性. 铜合金在大气中稳定,在海水和稀酸溶液中相当稳定.铝合金在海水,碱和酸中强烈腐蚀,在潮湿大气中腐蚀较弱.为获得最大的抗蚀性,硬铝和其他可淬火强化的铝合金应以淬火状态装配在结构上,因为它们在退火状态下抗蚀性较低.镁合金在海水,酸及潮湿大气中强烈腐蚀,在碱中稳定.2.覆盖层的选择(1)覆盖层的分类.(2)金属镀层的厚度系列.铝:用作外壳,机箱,底座及结构件.铝易受晶间,应力,缝隙及电偶腐蚀.不要求导电率时采用阳极化处理;需要导电时可采用化学膜处理,镀镉,镀锡或镀镍.对户外用,化学膜上应加油漆层,阳极化膜上可加油漆层,不加也有足够的耐腐蚀能力.当焊接铝合金时,应对”紫斑”警惕.镁:十分容易腐蚀,易受化学浸蚀,针孔,晶界及应力腐蚀.镁与任何一种其它金属都会形成一个很强的局部电池,造成镁的腐蚀.在设计时应采取措施避免积水,提供能完整覆盖的表面防护层,采用多层防护系统,并隔离开不同类的进水接触,才可得到充分保护.在防止镁的电偶腐蚀时,应选用更相容的材料镀覆,如化学镀镍后继以镀锡,然后在进行镀锡层重熔等.消除潮湿,采用有机涂层,用胶带或密封混合物来密封等.钢铁:皆受腐蚀,故必须防锈,可采用电镀,油漆,涂油,密封等方法,也可采用发蓝,磷化等.对高强度钢应注意防止氢脆.不锈钢:对腐蚀的敏感性受成分,热处理,表面状态以及腐蚀剂的影响较大,应慎重.1.不能在370-950℃范围内回火马氏体不锈钢,否则极易受应力腐蚀.2.二次回火马氏体不锈钢(冷却到室温,而后重新回火),可增加对用力腐蚀的抵抗力.3.利用机械方法或电抛光,而不用酸洗去处沉淀硬化钢的热回火色,可防止晶间腐蚀.4.表面愈光洁,防腐蚀性能愈好.5.电抛光会引起表面钝化,勿需在进一步钝化处理.6.应进行钝化处理以提高抗蚀性.铜:抗腐蚀性取决于合金品种.为了缓解铜变色可采取钝化,化学转换膜等方法,其黑色氯化膜除了装饰作用外,还可为粘接和有机涂层作底层用.防锈铝合金/铝镁系列:在工业气氛.海洋气氛中均有较高耐蚀性,在中性或近于中性的淡水,海水,有机酸,乙醇,汽油以及浓硝酸中耐蚀性也很好.良好:相对湿度≤80%.没有工业,锅炉和其它有害废气如有空调机的实验室等.一般:相对湿度≤95%,有少量工业,锅炉和其它有害废气,如,不受太阳,雪,雨,海雾及水分所饱和的大气等直接影响的室外,无空调机的室内或车厢.恶劣:相对湿度经常达到98%.有较多工业,锅炉和其它有害废气如受太阳,雪,雨等直接影响及有害废气源较近的室外.海上:直接受到海水的周期影响或处于海雾饱和大气中工作的仪器和设备.光亮度等级:全光亮;光亮;半光亮;暗镀锌:锌在干燥空气中,比较稳定,不易变色,在水中及潮湿大气中则与氧或二氧化碳作用生成氧化物或碳酸锌薄膜,可以防止锌继续氧化,起保护作用.锌在酸及碱,硫化物中极易遭受腐蚀.镀锌层一般都要经钝化处理,在铬酸或在铬酸盐液中钝化后,由于形成的钝化膜不易与潮湿的空气作用,防腐蚀能力大大加强.对弹簧零件,薄壁零件(壁厚小于0.5MM)和要求机械强度高的钢铁零件,必须进行除氢,铜及铜合金零件可不除氢.锌镀层能承受弯曲,扩展,但经受不住压,刚电镀时可锡焊.锌镀层不耐磨,其保护性能在-70℃以下时,明显下降,250℃以上时镀层性脆.镀锌层为银白色,稍带浅蓝色,可彩虹色或军绿色钝化.提高耐腐蚀性.锌成本低,加工方便,效果良好.在大气条件和其它良好环境中使用的钢铁零件普便使用镀锌,但不宜作摩擦零件的镀层.镀铬:铬在潮湿的大气中,碱,硝酸,硫化物,碳酸盐的溶液中以及有机酸中非常稳定,易溶于盐酸及热浓的硫酸.在直流电的作用下,如铬层作为阳极则易溶于苛性钠溶液.铬层附着力强,硬度高,HV800-1000,耐磨性好,光反射性强,同时还有较高的耐热性.在480℃以下不变色,500℃以上开始氧化,700℃则硬度显著下降,其特点是硬,脆,易脱落,当受交变的冲击负荷时更为明显,并且有多孔性.金属铬在空气中容易钝化生成钝化膜,因而改变了铬的电位,铬对铁就成了阴极镀层.铬镀层较脆,故在冲击条件下工作的零件不能镀铬,为了减少脆性,通常采用在180℃-220℃的油中进行热处理1-2小时.能于底层金属牢固结合,并有很高硬度,镀层耐磨性和耐热性好,镀层为银白色,稍带淡青色.(有乳色镀铬)多层光亮和半光亮镀铬除可防护外,还可使零件表面有较高的稳定性和对光线有一定的反射能力.单独镀铬不能镀层多厚都有裂纹.防护性能不可靠.在钢铁零件表面直接镀铬作为防腐层是不理想的,一般是经多层电镀(即镀铜—镍---铬)才能达到防锈,装饰的目的.广泛应用在为提高零件的耐磨性,修复尺寸,光反射性能以及装饰等方面.松孔镀铬:松孔镀铬是耐磨镀铬的一种特殊形式,它与一般镀铬的明显区别,即在镀铬层的表面上产生网状沟纹或点状孔隙,目的是为了保存足够的润滑油,以改善摩擦条件,减少两摩擦面的金属接触,提高耐磨性.广泛应用于内燃机的气缸套,活塞环,活塞销以及上述零件磨损后的修复等方面.镀铜:铜在空气中不太稳定,易于氧化,在加热过程中尤甚,同时具有交稿的正电位,不能很好防护其它金属不受腐蚀,但铜具有较高的导电性,铜镀层紧密细致,与基体金属结构牢固,有良好的抛光性能等.能承受弯曲,引申和扩孔,能提高表面导电率.铜比铁的电位高,对铁来说,是阴极镀层.铜镀层很少用作防护性镀层,一般用来提高其它材料的导电性,作其它电镀的底层.防止渗碳的保护层.在轴瓦上用来减少摩擦或作装饰等.镀镍:镍在大气和碱液中化学稳定性好,不易变色,在温度600℃以上时,才被氧化.在硫酸和盐溶液中溶解很慢.但易溶于稀硝酸.在浓硝酸中易钝化,因而具有好的耐腐蚀性能.镍镀层硬度高,易于抛光,有交稿的光反射性并可增加美观,其缺点是具有多孔性,为克服这个缺点,可采用多层金属镀层,而镍为中间层.镍对铁为阴极镀层,对铜为阳极性镀层.铜及铜合金不受冲击或弯曲的零件可采用光亮或半光亮镀镍,防护装饰镀黑镍呈深黑色,性脆,不耐冲击,不耐磨,但镀黑镍的零件的耐氧化性比铜零件好.镍镀层硬度低于铬镀层,接近于钢退火后的硬度.颜色为银白色,稍带淡黄,可钎焊.多层光亮与半光亮镀镍用于耐碱,导磁及高稳定性的装饰防护零件.但不适宜在恶劣的环境中使用,否则日久失去光泽.通常为了防止腐蚀和增加美观用,所以一般用于保护-装饰性镀层上.铜制品镀镍防腐较为理想,但由于镍比较昂贵,多用铜锡合金代替镀镍.镀铜锡合金:电镀铜锡合金是在零件上镀铜锡合金后,不必镀镍,而直接镀铬.对于钢制零件用低锡青铜(含锡5-15%),对于铜及铜合金用高锡青铜(含锡约38%以上).低锡青铜镀层防腐蚀能力较好,其物理,机械性能和工艺性能比中锡(含锡15-25%)及高锡青铜镀层好.镀锡:锡具有较高的化学稳定性,在硫酸,硝酸,盐酸的稀溶液中几乎不溶解,在加热的条件下,稀缓慢的溶于浓酸中,在浓热的碱液中溶解并生成锡酸盐.硫化物对锡不起作用,锡在有机酸中也很稳定,其化合物无毒.锡的焊接性很好.新镀层可钎焊.广泛用于食品工业的容器上和航海及无线电器材的零件上,还可以用来防止铜导线不受橡胶中硫的作用,以及为非渗碳表面的保护层(镀层厚8-10um)镀银:银镀层富有弹性,尽管相当厚的银层仍能保持它与主体金属良好结合.具有较高的稳定性,无论在室内外的大气条件下,还是在有机酸之类的介质中,银层还十分稳定.但抗硫化物,氯化物的性能较差.例如,在饱和硫化氢介质中很快变色.所以银层必须经过附加处理.如,钝化,涂有机涂料,镀铍或稀有金属(如钯,铑等)以达到提高银层的抗硫化物性能.但经过附加处理的银层,电性能和可焊性能不同程度都有下降.镀银后电解钝化,可提高抗变色能力,镀银黑化可用于防止零件在大气中变色.在电子设备和航空上的电器零件得到了广泛应用,防护装置也常用镀银层.但与橡胶接触零件不采用银镀层镀覆.选用银镀层时,要防止与绝缘材料直接接触,因为在潮湿大气与电场作用下,银层会沿着陶瓷等绝缘材料表面迁移,或向某些塑料的内部渗透.而降低绝缘性.镀硬银:硬银镀层是银锑合金镀层,它的硬度随着锑的含量不同而异,锑含量0.7%-9.6%,与镀银层相比有较高机械性能,硬度比银层大1.5倍,耐磨性高9-11倍,导电率大约比银层降低50%,接触电阻增加3倍,耐蚀性相近.适用于接插件,摩擦频繁的零件和印制线路板插脚的防蚀耐磨镀覆之用.氧化:将钢铁零件放入含苛性钠,硝酸纳或亚硝酸钠溶液中处理,使零件表面生成一层黑色氧化膜的过程.氧化膜主要由磁性氧化铁组成,约为0.5-1.5um厚,其抗蚀性能和耐磨性能比其它化学膜低(如,磷化膜)但表面比磷化膜光泽美观,表面颜色一般是黑色或深黑蓝色,有较大的弹性和润滑性,钢制品经氧化后,没有氢脆影响.氧化处理不影响零件的精度.为提高氧化膜的防腐能力和润滑性,可将氧化的零件用肥皂或重铬酸溶液浸渍,使氧化膜松孔填充或钝化,然后进行涂油(机油,錠子油)处理.磷化:将钢铁零件放入磷酸盐溶液中,使金属表面获得一层不溶于水的磷酸盐薄膜的过程.磷化膜由磷酸铁,锌,锰盐组成.颜色呈灰色或暗灰色,与氧化膜比有许多特殊的物理化学性能.厚度约为5-15um,但不改变零件尺寸,抗蚀能力为氧化膜的2-10倍以上,在空气,动物和植物油,矿物油,苯,及甲苯的燃料中均有抗蚀能力.但在酸,碱,海水,氨气及蒸汽的浸蚀下不能防止腐蚀.磷化表面浸漆,浸油后抗腐蚀能力可大大提高,在400-500℃温度下,可经受短时间的烘烤,过高的温度,抗腐蚀能力降低,与油漆有较高的结合力.还有较高地润滑性能和电绝缘性能,若在其表面涂漆后更可提高其耐电压性能.与零件的和力好,磷化后,原金属的机械性能,强度,磁性等基本不变,可作为机械零件的防护层,以及油漆底层,需要冷压,冷拉的零件还可以用它来减少摩擦力和裂纹.铝和铝合金也可磷化.钝化:将金属放入硝酸盐,亚硝酸盐,铬酸盐或重铬酸盐中,使金属表面形成一层钝化膜的过程称为钝化.保护金属在防腐施工前,不再生锈.。