金属表面改性材料

这种反应持续进行，逐渐在金属表面形成了新的晶格结构——陶瓷与金属的合金层,即陶瓷合金层；随着陶瓷合金层的不断生成，原来“金属与金属”间的摩擦形式，变成了“陶瓷合金层与陶瓷合金层”的摩擦形式。研究发现，摩擦接触区的热力学过程促使磨损较大的部位形成较厚的陶瓷合金层，如同在金属表面长出了“铁茧”。陶瓷合金层是自动调节，实现了“按需分配”，不起层、不剥落。当磨损发生时，摩擦能增高，“乾恒材料”和摩擦副表面发生的一系列复杂的反应开始进行，陶瓷合金同时开始生长；而当磨损获得修复，摩擦间隙逐步恢复至最佳配合时，金属间释放的摩擦能降低，一系列反应就会停止，陶瓷合金层也就不再增厚。

“乾恒材料”（技术）与润滑油添加剂有本质上的区别。它是一门崭新的表面工程学科，是目前国际最先进的金属表面改性技术。虽然应用方法与润滑油添加剂有类似之处，但是它的作用原理、处理过程以及应用效果与润滑油添加剂有本性上的区别：

属性不同

“乾恒材料”属于表面工程、材料学、摩擦学领域，而其它润滑油添加剂大多数没有脱离石油化工领域，常见的有表面成膜技术、润滑介质技术、共晶滚球技术等；

摩擦系数不同

经“乾恒技术”处理后，在金属摩擦表面形成的陶瓷合金层的摩擦系数为0.003~0.007，而其它润滑油添加技术的摩擦系数为0.01~0.05之间；

显微硬度不同

陶瓷合金层的显微硬度比基体硬度提高二至三倍，而其它添加剂不会提高表面硬度或略有提高；

与基体的线膨胀系数不同

陶瓷合金层与金属基体线膨胀系数相同，实现了铁基金属晶键结合。因而，在高温、高压下，不起层、不断裂、不脱落。而其它润滑油添加剂与金属基体线膨胀系数存在差异，有明显的界面，在高温、强摩擦条件下结合层会被破坏，残存物无法排除，焦结在摩擦表面，形成新磨粒，造成二次磨损；

耐高温（熔点）性不同

在干摩擦条件下，陶瓷合金层的熔点为1575 oC — 1600 oC，润滑介质技术在干摩擦条件下无法发挥作用，而表面成膜技术一般在300 oC以下就会失效；

耐磨层的厚度不同

陶瓷合金层的厚度为0．1－50μm没有明显界面，而其它润滑油添加剂只有几纳米镀层和油膜，有明显界面；虽然与金属基体有一定的附着力，但没有结合力；

不改变润滑油的性质

“乾恒材料”的生产原料是普通的无机矿物质，它的使用不会对环境造成污染。不与润滑油、润滑脂发生任何反应，不改变润滑油、润滑脂的性质；它只是以润滑油、润滑脂为载体，进入机械摩擦表面。而常见的减摩、抗磨添加剂，大多是有机化合物，许多此类产品大多采用硫化钼、沥青、硅、铅、铜、石墨或精炼金属锌、塑料等固体，长期使用会有钙、磷、钡、树脂类凝结物，这些成份会在高温、强摩擦条件下形成积碳粘附在各个部位，易堵塞油路，影响机油的正常循环，改变润滑油的性质。

自动生成陶瓷合金层

“乾恒材料”的特性是利用摩擦修复磨损，使金属表面自适应改性，生成超滑、超硬、耐磨损、耐腐蚀性能优异的陶瓷合金层；这是其它润滑油添加剂无法比拟的；

自动优化配合间隙

“乾恒技术”修复磨损在机械设备运行中自动完成的，将多余的摩擦能进行转换，自动调节修复过程，实现了“按需分配”。因而，使得机械配合间隙比设计值更加优化合理；

长期稳定性

陶瓷合金层是与金属基体熔为一体的，不会因润滑油更换或油路清洗而失效或剥落，无需每次更换润滑油时都要添加，添加量低于润滑油量的3%以下，不影响润滑油自身的检测指标。常见有润滑油添加剂每次更换润滑时都要添加，因为这些添加剂是附着、游离在摩擦表面上的；

无任何毒副作用

“乾恒材料”是由多种天然的微、纳米级矿物质材料组成，无任何毒副作用。不会产生沉积物质，更不会造成油路堵塞。该材料从生产环节、技术处理过程到应用效果，都是纯绿色的，对环境、机械设备、人体无害。而其它润滑油添加剂，大多是采用化学合成方法，生产原料是有机化合物（如硫化物、聚四氟乙烯、碳氢化合物等），长期使用对环境、人体有害。

我们常常听到“自修复”这个词，所谓自修复, 是指当物体发生缺损时，由新生组织自动补充使它恢复到原来的形态。一般自修复是针对头发或者皮肤而设计的，金属间因为摩擦而产生的磨损也能通过特殊材料获得自动修复，这是一项什么神奇技术呢？

物质生活的丰富有赖于人们不断的创造，有赖于各种机械设备“任劳任怨”地运转，也就是说，我们这个世界是一个人类与机械设备和谐共存的世界。机械运动就会产生摩擦，而摩擦就会导致磨损。磨损、腐蚀、疲劳是机械设备失效的三种主要形式，磨损实际上是一个慢性疾病的过程，像腐蚀一样，腐蚀一点没关系，腐蚀多了，它就成毛病。长期磨损得不到“医治”,带来的后果是失效、断裂、爆炸等，所造成的经济损失十分巨大。如果能够减少无用的摩擦消耗，将多余的摩擦能量进行转换, 变“破坏”为“组成”，这将是对人类的一项重大贡献。进入工业化社会以来，全世界一直在努力攻克现代机械设备设计、制造和使用的难题——如何使机械设备在正常运转中，运用高新技术来提高金属表面耐磨性能,减少并修复磨损，降低能源消耗、避免环境污染，改变社会发展由主要依靠增加资源投入，向依靠提高资源利用效率转变，以可持续、循环再利用的方式管理自然资源。

金属表面处理是一个非常复杂的过程，如何在高温、高速、高压下提高其耐磨性和修复磨损表面,是一个极其复杂的问题。“乾恒”金属表面改性材料（简称“乾恒材料”或“乾恒技术”）正是为解决这个问题创造了条件。这项技术不仅能预防机件磨损，还能修复已经磨损的金属表面，其中，修复是在机器正常服役条件下，“不解体”地原位进行，具有独特的作用机理和材料表面改性的功效。

全书共收集近1000篇参考文献，内容丰富、新颖、简明易懂，是一本较全面、深入的天然高分子及高分子物理书。

本书基于天然高分子和高分子物理基本概念、方法、原理和理论，简要介绍天然高分子材料的改性及其结构、性能和应用。并且包括如何表征天然高分子及其改性材料的分子量及其分布、链构象、化学结构及其组成、结晶度及取向、熔点、玻璃化温度、分子运动及力学松弛、热性能、力学性能及生物降解性等方面的先进方法以及光谱、波谱、色谱和电子显微技术。本书收集了大量具有创新思想和科学价值的实例，以指导读者更有效地从事天然高分子材料科学与技术的基础研究和应用开发。

第一章　概述

第一节　金属材料表面的污垢

一、金属表面的污垢

二、金属表面残留的各种膜层

三、金属表面残留的各种有机涂层

四、金属表面沉积的无机垢迹

第二节　金属表面清洗技术在材料加工领域中的作用

一、电镀、化学镀镀前的处理

二、金属材料表面涂装前的处理

三、金属表面清洁度对阳极氧化过程的影响

四、金属材料其他加工领域的预处理

第三节　金属表面清洗技术的类型

一、按清洗的原理分类

二、按清洗的方法及设备分类

三、按清除金属表面的污垢分类

四、按清洗物料的状况分类

五、金属表面清洗方法的选择与影响清洗质量的因素

第四节　金属表面清洗技术应用状况与发展趋势

一、清洗技术的应用状况

二、清洗技术的发展及趋势

第二章　金属表面除油

第一节　概述

一、金属表面除油的定义

二、油污的来源、性质和成分

三、金属表面除油的作用及意义

四、金属表面除油技术的现状及发展趋势

第二节　有机溶剂除油

一、有机溶剂除油的基本原理

二、有机溶剂除油的方法及设备

三、常用有机溶剂的种类及特点

四、影响有机溶剂除油效果的因素

五、溶剂除油的应用

第三节　化学和电化学除油

一、碱液除油

二、碱液除油的应用

三、酸液除油

四、酸性除油的应用

五、电化学除油

六、电化学除油的应用

七、表面活性剂与低温除油

八、表面活性剂除油的应用

第四节　物理"para" label-module="para">

一、超声波强化除油

二、超声波强化除油方法的应用

三、二氧化碳除油清洗技术及其应用

第五节　机械和手工除油

一、滚筒除油

二、火焰燃烧法除油

第三章　金属表面除锈

第一节　概述

一、金属表面的锈

二、金属表面除锈的作用

三、金属表面除锈的常用方法

四、除锈常用的溶液及添加剂

五、金属表面除锈后防止再生锈

第二节　金属表面化学和电化学除锈

一、钢铁工件表面化学除锈

二、钢铁除油除锈的化学联合处理

三、其他金属的化学除锈

四、金属表面化学浸蚀和超声波联合除锈

五、金属表面的电化学除锈

第三节　金属表面的喷射式除锈

一、干法喷砂（丸）除锈

二、湿法喷砂除锈

三、抛丸除锈

四、高压水及其磨料射流除锈

五、自动喷射酸洗除锈

六、遥控自行式除锈

第四节　金属表面机械手工除锈

一、小型机械工具除锈的特点

二、小型机械工具除锈的设备

三、小型机械工具除锈的工艺及技巧

第四章　金属表面镀层膜层的退除及清洗

第一节　金属表面镀层的退除

一、金属表面镀层退除的意义及作用

二、镀层退除的方法及原理

三、镀层退镀液的配制及使用

第二节　金属表面单体金属镀层的退除

一、铜镀层的退除

二、镍镀层的退除

三、铬镀层的退除

四、锌镀层的退除

五、镀锡层的退除

六、金银镀层的退除

第三节　金属表面合金镀层的退除

一、铜锡合金镀层的退除

二、锡铅合金电镀层的退除

三、镍铬镀层的退除

四、铅锡铜镀层的退除

五、金属表面化学镀层的退除

第四节　金属表面氧化膜的退除

一、铝及铝合金氧化膜的退除

二、镁、铜合金表面氧化膜的退除

三、普通不锈钢表面氧化膜的清除

四、耐热合金钢，热处理不锈钢氧化皮的退除

第五章　金属表面非金属黏附物的清除

第一节　金属表面有机涂层的清除

一、有机涂料的成分和涂层

二、有机脱漆剂清除金属表面的漆膜

三、有机脱漆剂的选择与配方

四、有机脱漆剂清除漆膜的应用实例

五、化学溶液清除漆膜

六、国内脱漆剂产品及产品检测和标准

七、物理和机械除漆法

第二节　金属表面结垢的清除

一、概述

二、清除水垢的意义及方法

三、机械清洗除垢

四、化学除垢清洗

五、水垢的化学清洗实例

第三节　金属表面积炭的清除

一、表面积炭的来源

二、积炭的清除原理及方法

三、清除积炭的配方及工艺

四、积炭混合垢层的清除实例

第六章　金属表面清洗的质量控制及环保要求

第一节　金属表面除油效果的评定及检验标准

一、金属表面除油效果的评定

二、除油标准及检验方法

第二节　金属表面除锈的标准及检验方法

一、涂装前钢材表面的锈蚀等级和除锈等级

二、涂装前钢材表面准备（酸洗）

第三节　金属表面清洗中对环保的要求及措施

一、清洗过程中的主要环保问题

二、废气的处理

三、废水的处理

附录一　GB/T 13312—91钢铁件涂装前除油程度检验方法（验油试纸法）

附录二　GB 8923—88涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级

附录三　GB 7692—1999涂装作业安全规程涂漆前处理工艺安全及其通风净化

参考文献

《金属表面艺术装饰处理》是《金属表面处理技术丛书》之一。《金属表面艺术装饰处理》从实际的角度出发，理论联系实际地阐述了金属表面艺术装饰的前处理、金属表面化学着色、金属的电解着色、特种装饰电镀、金属蚀刻与表面装饰、各种金属制品的表面装饰等。

《金属表面艺术装饰处理》可供从事电镀、精饰、涂饰、表面处理技术及工程领域，以及涉及金属表面装饰工程各种技术应用的各部门、各级工程技术人员阅读参考。