第2章 化学镀的预处理
2.1 粗糙表面的整平
2.1.1 金属化学镀预处理的意义是什么？
化学镀是在被镀基体材料与镀液相接触的界面间发生的化学反应，反应顺利进行的先决条件就是确保镀液与基体材料表面有良好的接触。首先，在金属制件的成形过程中，表面可能粘上油污或形成锈蚀物、氧化物等，在工件表面与镀液之间形成中间夹层，阻碍反应的顺利进行，从而影响镀层和基体的结合力及镀层质量。当金属表面粗糙不平，以及有气孔、砂眼、裂纹等缺陷时，镀液容易存留在缺陷中，导致镀层出现“黑斑”或泛“白点”，或由于酸的腐蚀放出氢气而使镀层出现“鼓泡”。其次，粗糙或有加工缺陷的工件表面，不能镀出光滑、光亮的镀层。当工件表面有灰尘、金属粉末时，镀层将会出现“结瘤”和“毛刺”，容易脱落，使镀层表面产生小坑。
生产实践证明，化学镀生产中所发生的质量问题，如局部镀层脱落、鼓泡、麻点、花斑以及局部无镀层等现象，大多数情况是由于基体材料的镀前预处理不当造成的。尤其是镀层的结合力、耐蚀性和平整程度等性能，往往与镀前预处理质量的优劣密切相关。因此，要获得优质的镀层，选择合适的镀前预处理工艺十分必要。
2.1.2 化学镀预处理需要进行哪些基本工序？
金属工件浸入镀液前的一切加工处理和清理工序总称化学镀预处理，化学镀预处理的好坏是决定镀层质量的重要因素。在工件表面存在各种各样的表面变性层、氧化层、油污层，要得到结合力良好的镀层，必须进行一系列的预处理工作，通常镀前预处理分为机械整平、脱脂、浸蚀、水洗等。
（1）机械整平 机械整平是为了使化学镀前的工件光滑平整，包括磨光、机械抛光、滚光、喷砂处理等。
（2）脱脂 附在工件上的油污，会使镀液和基体金属隔离，造成镀不上等故障。轻微的小油点在化学镀时会扩散成油膜，使镀层与基体隔离，是化学镀生产中产生缺陷的主要原因。常用的脱脂方法有有机溶剂脱脂、化学脱脂、电化学脱脂和滚筒脱脂等。
（3）浸蚀 浸蚀包括一般浸蚀、光亮浸蚀和弱浸蚀。一般浸蚀是除去工件表面的氧化皮和锈蚀物。光亮浸蚀可溶解工件上的薄层氧化膜。因为工件表面的氧化物会使化学镀液与基体金属隔离，造成镀不上、镀层疏松、孔隙率大或结合不良等问题。这样的镀层也会鼓泡、起皮或剥落，而且其耐蚀性很差。如果是阴极性镀层，则耐蚀性比其化学镀前还差。因此一定要经过浸蚀将其消除。弱浸蚀（也叫活化）是在工件进入化学镀槽前的操作，为去除表面钝化膜使其露出金属结晶组织，提高金属与工件的结合力，通常视前道工序的不同而浸入稀酸或稀碱中。
（4）水洗 水洗包括热水洗、冷水洗、喷淋清洗、逆流漂洗、超声波清洗等。
对于铝合金、锌合金、镁合金等活泼金属基体，为提高镀层与基体结合力，还要对基体进行预镀、预浸等预处理工作，如预镀铜、预镀中性镍等。
2.1.3 什么是磨光？
磨光是借助粘有磨料的特制磨光轮（或磨光带）的高速旋转，对工件表面切削的过程。由于施加在磨轮与工件之间的压力，迫使具有锋利棱边和高硬度的磨料颗粒切削工件的表面，以磨去工件表面上的各种宏观缺陷，如腐蚀痕、划痕、焊渣、砂眼、气孔、锈斑和氧化皮等，使表面粗糙度值降低，提高工件的平整度和光亮度。磨光还可以减少镀后加工对镀层的抛损量，同时也可以提高工件的耐蚀性。
除了对个别圆形或形状规则工件可用自动磨光机外，一般仍以手工磨光为主，操作时应根据工件的形状，眼观手动，将工件表面磨光到符合质量的要求。
2.1.4 如何确定磨光时磨轮的最佳速度？
磨光效果与磨轮旋转的圆周速度有密切关系。当被磨光的金属加工表面粗糙度值要求越小，材料越硬时，磨轮圆周速度应该越大，反之应小些。圆周速度过低，生产率低；圆周速度过高，磨轮损坏快，使用寿命短。因此，要选择适当磨轮的圆周速度，只有当磨光材料与磨轮的圆周速度相配合才能获得高的磨光质量。磨光不同金属材料的磨轮最适宜的圆周速度如表2-1所示。
表2-1 金属材料的磨轮最适宜的圆周速度
2.1.5 对工件表面划伤和凹坑的整形有哪些要求？
对工件表面的划伤和凹坑的整形方法如图2-1所示。
1）对单道划伤采用锉刀、砂纸等工具将划伤修成V形槽，槽底应呈圆弧状，如图2-1a所示。
2）对于表面压伤或因腐蚀而出现的凹坑，可用圆锥形砂轮打磨修形并拓宽根部和表面，再用磨石、砂纸等修整。修整后的宽度和深度略大于原来的宽度和深度，如图2-1b所示。
3）如果表面的划痕很密集，或腐蚀小坑成片状，可用砂轮、刮刀、锉刀、砂纸等工具将缺陷全部清除，使其平滑，如图2-1c所示。
2.1.6 工件化学镀前的表面粗糙度值和圆角有哪些要求？
根据GB/T 12611—2008《金属零（部）件镀覆前质量控制技术要求》的规定，工件表面粗糙度值和圆角的规定如表2-2所示。对于已规定最终表面粗糙度值的工件，镀前的表面粗糙度值应不大于图样上所要求粗糙度值的1/2。
图2-1 凹坑与沟槽的整形要求
a）划痕沟槽的整形要求 b）腐蚀凹坑的整形要求 c）成片划伤或密集小坑的整形要求 A—凹坑坑深 B—凹坑长度 C—凹坑长度（略大于B）
表2-2 工件表面粗糙度值和圆角的规定
2.1.7 如何选择磨光时磨料材料？
磨料是金属表面切削和整平过程中所用到的材料，只要其颗粒具有较高的硬度、切削能力或一定的韧性，都可做磨料。磨光所用的磨料通常是人造刚玉、金刚砂、石英砂、硅藻土、铁丹和浮石等。常用磨料的主要成分、特性与用途如表2-3所示。
表2-3 常用磨料的主要成分、特性与用途
2.1.8 如何选择磨光时磨料的粒度？
磨料粒度通常是按筛子的号码来划分的，筛子的号码则用单位面积（cm2）上的孔数来表示，筛子的号码越大，筛孔越小。一般以磨料能通过筛子的号码来表示该磨料的粒度。磨料的号数越大，颗粒越细；号数越小，则颗粒越粗。通常将磨料分为三组：磨光颗粒（10～90号），磨光粉末（100～320号）和磨光细粉（320～600号）。在生产中，应根据金属工件的表面状态和加工后的表面质量要求来选用磨料的粒度。常用磨料粒度的选择如表2-4所示。
表2-4 磨光时磨料粒度的选择
2.1.9 如何选用磨光轮？
磨光轮是在用棉布或其他纤维如特种纸、皮革、呢绒或毛毡等制成的圆片外包以牛皮，用压制法、胶合法或缝合法制成。所有磨光轮表面都要粘接磨料，用骨胶、牛皮胶、明胶作为黏结剂，将磨料粘于磨光轮的轮缘表面。这些材料使磨面具有一定的弹性，对表面较硬和要求轮廓清晰的工件，应采用较硬的磨光轮（如毡轮）；表面较软和形状复杂的工件，应采用弹性较大的软轮（如布轮）。
2.1.10 磨光轮的制作方法有哪些？
先将胶碾碎，用水浸泡6～12h，再加入一定量的水，以水浴方式在胶槽中加热（60～70℃）熔化成胶液，用粘胶机或手工在磨光轮表面涂刷胶液，再在磨料槽中滚压，粘上所需型号的磨料。在烘箱中以40～50℃干燥24h以上，即可完成磨光轮的制作。磨光轮粘磨料时使用的胶的质量分数随所用砂的粒度不同而变化，一般磨料的粒度越细，胶的质量分数越小，不同磨料粒度下胶与水的比例如表2-5所示。
表2-5 不同磨料粒度下胶与水的比例
2.1.11 使用磨光轮时的注意事项有哪些？
使用磨光轮时需要注意的问题有：
1）确保磨光轮处于干燥状态。
2）新轮使用前，在高速旋转的磨光机上用铁辊刮平，使磨光轮表面达到平衡后再去磨料。
3）磨光轮上的磨料经一段时间使用会变钝，磨光效率显著下降，需重新刮制磨光轮。
4）使用一段时间后，磨光轮会出现边缘磨损或中间出现凹槽，应重新刮制。
2.1.12 磨光时金刚砂自行脱落的原因及解决方法有哪些？
磨光时金刚砂自行脱落的主要产生原因及解决方法如表2-6所示。
表2-6 磨光时金刚砂自行脱落的主要产生原因及解决方法
注：表中比例均为体积比。
2.1.13 磨光带磨光有何特点？
磨光带套在磨光机的接触轮和从动轮之间，具有一定的张力，电动机上的接触轮是主动轮，利用其旋转带动磨光带运动，以便对工件进行磨光。其结构如图2-2所示。磨光带由衬底、黏合剂和磨料三部分组成。衬底可用1～3层不同类型的纸或布制成。黏合剂一般用合成树脂，也可使用骨胶或皮胶。
与磨光轮相比，磨光带磨光有许多优点。可以用不同的材料制造出不同特点的接触轮，以适合不同的用途，如用合成树脂粘接磨料的磨光带，可以用作湿磨；磨光带磨削面积大，使用寿命长；操作时冷却较快，便于手持工件，工件变形的可能性小；操作方便，使用不同的接触轮来调节磨光带的松紧，便可对不同的工件进行磨光。
图2-2 磨光带的结构
1—电源 2—接触轮 3—磨光带 4—从动轮
2.1.14 磨光带磨光中接触轮的特性与用途有哪些？
接触轮的特性及用途如表2-7所示。
表2-7 接触轮的特性及用途
（续）
①除序号1外，均为橡胶硬度。
②也可用硬橡胶做轮毂，软橡胶做轮壳。
③依紧压帆布密度的不同，可制得软、中、硬的轮子。
2.1.15 如何选择磨光带的磨光参数？
使用磨光带磨光时，应根据材料种类、磨光类型选择磨光带的参数。磨光带磨光参数的选择如表2-8所示。
表2-8 磨光带磨光参数的选择
（续）
①为测量橡胶的钢轨硬度计的测量值。
②ZrO2、Al2O3为人造磨料。
2.1.16 什么是机械抛光？
机械抛光是用装在抛光机上且涂有抛光膏的抛光轮，对工件表面进行轻微切削和研磨的过程。抛光通常是用于工件表面精磨光之后去除工件表面的细微不平，进一步降低工件表面粗糙度，以获得光亮外观的精加工。抛光一般是在平整的表面上进行的，对基材没有明显的磨耗。抛光既可用于化学镀预处理，在磨光的基础上使表面进一步得到整平，也可用于镀后精加工，多为装饰-防护镀层的光泽处理。
2.1.17 机械抛光有哪些类型？
抛光可分为粗抛、中抛与精抛。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做进一步的加工，它能去除粗抛留下的划痕，产生中等光亮的表面。精抛则是抛光的最后工序，用软轮抛光获得镜面光亮的表面，它对基材的磨削作用很小。
2.1.18 机械抛光与磨光有何异同？
机械抛光与磨光形式上基本相似，只是抛光时所用的抛光轮是用重叠起来的布做成圆轮，与磨光轮不同的是抛光轮有弹性，没有粘接磨料，而是在工作面上周期性的涂抹抛光膏代替磨料，借助抛光轮的纤维和抛光膏的作用进行抛光。
抛光过程与磨光过程的机理不同。抛光时没有明显的金属被切削下来，没有明显的金属消耗。目前认为抛光机理为：由于抛光轮的高速旋转与金属工件表面摩擦产生的高温，使金属表面产生塑性变形，填平金属表面的微凹处。同时由于大多数金属在空气中能迅速地形成一层氧化膜，抛光时产生的高温还能促使氧化膜形成，实际上从金属表面抛下来的就是这层氧化膜。当氧化膜抛去后，露出的金属表面又被氧化，这样周期地变化，直到抛光结束，就能获得较光亮的表面。在抛光过程中，金属表面氧化膜的形成和不断地被抛去这一过程起着重要作用。
2.1.19 常用抛光轮有哪些种类？
抛光轮有缝合式、非缝合式、皱褶式、折叠式四种结构形式。
（1）缝合式 它是用布片缝合而成，缝合方式有同心圆式、径向式、径向弧形式、螺旋式、方形式等。根据缝合密度和布料的不同，可制得不同硬度的抛光轮，这类轮子主要用于粗抛。
（2）非缝合式 它有圆盘式和翼片式两种，均用布片组装成软轮，专用于精抛。翼片式的使用寿命比圆盘式更长一些。
（3）皱褶式 将布卷切成45°角的布条，缝成连续的有偏压的卷，再把布卷围绕在有沟槽的圆筒上，形成皱褶状。轮的中心可镶嵌硬纸板使轮子能与机轴配合，也可安装能通风的钢毂。这种抛光轮的特点是散热性好，适用于大型工件的高速抛光。
（4）折叠式 将圆布片两折或三折而形成“袋状”，再相互交替叠压而成。这种抛光轮易于保存抛光剂，弹性好，又有利于风冷。
2.1.20 如何选择抛光轮的转速？
为了获得最佳的抛光效果，正确地选择抛光轮的圆周速度是十分必要的。通常抛光轮的圆周速度要比磨光轮用的圆周速度稍大，抛光机的转速与工件的形状和硬度有关。工件形状简单，硬度高时，抛光机的转速应该大些，反之则小些。一般粗抛光时，可选较大的圆周速度，精抛光时则选较小的圆周速度。不同材料抛光时的圆周速度如表2-9所示。
表2-9 不同材料抛光时的圆周速度
2.1.21 抛光膏的种类及应用范围有哪些？
工件表面抛光时，需根据被抛光材料的性质及抛光表面的质量要求，配用合适的抛光膏以保证抛光质量。抛光膏是由金属氧化物粉末与硬脂酸、石墨等混合而成的，并制成软块。在生产中常用的抛光膏有黄抛光膏、红抛光膏、白抛光膏、绿抛光膏。各种抛光膏的组分及应用范围如表2-10所示。
表2-10 各种抛光的膏组分及应用范围
2.1.22 抛光膏残留在工件缝隙中对后续施镀有何危害？
经过机械抛光后，工件的缝隙中会挤入大量的抛光膏。由于这些抛光膏隐藏在工件缝隙的深处，采取常规的化学或电化学脱脂方法是难以彻底除尽的。在后续施镀过程中抛光膏在化学镀溶液中缓慢溶解，随化学镀时产生的气体一起逸出到表面，使靠近工件表面部位镀层形成上尖下宽的黑色影印，这不但严重影响镀层的装饰性能和结合强度，还会严重污染溶液，缩短化学镀溶液寿命。由此可见，工业生产中，在工件抛光后，都要用专用工具抠挖工件缝隙中的抛光膏。
2.1.23 什么是化学抛光？
化学抛光是指在合适的溶液中，在不使用外加电源的条件下对金属工件进行化学浸蚀，在浸蚀过程中，金属表面被溶液浸蚀和整平，从而获得了较光亮的表面的一种工件预处理工序。化学抛光主要是用来对金属工件进行装饰性加工。在化学抛光过程中，金属微观表面形成了不均匀的钝化膜，或类似电解抛光过程中所形成的稠性黏膜，使表面微观凸出部分的溶解速度显著大于微观凹入部分，因此降低了工件表面的显微粗糙程度，使工件表面比较光亮和平整。同电解抛光比较，化学抛光具有设备简单，不需直流电源设备和导电夹具，可以处理细管、深孔及形状更为复杂的工件，生产率较高等优点。其缺点是表面质量一般略低于电解抛光，且溶液的使用寿命较短，溶液调整和再生也比较困难，并且往往会析出氧化氮等有害气体。
2.1.24 钢铁工件如何进行化学抛光？
钢铁工件的化学抛光工艺如表2-11所示。
表2-11 钢铁工件的化学抛光工艺
2.1.25 钢铁工件化学抛光时有哪些注意事项？
钢铁工件化学抛光时需要注意的事项有：
1）溶液温度控制在15～25℃，温度过高，会使过氧化氢加速分解，影响溶液的寿命。
2）溶液中铁离子含量不应超过35g/L，铁含量过高时，抛光速度和抛光质量都将下降。若补充过氧化氢及其他成分后，仍不能恢复溶液的功能，应更换溶液。
3）对于表2-11中的工艺3，抛光前工件必须保持干燥并加热至同溶液温度接近后再进入槽中，因为溶液中水含量过多，会导致抛光后的工件表面被腐蚀和失去光泽。溶液使用一段时间后，如果发现抛光过程中NO2的逸出减少，则可加入密度为1.4g/mL的硝酸，使硝酸的体积分数达到2%～8%。
4）由于过氧化氢分解较快，需要每次及时补充过氧化氢（每次5～10g/L）。同时，需按4～6g/L补充氢氟酸，使溶液pH值保持在2.1左右。当铁含量较高时，pH值应控制在1.7～2.1。表2-11中的工艺4草酸的补充量约为过氧化氢补充量的1/2。
2.1.26 铜及铜合金工件如何进行化学抛光？
铜及铜合金工件化学抛光工艺如表2-12所示。
表2-12 铜及铜合金工件化学抛光工艺
注：工艺1适用于精密部件；工艺2适用于铜及黄铜部件；工艺3适用于铜及黄铜部件，当温度降至20℃时，可用于抛光白铜部件；工艺4适用于铜铁组合体。
2.1.27 铝及铝合金工件如何进行化学抛光？
铝及铝合金工件化学抛光工艺如表2-13所示。
表2-13 铝及铝合金工件化学抛光工艺
2.1.28 什么是电化学抛光？
电化学抛光又称为电解抛光，电解抛光是把金属工件置于一定的溶液中进行处理，最终获得光亮表面的过程。电化学抛光时，被抛的工件作为阳极，惰性金属作为阴极，两极同时浸入电解槽中。黏膜理论认为：通以直流电后使被抛工件表面形成电阻率较高的稠性黏膜，这层黏膜在表面的微观凸出部分厚度较小，电流密度较大，因而金属溶解较快；微观凹入部分厚度较大，电流密度较小，因而金属溶解较慢。这种溶解速度的差异，使得表面凸出处与凹入处的厚度差减小，从而达到平整表面的目的。电化学抛光可用于金属工件化学镀前的表面准备，也可用作化学镀层的精加工，还可以单独作为一种金属加工方法。电化学抛光可以用于工具钢、结构钢、低合金钢及铬镍不锈钢、镍及镍合金、铜及铜合金、铝及铝合金等金属材料。
2.1.29 电化学抛光具有哪些优点？
电化学抛光作为金属表面处理的一种新方法，具有下列优点：
1）操作简便，容易控制抛光厚度，抛光速度较快。
2）抛光后表面粗糙度值小，可获得镜面光亮表面。
3）电化学抛光是通过电化学溶解平整抛光表面的过程，表面不会产生变形层，也不会夹杂外来物质。
4）对于形状复杂及尺寸细小的工件，采用电化学抛光的方法比机械抛光要容易得多。
5）电解过程中有氧析出，会在抛光表面形成一层氧化膜，从而提高表面的耐蚀性。
2.1.30 电化学抛光具有哪些缺点？
电化学抛光的缺点有：
1）电化学抛光不能除去深度划痕等表面缺陷，也不能去除基体中的非金属夹杂物。
2）对于多相合金，因各相的溶解速度不相同，可能导致抛光表面不平整。
3）电化学抛光可能会溶解被抛工件表面因机械加工形成的冷作硬化层，从而降低工件的表面硬度。
4）电化学抛光降低了表面粗糙度值，因而会降低工件表面的摩擦因数。
2.1.31 钢铁工件如何进行电化学抛光？
钢铁工件电化学抛光工艺如表2-14所示。
表2-14 钢铁工件电化学抛光工艺
（续）
注：1.工艺1溶液适用于碳的质量分数低于0.45%的碳钢。
2.工艺2、3、4溶液适用于各种类型的钢材。
3.工艺5、6溶液适用于不锈钢。
2.1.32 如何对铜及铜合金工件进行电化学抛光？
铜及铜合金工件电化学抛光工艺如表2-15所示。
表2-15 铜及铜合金工件电化学抛光工艺
注：1.工艺1的阴极材料用铜。
2.工艺2适合于铜与黄铜及含量低的青铜。
3.工艺3适合于纯铜与黄铜件。
4.工艺4适合于锡的质量分数低于6%的铜合金。
5.工艺5适合于铝的质量分数高于30%的铜合金。
2.1.33 铝及铝合金工件如何进行碱性电化学抛光？
铝及铝合金工件碱性电化学抛光工艺如表2-16所示。
表2-16 铝及铝合金工件碱性电化学抛光工艺
注：1.工艺1以不锈钢板或普通钢板作为阳极。溶液需搅拌或阳极移动。
2.工艺2、3抛光后，零件表面反射率达到约90%，铝材损耗为0.01～0.02g/cm2。
2.1.34 铝及铝合金工件如何进行磷酸基电化学抛光？
铝及铝合金工件磷酸基电化学抛光工艺如表2-17所示。
表2-17 铝及铝合金工件磷酸基电化学抛光工艺
①抛光后先在NaOH（质量分数为5%）溶液中，于室温下浸5min后再水洗，以防光亮度降低。
②均为质量分数。
2.1.35 钛及钛合金工件如何进行电化学抛光？
钛及钛合金工件电化学抛光工艺如表2-18所示。
表2-18 钛及钛合金工件电化学抛光工艺
（续）
注：1.工艺2溶液时不加水，而用甲醇代之，以降低对基材的浸蚀。
2.工艺1、3、4溶液成分含量为体积分数。
2.1.36 镍及镍合金工件如何进行电化学抛光？
镍及镍合金工件电化学抛光工艺如表2-19所示。
表2-19 镍及镍合金工件电化学抛光工艺
注：1.工艺1、工艺2适合于镍镀层和镍基体的抛光。
2.工艺3适合于镍基体的抛光。
3.工艺4适合于镍和镍铁合金的抛光。
2.1.37 使用通用电解液进行电化学抛光时采用怎样的工艺条件？
通用电解液进行电化学抛光工艺如表2-20所示。该方法适用于多种金属同时进行电化学抛光，但抛光质量与专用电解液相比较差。
2.1.38 什么是刷光？操作时有哪些注意事项？
刷光是把金属丝、动物毛、天然或人造纤维制成的刷轮装在抛光机上，利用刷光轮对金属表面的污垢进行清理的过程。
1）刷光可以用来除去工件表面的氧化皮、锈蚀、旧涂装层、焊渣及其他污物，这时要选用刚性大的钢丝刷轮和较高的转速。用作工件浸蚀后的去浮灰时，可选用刚性小切削力低的黄铜丝、纤维丝刷轮。
2）刷光可用来除去工件机加工后留在表面棱边的毛刺，这时要选用切削力较大的刷轮。对于圆孔棱边的毛刺，常选用杯形刷光轮，如图2-3所示。内螺纹毛刺常选用小型刷轮，外表面棱边的毛刺选用密排辐射刷轮。
表2-20 通用电解液进行电化学抛光工艺
①均为质量分数。
3）可以在工件刷出具有装饰作用的丝纹，叫作丝纹刷光。这时压力不能太大，否则将不是丝的端面而是丝的侧面与工件接触，这样便不会产生丝纹效果。丝纹刷光的速度也不宜太大。在干刷时，工件表面应清洁，无锈蚀与油污；湿刷时，使用无腐蚀作用的清洗剂。刷光还可以用作缎面修饰，采用细而软的金属丝，有时也用动物毛或纤维刷轮，使工件表面获得无光的缎面状外观。操作时应使刷痕均匀一致，并与工件的轮廓线平行。
图2-3 杯形刷光轮
2.1.39 常用刷光轮有哪些类型？
常用刷光轮的类型、特点及用途如表2-21所示。
2.1.40 金属丝刷光轮的类型及用途有哪些？
金属丝刷光轮的类型及用途如表2-22所示。
表2-21 常用刷光轮的类型、特点及用途
表2-22 金属丝刷光轮的类型及用途
2.1.41 什么是成批光饰？
为克服研磨和抛光劳动强度大、劳动条件差、生产率不高的缺点，对小型工件常采用成批光饰的方法。成批光饰是将被处理的工件与磨料、水或油和化学促进剂一起放入专用容器内，通过振动、旋转使工件与磨料产生摩擦，去除工件表面油脂、锈迹，降低表面粗糙度值的过程。成批光饰的主要特点是一次能处理大量工件，省工、省时，质量稳定，成本较低。它适于多种形状的金属或非金属工件的光饰加工。成批光饰可以采用湿态加工和干态加工。
根据加工方式的不同，常用的成批光饰分为普通滚光、振动光饰、旋转光饰、离心盘光饰、离心滚光等。除以上加工方法外，还有工业生产中应用较少的振动旋转滚光、往复式光饰、化学加速离心滚光、电化学加速成批光饰等方法。
2.1.42 不同的光饰方法有何优缺点？
不同光饰方法的优缺点如表2-23所示。
表2-23 不同光饰方法的优缺点
2.1.43 如何选择成批光饰用磨料？
成批光饰在湿态加工时使用的磨削介质包括磨料、化学促进剂和水，干态加工时只需要磨料。常用磨料分天然磨料、烧结磨料、预成形磨料、钢材磨料、动植物磨料五种。根据被加工工件的材料外形及光饰的质量要求选择所需磨料。预成形磨料具有不同的形状和规格，常作为首选磨料。选用磨料应遵循以下几项基本原则：
1）针对工件外形特点选用合适形状的磨料，如图2-4所示。
图2-4 磨料形状与工件外形相匹配示意图
a）锥台状磨料 b）碎粒状磨料 c）棱块状磨料 d）圆柱状磨料
2）金属工件一般使用硬质磨料，塑料工件选用动植物和硬质磨料的混合物。
3）选用不同尺寸的磨料混合使用，以利于工件上不同外形的表面的加工。
4）对于有内孔的工件，为防止孔堵塞，不应选择外形尺寸与孔径相近的磨料。
2.1.44 如何选用合适的磨料与工件体积比？
对于普通滚光和振动光饰的工件，可按表2-24查出工件材料、形状、光饰要求、零件使用要求、零件化学镀种类、单个工件重量等各因素的单个比值，然后相加得到要求的体积比。例如，工件为铝结构件，形状简单，要求去氧化层，为结构件进行防护性化学镀，单件重量6t，查表2-24得：材料铝合金为3，形状简单为1，去氧化层为2，结构件为2，防护性化学镀为1，工件重量为1，这时3+1+2+2+1+1=10，即磨料与工件的体积比为10。对于其他光饰方法也可参考表2-24经试验选用。
表2-24 普通滚光和振动光饰的体积比的选择
2.1.45 什么是振动光饰？
振动光饰是在普通滚光的基础上发展起来的一种更高效的光饰方法。振动光饰机是将筒形或碗形的容器安装在弹簧上，通过容器底部安装的振动装置，带动容器振动，使容器内的工件沿着一定的运动路线运动，在运动中工件与工件、工件与磨料之间产生摩擦，有效地提高工件表面的光亮度。振动光饰不受工件形状的限制，无论形状如何，尺寸大小，加工后内外表面的光亮程度基本一致。工件在光饰过程中相互撞击很小，因此不会改变工件的力学性能。振动光饰的生产效率大大高于普通滚光，适用于加工尺寸较大的工件，且容器无需密封，因此在光饰过程中可以随时检查工件的表面质量。振动频率和振幅是振动光饰的两个最重要参数，振动频率一般选择20～30Hz，振幅一般选择3～6mm。
2.1.46 喷砂有何用途？
喷砂是用机械的方法或借助压缩空气的力量，使砂粒形成高速砂流射向金属工件表面，利用强大的撞击力量对工件进行清理和修饰的加工方法。喷砂具有以下用途：
1）除去工件表面上的锈蚀、积炭、焊渣、旧漆层或其他干燥了的油类物质，去除工件的毛刺或方向性磨痕，以及铸件、锻件或热处理后工件表面的型砂及氧化皮。
2）用于处理某些不宜用化学方法进行前处理的工件表面，如处理对氢脆性非常敏感的高强度钢表面上的氧化膜，清理水溶液中极易腐蚀的镁合金制件。
3）提高工件表面粗糙度值，为涂装或其他涂层的附着做准备。
4）对切削刀具进行湿喷砂，可以提高其使用寿命。
5）喷细砂还用于对工件表面进行装饰性的消光处理或麻面处理，如在玻璃或陶瓷表面上进行喷花。
6）清理焊接件的焊缝，保证组合件的质量。
7）喷砂可用于热喷涂或涂料涂装前的除锈，经过喷砂的工件可以直接进入化学镀槽或磷化槽等转化膜槽。
2.1.47 喷砂常用磨料有哪些？
喷砂用的磨料主要有钢砂、氧化铝砂、石英砂、碳化硅等，其中以使用氧化铝砂为最好，因其不易粉化，可以改善工人的劳动条件。但生产中使用较多的仍然是石英砂，主要是由于成本低，可反复回收使用。喷砂时应根据工件材料、表面状态和加工要求，选用不同粒度的磨料和喷砂时所用的压缩空气的压力大小。工件表面状态与空气压力和砂粒尺寸的关系如表2-25所示。
表2-25 工件表面状态与空气压力和砂粒尺寸的关系
2.1.48 喷砂的种类有哪些？
喷砂可分为干喷砂与湿喷砂两类。干喷砂除锈效率较高，加工表面较湿，喷砂粗糙，并且粉尘较大，磨料破碎率高。湿喷砂是在砂料中以一定的配比加入水和防锈剂等功能性材料，使砂料成为砂水混合物，再进行喷砂，以减弱砂料对工件外表面的冲击作用，从而达到光饰工件外表面的作用，所以湿喷砂常用于精密工件的加工，并且污染较小。对尺寸要求较高的工件也可以使用较细的砂粒喷砂。喷砂时应注意的是，油污较重的工件在喷砂前应先进行脱脂处理，并且工件在喷砂后，如果不立即进行下道工序，必须进行工件的短期防锈处理，砂子在下次使用前应进行烘干。
2.1.49 喷丸与喷砂有何异同点？
将喷砂所用磨料改为钢丸、玻璃丸或陶瓷丸等丸状颗粒对工件表面进行喷射，就是喷丸处理。喷丸主要用于使工件产生压应力而提高疲劳强度和抗应力腐蚀能力。另外，喷丸可代替一般的冷、热成形加工工艺，并对扭曲的薄壁件进行校正，但喷丸后温度不宜过高，以免产生的压应力消失。喷丸与喷砂的不同点有：
1）磨料不同，喷丸用玻璃丸和钢丸等代替了喷砂中的石英砂等磨料。
2）喷丸除锈效果较喷砂效果差，但是可在工件表面产生压应力而提高疲劳强度和抗应力腐蚀能力。
2.1.50 喷丸强度受哪些因素影响？
影响喷丸强度的因素主要有：
（1）喷丸的硬度 喷丸硬度值的降低，将使喷丸强度降低，但当其硬度大于工件的硬度时，喷丸硬度值的变化不影响喷丸强度。
（2）喷丸的破碎量 破碎喷丸的喷丸强度低，因此应经常清除碎丸，要保证喷丸的完整率不低于85%。
（3）喷射角度 呈垂直状态时，喷丸强度最高，因此一般均以此状态进行喷丸处理。若受工件形状的限制，必须以小角度喷丸时，为保证强度，应适当加大喷丸尺寸与喷射速度。
（4）喷丸速度 喷丸速度增高，喷丸强度便加大。
（5）喷丸尺寸 喷丸尺寸越大，则喷丸强度也越大，但喷丸的覆盖率降低。因此，应在满足所需喷丸强度的前提下，尽量减小喷丸的尺寸。另外，喷丸直径不应超过所处理工件沟槽内圆半径的1/2。喷丸粒度一般为0.3～2.0mm。
2.1.51 什么是滚光？
普通滚光通常采用木制或铁制的多边形滚筒，滚筒内加入酸性或碱性的化学活性剂同工件一起滚动，通过工件与磨料的相对运动来达到脱脂、除锈和降低表面粗糙度值的目的。这种光饰方法设备简单，成本较低，主要适用于小型工件，也适用于钢铁工件镀层的预处理，但对于较深的小孔内表面，滚光作用不大。滚光法一般不适用于带有螺纹的工件，因为滚光过程会破坏螺纹，但经过热处理的自攻螺纹，由于表面硬度较高，仍可使用此方法进行光饰。滚筒应选择适当的转速，如速度过低，磨削作用较差，效率较低；如速度过高，工件所受离心力过大，会造成工件的相互碰撞。因此滚筒转速一般控制在20～45r/min。滚光的时间依工件原始表面粗糙程度和加工精度的要求不同，可在数小时到数天不等。
2.1.52 滚光用滚筒有哪些类型？
常用滚筒分为卧式封闭滚筒、卧式浸没滚筒、倾斜式开口滚筒三种类型。
（1）卧式封闭滚筒 这种滚筒多为六边或八边形筒，工件与磨料从开口处放入后盖好，进行水平旋转滚光，应用最为广泛。滚筒的装载量应在60%～70%（体积分数），如装载量过高，滚光作用将有所减弱，滚光时间延长；如装载量过低，滚光作用过强，表面粗糙度值增大。
（2）卧式浸没滚筒 这种滚筒的结构与滚镀的滚筒相似，只是取消了导电杆。其特点是滚磨下来的锈蚀污物、金属屑等可通过滚筒壁上的孔流出，使工件保持清洁状态，减轻滚光后工件的清洗量。卧式滚筒的直径一般为300～600mm。为防止不同类型工件的混杂，可将其分隔成若干个小间，分别装入不同的工件进行滚光。
（3）倾斜式开口滚筒 这种滚筒呈多边筒形，其磨削能力较卧式滚光低，主要用于轻度滚光。有时可将木屑等吸水性材料与工件一起滚动，起到对工件的干燥作用。