常用材料表面处理

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1、材料的表面处理　第一节 概述材料的种类很多，它们的组成、结构、性质及表面状态更是千差万别。由于不同产品对于其表面处理的效果和功能的要求不同，因此，材料表面处理所涉及的技术问题、工艺问题等也是十分广泛的，并与多种学科相关。本章仅从工业设计的特点出发，介绍几种表面处理工艺。一、表面处理的功效   造型材料的种类很多，其中金属材料、木质材料和塑料则是最为常用的基本设计材料。从工业设计的特点出发，金属材料的强度高，加工性能较好，其加工表面具有金属光泽，表面较平滑；木材质轻，较易加工，其表面具有天然的木质纹理；塑料的来源丰富

2、，品种很多，成型较方便，且价廉，质轻，透明性和着色性较好，是一种新颖的优良材料。这些材料，以及用它们制造成的产品，若不给以一定的表面处理，则在各种使用环境下，材料或制件的表面会受到空气、水分、日光、盐雾、霉菌和其他腐蚀性介质等的侵蚀，由于腐蚀、腐朽和老化作用，会引起材料或制件失光、变色、粉化及开裂等，从而出现破坏的后果。表面处理的功效就在于一方面保护产品，即保护材质本身赋予产品表面的光泽、色彩和肌理等而呈现出的外观美，并提高产品的耐用性，确保产品的安全性，由此有效地利用了材料资源；另一方面是根据设计的意图，给产品表

3、面附加上更丰富的色彩、光泽和肌理等变化，使产品表面更有节奏感。此外，随着表面处理技术的发展，还可实现提高材料表面的硬度，并可赋予材料表面导电、憎水和润滑等特殊功效。二、表面处理和加饰   从工业设计出发，表面处理的目的首先是美化产品的外观，也即按产品设计的要求调整其表面的色彩、亮度和肌理等。因此，材料本身具有的外观不符合设计要求时，必须采用适当的表面处理方法进行调整，以达到满足产品设计的要求。三、表面加工   使金属材料加工成平滑、光亮、美观和具有凹凸模样的表面状态的过程称为表面加工，也即使金属材料表面恢复其本身具

4、有的色泽、亮度和表面肌理特征而进行的处理，表面加工作为电镀和涂装的前处理也是重要的。   1．切削   切削是利用刀具对金属表面层进行加工的方法与铸造、锻造、压力加工等相比较，虽有切屑产生和材料废弃，但一般可迅速加工出高精度表面的产品。   2．研磨   研磨是把金属表面加工成平滑面、有光面、镜面为目的，有时也把研磨作为表面末道加工和电镀或涂装的前处理。研磨的方式有通过坚硬微细的研磨料进行的机械研磨，有通过电解金属表面溶解而进行的电解研磨，以及通过试剂作用引起金属化学溶解而进行的化学研磨。   (1)机械研磨。研磨

5、一般金属表面常用的磨料有Al2O3系列磨料、SiC系列磨料和Cr2O3系列磨料等。它们的使用形态有研磨粒、油脂性研磨料、研磨布、研磨带、研磨纸、砂轮及液体研磨料等，可根据研磨的对象和目的选择使用。   在表面精密加工中，有滚筒研磨和抛光研磨等方法，其中使用简便的抛光研磨与其他机械加工方法不同，它能迅速地加工出具有不涉及尺寸精度的平滑的或具有镜面光泽的表面，是一种高效率的研磨方法。   (2)电解研磨和化学研磨。电解研磨和化学研磨有两方面作用：一是使金属表面溶解，另一是使金属表面的凸部选择性溶解而使表面平滑。电解研磨

6、基于以电解作用使金属表面溶解，化学研磨则基于以强溶剂引起的直接的化学性溶解。由于这两种研磨方法能获得独特色调和光泽的加工面，所以在日用品、照明类器具以及机械零部件的表面加工中得到了广泛应用。   3．蚀刻   蚀刻是利用化学药品的作用使被加工金属表面的特定部位浸蚀溶解而形成凹凸模样的一种加工方法。在蚀刻过程中，首先将整个金属表面用耐药性的膜(隔离膜或掩蔽膜)覆盖，而把表面上要求凹下去部位的膜用机械的或化学的方法除去，使这部分的金属表面裸露。然后将药液倒入其中，使裸露部分的金属溶解而形成凹部。最后，将剩下的盖膜用其他

7、药液除去，这部分表面就成为凸部。这样，在金属表面就描绘出所设计的凹凸模样。   17世纪发明并普及的铜版画，就是将铜板全面涂蜡，然后用针尖在蜡膜上描绘肖像或风景画，并置铜板于硝酸液中浸蚀，使被描绘的图像成为凹陷的部分，这一过程即是蚀刻的凹版制版工艺过程。对于这种技法，后又经过对掩蔽膜、蚀刻药液及描绘方式等的改进，在形成掩蔽膜方面发明了利用照相冲洗的照相制版法，并有效地利用此法得到表现复杂而色调微妙的特征部分，此即把蚀刻工艺用到了有价证券原版的制版等方面。   由于照相制版可进行精细的加工，因此从印刷工业中的照相版、

8、图线版及多色版的制版开始，以致发展到金属过滤器、集成线路块、彩电显像管、铭牌及印刷线路板等的制作方面，这种蚀刻工艺都得到了广泛的应用。四、表面层改质处理   表面层的改质处理是有目的地改变金属表面所具有的色彩、肌理及硬度等性质，这实际上是使金属表面通过化学的或电化学的反应而转变成金属氧化物或无机盐覆盖膜的过程，由此来提高基体金属的耐蚀性、耐磨性及着色性能等。