表面处理技术在模具发展中有着重要的作用。这是我为大家整理的表面处理技术论文，仅供参考!
显示器防护玻璃表面处理技术
摘 要：采用酸溶液湿法腐蚀和镀制增透、保护膜层的方法，对某型仪表用显示器防护玻璃表面进行了工艺处理，使得表面反射率降低到2%以下，产品可见光波段平均透过率达到86%，表面硬度提高到7.0GPa。产品性能检测和试用情况表明，防护玻璃具有较好的防眩、增透和抗划伤的作用，使用效果良好。
关键词： 防护玻璃;表面处理;反射率;硬度
中图分类号：TQ34 文献标识码：A
Display Protective Glass Surface Treatment Technology
WANG Bao-song, ZHANG Guo-sheng, XIE Qin
(Jinling machine factory of Jiangsu province, Nanjing Jiangsu 211100, China)
Abstract: Display protective glasses of a certain type instrument were technically processed by use of wet etching with acid solution and AR protective coating method. The reflectivity of surface was reduced to 2% below, the average transmittance of products was 86% in visible light, and the hardness of surface was enhanced to 7.0 GPa. The products' performance testing and trials expressed that, the protective glasses have good anti-glare, antireflective, scratch-resistant process and good behaviors.
Keywords: protective glasses; surface treatment; reflectivity; hardness
引 言
显示器作为当今社会一种极为常见的数据和信息的显示方式，在电脑、手机、仪器、仪表等多种设备上具有广泛的应用。根据特殊使用环境的要求，一些仪器设备的显示器往往不直接暴露于外界环境之下，而是在其外部增加一层防护玻璃。防护玻璃的作用主要是保护显示器，防止损坏。针对室外使用情况而言，由于外界视场中光源的强光会在玻璃表面形成较强的反射，影响显示图像在人眼的视觉效果，因此保护玻璃需要具有防眩光、增加透射的作用。王承遇等对玻璃表面结构、表征、测试和处理等方面技术的发展情况进行了报道[1]，文献[2]中指出防眩有三种途径：表面刻蚀、喷涂小颗粒成膜和表面镀膜。在多种防眩处理方法中，化学蚀刻因其方法简单、操作容易、适合于大面积玻璃蚀刻和大规模生产特点而倍受关注[3]。
本文介绍了对某型仪表用显示器防护玻璃的表面工艺处理的工作情况，采取酸溶液化学腐蚀的方法对防护玻璃表面进行处理以增加表面粗糙度，通过条件调节控制表面光泽度指标，使产品达到防眩作用亦不影响人眼视觉效果。后续采用硬质膜料在产品表面制备光学增透膜层，提高产品在可见光波段的透射率和表面硬度。本文制备的防护玻璃具有防眩、增透、抗划伤的作用，达到了较好的使用效果。
1 防眩层的制备
1.1 工艺条件
经材料成分分析，防护玻璃基材是以SiO2为主体，包含Na、Ca、Mg、K等离子的非晶氧化物。文献[4]中报道了在玻璃表面上采用化学腐蚀方法制备折射率连续变化的非均匀膜，该薄膜是折射率渐变的多微孔性结构，在宽光谱范围内有低的反射率，是一种耐久力较好的减反射膜。罗春炼等通过溶液组分含量的调整，研究了提高防眩玻璃透光率的影响因素[5]。对于制备条件上的控制而言，则需要适宜的腐蚀处理条件(温度、时间、反应物成分等因素)，才能使玻璃获得较高的透过率和雾度指标，以达到较好的防眩效果[2]。黄腾超等进行了应用于MOEMS器件的K9玻璃湿法刻蚀工艺的研究[6]。
本文对玻璃所进行的湿法刻蚀，是采用氢氟酸和硝酸为腐蚀液，通过调节酸液比例、温度和时间参数，达到最佳腐蚀效果。腐蚀溶液是以1:1:2比例配比的氢氟酸、硝酸和水混合溶液，腐蚀温度为40℃，刻蚀时间为18～20min。刻蚀效果的评价指标为表面光泽度，即代表了表面反射率的指标高低。本文经试验制得的表面光泽度为50～51的保护玻璃，其性能符合产品性能要求的表面反射率小于2%的技术指标，达到对产品预定的刻蚀效果。
1.2 制备过程
按1:1:2的比例配比氢氟酸、硝酸和水的混合溶液，置于聚四氟乙烯容器瓶内。用水洗方法清洗玻璃表面，不需要腐蚀处理的一面用胶带纸屏蔽起来，将玻璃样片浸泡于混合液中，整体置于水浴恒温箱内，设置水浴恒温箱温度至40℃，保持时间18～20min。反应结束后立即取出玻璃样片，用蒸馏水清洗表面残留混合液，去除屏蔽层，并烘干表面水分。采用表面光学测定仪测量玻璃处理表面的光学反射特性，以保证样品质量。
2 增透、保护膜层的制备
2.1 膜层设计
根据防护玻璃产品的特点要求，需要在表面制备增透、保护膜层以增加光学透射和提高表面硬度。根据双层减反射膜设计原理，若限定镀制在折射率为ng的基底材料上的外层折射率为n1、内层折射率为n2的两层膜的厚度都是λ/4时，欲使波长λ0的反射光减至零，它们的折射率满足如下关系[4]
基底玻璃材料的折射率为1.517，若外层膜选用折射率为1.38的MgF2膜料，经(1)式计算可得n2值为1.70，故内层选用折射率为1.66的Al2O3膜料。在双层减反射膜的基础上构建三层减反射膜，在此两层膜中间插入半波长的ZrO2层，使得透射光谱平滑。在此基础上，对三层膜系结构进行优化，将厚度做了细微调节，使得平均透光率进一步提高，最后膜系结构为G/0.083Al2O3 0.125ZrO2 0.095MgF2/Air。膜系结构中采用了硬度较高Al2O3膜料，有助于提高防护玻璃表面硬度。
2.2 制备方法
文中所采用的镀膜设备为北京科学仪器有限公司生产的zzs-1100型光学真空镀膜机，有分子泵、行星转动装置、清洗离子源、光学膜厚监控仪的电子枪加热蒸发镀膜设备。镀膜前对防护玻璃表面使用乙醚溶液擦拭干净，进腔后进行离子清洗以改善表面性质，后按照膜系结构进行薄膜制备。工艺参数如表1所示。
2.3 指标检测
对膜层的光谱、附着力、摩擦等环境适应性进行了测试，膜层光谱测试曲线如图1所示，膜层的在0.4～0.76μm可见光波段范围内的平均透过率达到99%以上。经试验检测，膜层可通过GJB 2485-1995光学膜层通用规范[7] 对附着力、摩擦、温度、湿热、清擦性、耐溶性和水溶性的检测项目，质量可靠。
3 表面处理效果评析
经过防眩层处理和薄膜镀制的防护玻璃样件制作完成后，对其进行了性能指标检测。通过UV-3600紫外、可见、近红外分光光度计对样件可见光波段光谱进行测试，透射光谱曲线如图2所示，平均透光率达到86%。采用显微硬度计对玻璃样片进行硬度测试，镀膜后表面硬度达到7.0GPa，高于玻璃基底的表面硬度6.6GPa，提高了玻璃表面硬度和抗划伤能力。将防护玻璃安装于仪表显示器上，对其实际使用效果进行测试。在显示器通电状态下，通过人眼观察，显示器表面呈现清晰的图像画面。在太阳光照射情况下观察，显示器图像画面依然清晰，反射太阳光较弱，对人眼没有造成图像不清晰或不适的感觉，整体使用效果良好。
4 结 论
本文对某型仪表用显示器防护玻璃表面进行工艺处理，采用酸溶液湿法腐蚀处理获得防眩层，后利用电子枪加热蒸发镀膜方法制备表面增透、保护膜层。防护玻璃经湿法腐蚀处理，表面反射率指标降低到2%以下，镀制增透、保护膜层后，在可见光波段的平均透过率达到86%，表面硬度提高到7.0GPa。通过性能指标、环境试验和产品试用的方法对产品工艺处理效果进行评析，结果表明，采用该工艺处理的防护玻璃具有较好的防眩、增透和抗划伤的作用，使用效果良好。
参考文献
[1] 王承遇，潘玉昆，卢 琪等. 玻璃表面工程的进展[J]. 玻璃与搪瓷，2003，31(5)：45-50.
[2] 吴春春，杨 辉，袁 骏等. 抗静电防眩膜研究进展[J]. 材料科学与工程，2002，20(1)：133-135.
[3] 胡沛然，韩文爵，王海风等. Na2SiF6和ZnCl2对玻璃防眩光效果的影响研究[J]. 化工新型材料，2009，37(11)：84-95.
[4] 唐晋发，顾培夫，刘 旭等. 现代光学薄膜技术[M]. 杭州：浙江大学出版社，2006.
[5] 罗春炼，韩文爵，王海风等. 提高防眩玻璃透过率的主要影响因素[J]. 化工新型材料，2008，36(12)：89-91.
[6] 黄腾超，沈亦兵，陈海星等. 应用于MOEM S器件的K9玻璃湿法刻蚀工艺的研究[J]. 光学仪器，2004，26(2)：151-155.
[7] 国防科学技术委员会. 中华人民共和国军用标准 光学膜层通用规范 GJB 2485-1995[B]. 中国标准出版社，1995.省略。
铝合金燃油箱表面处理技术
【摘 要】本文概述了铝合金的表面处理技术，通过试验验证了几种铝合金的表面处理技术，分析了铝合金燃油箱的表面处理可行性，对解决铝合金燃油箱表面氧化变暗问题，提升产品外观，延长油箱寿命等具有积极意义。
【关键词】铝合金;燃油箱;钝化;氧化;金属覆膜剂
前言
随着重卡轻量化的发展重卡上的铁质燃油箱逐渐被铝质燃油箱替代，燃油箱采用铝合金材料，不但自重减轻一半以上，内部不生锈，而且铝合金燃油箱以光洁的表面深受用户的青睐，因此这种燃油箱市场前景广阔，逐渐成为应用趋势。但是铝合金燃油箱顾客购买时外观鲜亮，色泽美观，使用大约1年左右铝合金燃油箱“黯然失色”，其表面被雨水、泥沙等腐蚀后，色泽发暗，局部产生白色粉状霉点、发黄，油箱整体色泽不一，严重影响顾客的满意度，见下图1，通过对国内规模化油箱生产企业的了解，发现铝合金燃油箱的表面腐蚀，变色各油箱生产企业都遇到过，各生产企业也在一直寻求铝油箱的表面处理技术，鉴于此笔者对铝合金燃油箱的表面处理技术进行了研究。
图1 腐蚀后的油箱
1 铝制品表面处理技术概述
铝合金燃油箱材料为铝镁合金5052，属于防锈铝，其表面自然形成一层极薄的氧化膜(0.01-0.02um)，有一定的抗腐蚀能力。但这层氧化膜疏松多孔，不均匀，抗腐蚀能力不强，容易沾染污迹，因此铝合金制品通常要进行特殊的表面处理，铝合金的表面处理技术有：钝化、阳极氧化、电镀、喷涂等，这几种处理技术都比较成熟，在一些铝制品上均有应用。
电镀处理技术：铝合金燃油箱是封闭的空心容器，其重量轻，体积大，电镀虽然是一种成熟的处理工艺，电镀层外观漂亮、其耐腐蚀性也较好，但是在铝合金上直接电镀是相当困难的，因为铝表面的氧化膜使得电镀层对铝的附着力很差，因此铝合金电镀必须有特殊的表面预处理，再者铝合金的电镀成本较高，使得这种处理方式并不适合应用于铝合金燃油箱上。
喷涂处理技术：该技术的关键在于解决涂层与铝基体的附着力，因此喷涂前铝合金表面必须进行预处理，其表面预处理需要喷砂或拉毛，再加上磷化或钝化、氧化等形成喷涂底层后，才能形成良好漆膜。其工艺流程较多，喷漆成本较高，其漆膜颜色缺乏金属质感，一般顾客青睐铝合金金属的本色，因此这种处理技术也不适合铝合金燃油箱。若顾客对铝合金燃油箱的外观颜色有特殊要求，比如我公司根据客户的特殊要求也生产黑色的铝合金燃油箱，这种铝合金燃油箱必须经过预处理才能进行粉末喷涂，喷涂后的燃油箱经检测其外表面的耐腐蚀、耐侯性等性能都非常优良，只是产品成本较高。
阳极氧化、钝化、金属覆膜剂等处理技术：铝合金的表面处理技术中阳极氧化是应用最光与最成功的技术，也是研究和开发最深入与最全面的技术，经过阳极氧化处理其表面生成的氧化膜，耐蚀性、耐磨性、装饰性都有显著的提升，其表面可以生成透明的膜，也可以着色成各种彩色的膜。铝合金的钝化处理、金属覆膜剂处理等其工艺流程简单可以将铝制品直接浸入钝化液或者金属覆膜剂溶液中，也可以喷淋在铝制品上。这种处理技术属于化学转化处理，其表面形成的化学转化膜整体性能虽不及阳极氧化膜，但是这种处理技术经济、简便、快速、生产线简单，特别适合大批量零部件的低成本生产。
每种铝制品需要考虑多种因素，选择适合具体产品的处理技术，铝合金燃油箱的表面处理技术方面，目前国内对其研究的还较少，还没有成熟的处理工艺。为此笔者根据铝合金燃油箱的特点，对几种有可能应用的处理技术开展了工艺试验，探索最适合铝合金燃油箱的表面处理技术。
2 铝板表面处理技术试验过程
2.1 提供的试板情况
(1)阳极氧化膜试验，分别对铝合金板材进行了5um ，8um，12um的阳极氧化试验;
(2)透明钝化膜试验，与某钝化技术公司合作开展了铝合金的透明钝化处理试验;
(3)覆膜剂试验，与某化工公司合作开发的铝合金用金属覆膜剂，开展了相关工艺试验。
2.2 开展的试验如下
(1)耐柴油性试验
经各种表面处理的铝板，浸入柴油，经过120h浸泡，检验铝板表面膜层的完好性、附着力、厚度等都合格。
(2)耐泥浆试验
对各种表面处理的铝板经过240小时耐泥浆试验，试验结果全部合格，
(3)盐雾试验
进行了96h的盐雾试验，经处理的试板全部合格，随后再经过120h的盐雾试验，经处理的试板全部合格。
(4)耐灰浆(水泥)试验
第一次试验96h，第二次试验120h，试板经第一次96h水泥试验，未进行表面处理铝板不合格，其余铝板全部合格，第二次经120h水泥试验，透明钝化及金属覆膜处理的铝板合格，阳极氧化处理铝板有轻微腐蚀痕迹，清洗后留有白色痕迹。
2.3 试验结果分析
针对铝合金燃油箱的特殊性，笔者对成熟的几种铝板表面处理技术开展了相关工艺试验，对每种表面处理的铝板都进行了耐柴油性试验，耐泥浆试验，盐雾试验，耐水泥试验。从试验结果来看透明钝化表面处理技术，在铝板表面形成的钝化膜抵抗外界各种腐蚀的的能力较强，能够满足铝合金燃油箱的使用要求;阳极氧化表面处理技术，在铝板表面形成的阳极氧化膜，在耐水泥试验后表面存在轻微的腐蚀，通过对这种阳极氧化膜的深入分析，阳极氧化膜的膜厚及封孔质量是关键控制点，通过对本试验形成的阳极氧化膜检测，其封孔质量不达标，这种阳极氧化膜的其他性能满足使用要求，通过对5um、8um、12um阳极氧化膜的分析，考虑成本及阳极氧化膜的色泽与铝合金燃油箱的本色差别，5um、8um的阳极氧化膜可以应用于铝合金燃油箱的表面处理，需要注意控制阳极氧化膜的封孔质量。
表面进行金属覆膜剂处理，这种表面处理技术与透明钝化的处理技术类似，其优良的耐油、耐高温、防腐及操作方便性，在不改变金属现有外观情况下对各类易氧化金属表面可轻松实现长效防腐效果，是这几种处理技术效果最优的处理方式。
3 结论
本文针对铝合金燃油箱的使用要求开展了相关试验，通过试验验证了透明钝化、阳极氧化、金属覆膜剂表面处理技术应用于铝合金燃油箱的可行性。通过对铝合金燃油箱的适当的表面处理，不仅提高了铝产品外观，还改进了耐蚀、耐候性，满足了铝合金燃油箱的特殊使用要求，延长了产品使用寿命。
本文介绍的透明钝化、阳极氧化、金属覆膜剂表面处理技术，效果好，成本低，可以应用于铝合金燃油箱的工业化生产。
参考文献：
[1]朱祖芳.铝合金阳极氧化与表面处理技术[M].北京：化学工业出版社，2004.
重载传动件磨损轴颈的热喷涂修复
[摘 要] 针对几种重载传动零件轴颈在运行中严重磨损的状况,采用热喷涂3Cr13涂层技术成功进行
了修复,简述了修复工艺参数并试验验证了涂层性能,分析了该技术在重载轴颈磨损修复上应用的可靠性。
[关键词] 热喷涂; 3Cr13;传动零件轴颈;修复
0 前 言
很多传动零件在运行过程中因缺油或长期运行不
当造成轴颈磨损、烧损,损伤痕迹多为轴颈变小,严重
处呈现局部沟槽、表面烧焦,导致配合失效。几种发电
厂设备待修零件的运行参数见表1,其轴颈磨损及烧损
达1~2 mm。
目前,用于轴类零件磨损修复的手段主要有堆焊、
电刷镀、车小轴颈、热喷涂等[1]。从涂层可靠性而言,
特别对一些高速、大型、重载零件,一般首选堆焊、电刷
镀或车小轴颈进行修复,往往认为喷涂层质量不稳定,
涂层抗扭、抗剪力差,担心运转过程中涂层脱落而不敢
采用。本工作对采用热喷涂3Cr13涂层技术修复重载
传动件磨损轴颈进行了试验研究。
1 传动件磨损轴颈常用修复工艺的选择
(1)堆焊 选用特种焊条对磨损部位进行补焊,焊
接完成后通过机械加工保证配合尺寸。堆焊涂层与轴
颈基体的结合为冶金结合,结合力很高,但堆焊的热影
响区较大,一旦在施焊过程中产生轴颈弯曲变形,再进
行事后调整是相当困难的。因此,轴颈磨损修复不宜
采用堆焊手段。
(2)电刷镀 其镀层与基体的结合为金属离子的
沉积结合,结合力较高,镀层无需再加工,但刷镀获得
的最佳厚度一般较薄,仅为0. 04~0. 30 mm。对于加
工超差补救及磨损量较小的表面宜采用电刷镀修复。
由于几种待修轴径磨损量局部已达1 mm以上,而且表
面烧伤严重,不宜采用电刷镀修复。
(3)车小轴颈 对磨损表面直接进行切削加工,使
其在公差尺寸范围内,由于磨损表面被车削,基体尺寸
变小,对于几种轴颈来说,滑动轴瓦或滚动轴承需重新
配制,而且轴颈下切量将达2 mm以上,这样对转动零
件的抗扭力有影响。
通过几种修复方案的对比分析,决定尝试采用电
弧喷涂技术对以上几种重载零件磨损轴颈进行修复。
2 电弧喷涂修复技术
利用具有平直特性的电弧喷涂设备,使两根金属
合金丝材靠短路电流熔化并在极短时间内充分雾化,
喷涂至粗化后的轴颈表面形成涂层。
2. 1 材料的选择及涂层特点[2, 3]
(1)喷涂材料选择�3 mm的3Cr13丝材,其涂层
硬度适中,达35~45HRC,易于切削加工,且喷涂层内
部可形成大量微孔,能起到储油减摩作用。
(2)涂层厚度可达0. 1~5. 0 mm,可以对任意磨损
量的不同零件进行有效修复,克服了电刷镀仅能维修
0. 3 mm以下磨损厚度的缺陷。
(3)涂层形成过程中的热影响区较小,喷涂过程中
可控制工件表面温度在100~200℃,使轴颈在施喷过
程中不变形。
(4)3Cr13电弧喷涂层与各种钢质零件基体结合强
度高。
2. 2 修复工艺
2. 2. 1 清洗
用清洗剂及汽油彻底清洗喷涂修复表面及相关表
面,不许有油污。
2. 2. 2 粗化
(1)采用机械加工的方法进行粗化,并选用C650
×6 000车床(C指普通车床, 650表示床身上最大回转
直径为650 mm, 6 000表示最大加工长度6 m)车削。
根据磨损量的大小对磨损轴颈进行切削,将涂层厚度
控制在1. 0~1. 5 mm。
(2)车毛螺纹。装刀时低于中心线1~2 mm,进刀
最好一次到位,以获得更加毛糙的螺纹表面。
2. 2. 3 喷涂
(1)检查气源质量,压缩空气应无水无油。
(2)喷涂选用自产DDP-Ⅲ型电弧喷涂设备进行。
(3)喷涂底层材料为铝青铜。
(4)喷涂后轴颈基本尺寸大于配合尺寸2~3 mm,
具体工艺参数见表1。
2. 2. 4 车削加工
用C650×6 000车床,选用YT726硬质合金刀具
对涂层进行车削加工,分粗车、精车两道工序,粗车切
削深度0. 3mm以下,精车切削深度0. 1mm以下,最后
车削涂层至图纸尺寸。
2. 3 喷涂层性能测试
(1)涂层硬度 硬度是决定轴颈耐磨性的重要指
标,由于轴颈和轴承或轴瓦间的相互摩擦力直接作用
于涂层表面,因此涂层硬度的大小直接影响轴颈和轴
承轴瓦相互配合的使用寿命,涂层硬度测试结果见表
2,试验涂层厚度2. 0~2. 5 mm。
相当,且喷涂层是有空隙的涂层,质地类似于铸铁,在
轴颈和轴瓦相对运动过程中涂层内部被油浸透,润滑
充分,摩擦力减小,可有效保护轴颈。
(2)修复件抗扭结合力 涂层在运动过程中主要
承受扭矩作用,偏车试验可以定性检验涂层的抗扭结
合力。试验方法:将喷涂完毕的试件偏夹于车床上,偏
心距1mm,按试件转速10m/min,走刀量0. 1mm/r,逐
级车削涂层至局部显露基材。试验过程参数见表3。
从试验结果来看,喷涂层和基材结合部、交接处结合牢
固,无切削起皮现象,涂层结合质量好。
(3)涂层剪切结合强度 由于轴颈和轴瓦相对运
动过程中产生的摩擦剪应力和传递扭矩时产生的剪应
力共同作用于涂层,因此对涂层的抗剪能力要求较高。
试验结果见表4,试验涂层厚度2. 0~2. 5 mm。
从表4可以看出,经过车毛螺纹粗化后,涂层有相
当高的抗剪强度,可以满足轴颈安全运行。
3 应用效果
热喷涂技术在徐州发电厂、徐塘发电厂、诧城发电
厂成功用于给水泵电机转子、磨粉机齿轮轴、引风机传
动轴等重载轴颈的磨损修复,已运行多年,无任何质量
问题。
由此可见,采用电弧喷涂修复技术修复一些重载
大型传动零件,是可靠的,值得推广应用。
[参考文献]
[ 1 ] 鲍明远,孟凡吉.氧乙炔火焰粉末喷涂和喷焊技术[M].
北京:机械工业出版社, 1993: 1~13.
[ 2 ]徐滨士,刘世参,张 伟,等.表面工程[M].北京:机械
工业出版社, 2000: 84~102.
[ 3 ]赵文轸,刘琦云.机械零件修复新技术[M].北京:中国
轻工业出版社, 2000: 30~40.
1。在硬质涂层中的应用：切削工具、模具和耐磨耐腐蚀零件等。
2。在防护涂层中的应用：飞机发动机的叶片、汽车钢板、散热片等。
3。在光学薄膜领域中的应用：增透膜、高反膜、截止滤光片、防伪膜等。
4。在建筑玻璃方面的应用：阳光控制膜、低辐射玻璃、防雾防露和自清洁玻璃等。
5。在太阳能利用领域的应用：太阳能集热管、太阳能电池等。
6。在集成电路制造中的应用：薄膜电阻器、薄膜电容器、薄膜温度传感器等。
7。在信息显示领域的应用：液晶屏、等离子屏等。
8。在信息存储领域的应用：磁信息存储、磁光信息存储等。
9。在装饰饰品上的应用：手机壳、表壳、眼镜架、五金、小饰品等镀膜。
