淺析金屬表面處理與環境保護論文

時間：2023-05-06 16:12:36 環境保護論文我要投稿

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淺析金屬表面處理與環境保護論文

　　摘要：本文通過理論研究和對金屬表面處理行業的調研、分析，闡述了各種主要金屬表面處理方法的優缺點、鍍涂層性能、外觀效果以及各種處理方法對環境的影響。結合本人多年從事機械設計工作和表面處理工作方面的經驗，給出了在機械設計中應采用的表面處理方法的建議。

淺析金屬表面處理與環境保護論文

　　關鍵詞：金屬表面處理；環境保護；鍍涂層；裝飾

　　一、金屬表面處理概述

　　隨著科學技術的進步，工業生產的發展和人民生活水平的提高，人們對生活用品及工業設備的制造質量也發生了改變，對其產品不僅要求耐蝕、耐用，也要求外觀潔凈、漂亮，能賞心悅目，甚至有一定的觀賞價值。因此，目前表面處理技術已在各種制造業中得到廣泛的應用。

　　表面處理技術始終在為金屬材料的保駕護航、增值添彩發揮著巨大的作用。一方面，它能顯著降低金屬（特別是鋼鐵）的腐蝕速度，為社會節約大量的財富，并可通過處理使之獲得亮麗的外觀。另一方面，表面處理技術還能設法賦予金屬各種與電、磁、光、聲、化學、機械等有關的新功能。由于材料的功能多半都體現在其表面層上，因而有可能讓一些低廉的金屬材料經過表面處理而獲得耐磨、減摩、磁化、導電、易焊接、化學催化等特殊功能，得以身價倍增。這就是說，金屬表面處理技術既能為其它加工工藝提供平整、清潔、美觀的表面，又能獨立地形成具有重要價值的新型表面材料。它對制造業發展所起到的作用是不容忽視的。

　　金屬表面處理技術涵蓋面極廣，涉及的學科也很多，而且這些學科彼此距離相當遠，幾乎沒有誰能精通表面處理技術中的所有內容。此外，隨著科學技術的進步和需求的增長，還會有更新的技術陸續不斷地加入到此行列之中。不過，象這樣一門龐雜而重要的綜合性技術，在學術界卻長期未獲得應用的關注。本文所涉及的內容意在為各位同行提供一些在表面處理方面的選擇方法、原則、應用實例等，希望對各位同行有借鑒的價值，并能起到拋磚引玉的作用。

　　二、金屬表面處理在機械設計中的地位

　　在機械設計中，設計者要考慮眾多的設計要素，諸如：使用性能、機械原理、制造工藝

　　設備外觀等。而在更多的情況下，考慮更多的是機械零件的功能，從而就涉及到了零件的熱處理要求、表面涂、鍍要求等表面處理要求。它們是保證金屬零件的強度和表面硬度以及表面質量和外觀的重要措施。因此，金屬表面處理在機械設計中起著十分重要的作用。

　　三、金屬表面處理的必要性

　　鋼鐵是全球產量最多的金屬，鋼鐵的機械強度高，加工性能好，可以很容易加工成各種各樣的制品而被廣泛應用在各個方面，各種機械設備、建筑材料及日常生活用具的制造都離不開鋼鐵，最大的如數十萬噸油輪，最小的如細釘都由鋼鐵制造，但鋼鐵易生銹腐蝕，所以很早就利用堿使鋼鐵表面氧化變色，使其變成槍黑色或藍色，既耐腐蝕又有一定光澤的顏色，但是由于鋼鐵缺乏著色元素，除了用堿液氧化著色外，很難獲得其他的顏色，從而影響了鋼鐵制品的美觀及使用價值，特別是一些工藝品過去都用銅和其他有色金屬制作。隨后發現鋼鐵表面可以鍍上各種顏色的金屬鍍層增加了裝飾效果，特別是著色工藝技術的發展，鋼鐵可以先鍍上其他金屬鍍層，如銅、鎳、鉻、鋅等，然后再把鍍層著色，使得鋼鐵的應用范圍大大增加，近年來還利用浸漬技術使鋼鐵表面無需電鍍就可沉積一層薄層并進行著色，降低了鋼鐵表面著色的成本，使鋼鐵可以做成各種需要著色或裝飾美觀的日用工藝品。其外形可以做成與銅或鋁合金等其他制品一樣，因此藝術裝飾工藝在鋼鐵制品上得到廣泛的應用，鋼鐵通過裝飾處理也提高了產品的質量及實用價值。

　　不銹鋼的特點是防腐性能好，根據使用環境和條件的不同，可選擇不同類型的不銹鋼材料。但由于不銹鋼材料大都使用稀有金屬，價格昂貴，差不多相當于普通碳鋼的5～10倍。不銹鋼和優質碳鋼相比強度和硬度都較低，在很多方面不銹鋼不能代替碳鋼。而碳鋼在加工成零件后就要進行必要的表面處理，因此鋼鐵零件的表面處理是不可缺少的。

　　四、金屬表面處理的分類及其作用

　　金屬表面處理分為功能性和裝飾性表面處理。

　　（一）功能性表面處理包括：

　　1．金屬熱處理，包括：淬火、正火、調質、碳、氮共滲等。其作用在于提高金屬表面硬度、韌性、耐磨性能等。

　　2．功能性鍍層，如：鍍硬鉻、化學鍍鎳等。其作用在于提高金屬表面硬度、耐磨性、防腐及裝飾功能。

　　3．其他表面處理方法，包括：機械滾壓、等離子注入等，其作用在于提高金屬零件表

　　面硬度和耐磨性。

　　（二）裝飾性表面處理包括：裝飾鍍鉻、鍍鎳、鍍鋅、鍍鈦，還有磷化氧化、表面噴涂等。

　　其作用在于提高金屬表面的防腐性能和裝飾要求。

　　五、各種金屬表面處理方法簡介

　　1．電鍍：眾所周知，鍍銅、鍍鋅、鍍鎳、鍍鉻等均屬于電鍍，在過去和現在的經濟建設中，發揮了十分重要的作用。但是電鍍中存在著氰化物，重金屬離子是影響環境的致命因素。

　　2．化學鍍：化學鍍是近年來發展起來的一種不需要電極新型鍍種，其鍍層的綜合性能明顯優于電鍍。該鍍種中不含氰化物，重金屬離子只要適當控制就可以達到環保排放標準，是國家支持的項目，很有發展前景，是未來取代電鍍的環保鍍種。

　　3．噴涂：噴涂的種類很多，有高溫涂料和常溫涂料；有金屬涂料和非金屬涂料；有有機涂料和無機涂料。用戶可以根據產品的用途和使用環境選擇不同的涂料。高溫涂料如：靜電環氧、聚脂等粉末涂料；無機涂料如：水性漆它是未來噴涂行業的發展趨勢，其原因主要是考慮涂層的性能和環保方面的問題。

　　六、環保綜述

　　所有金屬的表面處理無一不涉及到對環境的影響，只是表面處理的方法不同，對環境的影響程度不同，經過相應的處理，有些方法可以達到國家的排放標準，而有些卻很難達到國家的排放標準。

　　前處理工序一般都需要除油和除銹。除油是堿性的，除銹是酸性的，不論是殘液還是漂洗水，中和后生成鹽和水，經過適當處理即可達到排放標準。

　　在金屬表面處理過程中，對環境和人類生存影響最大的是重金屬離子，我國政府在多年以前已采取了多方面的措施限制電鍍行業的發展，但就我國工業生產的現狀，要實現預定的目標，達到發達國家的相關排放標準，還有大量的工作要做。近年來隨著科學技術的發展，化學鎳的出現，不僅在鍍層的質量方面有所提高，而且在環境保護方面得以改善。水性漆的出現，使得噴涂行業

　　添加了一名很有潛力的成員，它避免了油漆涂料有機溶劑等有害易揮發物質的出現，使環境污染得以減輕。

　　六、結束語

　　我國現已成為制造業大國，金屬表面處理是不可缺少的專業，而怎樣選擇表面處理既保證質量，又能在處理過程中的排放物對周邊的環境污染小便成為我們的當務之急。化學鍍的出現及發展為金屬鍍層提供了一種良好的思路；無溶劑涂料（包括環氧樹脂、聚氨脂、水性漆等）的發展和技術進步，使得表面噴涂行業形成了百家爭鳴的局面，而且有不斷擴大之勢。另外隨著廢水、廢氣處理技術的進步，使得處理成本也有所降低。總之設計人員在進行產品設計時應充分考慮涂鍍層的外觀、質量、使用性能等眾多因素，同時還應兼顧處理過程對環境的影響，選擇合適的表面處理方法。

　　參考文獻：

　　[1] 李寧等.化學鍍鎳基合金理論與技術.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2000.

　　[2] 曾華梁等.電鍍工藝手冊.北京：機械工業出版社，1997.

　　[3] 程秀云等.電鍍技術.北京：化學工業出版社，2003.

　　[4] 李異.金屬表面藝術裝飾處理.北京：化學工業出版社，2008.

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