图3-2是Raether和Kranert早在1943年提出的“加工变质层模型图”,至 今尚为人们所接受。该模型认为,制件表面受加工的影响而发生各种变形,使得表层的晶粒变细,密度变大,致密性变好,其结构与无定形状态无多大区别,因而表 面变得十分平滑而光亮。加工变质层的厚度并不是恒定的,它是随着所用的材料、加工方法和加工条件而变化的。
松永正久在1972年将加工变质层进一步细分成三种类型:
1.外来元素的作用而形成的变质层
外来元素主要是通过:
a、表面吸附(物理吸附与化学吸附);
b、表面新形成的化合物;
c、异物的埋人等方式进人加工表面,并使加工表面层在加工过程中发生结构上的改变而出现加工变质层。
d、表面污染;
2.结晶组织的变化而形成的变质层
下列的结晶组织很容易形成变质层:
①非晶态表面;
②微细结晶层;
③转位密度上升的表面;
④形成双晶的表面;
⑤合金的某一成分覆盖的表面;
⑥纤维状组织的表面;
⑦抛磨变态的表面;
⑧因加工而形成的塑性变形结晶;
⑨因摩擦热而引起的再结晶等。
3.应力而形成的变质层
应力变质层主要是由于制件本身的残余应力而形成的表面变质层。
在以上的各种变质层中,由异物的埋人和氧化物层而形成的变质层会影响表面随后加工的质量。 如降低电镀层同基体金属间的结合力,这时若改用湿法抛光(化学抛光或电化学抛光)则不会影响电镀层的结合力,因为湿法抛光可获得很清洁的表面。如仍用机械 抛光法,则需要采用特种的表面清洗剂,才能将表面清洗干净,否则将会影响随后电镀层与基体金属间的结合力。
机械抛光过程
机械抛光一般在磨光的基础上进行,用以进一步清除被加工金属工件表面上的微细不平,使其具有镜面般的光泽,它可用于工件的镀前准备,也可用于镀后的精加工。
抛光过程与磨光不同,不存在显著的金属损耗。对抛光过程的机理的一般看法是:在高速旋转的 布轮与金属摩擦时产生高温,使金属表面发生塑性变形从而平整了金属表面的凹凸;同时使金属表面在周围大气的氧化下瞬间形成的极薄的氧化膜反复地被抛光下 来,而使其光亮。所以抛光过程,既具有机械的切削作用,又具有物理和化学的作用。
机械抛光应注意如下问题。
(1)根据镀层硬度选择抛光轮的圆周速率
镀层硬度越高,要求抛光轮的圆周速率越大,反之抛光轮的圆周速率应越小。一般钢铁件,镍、铬镀层的抛光30~35m/s为宜,铜及铜合金22~25m/s就可以了,锌、银等软金属应更小些,以防抛损。
一般抛光机不能任意调节速度,为达到理想的圆周速率,可以采用不同直径的抛光轮来调节(抛光轮的直径大小与圆周速率是成正比的)。
(2)粗抛与精抛
镀层抛光分粗抛与精抛两个步骤进行。镀层经粗抛后表面粘有油膏,这些油膏会掩盖抛光面的缺陷,如粗抛的纹路、接痕和未抛处。若在粗抛后的镀层复镀其他镀层,镀后会出现无法弥补的粗糙、发雾、不亮的弊病。
粗抛后再精抛,上述问题即可获得解决,精抛之前先将原使用的抛光轮上的油膏用旧砂轮块清理干净,使抛光轮松软,然后在布轮上涂上白油抛光膏,将已经粗抛的镀层表面在此布轮上再均匀有序地轻抛一遍,即能获得清晰、镜面般的光亮镀层。
(3)重视布轮维护
布轮使用后要单独存放,以防受到金刚砂粒的沾污,使抛光面出现明显划痕。
(4)根据镀层硬度选择抛光膏
常用的抛光膏有3种,绿油抛光膏、白油抛光膏和黄油抛光膏。
绿油抛光膏由三氧化铬为主配成,又称氧化铬抛光膏,这种抛光膏具有较强的磨损性,主要用于 铬镀层和不锈钢件的抛光。白油抛光膏由抛光石灰为主配成(抛光石灰主要成分由氧化钙和氧化镁组成),·这种抛光膏性能适中,最适宜抛铜及铜合金、镀镍层和 铝等金属。白油抛光膏接触空气易风化,需要密封保存(可放在塑料袋内)。
黄油抛光膏由氧化铁为主配成,主要用于钢铁件磨光后的油光。
(5)抛光技巧的掌握
镀层一般都较薄,操作时稍有疏忽,镀层就可能被抛漏。尤其是镀件的边缘和孔眼周围,这些部位抛光轮与镀层表面间的摩擦系数大,镀层磨损快,为防止这种现象,抛光轮走至镀件的边缘或孔眼周围时要减轻镀件与抛光轮的压力,减缓抛削速度。
(6)合理使用抛光工具
抛光细长、薄片、框架和细小镀件时需使用相应衬、垫、套、夹等工具,以防镀件变形、折弯、掉地摔坏,发生工伤事故。
(7)抛光后处理注意事项
经精抛的镀层表面有的是成品,有的尚需继续电镀,但都需清洁处理,可用脱脂棉布或专用棉织毛巾揩擦,切勿用湿布揩擦,否则镀层会发花或出现锈迹。