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1 2013-10-21 [发明专利] 钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法 C23C22/36 摘要：本发明创造提供了一种钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法及其磷化处理液，包括在适当的磷化处理液中对钛合金紧固件进行磷化处理的步骤，所述的磷化处理液为由适量含有磷酸根离子(PO43-)的磷酸盐、含有氟离子(F-)的氟化物和冰醋酸组成的溶液。采用本发明方法生产工艺简单，生产效率高，成本低，能够增加涂料与钛合金钛合金紧固件涂覆前磷化处理方法及其磷化处理液，包括在适当的磷化处理液中对钛合金的附着力，达到相关标准要求。阅读全文全文下载法律状态同类专利信息查询2 2005-06-14 [发明专利] [发明授权专利] 用作人工骨骼的钛或钛合金生物医学材料及其制备方法 A61L27/06 3 2012-11-13 [发明专利] 一种旋塞阀的钛合金阀杆制备方法 C22F1/18 4 2009-07-21 [发明专利] 废酸浓缩泵的叶轮 F04D29/18 5 2013-10-15 [发明专利] 太阳能发电用电路保护套 H01B7/17 6 2006-11-21 [发明专利] [发明授权专利] 一种基于高炉粉尘制备耐磨耐腐蚀涂料的方法 C09D163/00
1 防锈磷化工艺磷化工艺的早期应用是防锈，钢铁件经磷化处理形成一层磷化膜，起到防锈作用。经过磷化防锈处理的工件防锈期可达几个月甚至几年（对涂油工件而言），广泛用于工序间、运输、包装贮存及使用过程中的防锈，防锈磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三大品种。铁系磷化的主体槽液成分是磷酸亚铁溶液，不含氧化类促进剂，并且有高游离酸度。这种铁系磷化处理温度高于95℃，处理时间长达30min以上，磷化膜重大于10g/m2,并且有除锈和磷化双重功能。这种高温铁系磷化由于磷化速度太慢，应用很少。锰系磷化用作防锈磷化具有最佳性能，磷化膜微观结构呈颗粒密堆集状，是应用最为广泛的防锈磷化。加与不加促进剂均可，如果加入硝酸盐或硝基胍促进剂可加快磷化成膜速度。通常处理温度80～100℃，处理时间10～20min，膜重在克/m2以上。锌系磷化也是广泛应用的一种防锈磷化，通常采用硝酸盐作为促进剂，处理温度80～90℃，处理时间10～15min，磷化膜重大于,磷化膜微观结构一般是针片紧密堆集型。防锈磷化一般工艺流程：除油除锈——水清洗——表面调整活化——磷化——水清洗——铬酸盐处理——烘干——涂油脂或染色处理通过强碱强酸处理过的工件会导致磷化膜粗化现象，采用表面调整活化可细化晶粒。锌系磷化可采用草酸、胶体钛表调。锰系磷化可采用不溶性磷酸锰悬浮液活化。铁系磷化一般不需要调整活化处理。磷化后的工件经铬酸盐封闭可大幅度提高防锈性，如再经过涂油或染色处理可将防锈性提高几位甚至几十倍。2 耐磨减摩润滑磷化工艺对于发动机活塞环、齿轮、制冷压缩机一类工件，它不仅承受一次载荷，而且还有运动摩擦，要求工件能减摩、耐摩。锰系磷化膜具有较高的硬度和热稳定性，能耐磨损，磷化膜具有较好的减摩润滑作用。因此，广泛应用于活塞环，轴承支座，压缩机等零部件。这类耐磨减摩磷化处理温度70～100℃，处理时间10～20min，磷化膜重大于。在冷加工行业如：接管、拉丝、挤压、深拉延等工序，要求磷化膜提供减摩润滑性能，一般采用锌系磷化，一是锌系磷化膜皂化后形成润滑性很好的硬脂酸锌层，二是锌系磷化操作温度比较低，可在40、60或90℃条件下进行磷化处理，磷化时间4～10min，有时甚至几十秒钟即可，磷化膜重量要求≥3g/m2便可。工艺流程是：耐磨减摩磷化减摩润滑磷化（冷加工）除油除锈除油除锈水清洗 水清洗锰系磷化锌系磷化水清洗 水清洗干燥 皂化（硬脂酸钠）涂润滑油脂干燥3 漆前磷化工艺涂装底漆前的磷化处理，将提高漆膜与基体金属的附着力，提高整个涂层系统的耐腐蚀能力；提供工序间保护以免形成二次生锈。因此漆前磷化的首要问题是磷化膜必须与底漆有优良的配套性，而磷化膜本身的防锈性是次要的，磷化膜细致密实、膜薄。当磷化膜粗厚时，会对漆膜的综合性能产生负效应。磷化体系与工艺的选定主要由：工件材质、油锈程度、几何形状；磷化与涂漆的时间间隔；底漆品种和施工方式以及相关场地设备条件决定。一般来说，低碳钢较高碳钢容易进行磷化处理，磷化成膜性能好些。对于有锈（氧化皮）工件必须经过酸洗工序，而酸洗后的工件将给磷化带来很多麻烦，如工序间生锈泛黄，残留酸液的清除，磷化膜出现粗化等。酸洗后的工件在进行锌系、锌锰系磷化前一般要进行表面调整处理。在间歇式的生产场合，由于受条件限制，磷化工件必须存放一段时间后才能涂漆，因此要求磷化膜本身具有较好的防锈性。如果存放期在10天以上，一般应采用中温磷化，如中温锌系、中温锌锰系、中温锌钙系等，磷化膜的厚度最好应在～之间。磷化后的工件应立即烘干，不宜自然凉干，以免在夹缝、焊接处形成锈蚀。如果存放期只有3～5天，可用低温锌系、轻铁系磷化，烘干效果会好于自然凉干。 单室喷淋磷化工艺整个前处理工艺只有一个喷室，在喷室的下面有多个贮液槽体，不同的处理液喷淋工件后流回各自的槽体中。例如首先喷淋脱脂液，待脱脂液流回脱脂槽后，关闭阀门；然后喷淋水洗，水洗完成后关闭水洗阀门；下一步再喷淋磷化液，这种单室处理方法可实行如下几种工艺流程：脱脂——磷化“二合一”（轻铁系）——水清洗——（铬封闭）——出件。脱脂——水清洗——磷化——水清洗——（铬封闭）——出件脱脂——水清洗——表面调整——磷化——水清洗——（铬封闭）——出件这种磷化工艺一般不提倡安排酸洗工序，以免造成设备腐蚀或产生工序间锈蚀。单室工艺设备少占用场地小，简便易行，但浪费较大，仅适合于批量少的间歇式生产场合。与此相似的另一种方法，采用外围小容量罐体盛处理液，通过泵与管道抽液后与热水混合后喷淋在工件上达到脱脂、磷化效果，喷淋后药液不回收，这种方法更简单，但浪费更大。多室“标准”工位磷化工艺：①预脱脂 50～70℃ 1～2min②脱脂 50～70℃ 2～4min③水清洗1～2道 常温 ～④表面调整 常温 ～⑤磷化 35～60℃ 2～6min⑥水清洗<2道常温 ～⑦去离子水洗 常温 ～⑧铬酸盐处理 40～70℃ ～⑨烘干 低于180℃处理方式可采用全喷淋、全浸泡、喷淋-浸泡结合三种方式。对家用电器行业一般采用全喷淋方式，它效率高，整个前处理只需要十几分钟即可完成，节省场地设备。汽车行业流行采用喷淋-浸泡相结合的方式。表面调整工序并非必须，表调剂加到脱脂槽内也可达到相同效果。磷化后的去离子水洗必不可少。磷化后的铬酸盐处理，可提高整个涂层系统的耐腐蚀性能），但由于铬的环境污染问题，因此应慎使用。除非有足够的理由，酸洗工序一般不采用喷淋处理方式，喷淋会带来设备腐蚀以及工件工序间生锈等一系列问题。其他各工序均可采用全喷淋或喷-浸相结合的施工方式。对于混合件（无锈工件、有锈、氧化皮工件同时混合处理），采用脱脂除锈“二合一”代替分步脱脂除锈的方法已经应用有几十年的历史，同样可获满意效果。对于酸洗和脱脂除锈“二合一”一般采用非挥发性的无机酸较适宜。磷化（Ⅳ）——磷化工艺（2）在磷化工序中，由于各个磷化液生产厂家和就应用厂家基于不同的性能要求，涉及不同配方的磷化液在磷化工艺中应用。但规模商品化应用的也仅只有几大主要类型，如轻铁系、锌系、锰系、锌钙系，所采用的的促进剂基本都是钼酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、有机硝硝基化合物等。磷化处理温度通常为常温型5～30℃，低温型35～45℃，中温型50～70℃。在磷化配方中，大家也许还经常可见到“三合一”、“四合一”，即除油除锈磷化钝化综合处理剂，由于这类几合一处理剂，在国内外都不提倡采用，这量不作叙述。1 配方组成及性能 常温低温型磷化常温磷化是不加温磷化，温度范围是5～30℃。低温磷化通常指磷化温度为35～45℃的磷化工艺，在有些情况下即使温度偏高偏低一点，也认为是低温磷化，尚无统一的标准。常温低温磷化绝大部分以轻铁系磷化、锌系磷化为主，当然也有改进型，如在锌系磷化中加入Mn2+、Ca2+、Ni2+等改性，仍习惯称之为锌系磷化，配方及性能见表1。铁系轻型磷化形成彩色或灰色磷化膜，纯用钼酸钠促进剂得到全彩色磷化膜，纯用NO3-或ClO3-促进剂得到灰色磷化膜，用钼酸盐和NO3-、ClO3-混合促进剂将形成彩色或灰色混合色膜。轻铁系磷化不能形成厚膜，膜重总是在1g/m2以下。它与涂漆配套的一个显著特点是使漆膜的抗弯曲、抗冲击性能特别好。一般优于其他类型如锌系、锰系、锌钙系磷化。轻铁系磷化槽液还有一些独特的优点，即不需要表面调整；磷化沉渣特别少；槽液工艺范围宽，管理方便，但不足之处是耐盐雾性能稍差。轻铁系磷化与粉末涂装、阳极电泳配套应用多一些，与锌系磷化相比不会有很大的差别。有一种脱脂-磷化“二合一”的轻铁系磷化，其槽液成分基本与常规轻铁系磷化相同，只不过额外加入一些表面活性剂起脱脂作用，通常以喷淋方式使用，当然还需加一定的消泡剂。这种脱脂-磷化“二合一”工艺，在国内外都有应用：还有一类高游离酸度（含有较高浓度的磷酸）的轻铁系磷化，同样形成轻铁系磷化膜，它同时还可以兼顾除油除锈功能。这种轻铁系除油除锈磷化液与那些不水洗型“三合一”、“四合一”有着本质区别，真正形成了轻铁系磷化膜。常温低温锌系磷化是使用非常广泛的一种磷化工艺，特别是在家用电器行业，低温锌系磷化完全占有统治地位。甚至在汽车行业，低温锌系磷化也占有一定的比重。常温低温锌系磷化一般需要胶体钛表面预处理，一则细化磷化晶粒形成薄型磷化膜；二则提高磷化成膜速度。低温锌系磷化经表面胶体钛调整预处理的工件，在35～45℃温度范围内，喷淋时只需1～2min，浸泡也只需要3～8min即可形成均匀完整细致的磷化膜，膜重～，通过调节游离酸度等方法可稍微增加膜厚。常温低温磷化与各类涂漆均具有很好的配套性。一般常温低温型磷化采用NO3-/NO2-、NO3-/ClO3-/NO2-促进剂体系较好，不仅成膜速度快，磷化膜形成结晶细密，促时剂主体NO2-测定非常方便，以致槽液管理简单，不易出现问题。需经常补加促进剂，有时每隔几小时补一次或有时每班、每天补一次。对NO3-/ClO2-、NO3-/ClO2-/有机硝基物促进剂体系，它虽不需要经常补加，但由于主促进剂ClO2-、有机硝基物的测定比较复杂，在实际应用中当出现促进剂过量或不足时槽液会变成深棕色，使总酸度、游离酸度的化验带来不便，并且这类促进剂体系成膜速度也快。因此推荐采用NO2-为主体 的促进剂体系。在常温低温锌系磷化液中由于有大量的氧化性促进剂，因此槽中Fe2+不会积累，并被氧化成为Fe3+而形成磷酸铁沉渣。在常温低温锌系磷化液中加入多羟基酸、聚磷酸盐等降渣减膜重，加入氟化物抗铝并改善磷化膜结构的均匀性。 中温型磷化中温磷化通常是指处理温度50～70℃的磷化工艺，温度范围偏高偏低一些也可属于中温磷化之列。中温磷化用于漆前打底，主要是锌系、锰系、锌钙系磷化三大类，它们在工业应用中占有最大的份额。中温锌系磷化是所有各种类型磷化中应用最为普遍的一种磷化工艺，在涂装行业，它与各类涂装的配套性均好。中温锌系磷化大部分是NO3-单独作为促进剂（在中温50～70℃，NO3-氧化过程中会自动产生NO2-，成为自生NO3-/ NO2-促进剂体系），NO3-含量，通常大于15g/l。采用NO2-或ClO3-与NO3-混合型促进剂可大幅度提高成膜速度，并使磷化膜细密。但NO3-、NO2-、ClO3-三种类型的促进剂均可单独或混合使用，要视具体情况来作出选择。在中温锌系磷化工序中，即使不经过表面调整处理也能形成均匀完整的磷化膜。但表面调整处理可提高磷化速度和细化磷化晶粒，形成细密磷化膜。表面调整可选用胶体钛型或草酸型，草酸型表调还具二次除锈的功能。中温锌系磷化是一种传统的成熟工艺，槽液控制简便，通过选择不同的促进剂、表面调整工序、酸比可获不同的成膜速度和厚度的磷化膜。在当今汽车行业，比较流行低锌磷化（锌含量在以下）。据报道，低锌磷化与阴极电泳配套性好，可充分发挥阴极电泳的优势。在发达国家，高档一些的汽车大都采用低锌磷化。一般在低锌磷化液中还加入少量Mn2+、Ni2+，一则是为了提高耐蚀性，二则是为了能形成颗状磷化晶粒的磷化膜。低锌磷化一般采用NO3-/NO2-促进剂体系，处理温度50～60℃磷化膜重～.纯锰系磷化在涂装行业应用不多，它主要用于防锈与润滑。在涂装行业锌锰系磷化有一定的市场，磷化膜的颜色要比锌系深。常规锌锰系磷化槽液主要是由酸式磷酸锰（商品名马日夫盐）和硝酸锌组成，利用硝酸根作为促进剂，也可加入ClO3-、NO2-提高磷化速度。不管是锰系还是锌锰系磷化，均可控制形成颗粒状紧密磷化晶粒的磷化膜，据报道，这种含锰的颗粒状结晶磷化膜的溶解量达到10%～30%。因此一般阳极电泳前的磷化，往往在磷化槽液中加入一些Mn2+,以改善磷化膜的阳极溶解性能，而表面调整工序会使锰系磷化膜更细密。锌钙系磷化是锌系磷化的改进型，它具备锌系磷化的一般特点，由于引入Ca2+，它抑制了磷酸锌晶粒的粗大趋势。因此只要加入足够的Ca2+，就能形成颗粒状晶粒细密磷化膜，如果Ca2+的含量不够，仍将存在部分粗大的磷酸锌晶粒。锌钙系磷化一般用NO3-作促进剂，也可与ClO3-混合使用，但极少与NO2-混合使用。锌钙系磷化不表面调整处理照样能形成细密磷化膜，不用胶体钛表调而用草酸型表调，因为它可除“二次锈”，对磷化非常有利。锌钙系磷化由于引入Ca2+，形成含钙系磷化膜不能厚，膜重～最适宜，厚膜会影响漆膜抗弯曲，抗冲击性能。在锌系、锰系、锌钙系磷化槽液中加入一定的Ni2+可提高耐蚀性，又可使磷化膜的微观结构为颗粒状晶粒，据报道含镍的磷酸盐膜耐碱溶性特别好，提高了漆膜的耐腐蚀能力；只能少量加入聚磷酸盐、多羟基酸，起到降渣、降膜厚的作用，太多时会导致膜薄甚至完全不能成膜；氟化合物起到活性作用，特别是铝件、锌件，氟还改善磷化成膜均匀性。在中温磷化液中，由于含有大量氧化型促进剂，只要槽液不是大负荷连续操作，一般不会产生Fe2+过量问题，Fe2+形成磷酸铁沉渣。2 磷化操作中出现一般性故障 轻铁系磷化轻铁系磷化抗杂质、抗污染的能力较强，槽液出现故障的机会较少，常见故障主要有：磷化成膜速度慢；工件表面挂黑灰。磷化成膜速度慢的主要原因是：游离酸度过低；磷化处理温度过低。工件表面挂黑灰的主要原因是磷化槽液游离酸度过高、温度过高、磷化时间过长等。 锌系、锰系、锌钙系磷化对于中温磷化只要将工艺参数如：总酸度、游离酸度、促进剂浓度、处理温度、时间控制好，一般不会出现很多问题。而低温磷化，胶体钛表面调整是至关重要的工序，有时问题往往出在表面调整。磷化槽液中杂质的积累对低温磷化比较有影响，有时导致成膜困难。在中温锌钙系磷化液中还容易出现局部形成均匀完整的磷化膜。这种现象的原因一是Ca2+含量过高，二是磷化液中存在如As、Pb、脲类等杂质，出现这种现象，如果加入Zn2+后仍无改进的迹象，便属于第二种原因，只有更换槽液。在具体生产应用中会出现各式各样问题，只有凭经验、凭小试进行摸索解决。表4 锌系、锰系、锌钙系磷化的常见故障常见故障产生的主要原因解决方法工件表面均匀泛黄，但均匀疏松的磷化膜1． 总酸度低、酸比低2． 促进剂浓度低3． 磷化温度低、时间短1． 补加磷化液和碱2． 补加促进剂3． 提高温度4． 延长时间磷化成膜速度慢，但延长磷化时间仍可形成均匀完整膜1． 表面调整能力不强2． 促进剂浓度不够3． 酸比低4． 磷化温度低1． 改进表调或换槽2． 补加促进剂3． 补加碱4． 提高温度磷化膜局部块状条状挂灰，挂灰处磷化膜不均匀，有时彩色膜1． 工件在进入磷化槽前已经形成二次黄绿锈2． 表面调整能力差3． 磷化液中杂质多1． 加快工序间周转或实施水膜保护2． 改进表调3． 更换槽液磷化膜均匀出现彩色膜或均匀挂白1． 促进剂含量过高2． 表调失去作用或是表调后水洗过度3． 磷化液杂质过多、老化1． 让促进剂自然降低2． 加强表调3． 换槽工件表面覆盖一层结晶体1． 游离酸度过低2． 温度过高1． 加一些磷酸2． 降低温度槽液沉渣过多1． 促进剂浓度过高2． 游离酸度过高3． 工件磷化时间过长4． 中和过度形成结晶沉淀1． 让其自然降低2． 补加碱3． 缩短时间4． 补加磷酸
常用的热处理方法有退火、固溶和时效处理。退火是为了消除内应力、提高塑性和组织稳定性，以获得较好的综合性能。通常α合金和（α+β）合金退火温度选在（α+β）─→β相转变点以下120～200℃；固溶和时效处理是从高温区快冷,以得到马氏体α′相和亚稳定的β相,然后在中温区保温使这些亚稳定相分解，得到α相或化合物等细小弥散的第二相质点，达到使合金强化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相转变点以下40～100℃进行，亚稳定β合金淬火在(α+β)─→β相转变点以上40～80℃进行。时效处理温度一般为450～550℃。总结，钛合金的热处理工艺可以归纳为：（1）消除应力退火：目的是为消除或减少加工过程中产生的残余应力。防止在一些腐蚀环境中的化学侵蚀和减少变形。（2）完全退火：目的是为了获得好的韧性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和组织的稳定性。（3）固溶处理和时效：目的是为了提高其强度，α钛合金和稳定的β钛合金不能进行强化热处理，在生产中只进行退火。α+β钛合金和含有少量α相的亚稳β钛合金可以通过固溶处理和时效使合金进一步强化。此外，为了满足工件的特殊要求，工业上还采用双重退火、等温退火、β热处理、形变热处理等金属热处理工艺。
二、钛合金的热处理原理热处理是改善钛合金的组织和性能的重要手段。钛合金的热处理强化的基本原理，既与铝合金相似，属于淬火时效强化类型；又与钢的热处理相似，也有马氏体相变。因此，钛合金的热处理相变有许多特点。1.钛合金淬火后得到的介稳定相钛合金淬火后能不能得到介稳定相，是判断钛合金能否热处理强化的先决条件。一般只含单一的α稳定元素或中性元素的钛合金，尽管加热到β相区淬火，但得不到介稳定相。因此，这类钛合金不能热处理强化，通常只进行退火处理。但是，钛与β稳定元素如钼、钨、钒、铌、钽和铬、铁、锰等组成的合金，加热到β相区淬火后，可以得到不同的介稳定相，如α′、α〞、ω和过冷的β′相。在这类钛合金中，由于这些介稳定相的形成导致合金的力学性能发生变化。因此，这类钛合金可以进行热处理强化。钛合金淬火时的相变比钢和铝合金都复杂。它在淬火时，因合金成分与淬火温度的不同，可形成不同的介稳定相。α′相是钛合金自β相区淬火时，发生无扩散型相变形成的一种合金元素在六方点阵的α钛中的过饱和固溶体的针状组织，其硬度略比平衡的α相高些。这种转变与钢中的马氏体转变相似，故β→α′的转变称为钛合金的马氏体相变。钛合金的马氏体转变类似于钢中奥氏体转变为马氏体，亦有一定的马氏体开始转变温度Ms点。随着合金元素含量的增加，Ms点降低，其中铁、锰、铬、和钼是强烈降低马氏体点的元素。当合金元素含量达到某一含量时，Ms点降低至室温下，马氏体转变完全被抑制，淬火后得到的组织是过冷的β固溶体，它是一个介稳定相，用β′表示。但是，钛合金中的淬火马氏体与钢中的淬火马氏体有很大差别。因为钢中的马氏体是间隙型的过饱和固溶体，有显著的强化效果；而钛合金中的马氏体，目前所发现的都是置换型过饱和固溶体，其硬度较低，而塑性很好，对钛合金的强化作用不大，因此实用价值不大。α〞相是钛合金淬火时，由立方点阵的β固溶体以无扩散型相变改组为六方点阵的过程中，原子的位移较形成α′相时小而形成的，在显微镜下其形态与α′相似，亦呈针状，也是一种马氏体相。但是α〞相具有斜方点阵，硬度比α′相更低。α〞相目前只在含有原子半径与钛相近的过渡族元素（W、Mo、V、Nb、Ta等）的钛合金中发现。ω相是钛合金中在介稳定的β′相转变为α相的过程中形成的一种中间过渡相。在含过渡族元素的许多钛合金中，在淬火、回火以及在压缩应力作用下，都能形成这种相。在淬火时，β→ω的相变与马氏体相变一样，亦是无扩散型相变，但淬火后在较低温度回火时，过冷的β′相转变为ω相则是属于扩散型相变，只是由于转变温度较低，原子扩散困难，β′相不能直接转变为稳定的α相，而是先形成过渡相ω，然后再转变为α相。ω相具有畸变的体心立方点阵或伪立方的结构，并与残留的β′相保持共格关系，具有很高的硬度和脆性。因此，ω相被称为特殊形式的马氏体相。ω相很细小，在一般光学显微下无法辨认，只有电镜下才能观察到。当合金中出现ω相时，硬度和脆性急剧增加，实际上，ω相不能加以利用，因此，在生产中应从合金成分和热处理工艺上设法避免和消除ω相的出现。β′相是含有一定量β稳定元素的钛合金从β或α+β相区淬火时，被保留下来的过饱和固溶体，称为介稳定β相或者称为过冷β相。β′相是一个极不稳定的相，在一定条件下会发生分解，在分解过程的不同阶段将析出α′、α〞、ω相和稳定的α相，引起合金性能的变化。β′相具有很好的塑性，但强度、硬度低。2.钛合金过冷β相的等温转变同钢中的过冷奥氏体等温分解相似，钛合金的过冷β相的分解过程亦可以用等温转变图即C曲线来表示，如图6-21为Ti-5Cr-3Al钛合金的C曲线。像钢的过冷奥氏体一样，任何钛合金的过冷β相的等温转变曲线都有转变速度最快的温度即C曲线的鼻部。钛合金的C曲线的形状和位置取决于β稳定元素的种类和含量。合金元素对钛合金C曲线位置的影响是，随着加入的β稳定元素的数量和稳定β相的能力增大，C曲线向右下方移动。 图6-21 Ti-5Cr-3Al钛合金的C曲线同钢相似，钛合金的C曲线亦可以近似地用于判断连续冷却的组织转变过程和最终得到的组织。3.钛合金的时效钛合金时效强化机理与铝合金时效不同之处，在于钛合金时效主要是依靠β´相在时效过程中分解析出弥散的α固溶体使合金强化，其时效过程中的相变是β´→α+β，此外α´→α+β也能产生一定的强化效果。而铝合金则主要是依靠时效过程中出现与母相共格的中间过渡相（如θ等）使合金强化。钛合金的时效温度可参照C曲线选择，时效过程β´相的分解产物，亦可按C曲线判断。时效工艺应避免产生ω相和共析分解产物，否则将使合金的塑性急剧降低。
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钛的热处理方法 一.钛的基本热处理: 工业纯钛是单相α 型组织,虽然在890℃以上有α-β 的多型体转变,但由于 相变特点决定了它的强化效应比较弱,所以不能用调质等热处理提高工业纯钛的 机械强度.工业纯钛唯一的热处理就是退火.它的主要退火方法有三种：1 再结 晶退火 2 消应力退火 3 真空退火.前两种的目的都是消除应力和加工硬化效应, 以恢复塑性和成型能力. 工业纯钛在材料生产过程中加工硬度效应很大.图2-26 所示为经不同冷加 工后,TA2 屈服强度的升高,因此在钛材生产过程中,经冷、热加工后,为了恢 复塑性,得到稳定的细晶粒组织和均匀的机械性能,应进行再结晶退火.工业纯 钛的再结晶温度为550-650℃,因此再结晶退火温度应高于再结晶温度,但低于 α-β 相的转变温度.在650-700℃退火可获得最高的综合机械性能（因高于700℃ 的退火将引起晶粒粗大,导致机械性能下降）.退火材料的冷加工硬化一般经 10-20 分钟退火就能消除.这种热处理一般在钛材生产单位进行.为了减少高温 热处理的气体污染并进一步脱除钛材在热加工过程中所吸收的氢气,目前一般钛 材生产厂家都要求真空气氛下的退火处理. 为了消除钛材在加工过程（如焊接、爆炸复合、制造过程中的轻度冷变形） 中的残余应力,应进行消应力热处理. 消应力退火一般不需要在真空或氩气气氛中进行,只要保持炉内气氛为微氧 化性即可. 二.钛及钛合金的热处理: 为了便于进行机械工业加并得到具有一定性能的钛和钛合金,以满足各种 产品对材料性能的要求,需要对钛及钛合金进行热处理. 1．工业纯钛（TA1、TA2、TA3）的热处理 α-钛合金从高温冷却到室温时,金相组织几乎全是α 相,不能起强化作用, 因此,目前对α-钛只需要进行消应力退火、再结晶退火和真空退火处理.前 两种是在微氧化炉中进行,而后者则应在真空炉中进行. （一）消应力退火 为了消除钛和钛合金在熔铸、冷加工、机械加工及焊接等工艺过程中所产生 的内应力,以便于以后加工,并避免在使用过程中由于内应力存在而引起开裂破 坏,对α-钛应进行消除应力退火处理.消除应力退火温度不能过高、过低,因为 过高引起晶粒粗化,产生不必要的相变而影响机械性能,过低又会使应力得不到 消除,所以,一般是选在再结晶温度以下.对于工业纯钛来说,消除应力退火的 加热温度为500-600℃.加热时间应根据工件的厚度及保温时间来确定.为了提 高经济效果并防止不必要的氧化,应选择能消除大部分内应力的最短时间.工业 纯钛消除应力退火的保温时间为15-60 分钟,冷却方式一般采用空冷. （二）再结晶退火（完全退火） α-钛大部分在退火状态下使用,退火可降低强度、提高塑性,得到较好的综 合性能.为了尽可能减少在热处理过程中气体对钛材表面污染,热处理温度尽可 能选得低些.工业纯钛的退火温度高于再结晶温度,但低于α 向β 相转变的温度 120-200℃,这时所得到的是细晶粒组织.加热时间视工件厚度而定,冷却方式 一般采用空冷.对于工业纯钛来说,再结晶退火的加热温度为680-700℃,保温 时间为30-120 分钟.规范的选取要根据实际情况来定,通常加热温度高时,保 温时间要短些. 需要指出的是,退火温度高于700℃时,而且保温时间长时,将引起晶粒粗 化,导致机械性能下降,同时,晶粒一旦粗化,用现有的任何热处理方法都难以 使之细化.为了避免晶粒粗化,可采取下列两种措施： 1）尽可能将退火温度选在700℃以下. 2） 退火温度如果在700℃以上时,保温时间尽可能短些,但在一般情况下, 每mm 厚度不得少于3 分钟,对于所有工件来讲,不能小于15 分钟. （三）真空退火 钛中的氢虽无强化作用,但危害性很大,能引起氢脆.氢在α-钛中的溶解 度很小,主要呈TiH2 化合物状态存在,而TiH2 只在300℃以下才稳定.如将α- 钛在真空中进行加热,就能将氢降低至以下.当钛中含氢量过多时需要除 氢,为了除氢或防止氧化,必须进行真空退火.真空退火的加热温度与保温时间, 与再结晶退火基本相同.冷却方式为在炉中缓冷却到适当的温度,然后才能开炉, 真空度不能低于5×10-4mmHg. 二．TC4（Ti-6Al-4V）的热处理 在钛合金中,TC4 是应用比较广泛的一种钛合金,通常它是在退火状态下 使用.对TC4 可进行消除应力退火、再结晶退火和固溶时效处理,退火后的组织 是α 和β 两相共存,但β 相含量较少,约占有10%.TC4 再结晶温度为750℃. 再结晶退火温度一般选在再结晶温度以上80~100℃（但在实际应用中,可视具 体情况而定,如表5-26）,再结晶退火后TC4 的组织是等轴α 相+β 相,综合性 能良好.但对TC4 的退火处理只是一种相稳定化处理,为了充分民掘其优良性 能的潜力,则应进行强化处理.TC4 合金的α+β/β 相转变温度为980~990℃,固 溶处理温度一般选在α+β/β 转变温度以下40~100℃（视具体情况而定,如表5-26 所示）,因为在β 相区固溶处理所得到的粗大魏氏体组织虽具有持久强度高和断 裂韧性高的优点,但拉伸塑性和疲劳强度均很低,而在α+β 相区固溶处理则无此 缺点. 规 范 类 型 温 度（℃） 时间（min） 冷 却 方 式 消除应力退火 550~650 30~240 空 冷 再结晶退火 750~800 60~120 空冷或随炉冷却至590℃后空冷 真空退火 790~815 固溶处理 850~950 30~60 水 淬 时效处理 480~560 4~8h 空 冷 时效处理是将固溶处理后的TC4 加热到中等温度,保持一定时间,随后空冷. 时效处理的目的是消除固溶处理所产生的对综合性能不利的α’相.固溶处理所产 生的淬火马氏体α’,在时效过程中发生迅速分解（相变相当复杂）,使强度升高, 对此有两种看法： 1.认为由于α’分解出α+β,分解产物的弥散强化作用使TC4 强度升高. 2.认为在时效过程中,β 相分解形成ω 相,造成TC4 强化. 随着时效的进行,强度降低,对此现象也有两种不同的观点： 1．β 相的聚集使强度降低（与上述1 对应）. 2．ω 相的分解为一软化过程（与上述2 对应）. 时效温度和时间的选择要以获得最好的综合性能为准.在推荐的固溶及时效 范围内,最好通过时效硬化曲线来确定最佳工艺（如图5-28 所示.此曲线为TC4 经850℃固溶处理后,在不同温度下的时效硬化曲线）.低温时效（480-560℃） 要比大于700℃的高温时效好.因为在高温时的拉伸强度、持久和蠕变强度、断 裂韧性以及缺口拉伸性能等各方面,低温时效都比高温时效的好. 经固溶处理的TC4 综合性能比750-800℃ 退火处理后的综合性能要好. 需要指出的是,TC4 合金的加工态原始组织对热处理后的显微组织和力学性 能有较大的影响.对于高于相变温度,经过不同变形而形成的网兰状组织来说, 是不能被热处理所改变,在750~800℃退火后,基本保持原来的组织状态；对于 在相变温度以下进行加工而得到的α 及β 相组织,在750-800℃退火后,则能得 到等轴初生α相及转变的β相.前者的拉伸延性和断面收缩率都较后者低；但耐 高温性能和断裂韧性、抗热盐应力腐蚀都较高. 四． 的热处理 是稳定β 型单相固溶合金,只需进行消除应力退火处理, 退火温度为750~800℃,保温一小时,冷却方式采用空冷、炉冷均可. 五．热处理中的几个问题 （一）污染问题 钛有极高的化学活性,几乎能与所有的元素作用.在室温下能与空气中的氧 起反应,生成一层极薄的氧化膜,氧化速率很小.但在高的温度下,除了氧化速 率加快并向金属晶格内扩散外,钛还与空气中的氢、氮、碳等起激烈的反应,也 能与气体化合物CO、CO2、H2O、NH4 及许多挥发性有机物反应.热处理金属元 素与工件表面的钛发生反应,使钛表面的化学成分发生变化,其中一些间隙元素 还能透过金属点阵,形成间隙固溶体.况且除氢以外,其他元素与钛的反应是不 可逆的.即使是氢,也不允许在最终热处理后,进行高温去除.间隙元素不仅影 响钛和钛合金的力学性能,而且还影响α+β/β 转变温度和一些相变过程,因此, 对于间隙元素,尤其是气体杂质元素对钛和钛合金的污染问题,在热处理中必须 引起重视. （二）加热炉的选择 为在加热过程中防止污染,必须对不同要求的工件采取不同的措施.若在最 后经磨削或其他机械加工能将工件表面的污染层去除时,可在任何类型的加热炉 中进行加热,炉内气氛呈中性或微氧化性.为防止吸氢,炉内应绝对避免呈还原 性气氛.当工件的最后加工工序为热处理时,一定要采用真空炉（真空度要求在 1×10-4mmHg）或氩气气氛（氩气纯度在以上并且干燥）的加热炉中进行 加热.热处理完毕后,必要时用30%的硝酸加3%的氢氟酸其余为水,在50℃温 度下对工件进行酸洗,或轻微磨削,以除去表面污染层. （四）加热方法 在热处理进行以前,首先要对加热炉炉膛进行清理,炉内不应有其他金属或 氧化皮；对于工件,则要求表面没有油污、水和氧化皮. 用真空炉对钛工件进行加热是防止污染的一种有效方法,但由于目前条件所 限,许多工厂还是采用一般加热炉.在一般加热炉中加热,根据需求的不同采用 不同的措施防止污染,比如： 1．根据工件的大小,可装在封闭的低碳钢容器中,抽真空后进行加热.若无真 空泵可通入惰性气体（氩气或氦气）进行保护,保护气体要多次反复通入、 排出,把空气完全排净. 2．使用涂层也是热处理中保护钛免遭污染的措施之一,在国外已取得一定的经 验.国内一些工厂也在采用高温漆和玻璃涂料作涂层.有人认为,目前对钛 所用的各种保护涂层,只能减少污染的深度,并不能完全免除污染.对每种 热处理,必须考虑允许的污染深度,选择合适有效的涂层,其中也包括热处 理后的剥离. 3．若用火焰加热,在加热过程中切忌火焰直接喷射在钛工件上,煤气火焰是钛 吸氢的主要根源之一.而用燃油加热,如若不慎将会引起钛工件过分氧化或 增碳. （五） 冷却 钛和钛合金热处理的冷却方式主要是空冷或炉冷,也有采用油冷或风扇冷却 的.淬火介质可用低粘度油或含3%NaOH 的水溶液,但通常使用最广泛的淬火 介质是水. 只要能满足钛和钛合金对冷却速度的要求.一般钢的热处理所采用的冷却装 置对钛都适用.
金属材料好比是各种蔬菜，热处理就好比是炒菜，掌握好火候，就能做出不同的味道。热处理也一样，不同的材料，要不同的火候，才能得到想要的机械性能。有时候还要“添油加醋”，呵呵有这样的文章，可以发挥写一下。
金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。我们对金属材料的认识应从以下几方面开始：一、分类：金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳 2％～4％的铸铁，含碳小于 2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属 、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型，主要有铸钢、铸铁和铸造有色金属及合金。变形金属通过压力加工如锻造、轧制、冲压等成型，其化学成分与相应的铸造金属略有不同。喷射成形金属是通过喷射成形工艺制成具有一定形状和组织性能的零件和毛坯。金属材料的性能可分为工艺性能和使用性能两种。二、性能为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。三、生产工艺：金属材料生产，一般是先提取和冶炼金属 。有些金属需进一步精炼并调整到合适的成分，然后加工成各种规格和性能的产品。提炼金属，钢铁通常采用火法冶金工艺，即采用转炉、平炉、电弧炉、感应炉、冲天炉(炼铁)等进行冶炼和熔炼；有色金属兼用火法冶金和湿法冶金工艺 ；高纯金属以及要求特殊性能的金属还采用区域熔炼、真空熔炼和粉末冶金工艺。金属材料通过冶炼并调整成分后，经过铸造成型，或经铸造、粉末冶金成型工艺制成锭、坯，再经塑性加工制成各种形态和规格的产品。对有些金属制品，要求其有特定的内部组织和力学性能，还常采用热处理工艺 。常用的热处理工艺有淬火、正火、退火、时效处理（将淬火后的金属制件置于室温或较高温度下保温适当时间，以提高其强度和硬度）等。四、发展趋势：金属材料的发展已从纯金属、纯合金中摆脱出来。随着材料设计、工艺技术及使用性能试验的进步，传统的金属材料得到了迅速发展，新的高性能金属材料不断开发出来。如快速冷凝非晶和微晶材料、高比强和高比模的铝锂合金、有序金属间化合物及机械合金化合金、氧化物弥散强化合金、定向凝固柱晶和单晶合金等高温结构材料、金属基复合材料以及形状记忆合金、钕铁硼永磁合金、贮氢合金等新型功能金属材料，已分别在航空航天、能源、机电等各个领域获得了应用，并产生了巨大的经济效益。
该论文从四把火开始，结合目前比较流行和先进的热处理工艺如双相钢等讲一下自己的设想，同时通过讲解一下形状记忆合金、TMCP等，旁征博引一下，论文很简单
水处理是去除水中一些对生产、生活不需要的有害物质的过程。下面是我整理的水处理技术论文范文，希望你能从中得到感悟!
隧道渗漏水处理技术
摘要：本文总结了隧道渗漏的处理文法，为同类隧道工程结构的渗漏水处理积累了一些经验。需要强调的是，关键是在二衬施工前的防水工程的施工质量及混凝土的浇筑质量，最大可能的做好防止渗漏水的的施工关键工序。当然没有一种材料是百分之百可靠的，没有一种施工方法是尽善尽美美的，只有在正确选材、合理施工，才能达到彻底防水的目的。
关键词：渗漏;堵漏;注浆
中图分类号：文献标识码：A
1渗漏水处理使用材料简要说明
堵漏
堵漏材料：金汤水不漏、130瞬间止水剂等。
“金汤牌水不漏”是吸收国内外先进技术开发的高效防潮、抗渗、堵漏材料，也是极好的粘结材料。分“缓凝型”、“速凝型”和“超速凝型”三种，均为单组份灰色粉料。“缓凝型”主要用于防潮、防渗;“速凝型”和“超速凝型”主要用于抗渗、堵漏。其主要技术指标：凝固时间：1~90分钟;抗压强度：30~40MPa;不透水性：>;其主要特点：快速带水堵漏;迎背水面均可使用，施工简便;凝固时间可隔，防水粘贴均可。
130瞬间止水剂是一种不收缩，且具有膨胀性的遇水硬化之粉状聚合物，加水即可使用。接着性很强，在水中或潮湿空气养护条件下，固结体具有微膨胀性(膨胀率为1‰～3‰左右)，以填塞所有孔隙达到防水功效，没有氧化和收缩的现象。当温度不低于10°C时，可在46秒内凝固，早期强度高，1小时强度达15Mpa，28天强度达40Mpa，后期强度继续增大;使用年限与一般砼一样长久。
注浆
注浆材料采用普通水泥和水玻璃。水玻璃为传统注浆材料，对处理混凝土中细微裂缝有独到的效果。
2施工设计程序
二衬施工完毕后，进行二衬墙渗漏水处理。隧道二衬一般在侧墙起拱线以下的墙面上发生渗漏水现象。针对不同部位，采取不同的处理措施。墙面点状、面状渗漏水侧重于堵漏施工，施工缝部位重于注浆施工，但均采用堵漏、注浆、引流相结合的施工工艺。
3渗漏水处理施工工艺
检查墙面，标出渗漏水部位，根据渗漏水情况，确定处理方案。对于点及裂纹渗漏水的，采用凿槽堵漏方案;对于面渗漏水的，视渗水轻重程度分别采用堵漏和注浆方案;对于施工缝的渗漏水，将采用注浆方案。但也不是绝对的，要根据具体情况，综合分析漏水原因而采取最适宜的处理方案。
堵漏施工工艺
对于裂缝渗漏水，沿裂缝剔凿出宽深各为20mm、40mm的凹型槽，对于渗漏点，则以渗漏点为圆心凿洞，孔洞直径为10～30mm，深为20～40mm，孔洞尽量保持与基面垂直。另外，凿连续墙槽缝要适当加深加宽，按接缝两边的疏松程度而定。
彻底清理并清洗凹型槽及孔洞;
取适当量的堵漏材料加水拌制成泥状，搓成条形或锥形，迅速将胶泥堵漏到槽(洞)中，并用力挤压密实，保持45～60秒不动。
对漏水情况严重的，将采用注浆施工方案。
注浆、引流施工工艺
根据渗漏水情况，本站采取综合注浆方案。
传统注浆工艺
注浆主要是在施工缝部位，该部位主要是由于浇筑混凝土时处在模板的端头部位，部分施工缝处由于工人施工时操作不到位，混凝土不能完全密实填充，尤其在拱顶部位，这样，该处的膨胀型止水条便起不到止水的作用，同样，由于止水条安装不规范，在施工缝整个断面上，都会有漏水的可能，而这种情况也比较普遍，因此用采注浆的方法可达到较好的堵漏效果。 (1) 查渗漏点将基层表面擦干，立即均匀撒一层干水泥，若表面有湿点或印湿线，即为漏水孔、缝，从而确定渗漏部位。 (2) 凿眼及钻孔先以渗漏点为中心点凿一直径约100mm，深度约40mm的凹坑，再用冲击钻或专用打孔设备，自渗漏点向砼内打Φ20mm的孔Ⅰ，孔深200～300mm，以同样的方法在同一断面的拱顶部位打孔Ⅱ。(3) 埋设注浆管：采用Φ20mm水管(带丝扣连接阀门)埋设，管口中心对正钻眼位置。然后用凝结快(初凝8min,终凝15～20min)粘结好的环氧树脂砂浆封管。封管时将表面凿除部分全部封堵。 (4) 注浆注浆管埋设1小时后方可注浆。采用双液注浆泵泵注浆，注浆材料水泥水玻璃双液浆，配比为水泥：水玻璃=1：1。注浆压力为注浆前，先用水代替浆液灌注，以检查除注浆注管外其它部位是否有漏水现象，以免出现漏浆。试灌时记录灌水量和灌水时间，为确定灌浆量和灌注压力提供参考。注浆时，垂直缝应按先下后上的顺序进行。注浆管接埋设好的注浆管Ⅰ，打开注浆管Ⅱ阀门，灌浆开始后，逐渐升压，待注浆管Ⅱ出水后先不要封闭，见浆液后立即封闭其孔，仍继续压浆，使浆液沿着漏水通道推进。并把注浆泵开泵到规定压力值，停泵。让灰浆慢慢渗入，到表面压力下降到时，二次开泵升到规定压力值，如此反复进行，直到压力稳定在规定压力值不再下降为止。当压力解除后不再有漏水和渗水现象时，该处注浆完毕，移到下一注浆孔灌注。 (5) 拔管及封堵注浆完成后，将注浆管沿孔根部用手砂轮割除，然后将孔口清刷干净，孔底用130瞬间止水剂材料封堵，表面用1：2～1：水泥砂浆抹平。
引流
对于墙面大面积渗水，这方面原因主要是二衬内部防水板被破坏，而底板泻水管堵塞，致二衬内水位上升，便造成二衬混凝土大面积渗水，对于这种渗漏水情况的处理，主要是通过引流的方法加以处理。 (1)、先在渗水区域的下部距潮湿印记边缘300mm处，紧贴地板表面打两个Ф32的泻水孔，使二衬后的地下水得以排除;然后，在泻水孔的下部底板上凿一直径10CM深10CM的积水坑，并在隧道底板上凿10CM深宽5CM的沟槽，槽中埋Ф32PVC排水管，将墙底泻水孔的水引至隧道排水沟中。 (2)、孔洞和沟槽的封堵，在墙脚泻水孔与积水坑之间先用PVC盲沟材(大粒径碎石也可)填充，在盲沟材上盖一层土工布，防止砂浆堵塞盲沟材缝隙，孔洞先用京汤水不漏堵漏材料堵2～3CM厚一层，等水不漏凝固后，用1：防水砂浆把孔洞部位及泻水管槽抹面即可。
施工注意事项及安全措施
注意事项： (1)、所选用的输浆管必须有足够的强度;浆液在管内流动顺畅。 (2)、注浆施工力求一次注好，对注浆量较大部位必须连续注注，设备的压力和流量满足施工需要。 (3)、注浆过程中要始终注意观察注浆压力和输浆管的变化，当泵压骤增、注浆量减少，多为管路堵塞或被注物不畅，当泵压升不上去，进浆量较大时，检查浆液粘度和凝固时间。 (4)、注浆过程中出现跑浆、冒浆，多属封闭不严导致，当出现此种情况应停止注浆，重做封闭工作。
安全措施 (1)、注浆前严格检查机具、管路及接头的牢固程度，以防压力爆破伤人。 (2)、操作人员在配制浆液和注浆时，要戴眼镜、口罩、手套等劳保用品，以防止损伤眼睛和皮肤。 (3)、注浆时注浆管附近严禁站人，以防爆管、脱管伤人。
参考文献
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水处理是指为达到成品水的水质要求而对原水的加工过程。下面是我整理的关于水处理技术论文，希望你能从中得到感悟!
关于水处理技术的分析
摘要：本文作者介绍了水处理的概念，对水处理技术进行了分析介绍，供大家参考借鉴。
关键词：水处理;技术;分析
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：
简单讲，“水处理”便是通过物理、化学手段，去除水中一些对生产、生活不需要的物质的过程。是为了适用特定的用途而对水进行的沉降、过滤、混凝、絮凝，以及缓蚀、阻垢等水质调理的过程。由于社会生产、生活与水密切相关，因此，水处理领域涉及的应用范围十分广泛，了解水处理的基本常识对于人们的生活具有非常重要的意义。近年来，随着我国经济的高速发展，水污染也在不断恶化，随着水质污染而引起的各种疾病,带来的各种行业危害日趋严重，水处理到如今就突显出其不可忽视的重要性。然而，真正对水处理方面的知识有些许了解的民众却并不多见。
1 水处理的概念
水处理是指为达到成品水的水质要求而对原水的加工过程。在循环用水系统以及水的再生处理中，原水是废水，成品水是用水，加工过程兼具给水处理和废水处理的性质。水处理还包括对处理过程中所产生的废水和污泥的处理及最终处置，有时还有废气的处理和排放问题。
2 水处理工艺
一级处理是机械处理工段，它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。机械处理工段包括格栅、沉砂池、初沉池等构筑物，以去除粗大颗粒和悬浮物为目的，处理的原理在于通过物理法实现固液分离，将污染物从污水中分离，这是普遍采用的污水处理方式。机械处理是所有污水处理工艺流程必备工程，城市污水一级处理BOD5和SS的典型去除率分别为25%和50%。在原污水水质特性不利于除磷脱氮的情况下，初沉的设置与否以及设置方式需要根据水质特注的后续工艺加以仔细分析和考虑，以保证和改善除磷除脱氮等后续工艺的进水水质。
二级处理是污水生化处理，生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等多种处理方法。日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。在污水生化处理过程中，影响微生物活性的因素可分为基质类和环境类两大类：
基质类包括以碳元素为主的有机化合物即碳源物质、氮源、磷源等营养物质及一些有毒有害化学物质如酚类、苯类等化合物、也包括一些重金属离子如铜、镉、铅离子等。
环境类影响因素指污水处理中绝大部分微生物最适宜生长的温度范围是20-30℃，活性污泥系统微生物最适宜的PH值范围是，曝气池出口处的溶解氧以保持2mg/l左右为宜。
三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。三级处理是对水的深度处理，现在的我国的污水处理厂投入实际应用的并不多。它将经过二级处理的水进行脱氮、脱磷处理，用活性炭吸附法或反渗透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒杀灭细菌和病毒,然后将处理水送入中水道，作为冲洗厕所、喷洒街道、浇灌绿化带、工业用水、防火等水源。
3 水处理方法
沉淀物过滤法的目的是将水源内悬浮颗粒物质或胶体物质清除乾净。这些颗粒物质若没有清除，会对透析用水其它精密的过滤膜造成破坏或甚至水路的阻塞。这是最古老且最简单的净水法，所以这个步骤常用在水纯化的初步处理，或有必要时，在管路中也会多加入几个滤器以清除体积较大的杂质。滤过悬浮的颗粒物质所使用的滤器种类很多，例如网状滤器，沙状滤器或膜状滤器等。只要颗粒大小大於这些孔洞之大小，就会被阻挡下来。对於溶解於水中的离子，就无法阻拦下来。
硬水的软化需使用离子交换法，它的目的是利用阳离子交换树脂以钠离子来交换硬水中的钙与镁离子，*此来降低水源内之钙镁离子的浓度。通常的离子交换树脂为球状的合成有机物高分子电解质。树脂基质内藏氯化钠，在硬水软化的过程中，钠离子会逐渐被使用耗尽，则交换树脂的软化效果也会逐渐降低，这时需要作还原的工作，也就是每隔固定时间加入特定浓度的盐水，一般是10%，如果水处理的过程中没有阳离子的软化，不只是逆渗透膜上会有钙镁体的沉积以致降低功效甚至破坏逆渗透膜，同时人也容易得到硬水症候群。硬水软化器也会引起细菌繁殖的问题，所以设备上需要有逆冲的功能，一段时间後就要逆冲一次以防止太多杂质吸附其上。
活性碳是由木头，残木屑，水果核，椰子壳，煤炭或石油底渣等物质在高温下乾馏炭化而成，制成後还需以热空气或水蒸气加以活化。它的主要作用是清除氯与氯氨以及其它分子量在60到300道尔顿的溶解性有机物质。活性碳的表面呈颗粒状，内部是多孔的，孔内有许多小的毛细管,1g的活性碳内部表面积高达700-1400m2，而这些毛细管内表面及颗粒表面就是吸附作用之所在。影响活性碳清除有机物能力的因素有活性碳本身的面积，孔洞大小以及被清除有机物的分子量及其极性，它主要依物理的吸附能力来排除杂物，当吸附能力达饱合之後，吸附过多的杂质就会掉落下来污染下游的水质，所以必须定时利用逆冲的方式来清除吸附其上的杂质。
去离子法的目的是将溶解於水中的无机离子排除，与硬水软化器一样，也是利用离子交换树脂的原理。在这使用两种树脂-阳离子交换树脂与阴离子交换树脂。阳离子交换树脂利用氢离子来交换阳离子;而阴离子交换树脂则利用氢氧根离子来交换阴离子，氢离子与氢氧根离子互相结合成中性水。
逆渗透法可以有效的清除溶解於水中的无机物，有机物，细菌，热原及其它颗粒等，是透析用水之处理中最重要的一环。所谓渗透是指以半透膜隔开两种不同浓度的溶液，其中溶质不能透过半透膜，则浓度较低的一方水分子会通过半透膜到达浓度较高的另一方，直到两侧的浓度相等为止。在还没达到平衡之前，可以在浓度较高的一方逐渐施加压力，则前述之水分子移动状态会暂时停止，此时所需的压力叫作渗透压，如果施加的力量大於渗透压时，则水份的移动会反方向而行，也就是从高浓度的一例流向低浓度的一方，这种现象就叫作逆渗透。逆渗透的纯化效果可以达到离子的层面，对於单价离子的排除率可达90%-98%，而双价离子可达95%-99%左右。
超过滤法与逆渗透法类似，也是使用半透膜，但它无法控制离子的清除，因为膜之孔径较大，约10-200A之间。只能排除细菌，病毒，热原及颗粒状物等，对水溶性离子则无法滤过。超过滤法主要的作用是充当逆渗透法的前置处理以防止逆渗透膜被细菌污染。它也可用在水处理的最後步骤以防止上游的水在管路中被细菌污染。一般是利用进水压与出水压差来判断超过滤膜是否有效，与活性碳类似，平时是以逆冲法来清除附着其上的杂质。
蒸馏法是古老却也是有效的水处理法，它可以清除任何不可挥发性的杂质，但是无法排除可挥发性的污染物。
紫外线消毒法是目前常使用的方法之一，它的杀菌机转是破坏细菌核酸的生命遗传物质，使其无法繁殖，其中最重大的反应是核酸分子内的pyrimidine盐基变成双合体。一般是使用低压水银放电灯的人工波长的紫外线能量。
4 结束语
本文阐述了水处理的基本概念，介绍了水处理的工艺及处理方法，使人们了解到水处理实际上就是对水源水或不符合用水水质要求的水，采用物理、化学、生物等方法改善水质的过程。
参考文献：
[1] 吴弼人.水处理-城市的命脉[J].华东科技，2009，(06).
[2] 戴建强，郑敏.城市中水回用于电厂循环冷却水的处理技术实例[J].环境科学与管理，2011，(08).
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