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個人分類：學術研究

Jun 19 Thu 2008 14:18
低合金钢基础知识 www.tool-tool.com

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1.1 低合金钢由来

中国钢产量已突破1亿吨，钢材数量不再是主要矛盾，钢材品种结构不合理的矛盾十分突出。当前行业的主要任务是努力提高产品的市场竞争力，站在可持发展的新起点上，把大力开发低合金钢列入发展战略的重要内容。许多普钢企业在钢材品种结构调整和编制科技发展规划中，已意识到低合金钢生产是提高产品技术含量和附加值的关键，对低合金钢开发中碰到的种种问题心中无数，一些科技管理干部觉得“成也低合金钢，败也低合金钢”，迫切要求对低合金钢有个全面的了解。

按国际标准，把钢区分为非合金钢和合金钢两大类，非合金钢是通常叫做碳素钢的一大钢类，钢中除了铁和碳以外，还含有炉料带入的少量合金元素Mn、 Si、Al，杂质元素P、S及气体N、H、O等。合金钢则是为了获得某种物理、化学或力学特性而有意添加了一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V，并对杂质和有害元素加以控制的另一类钢。

原则上讲，合金钢分为低合金钢、中合金钢和高合金钢，顾名思义，以含有合金元素的总量来加以区分，总量低于3%称为低合金钢，5～10%为中合金钢，大于10%为高合金钢。在国内习惯上又将特殊质量的碳素钢和合金钢称为特殊钢，全国31家特钢企业专门生产这类钢，如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢、电工钢，还包括高温合金、耐蚀合金和精密合金等等。在钢的分类上，近年虽努力向国际通用标准靠拢，但还有许多不同之处。

① 随着特钢向“特”、“精”、“高”发展，向深加工方向延伸，特钢的领域越来越窄。美国特钢协会将特钢定位在工模具钢、不锈钢、电工钢、高温合金和镍合金。日本把结构钢和高强度钢归并在特钢范畴。随着我国普钢企业的技术改造和工艺进步，特钢企业的产品领域也在缩小，1999年普钢厂已生产特钢产品总量的34%。

② 国外的低合金钢，实际上是我们所熟悉的低合金高强度钢，属于特殊钢范畴，在美国叫做高强度低合金钢（HSLA—Steel），俄罗斯及东欧各国称为低合金建筑钢，日本命名为高张力钢。而在国内，首先是把低合金钢划入了普钢范围，概念上的区别导致在产品质量上的差异。在名称上也几经变化，如低合金建筑钢、普通低合金钢、低合金结构钢，至1994年叫做低合金高强度结构钢（GB/T1591—94）。到目前为止，从发表的资料文献来看，低合金钢的名称仍然随着国家、企业和作者而异。

③ 低合金钢与碳素钢、低合金钢与合金钢之间，明确划出的概念是不存在的。在国外，50年代曾给低合金钢下过定义，总的意思是，凡是合金元素总量在3%以下，屈服强度在275Mpa以上，具有良好的可加工性和耐腐蚀性，以型、带、板、管等钢材形状，在热轧状态直接使用的软钢的替代品。当然，在技术发展进程中，低合金钢不论在合金含量、性能水平和交货状态，已经有了很大的变化。

在我国，低合金钢是一个更加笼统的钢类，钢材品种不仅含有低合金焊接高强度钢，还包容了低合金冲压钢、低合金耐腐蚀钢、低合金耐磨损钢、低合金低温钢、甚至还纳入了低、中碳含量的低合金建筑钢和中、高碳含量的低合金铁道轨钢。具有中国特色，但带来的一个问题是缺乏与国外统计数据的可比性。

1.2 早期低合金钢的发展

低合金钢的出现可以追溯到19世纪的1870年，一种碳含量0.64～0.9%和铬含量0.54～0.68%、抗拉强度685Mpa、弹性极限 410Mpa钢，第一次被采用于工程结构，建造了跨度158.5m的拱形桥梁。但这种钢不理想也是十分明显的，需要轧后热处理，难以机械加工，耐蚀性又不良。随后的1个多世纪的时间，世界各国不断探索，大体上可以把低合金钢区划为三个不同特征的发展阶段，在20世纪20年代以前，20～60年代及60年代以后。前两个阶段姑且合称为传统的低合金钢发展阶段，后一阶段可以称为现代低合金钢发展阶段（后面我们称它为微合金钢Microalloyed Steel）。

前一时期低合金钢的重大发展有三个标志：

① 由单一元素合金化向多元素合金化发展

1895 年曾采用0.40～0.56%C和3.5%Ni的钢建造了俄国的“鹰”级驱逐舰，该钢的加工性比初期的铬钢要好得多，屈服强度在 355Mpa。20世纪初还用8000多吨含镍的钢建造了跨度为448m的桥梁，美中不足的是这种钢的合金资源有限，成本又高。此后开发了1.25%Si 的低合金钢，建造了横渡大西洋的船舶和跨度110m的桥梁，俄国利用铁铜混生矿源，曾开发了0.7～1.1%Cu的低合金钢用于造船、建桥，这种钢导电性好，抗腐蚀性优良。

长达30多年的生产和应用经验的积累，发现多元合金化的低合金钢综合性能更佳，经济上更划算，开发了二元合金化的Ni -Cr、Cr-Mn、Mn- V低合金钢，和三元复合合金化的Cr-Mn-V、Cr-Mn-Si、Mn-Cu-P等低合金钢。用途上也扩大到了锅炉、容器、建筑和铁塔等方面。20世纪 20年代全世界的低合金钢产量达到200万吨。

② 赋予低合金钢的第一特征：低碳、可焊接

在工程结构广泛采用焊接技术之后，给低合金钢发展带来深远的影响。为减小焊接热影响区硬化和开裂、焊接接头延性恶化，把低合金钢的碳含量由 0.6%降到0.4%，随后又降至0.2%，至60年代末再降至0.18%，提出了焊接碳当量的可焊性判据。为了获得高强度钢不断增高的强度需求，出现了两条发展途径，一个是提高合金含量，另一个是热处理手段，各有利弊，至今屈服强度高于600Mpa的钢仍采用热处理，E级和F级船板仍规定正火状态使用，再如铁路钢轨仍有合金化轨和全长淬火轨的两种生产方式。

③ 注意到钢的冷脆倾向性和时效敏感性

二次世界大战期间大量 “自由”轮在运行中断裂及许多锅炉、容器的失效，注意到了钢冷脆倾向与钢的粗晶结构和有害元素P、S的含量有关，而钢的时效倾向是由钢中N所致，从而采取了降硫、铝细晶化和控制终轧温度等优化工艺。为了钢结构的安全使用和寿命，同时还开发了低温夏氏V型缺口冲击、温度梯度双重拉伸、零塑性转折落锤及BDWTT落锤撕裂等试验方法及制订了相应的断裂韧性判据。

20～60年代间，工业发达国家的低合金钢开发带来了经济的繁荣和现代化。据不完全统计，全世界成熟的低合金钢钢种牌号有2000余个，形成了5大合金成分系列：

(1) 以德国St52钢为代表的C-Mn钢系列，日本的SM400、我国的16Mn属于这类钢。

(2) 以美国Vanity钢为代表的Mn-V-（Ti）钢系列，构成了现代微合金化的先驱。

(3) 美国的含P-Cu钢系列，代表钢种有Corten和Mariner钢，具有良好的耐大气和海水腐蚀性。

(4) Ni-Cr-Mo-V钢系列，如美国开发的淬火回火状态T-1钢板成功用于压力容器的建造。

1.3 我国低合金钢的发展

50 年代原冶金工业部钢铁研究院刘嘉禾为首的一批冶金学专家率先研制成功了16Mn钢和15MnTi钢，开创了中国低合金钢领域，在此基础上制定了命名为低合金高强度钢的第一个标准(YB13—58)，列入12个钢种牌号。1963年易名为低合金结构钢(YB13—63)，纳入的钢种牌号除Mn系列外，包括了结合我国富产资源所开发的V、Ti、Nb及稀土的低合金钢，并由此派生出了桥梁、造船、容器、汽车大梁、矿用等专用钢标准。其后修改的 YB13—69，改为普通低合金钢（简称普低钢），强调“普通”的意思在说明生产低合金钢就像生产普通碳素钢一样，不需要特别的生产手段，简便容易，即可取得1吨顶1.3～1.5吨的经济效益，此后长达20年难以消除它的负面影响，至今全国行业钢材品种结构调整时，还往往注意到低合金钢高附加值的一面，而忽视了低合金钢的高技术含量一面。1988年升级为国标时（GB—1591—88），回归到了低合金结构钢的名称，1994年颁布的现行标准更名为低合金高强度结构钢，（GB／T1591—94），包括了屈服强度295—460Mpa 5个强度等级和A～E 5个质量等级，新标准的积极意义在于努力向国际规范靠拢。由于我国低合金钢基础研究日趋深入和生产规模日益扩大，在北京已连续召开了4届（1985、 1990、1995及2000年）国际低合金高强度钢会议，无疑这是对中国低合金钢领域科技进步的肯定。

我国低合金钢发展历程可以划分为4个阶段：

1957～1969年

是低合金钢开发的初创阶段，第一个低合金钢16Mn钢与普碳钢相比，具有高强度、高韧性、抗冲击、耐腐蚀等特性，它的开发适应了各行业产品大型化、轻型化的趋势，采用16Mn钢所建造的的“东风”万吨轮，显示了节省钢材、节约能源和延长产品寿命的优越性。

1966年召开了全国规模的第一次低合金钢推广应用会议，在计划经济条件下宏观指导低合金钢的发展。当年低合金钢产量为141万吨，据不完全统计，研制钢号达345个，其中有54个钢号纳入了11个有关标准中。

1970～1974年

全力进行了钢种整顿工作，及时总结了开发中有益的经验，收集了大量的试验研究数据，合并和淘汰了一批无法组织批量生产或性能达不到预定指标的钢号，化费四年时间的钢种整顿工作是十分有益的，减少了开发盲目性和无序状态，完善了富有中国特色的低合金钢体系。

1975～1983年

我国低合金钢开发生产和应用等各方面存在的问题很多，积重难返，显示出了与客观需求的不适应，合金资源优势未能转化为产品优势，产品质量明显低于国外同类同级产品的实物水平，16Mn、20MnSi、U71Mn 3个钢号占低合金钢总产量90%以上。

1984～2000年

这是一个中国低合金钢的转型期，从“六五”至“九五”期间，基本上实现了4个转变。

(1) 按国外先进标准生产低合金钢
(2) 引进国外发展成熟的低合金钢钢号
(3) 按国外低合金钢基础研究成果，改造我国原有的传统观念设计的低合金钢钢号
(4) 跟上新型低合金高强度钢(微合金钢)的发展趋势。

我国低合金钢发展面貌有了极大的变化，大大缩小了与国外低合钢先进水平的差距。

1.4 现代低合金钢的重大进展

自20 世纪70年代以来，世界范围内低合金高强度钢的发展进入了一个全新时期，以控制轧制技术和微合金化的冶金学为基础，形成了现代低合金高强度钢即微合金化钢的新概念。进入80年代，一个涉及广泛工业领域和专用材料门类的品种开发，借助于冶金工艺技术方面的成就达到了顶峰。在钢的化学成分—工艺 —组织—性能的四位一体的关系中，第一次突出了钢的组织和微观精细结构的主导地位，也表明低合金钢的基础研究已趋于成熟，以前所未有的新的概念进行合金设计。

低合金钢的现代进展有哪些呢？主要表现有：

(1) 微合金化钢基础研究的新成就。

首先，对微合金化元素，尤其是Nb、V、Ti、及Al的溶解一析出行为的研究取得显著的成果，这些元素的碳化物和氮化物的形成及其数量、尺寸、分布取决于冷却过程的形变温度和形变量，而加热过程中碳、氮化物的存在及其特性表现在回火的二次硬化、正火的晶粒重结晶细化、焊接热循环作用下晶粒尺寸的控制3个主要方面。

其二、重视含Nb微合金化钢、Nb-V和Nb-Ti复合微合金钢的开发，据统计几乎占有近20年来新开发微合金化钢全部牌号的75%和微合金化钢总产量的60%。近几年注意到了微量Ti（≤0.015%）十分有益的作用，Ti的微处理不仅改变钢中硫化物的形态，而且TiO2或Ti2O3成为奥氏体晶内铁素体晶粒生核的质点，Nb-Ti复合微合金化构成超深冲汽车板IF钢的冶金基础，还显著改善了Nb钢连铸的裂纹敏感性。

其三，对低碳钢强化的Hall-Petch关系式进行了系统总结，对加速冷却原理作了更深入的研究。人们十分有兴趣采用分阶段加速冷却工艺的应用，前期加速冷却用于抑制铁素体转变，后期加速冷却目的在于控制中、低温产物的晶粒尺寸和精细结构的组成，从而达到在较宽范围内调整钢的强度和强度／韧性匹配。

350MPa级高强度钢：微合金化+热机械处理，机制为晶粒细化+析出强度。

500MPa级高强度钢：铁素铁+贝氏体、马氏体，强化机制为晶粒细化、并晶界强化和位错强化。

700MPa级高强度钢：淬火回火组织，机制为相变强化+析出强化。

(2) 工艺技术的进步

顶底复吹转炉冶炼，钢的碳含量可控制在0.02～0.03%，精炼的应用可生产出碳含量在0.002～0.003%，杂质含量达到＜0.001%S、＜0.003%P、＜0.003%N，2～3ppm［0］和＜1ppm［H］的洁净钢。

连铸的成功经验是低的过热度、缓流浇注和适宜的二次冷却，采用低频率、高质量的电磁搅拌，可以得到均匀的等轴的凝固区。

在再结晶控轧的基础上，应变诱导相变和析出的非再结晶控轧，以及（g+a）两相区形变，已成为目前控轧厚钢板生产主要方向。薄板坯连铸连轧流程和薄带连铸工艺的实用化，使低合金钢生产进入了又一个新境界。

(3) 低合金钢合金设计新观点

首先是钢的低碳化和超低碳趋势，例如60年代X60级管线钢碳含量为0.19%，70年代为0.10%，80年即使 X70和X80级管线钢碳含量降至0.03%以下。

根据微合金化元素在钢中的基本作用和次生作用，提出了“奥氏体调节”的概念，有意识地控制加入微合金化元素，使钢适于一定的热机械处理工艺，以发展新的性能更好的钢种。

传统控制轧制的合金设计：微合金化的重要目的是提高再结晶停止温度，利用非再结晶区的形变诱导相变和析出，Nb是最理想的微合金化元素。

再结晶控制轧制的合金设计：它的目的是尽量降低再结晶停止温度，并形成阻碍晶粒粗化的系统。其中一种办法是以TiN为晶粒粗化阻止剂，以V （CN）作为铁素体强化。另一种方案是Nb-Mo的微合金化，具有较宽阔的可以加工的窗口。这种工艺特别适合于不能进行低温轧制的低功率的老旧轧机生产。

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Jun 19 Thu 2008 13:24
低碳钢压缩变形时的形变不均匀性及其对铁素体转变的影响www.tool-tool.com

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作者：杨平高鹏崔凤娥
1 引言

变形过程常出现不均匀性，它包括形变量及应变状态的不同，这种差异可出现在宏观尺度的样品不同部位，也存在于不同取向晶粒的内部，甚至在同一晶粒的不同区域。形变量及应变状态的差异会导致不同的组织演变规律，高温下会造成不同区域再结晶或相变先后的不同。本文主要讨论宏观尺度的形变不均匀性。在热变形过程中，润滑条件、道次压下量和温度分布是影响宏观均匀性的重要因素。在轧制过程中利用形变诱导相变（指在Ar3温度稍上以大应变加速奥氏体向铁素体的转变）实现铁素体的超细化时，形变不均匀性会造成表面的超细晶区和中心的粗晶区。据报道，轧板表面的超细晶区的应变量是中心粗晶区的4倍。在热模拟单向压缩条件下，当以较高速率变形时，润滑效果的不理想和温度分布的不均匀也造成柱状样品的形变不均匀，样品形变后为鼓形，中心层及45°方向应变量大，边缘及压头端面（形变死区）形变量小。虽然有不少较为成熟的有限元模拟工作预测了压缩样品不同部位应变量的差异，如文献[4]，但目前仍缺乏热压缩变形的低碳钢中心与边缘的应变量差异的定量值（本文暂不讨论沿中心压缩轴方向的应变量差异），特别是不知这种差异如何影响铁素体超细化时的相变和再结晶过程。本文从组织形貌及织构强弱上分析压缩样品中心与边缘应变量的差异，并探讨这种形变不均匀性对铁素体超细化过程及再结晶过程的影响。

2 实验过程

试验材料为08钢（0.06%C，0.41%Mn）和Q235碳素钢（C0.16%，Mn0.61%）。在Gleeble1500热模拟机上进行单向压缩试验，样品尺寸为φ8mm×15mm。形变时在压头和样品端部热上石墨片以提高润滑效果，但较高的应变速率、高应变量及轴向温差产生形变不均匀，形变后试样为鼓形。将形变后的样品从中心沿压缩轴方向剖开，抛光后用3%硝酸酒精浸蚀，从侧面观察样品中心与边缘的组织（边缘指最大直径处侧面表面下 1.5mm～2mm处）。用LEO-1450扫描电镜分析组织。背散射电子衍射（EBSD）取向分析由LEO-1450扫描电镜上配备的取向分析系统完成。使用西门子D5000型X线衍射仪测定侧面不同微区的织构（测量区域为φ0.8mm）。由实测极图算出取向分布函数（ODF），并表示在欧拉角ψ2= 45°的截面上。

3 结果及分析

3.1 不同热形变工艺下的形变不均匀性

图1为形变强化相变，（900℃加热，20℃/s冷至770℃并应变1.4）后的细晶铁素体在650℃保温时不同区域的组织。可见，中心与边缘有一定的组织差异。中心区域有一定的形变痕迹（见图1a），第二组织（即基体组织）为珠光体，说明水冷时中心冷速较慢。边缘晶粒稍粗，无形变的痕迹；第二组织（白亮的块状）为马氏体或残余奥氏体，说明淬火时表面冷速较快（见图1b）。保温30min后的组织显示（见图见1c），中心带状特征消失（主要带状分布的珠光体变为粒状渗碳体），但铁素体晶粒长大不明显。边缘组织只发生第二相的分解，由少量的奥氏体转变为粒状珠光体（见图1d）。由于1.4的应变主要用于奥氏体向铁素体的转变，相变后的铁素体所受形变量较小，因而高温奥氏体的形变不均匀性会因随后的相变而减弱，中心与边缘应变量的差异造成的组织差异不太明显，退火后造成的组织变化也不大。

图2给出X射线法测出的样品中心与边缘局部区域织构的差异。可见，中心比边缘的织构强度略高。以<111>∥压缩轴的线织构为主，中心区域铁素体受较大变形而形成一定的<100>∥压缩轴的形变织构。

由于形变强化相变时，应变主要用于奥氏体向铁素体的转变，相变完成大约需要1的应变量，且细晶铁素体中的织构随应变量增加的速度不如粗晶快，因此，形变不均匀造成的组织差异不很大。而A1温度以下铁素体稳定温度的形变可直接反映不同区域的形变不均匀性。图3给出Q235钢加热到700℃变形1.4以及变形后在650℃保温30min后的组织。可见，此时样品中心与边缘有很大的组织差异。中心为形变长条铁素体，珠光体团也被形变而拉长（见图3a）；边缘形变的特征并不明显，珠光体团也未碎化（见图3b）。退火后中心区域大应变量反而没发生明显的再结晶（见图3c），而边缘部分区域反而发生再结晶（见图 3d）。这应是由于珠光体/渗碳体分布不均匀带来的钉扎能力不同所致，此时，形变不均匀性影响了铁素体的再结晶和渗碳体的分布。

图4给出高倍下中心与边缘区域渗碳体分布的差异。显然，中心大应变下造成的较均匀分布的渗碳体颗粒分布，其钉扎作用更大；边缘的渗碳体虽碎化，但分布过于集中，钉扎作用有限。

图5 为使用两种方法测定的与图3组织对应的织构。可见，用X射线法测出A1以下哟咖数品中心是边缘织构强度的3倍（见图5a，b）。该图还显示，低应变区先形成<111>织构，高应变区中<100>织构在增强。最强峰处在取向（35°，90°，45°）处，即为{100}< >织构，该织构在EBSD取向成像时从未测到（图5c，d），可能是渗碳体本身或粒子周围铁素体的取向的影响，应进一步分析。图5c，d的 EBSD取向成像也测出中心比边缘的织构强度高约1倍。同时还测出高应变量的中心区域<100>织构更强。

图6a， b给出X射线法测出的样品整个压缩面上宏观织构变化。保温前<100>线织构比<111>稍强（图6a），保温后< >明显下降，<100>稍有减弱（图6b）。图6c为EBSD取向成像时测出的样品边缘退火后的织构。对比保温前边缘区域的 EBSD分析结果（见图5d），也可得出退火后的<111>比<100>减弱快的结论。

已有工作表明，IF钢冷、热变形并再结晶后都得到{111}织构。但当碳含量增加到0.01%时，热变形再结晶后得到{100}织构。原因被认为是在 {100}和{111}形变晶粒的交界处，形变储存能较低的{100}晶粒通过SIBM（应变诱导晶界迁移）方式再结晶，长入形变储存能较高的形变 {111}晶粒内。{111}再结晶晶粒一般来自形变的{111}晶粒内的切变带上或原始晶粒细小的形变后{111}晶粒间的晶界处。含碳0.01%时，渗碳体不会对织构有明显的影响，但文献[6，7]观察到，低碳钢中晶粒内的切变带明显减少，妨碍了{111}晶粒的形核。本工作使用的是Q235钢，渗碳体的影响不能忽略。作者认为，热变形时渗碳体的作用是通过钉扎阻止再结晶。

图7给出Q235钢室温1.4哟咖出及650℃保温30min 后的组织。室温形变采用三道次压缩，应变速率只有0.008/s。从图7a，b中铁素体和珠光体的形态可明显看出中心区域与边缘应变量的差异，也可看出其与700℃热变形组织的差异。室温形变后珠光体虽然碎化，但珠光体团区域还清楚可见（图 7a，b）。650℃保温30min后，中心与边缘都发生铁素体的静态再结晶，中心出现明显的渗碳体球化（见图7c），而边缘一些区域的珠光体还未球化（图7d）。本实验一方面说明室温形变时，铁素体内的形变储存能高，这有利于再结晶；另一方面，室温变形时珠光体的碎化程度比高温变形时高，但其分布不如高温变形时的渗碳体分布均匀，所以，钉扎效果不如高温条件下。甚至渗碳化粒子周围可出现高应变的形变区，通过粒子促进形核而加速再结晶。热形变时，渗碳体分布均匀，因强回复，粒子周围不易形成变区，由此粒子的钉扎起主要作用。可见，不同温度下，形变不均匀区受渗碳体的影响不同。

3.2 碳含量的影响

图8 给出08钢A1温度以下700℃应变1.4后冷至650℃保温30min后的组织（与图3、图4中的Q235的形变工艺相同）。可见，因碳含量的影响，08钢边缘、中心都发生了再结晶。虽然08钢中心、边缘的应变量也相差较大，这可从图8a，b中的珠光体团形变的程度看出，但渗碳体的钉扎作用几乎可忽略，这个实验说明，高温虽发生明显的回复，但若无强烈钉扎，仍足以进行静态再结晶，且边缘低应变区也可再结晶。作为对比，图8c给出Q235钢热形变在 650℃保温30min的组织（与图3c的组织相同人相比之下，渗碳体的钉扎要强烈的多。

4 讨论

大量研究表明，低碳钢在A3～Ar3之间大应变可实现铁素体的超细化。在我们前期工作中观察到A3以上大应变后的淬水组织中心区也存在一些等轴铁素体。根据铁素体的等轴状，以及从形变可提高奥氏体自由能的角度考虑，我们认为A3以上可形变诱导出铁素体。但随后有报道，热模拟压缩条件下样品中心的冷速明显低于直接浇水的侧表面，所以不能以样品中心的淬火组织作为判断铁素体是否可在A3以上出现的标准，而应以直接浇水处的样品侧表面稍下的组织为准。分别测定了淬火时表面和中心的冷速，发现中心的冷速只有一100℃/s。这样样品中心的等轴铁素体是否是形变时产生的就存在问题。从前面结果可知，热压缩时样品边缘的应变会明显小于中心，即在样品边上观察不到形变诱导的铁素体可能是形变量低不足以产生铁素体所致。在大量的A3以上形变的淬火样品中普遍观察到中心有等轴铁素体，边缘很少甚至没有铁素体的现象。目前尚不清楚，如果形变时产生了铁素体，淬火时中心冷速又不足，对已形成的铁素体会产生怎样的影响？

对单相组织，形变不均匀性的影响可简单总结为，高应变区先再结晶。对含一定量渗碳体/珠光体的Q235低碳钢，形变不均匀性的影响要复杂一些。表现为随退火的进行，不是中心最大应变处先再结晶（至少形貌上未看出来），也不是{111}织构在变强。相反，常看到低应变的边缘先再结晶（见图3d）以及 {111}在明显减弱（见图6b）这应是第二相的影响造成的。在热形变时，珠光体团塑性较好，渗碳体破碎或球化分布的较均匀，从而有强的钉扎效果，阻止铁素体的明显长大。渗碳体周围难以产生形变区。边上应变小，珠光体团碎化程度小，钉扎作用小，不能完全抑制再结晶。冷变形时，珠光体团的碎化程度与热变形又不同，可能出现粒子促进形核而加速再结晶。中心与边缘应变量的差异又导致不同的组织和织构变化。所以，含较高碳量的低碳钢在热机械加工时的行为与纯铁、 IF钢完全不同。

5 结论

1）在本压缩变形的试验条件下，样品边缘、中心处应变量差异可以很大，表现在铁素体的晶粒形状和珠光体团破碎的程度上；同时织构强度也有大的差异。

2）随形变工艺（形变强化相变、铁素体热变形和室温变形）和成分的变化，形变不均匀性对组织和织构有不同的影响。在形变强化相变时，因应变主要用于形成超细晶和第二相在铁素体周围较均匀的分布，形变不均匀性造成的组织差异较小；形变不均匀性影响了以边缘铁素体的多少判断形变诱导铁素体出现的最高温度。热变形时，珠光体团有一定的塑性，渗碳体因变形分布的较均匀而有效钉扎而抑制了铁素体的静态再结晶；边缘区域虽形变量小，但珠光体团未充分破碎，钉扎有限，反而进行了一定程度的再结晶。室温变形的低碳钢内碎化的珠光体未能较均匀的分布，且粒子周围会形成形变区，形变不均匀性只影响渗碳体的碎化和球化程度而未抑制铁素体的静态再结晶。

致谢：陈冷副教授帮助测定X线织构，在此表示感谢。

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Jun 19 Thu 2008 13:04
最大化切削液使用时间与经济效益www.tool-tool.com

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大多数的工厂，尤其是使用或大或小冷却液系统的工厂，都希望冷却液能够无限期使用，并且减少冷却液浪费和维护费用。为了达到这个目的，不仅要正确选择适合工厂的冷却液，还需要明白为什么有的配方的冷却液容易变质，注意冷却液过滤和循环使用的限制。

切削液有三种基本类型：

◆ 溶解油切削液，成分有石油，乳化剂和其他添加剂，例如用于特压润滑，防腐蚀，生物控制，湿润和消泡的添加剂。
◆ 半合成切削液，成分有溶解油与合成剂，且一般含有少于30%的矿物油。
◆ 合成切削液，不含油，但是含有化学润滑剂和其它添加剂，以提供防腐蚀，生物控制，湿润和消泡等性能。

无论哪种类型的切削液，所必须定期进行的最重要的维护项目是测量切削液的浓度。切削液浓度必须定期记录并且经常维护。切削液浓度通常为容积的3% -10%。大部分切削液都可以通过预混合或者通过使用比例调节器与水或是现有的溶液进行混合。自动的切削液比例调节器可以保证浓度的一致。不论使用哪种方法，都可以使切削液保持最佳水平，并且如果细致的记录了切削液和水的添加剂量，就可以跟踪所消耗的成本。

然而，通过持续的使用与循环，一些冷却液会选择性损失添加剂，这会引起一些严重的问题，例如，腐蚀，润滑性降低，起泡，微生物生长引起的气味和刀具磨损加剧。含有多种功能成分的切削液配方一般所损失添加剂会少一些。

含油切削液的特性

含油产品的性能倾向于不稳定，因为油必须被正确地乳化而且不同尺寸的油滴颗粒的分布在经过一段时间后变的不平衡。含油量越多的切削液，经过一段时间后越难以保持稳定性，影响因素如下：切削液会被硬水中的矿物质，微生物或系统中的杂质油所污染。含油的产品很难和工业用水混合和乳化，尤其是水质硬的时候。在某些情况下，需要利用混合设备或所用时间的技巧来达成令人满意的混合。

半合成和合成切削液更容易溶于水并且更容易在水中分散。

由于含油的产品必须使用大量的乳化剂，其易于吸收杂质油。一些剔除杂质油的循环系统也去掉了部分应该留在冷却液中的油。因此，在循环使用包含溶解油或者半合成混合切削液时，由于在去除杂质油的同时也去掉了有用的油性成分，而人为地增加了成本。

blue synthetic coolant图说明：
杂质油很容易从合成切削液中分离

金属离子会对乳化剂以及乳化剂与油的结合起到负面影响。弱乳化系统通常会引入金属微粒将它们带入加工过程中。这些金属微粒会影响加工质量，对刀具寿命和表面精度产生负面影响。

另外，含油的切削液产品通常不能使用微细过滤的方法进行精处理，因为这样的过滤会在去除掉杂质和无用的成分的同时去除了有用的油性成分。

由于含油产品的油滴微粒尺寸分布广泛并且在液体中的电化学力也有很大差异，这些都会引起切削液成分的选择性损耗。这不仅出现在循环过程中，在使用切削液加工零件时也会出现。

基于生物和植物产品

切削液的生产商称，不包含石油磺酸盐的微乳化溶质和半合成混合物是具有生物稳定性的，并且该种切削液不会促进由细菌生长导致的硫化氢气体的生成，硫化氢气体会降解磺酸盐并生成恶臭气味。但是，经过长时间的使用微乳化溶液会有很明显的微生物活动，这会使乳化不稳定并且降低防锈性能。

尽管这些微乳化化学剂可以循环并使用很长时间，但是仍然会引入大量的杂质油，从而产生很多问题，例如冒烟，油雾，小金属微粒悬浮，油腻的表面，不准确的折射计读数和添加剂的选择性损耗。

另外一个化学切削液的创新是在使用溶解油的配方中的矿物油由植物油取代。在废物处理系统中迅速降解植物油的同时，说明他们也是细菌的主要食物来源并且促进了细菌在存贮槽中的更快的生长。

尽管这些溶质提供比矿物油更好的润滑性能，它们并没有改善吸收和分离杂质油的困难。植物油也难于乳化且它们的乳化的稳定性比较差。在具有矿物油时，它们由于热感应氧化而变得不稳定，且它们能够产生油腻的残余物和油雾。

合成切削液的优点

不含油的合成混合切削液可以延长刀具寿命并产生更好的表面光洁度。新的合成配方技术已经改进了这些混合物的性能，并使得它们更加有效，不均匀润滑的固体和杂质油可以被更迅速地去除。基于合成混合的切削液具有很强的去除杂质能力，无论是油基还是固体的，并且它们对于硬水中的杂质有很强的抵抗力。基于合成的切削液被配制为可以通过撇去储液槽顶部的液体或使用重力沉降分离使液压部件、齿轮、轴类零件或导轨中的润滑剂能够被容易的分离并去除。基于合成的切削液也可以过滤到10微米或更精细而不会失去有效成分。在某些要求严格的应用情况下，需要进行超过滤，以阻止切削液中的微粒影响切削或磨削加工并生成不理想的加工表面。

当精过滤含有乳化油或者半乳化油的切削液时，会同时去除掉乳化液中的有用的油性成分，这会降低切削液的润滑效果。由于合成切削液是完全溶解的，因此他们可以过滤到1微米，可以更加容易的去除金属屑和微小切屑。恰当配方的合成切削液几乎不包含细菌的滋长成分，即使在长时间的循环使用或放置后也不会产生难闻的气味。

由于乳化和配方上的差异，合成切削液通常比乳化油切削液消耗率更低。为了将废液减到最小并有效地减少处理液，基于合成的切削液通常和其他水基清洁剂还有防腐剂配合使用。不含油基成分的清洁剂和防腐剂可以和切削液一样进行循环。当能够对工厂所使用的液体进行整体概括性的计划和执行时，水溶性、合成化学剂的切削液是一个经济的选择。

关于循环使用

无论所使用的是哪种切削液，切削液的清洁和循环的执行前都应该进行一个全面的成本分析，该成本分析应该包括所有需要考虑的花费，包括停工时间和废液处理。切削液的化学成分，尤其是在不断变化状态下产品的稳定性，杂质的进入等都是开发有效循环系统的重要因素。设备的选择必须确保有效地去除杂质而不选择性地会除去切削液成分。

工厂有五台那么少的机床或者全部冷却液量的体积是500加仑或以上时应当考虑循环。

一些循环系统通过使用“温和”的处理方法来最小化从微乳化系统被划出的油量。但是由于乳化进一步微弱，这些系统甚至会出现油“漂浮在表面”的情况。新的溶解油或半溶解油可以成功的循环。但是，合成切削液为长期的循环和贮藏时间提供了最佳可能，伴随着低的消耗费用，清洁零件和机器以及降低生物活动的可能性。

撇除器可以从切削液去除大部分油性物质

本文摘自：American Machinist 杂志

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弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

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弊社は各領域に供給できる内容は：

（７）医療用品エンド・ミル設計

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（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

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（４）オートメーション整備調達

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Jun 19 Thu 2008 12:25
润滑脂的组成www.tool-tool.com

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润滑脂=基础油+增稠剂+添加剂

基础油具有润滑作用，并决定润滑脂的温度限制

起润滑作用的是油，即便是在润滑脂中也是如此。因此，针对您的产品设计EccoGrease®润滑脂时，首先要选择一种合适的合成油，或者配制出一种特殊的合成油混合物。由于某些油会弱化或损坏金属、塑料或合成橡胶，我们建议仅选取与您的产品有成功配合使用记录的油。我们按照您的产品的工作温度范围配制油的含量，防止它在低温时变得过稠，或在高温时变得过稀，或发生氧化作用，留下胶质残留物，从而影响产品的性能和寿命。另外，我们在设计时还尽量降低成本。比如说合成碳氢(PAO)是一种价格最低油的合成油，但在许多实际应用中却表现非凡。但是，如果您的产品是用在温度极高或极低、接触腐蚀性化学品、高真空、强辐射的环境中或其它特殊工作条件下我们可能会建议您选用更好的油类。最重要的是，无论哪一种合成油最适合您的产品，埃科公司都能为您提供。

增稠剂保证油留在该留的位置

油脂是一种润滑油系，主要由两种成分组成：油和增稠剂。从技术角度而言，油脂是一种胶体，一种“永久性悬浮液”，增稠剂的微粒均匀地分布在油中增稠剂的微粒大小适中，既不能分解又不能析出，从而构成一种独特的网状矩阵，将油保存留在所需的位置。但增稠剂的作用不只是这些。合适的增稠剂能增进油的热稳定性和润滑性，起到类似于环境密封装置的作用，将水、盐水、脏物及其它污染物与活动部件隔开。它还能降低噪声、提高手动装置的控感，从而达到增进产品质量的目的。在设计 EccoGrease®时，我们根据油及您的产品的操作条件选择相应的增稠剂．您得到的不仅仅是质量优异的润滑脂，而且是适合您的产品的润滑脂。

添加剂增强润滑脂的性能

添加剂可改变润滑脂的工作方式。一些添加剂通过化学反应改变润滑脂的性能。它们能延长油的寿命、减少结胶和氧化、延缓锈蚀、增加抗磨性、抑制粘结，或提高润滑脂对活动部件的附着能力。化学活动性弱的添加剂可改变润滑脂的物理特性，如耐水性粘度、抗剪切性及温度限制。往润滑脂中添加着色剂和紫外线染色剂有助于装配和质量检查。有时，使用添加剂还能降低润滑脂的成本。例如，在较便宜的油中添加抗氧化剂，能使其适应较高的温度条件，从而替代成本较高的油。重要的是，使用适当的添加剂能使润滑脂整体上起到的作用远远超过其各种成份所起作用的总和。

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弊社は各領域に供給できる内容は：

（６）ダイヤモンド

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Jun 19 Thu 2008 10:31
螺纹的画法 www.tool-tool.com

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螺纹的规定画法

1.外螺纹

国标规定，螺纹的牙顶（大径）及螺纹的终止线用粗实线表示，牙底（小径）用细实线表示，在平行于螺杆轴线的投影面的视图中，螺杆的倒角或倒圆部分也应画出；在垂直于螺纹轴线的投影面的视图中，表示牙底的细实线圆只画约3/4圆，此时螺纹的倒角规定省略不画，如图12-5。　

图12-5　

2.内螺纹

图12 -6是内螺纹的画法。剖开表示时[图13-6（a）]，牙底（大径）为细实线，牙顶（小径）及螺纹终止线为粗实线。不剖开表示时[图13-6（b）]，牙底、牙顶和螺纹终止线皆为虚线。在垂直于螺纹轴线的视图中，牙底仍然画成约为3/4 圈的细实线，并规定螺纹的倒角也省略不画。

图12-6　

绘制不穿通的螺孔时，一般应将钻孔的深度和螺纹部分的深度分别画出，如图12-7（a）。当需要表示螺纹收尾时，螺纹尾部的牙底用与轴线成30o的细实线表示，如图12-7（b）。图12-7（c)表示出螺纹孔中相贯线的画法。

图12-7　

3.内、外螺纹连接的画法

如图12-8表示装配在一起的内、外螺纹连接的画法。国标规定，在剖视图中表示螺纹连接时，其旋合部分应按外螺纹的画法表示，非旋合部分仍按各自的画法表示。

图12-8 螺纹连接的画法

4.非标准螺纹的画法

画非标准牙型的螺纹时，应画出螺纹牙型，并标注出所需的尺寸及有关要求，如图12-9。

图12-9

螺纹的规定标注

各种螺纹的画法相同，为了便于区别，还必须在图形上进行标注。

(1) 普通螺纹的标注标注内容为：

特征代号公称直径×螺距旋向 — 中径、顶径公差代号 — 旋合长度代号

其中：特征代号 M

单线粗牙螺纹只标公称直径，单线细牙螺纹标公称直径×螺距。

旋向：分为右旋、左旋，右旋不标注，左旋用LH表示。

螺纹中径、顶径公差带代号：由表示公差等级的数字和表示公差带位置的字母所组成，如：6H、6g(内螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母)。如果中径与顶径公差带代号相同，则只注一个代号，如：7h；如果螺纹的中径公差带与顶径公差带代号不同，则分别标注，如：5g6g。

旋合长度：螺纹旋合长度规定为短（S）、中（N）、长（L）三种，中旋合长度不标注，特殊需要时可注明旋合长度数值，如M10-6g-40。

普通螺纹在图上的标注方法是将规定标记注写在尺寸线或尺寸线的延长线上，尺寸界线从螺纹大径引出。标注示例如图。

普通螺纹标注示例

(2) 管螺纹的标注标注内容为：

特征代号公称直径公差等级代号

其中：特征代号 G Rc

在图上的标注方法是用一条细实线，一端指向螺纹大径，另一端引一横向细实线，将螺纹标记写在横线上侧，标注示例如图。

管螺纹标注示例

(3) 梯形螺纹的标注标注内容为：

特征代号公称直径×导程（P螺距）旋向

其中：特征代号 Tr

单线螺纹只标公称直径，多线螺纹标公称直径×导程（P螺距），如 Tr 40X14(P7)。

旋向同普通螺纹。

梯形螺纹在图上的标注方法也同普通螺纹。标注示例如图所示。

梯形螺纹标注示例

锯齿形螺纹标注示例

(4) 锯齿形螺纹的标注标注内容为：

锯齿形螺纹标注内容及在图上的标注方法与梯形螺纹相同，如图所示。

特征代号公称直径×导程（P螺距）旋向

其中：特征代号 B

单线螺纹只标公称直径，多线螺纹标公称直径×导程（P螺距），如 Tr 40X14(P7)。

旋向同普通螺纹。

(5) 非标准螺纹的标注

非标准螺纹除了标注标准螺纹所标内容外，还需要标出中径、顶径的极限尺寸，见图7-9所示。对于特殊螺纹还要在螺纹代号前加注“特”字。

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Jun 19 Thu 2008 09:30
模具分類www.tool-tool.com

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模具是在沖裁、成形沖壓、模鍛、冷鐓、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，以及工程塑料、橡膠、陶瓷等製品的壓塑或注塑的成形加工中，用以在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。

模具具有特定的輪廓或內腔形狀，具有刃口的輪廓形狀可以使坯料按輪廓線形狀發生分離，即進行沖裁；內腔形狀可以使坯料獲得相應的立體形狀。

模具一般分為兩個部分：動模和定模，或凸模和凹模，它們可分可合。分開時裝入坯料或取出制件，合攏時使制件與坯料分離或成形。在沖裁、成形沖壓、模鍛、冷鐓、壓制和壓塑過程中，分離或成形所需的外力通過模具施加在坯料上；在擠壓、壓鑄和注塑過程中，外力則由氣壓、柱塞、沖頭等施加在坯料上，模具承受的是坯料的脹力。

模具除其本身外，還需要模座、模架、導向裝置和制件項出裝置等，這些部件一般都是製成通用型，以適用於一定範圍的不同模具。

模具的應用極為廣泛，大量生產的機電產品，如汽車、自行車、縫紉機、照相機、電機、電器、儀表等，以及日用器具的製造都應用大量模具。

模具基本上是單件生產的，其形狀複雜，對結構強度、剛度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有很高的要求，所以模具生產需要有很高的技術水平。模具的及時供應及其質量，直接影響產品的質量、成本和新產品研製。因此，模具生產的水平是機械製造水平的重要標誌之一。

加工金屬的模具按所採用的加工工藝分類，常用的有：沖壓模，包括沖裁模、彎曲模、拉深模、翻孔模、縮孔模、起伏模、脹形模、整形模等；鍛模，包括模鍛用鍛模、鐓鍛模等；以及擠壓模和壓鑄模。用於加工非金屬和粉末冶金的模具，則按加工對像命名和分類，有塑料模、橡膠模和粉末冶金模等。

沖壓模是用於板料沖壓成形和分離的模具。成形用的模具有型腔，分離用的模具有刃口。最常用的沖壓模只有一個工位，完成一道生產工序。這種模具應用普遍，結構簡單，製造容易，但生產效率低。為提高生產率，可將多道沖壓工序，如落料、拉深、沖孔、切邊等安排在一個模具上，使坯料在一個工位上完成多道沖壓工序，這種模具稱為複合模。

另有將落料、彎曲、拉深、沖孔和切邊等多工序安排在一個模具的不同工位上，在沖壓過程中坯料依次通過多工位被連續沖壓成形，至最後工位成為制件，這種模具稱為級進模，又稱連續模。

沖壓模的特點是：精度高，尺寸準確，有些沖裁模的凸模與凹模的間隙近於0；沖壓速度快，每分鐘可沖壓數十次至上千次；模具壽命長，有些硅鋼片沖裁模壽命在幾百萬次以上。

鍛模是用於熱態金屬模鍛成形的模具。模鍛時，坯料往往經過多次變形才能製成鍛件，這就需要在一個模塊上刻有幾個型腔。金屬依次送至各個型腔，並在型腔內塑性流動，最後充滿型腔，製成鍛件。在模鍛成形中，坯料很難與終鍛時的型腔體積相等，為了避免廢品，常選用稍大一些的坯料。為此，在終鍛模的上、下模分界面的型腔四周設有飛邊槽，以存貯多餘的金屬，成形後將飛邊切去。

鍛模的技術特點是：有多個形式複雜的型腔；工作條件惡劣，1000℃以上熾紅的鋼在模具型腔內變形和流動沖刷；模具要承受鍛錘的高速衝擊或重負載的壓下；在使用過程中常處於急冷、急熱和冷熱交變狀態。因此，模具材料應具有很高的強度、韌性和耐磨性。熱鍛時還須有較高的溫度強度和硬度，並經過強韌化熱處理。

擠壓模是用於將金屬擠壓成形的模具。正擠壓模有一個靜止的凹模和放置坯料的擠壓筒，以及對坯料施加壓力的沖頭。反擠壓模的擠壓筒為凹模，沖頭為凸模。由於金屬需要在很大的壓強下才能從凹模擠出成形，因此，擠壓筒和反擠壓的凹模需要有很高的強度，故常採用多層預應力組合結構。沖頭和凸模的工作長度宜短，避免在高的壓應力下發生不穩和彎曲。

壓鑄模是安裝在壓鑄機上的，能夠將液態金屬在高壓下注入型腔，並保壓至金屬凝固、成形的模具。它主要用於鋁、鋅、銅件，也可用於鋼件。壓鑄模的結構與塑料注射模類似，它由動模與定模構成型腔，用型芯做鑄件的孔腔。金屬在型腔內冷卻、凝固後抽出型芯，分開模具。

壓鑄件一般壁薄中空，有眾多台、筋，形狀結構複雜，尺寸要求較精確，表面較光潔。由於金屬在熔融的高溫下成形，因此壓鑄模需要採用耐高溫的材料製造。

塑料模是用於塑料成形的模具。隨著塑料工業的發展，塑料模需求量日益增多，其產量已佔各類模具產量的首位。常用的塑料模有注射模、壓塑模和擠塑模等。

塑料模工作時，所承受的壓力、溫度都不高，但制件數量很大，表面要求特別光潔。為此，模具材料可選用預淬硬鋼，即先對模具進行熱處理，達到一定硬度後再進行切削加工，以防止熱處理後變形，最後再進行拋磨加工，以提高表面質量。

橡膠模是主要用於輪胎、汽車蓄電池殼、鞋底等橡膠產品成形的模具。一般是將橡膠材料夾入模具內，經蒸汽加熱成形，也有與塑料注射模相似的橡膠注射模。

粉末冶金模是將固體金屬粉末壓製成形的模具。工作時，將金屬粉末定量地倒入下模，然後上模壓下、閉合、成形，再用頂料裝置頂出預制坯，並送入燒結爐內燒結，遂製成粉末冶金零件。

一般粉末冶金件的空隙很大，占總體積的15％左右，成形壓力不大，模具結構較簡單，精度、表面粗糙度要求一般，所以對模具無特殊要求。為了減少空隙、提高密度和強度，對燒結後的坯件，再進行一次熱鍛，通稱粉末鍛造，所用的模具與模鍛模相似。

由於模具是進行成型加工的工具，所以要求尺寸精確、表面光潔、結構合理、生產效率高、易於自動化；並且還要製造容易、壽命高、成本低；另外還要考慮到設計符合工藝需要，經濟合理等。

模具結構設計和參數選擇須考慮剛性、導向性、卸料機構、定位方法、間隙大小等因素，模具上的易損件應容易更換。對於塑料模和壓鑄模，還要考慮合理的澆注系統、熔融塑料或金屬流動狀態，以及進入型腔的位置與方向。為了提高生產率、減少流道澆注損失，可採用多型腔模具，即在一模具內能同時完成多個相同或不同的製品。

模具的生產一般為單件、小批生產，在製造要求嚴格、精確。因此多採用精密的加工設備和測量裝置。按結構特點，模具一般分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。

平面沖裁模可用電火花加工初成形，再用成形磨削、坐標磨削等方法進一步提高精度。坐標磨床一般用於模具的精密定位，以保證精密孔徑和孔距。也可用計算機數控連續軌跡坐標磨床，磨削任何曲線形狀的凸模和凹模。

型腔模主要用於立體形狀工件的成形，因此在長、寬、高三個方向都有尺寸要求，形狀複雜，製造難度較大。像冷擠壓模、壓鑄模、粉末冶金模、塑料模、橡膠模等都屬於型腔模，型腔模多用仿形銑床加工、電火花加工和電解加工。將仿形銑加工與數控聯合應用，和在電火花加工中增加三向平動頭裝置，都可提高型腔的加工質量。

計算機數控多軸銑床、坐標磨削和加工中心機床，是型腔模加工的重要設備。型腔的表面研磨和拋光一般採用電動或風動工具，配以各種研磨、拋光輪和研磨膏粉，或採用超聲波研磨、擠壓珩磨、化學拋光等方法。三坐標測量機和光學投影比較儀是模具製造中常用的精密測量設備。

模具是精密工具，價格昂貴，必須盡量提高使用壽命。模具的正常失效形式主要有磨損、塌陷斷裂、粘合等，不同用途的模具失效形式也各不相同。提高模具壽命的途徑主要是根據應用條件，合理選用模具鋼和確定熱處理規範。

選用在使用溫度下強度高的材料可防止塌陷；提高模具硬度可以減少磨損率；較高的韌性和抗疲勞性能，以及消除電加工的硬化層及加工殘餘應力，可以阻礙裂紋的產生和發展，防止裂斷。

表面處理、潤滑和選用抗粘合性能好的模具材料，是延長模具壽命的重要措施。模具工作表面和基體的要求差異很大，很難用一種材料完全合理地滿足，但可以在工作部位用鑲塊、堆焊、噴鍍和局部強化的辦法提高其綜合性能。此外，合理的操作使用，是消除非正常失效、減緩正常失效的另一途徑。

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Jun 19 Thu 2008 09:16
金屬材料熱處理www.tool-tool.com

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由於氮化層薄，並且較脆，因此要求有較高強度的心部組織，所以要先進行調質熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機械性能和氮化層質量。
鋼在氮化後，不再需要進行淬火便具有很高的表面硬度大於HV850）及耐磨性。
氮化處理溫度低，變形很小，它與滲碳、感應表面淬火相比，變形小得多。
鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程，習慣上碳氮共滲又稱作氰化。目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應用較是廣。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強度，低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。

熱處理應力及其影響
熱處理殘餘力是指工件經熱處理後最終殘存下來的應力,對工件的形狀,&127;尺寸和性能都有極為重要的影響。當它超過材料的屈服強度時, &127;便引起工件的變形,超過材料的強度極限時就會使工件開裂,這是它有害的一面,應當減少和消除。但在一定條件下控制應力使之合理分佈,就可以提高零件的機械性能和使用壽命,變有害為有利。分析鋼在熱處理過程中應力的分佈和變化規律,使之合理分佈對提高產品質量有著深遠的實際意義。例如關於表層殘餘壓應力的合理分佈對零件使用壽命的影響問題已經引起了人們的廣泛重視。

一、鋼的熱處理應力
工件在加熱和冷卻過程中,由於表層和心部的冷卻速度和時間的不一致,形成溫差，就會導致體積膨脹和收縮不均而產生應力,即熱應力。在熱應力的作用下,由於表層開始溫度低於心部,收縮也大於心部而使心部受拉,當冷卻結束時，由於心部最後冷卻體積收縮不能自由進行而使表層受壓心部受拉。即在熱應力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。這種現象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過程中在熱應力作用下產生的不均勻塑性變形愈大,最後形成的殘餘應力就愈大。另一方面鋼在熱處理過程中由於組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時,因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹,&127;工件各部位先後相變，造成體積長大不一致而產生組織應力。組織應力變化的最終結果是表層受拉應力,心部受壓應力,恰好與熱應力相反。組織應力的大小與工件在馬氏體相變區的冷卻速度,形狀，材料的化學成分等因素有關。

實踐證明,任何工件在熱處理過程中,& 127;只要有相變,熱應力和組織應力都會發生。&127;只不過熱應力在組織轉變以前就已經產生了，而組織應力則是在組織轉變過程中產生的,在整個冷卻過程中,熱應力與組織應力綜合作用的結果,&127;就是工件中實際存在的應力。這兩種應力綜合作用的結果是十分複雜的,受著許多因素的影響,如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發展過程來說只有兩種類型,即熱應力和組織應力,作用方向相反時二者抵消,作用方向相同時二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加,兩個應力應有一個占主導因素,熱應力占主導地位時的作用結果是工件心部受拉,表面受壓。&127;組織應力占主導地位時的作用結果是工件心部受壓表面受拉。

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Jun 19 Thu 2008 08:30
淬火鋼的切削加工www.tool-tool.com

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1．什麼是淬火鋼?它有哪些切削特點？

淬火鋼是指金屬經過淬火後，組織為馬氏體，硬度大於HRC50的鋼。它在難切削材料中佔有相當大的比重。

加工淬火鋼的傳統方法是磨削。但為了提高加工效率，解決工件形狀複雜而不能磨削和淬火後產生形狀和位置誤差的問題，往往就需要採用車削、銑削、鏜削、鑽削和鉸削等切削加工方法。淬火鋼在切削時有以下特點：

(1)硬度高、強度高，幾乎沒有塑性：這是淬火鋼的主要切削特點。當淬火鋼的硬度達到HRC50～60時，其強度可達σ_b=2100～2600 MPa，按照被加工材料加工性分級規定，淬火鋼的硬度和強度均為9a級，屬於最難切削的材料。

(2)切削力大、切削溫度高：要從高硬度和高強度的工件上切下切屑，其單位切削力可達4500 MPa。為了改善切削條件，增大散熱面積，刀具選擇較小的主偏角和副偏角。這時會引起振動，要求要有較好的工藝系統剛性。

(3)不易產生積屑瘤：淬火鋼的硬度高、脆性大，切削時不易產生積屑瘤，被加工表面可以獲得較低的表面粗糙度。

(4)刀刃易崩碎、磨損：由於淬火鋼的脆性大，切削時切屑與刀刃接觸短，切削力和切削熱集中在刀具刃口附近，易使刀刃崩碎和磨損。

(5)導熱係數低：一般淬火鋼的導熱係數為7.12 W/(m‧K)，約為45號鋼的1/7。材料的切削加工性等級是9a級，屬於很難切削的材料。由於淬火鋼的導熱係數低，切削熱很難通過切屑帶走，切削溫度很高，加快了刀具磨損。

2．怎樣選擇切削淬火鋼的刀具材料？

合理選擇刀具材料，是切削加工淬火鋼的重要條件。根據淬火鋼的切削特點，刀具材料不僅要有高的硬度、耐磨性、耐熱性，而且要有一定的強度和導熱性。

(1)硬質合金：為了改善硬質合金的性能，在選擇硬質合金時，應優先選擇加入適量TaC或NbC的超細微粒的硬質合金。因為在WC-Co類硬質合金中，加入TaC以後，可將其原來的800℃高溫強度提高150～300 MPa，常溫硬度提高HV40～100。加入NbC以後，高溫強度提高150～300MPa，常溫硬度提高HV70～150。而且TaC和NbC可以細化晶粒，提高硬質合金抗月牙窪磨損的能力。TaC還可以降低摩擦係數，降低切削溫度，增強硬質合金抗熱裂和熱塑性變形的能力，同時也將WC的晶粒細化到0.5～1μm，其硬度提高HRA1.5～2，抗彎強度可提高600～800 MPa，高溫硬度比一般硬質合金高。

常用來切削淬火鋼的硬質合金牌號有：YM051、YM052、YN05、YN10、600、610、726、758、767、813等。

(2)熱壓復合陶瓷和熱壓氮化硅陶瓷：在Al₂O₃中加入TiC等金屬元素並採用熱壓工藝，改善了陶瓷的緻密性，提高了氧化鋁基陶瓷的性能，使它的硬度提高到HRA95.5，抗彎強度可達到800～1200 MPa，耐熱性可達1200℃～1300℃，在使用中可減少粘結和擴散磨損。其主要牌號有AG₂、AG₃、AG₄、LT₃₅、LT₅₅、AT₆等。氮化硅基陶瓷是在Si3N4中加入TiC等金屬元素，其硬度為HRA93～94，抗彎強度為700～1100 MPa。其主要牌號有HS₇₃、HS₈₀、F₈₅、ST₄、TP₄、SM、HDM₁、HDM₂、HDM₃。這兩種陶瓷適用於車、銑、鏜、刨削淬火鋼。

(3)立方氮化硼復合片(PCBN)刀具：它的硬度為HV8000～9000，復合抗彎強度為900～1300 MPa，導熱性比較高，耐熱性為1400℃～1500℃，是刀具材料中最高的。它十分適合於淬火鋼的半精加工和精加工。

綜上所述，切削淬火鋼最好的刀具材料是立方氮化硼，其次是復合陶瓷，再其次是新牌號硬質合金。

作者：鄭文虎張玉林詹明榮

3．怎樣選擇切削淬火鋼刀具的幾何參數？

切削淬火鋼時，光有好的刀具材料，而沒有合理的刀具幾何參數，也不能達到滿意的效果。所以要根據具體的刀具材料、工件材料和切削條件，合理地選擇刀具幾何參數，才能有效地發揮刀具材料應有的切削性能。

(1)前角：前角的大小對切削淬火鋼影響很大。由於淬火鋼的硬度、強度高，切削力大，而且集中在刀具刃口附近。為了避免崩刃和打刀，前角應選零度和負值，一般γ₀=-10°～0°。工件材料硬度高、斷續切削時，應選較大的負前角，γ₀=-10°～-30°。如果採用正前角可轉位刀片時，應磨出b_γ=0.5～1 mm寬，γ₀₁=-5°～-15°較大的負倒稜，以增強刀刃強度。

(2)後角：切削淬火鋼刀具的後角應比一般刀具的後角大一些，以減小後刀面的摩擦，一般α₀=8°～10°為好。

(3)主偏角和副偏角：為了增強刀尖強度和改善散熱條件，主偏角κ_r=30°～60°，副偏角κ』_r=6°～15°。

(4)刃傾角：刃傾角為負值時，可以增大刀尖強度。但負值太大時，會使Fp力增大，在工藝系統剛性差時，引起振動。所以在一般情況下，λ_s=-5°～0°；斷續切削時，λ_s=-10°～-20°；硬齒面刮削滾刀，它的刃傾角λ_s=-30°。

(5)刀尖圓弧半徑：它的大小影響刀尖強度和已加工表面粗糙度。因工藝系統剛性的影響，刀尖圓弧半徑γ_ε=0.5～2 mm為宜。

切削淬火鋼刀具，在合理選好幾何參數的基礎上，必須經過仔細刃磨和研鐾，提高刀具各表面的刃磨質量，使刀具耐用度得到提高。

4．怎樣選擇切削淬火鋼時的切削用量？

切削加工淬火鋼的切削用量，主要根據刀具材料、工件材料的物理力學性能、工件形狀、工藝系統剛性和加工餘量來選擇。在選擇切削用量三要素時，首先考慮選擇合理的切削速度，其次是切削深度，再其次是進給量。

(1)切削速度：一般的淬火鋼耐熱性在200℃～600℃，而硬質合金的耐熱性為800℃～1000℃，陶瓷刀具的耐熱性為1100℃～1200℃，立方氮化硼的耐熱性為1400℃～1500℃。除高速鋼外，一般淬火鋼達到400℃左右時，它的硬度開始下降，而上述刀具材料仍保持它原有的硬度。所以在切削淬火鋼時，充分利用上述這一特性，切削速度不宜選擇太低或太高，以保持刀具有一定的耐用度。從目前的經驗來看，不同的刀具材料切削淬火鋼的切削速度，硬質合金刀具Vc=30～75 m/min；陶瓷刀具Vc=60～120 m/min；立方氮化硼刀具Vc=100～200 m/min。在斷續切削和工件材料硬度太高時，應降低切削速度，一般約為上面最低切削速度的1/2。在連續切削時的最佳切削速度，以切下的切屑呈暗紅色為宜。

(2)切削深度：一般根據加工餘量和工藝系統剛性選擇，一般情況下，αp=0.1～3 mm。

(3)進給量：一般為0.05～0.4 mm/r。在工件材料硬度高或斷續切削時，為了減小單位切削力，應當減小進給量，以防崩刃和打刀。

5．怎樣用陶瓷刀具切削淬火鋼？

採用陶瓷刀具材料切削淬火鋼，比用硬質合金切削淬火鋼，有其顯著的效果。這主要表現在陶瓷刀具的硬度和耐熱性高於硬質合金。用它來製造的車刀、銑刀、螺紋刀具，均可成功地切削淬火鋼，其耐用度均高於YT05、643、YM052等硬質合金。

(1)充分發揮陶瓷刀具材料硬度和耐熱性比硬質合金高這一特點，選擇的切削速度應高於硬質合金切削淬火鋼的切削速度，一般高50％。如在切削速度50 m/min時，陶瓷刀具的後刀面磨損量與硬質合金接近。當切削速度增至95 m/min時，它的耐磨性遠遠高於YT05等硬質合金。如用陶瓷刀片作成的三面刃銑刀，以102 m/min的切削速度銑完深5.2 mm、寬16 mm、長700 mm的淬火鋼鍵槽，刀具基本上無磨損。

(2)陶瓷刀具在切削中受衝擊載荷時，刀具應選擇小的主偏角、大的刀尖圓弧或採用圓形刀片，以增加刀尖強度，避免刀具損壞。如採用圓形陶瓷刀片作成的機夾端銑刀，銑削淬火鋼，Vc=120～150 m/min，Vf=230～290 mm/min，αp =1～2 mm。

(3)應採用負前角和負刃傾角，以利於增加刀刃和刀尖強度。刀刃和刀面的粗糙度Ra要小於0.4μm。

(4)切削時一般不用切削液，若要用，要自始至終充分供給，否則刀片會因熱脹冷縮而產生裂紋。

(5)陶瓷刀具的抗彎強度低於硬質合金的抗彎強度，為了減小刀具單位面積受力，切削時進給量要小一些，一般為f=0.08～0.15 mm/r。

6．怎樣使用立方氮化硼刀具切削淬火鋼？

立方氮化硼刀具(CBN)不僅是製造磨具的好材料，而且它容易修磨(可用金剛石磨輪刃磨)，也是用於製造車刀、鏜刀、銑刀、槍鑽、鉸刀、齒輪刀具等的好材料。CBN主要用來切削各種淬火鋼，也可用來切削其他難切削材料。它不僅有很高的金屬切除率，而且有很好的表面加工質量。切削各種淬火鋼可以有效地代替磨削，減少加工工序，提高生產率。現在市場上所銷售的CBN刀片，大都以它與硬質合金復合片的形式，作成可轉位刀片或刀具，其目的就是提高CBN刀片的抗彎強度。

由於CBN刀具的硬度高(HV8000～9000)，耐熱性高(1400℃～1500℃)，在使用時能允許以高於硬質合金幾倍的切削速度切削淬火鋼，而耐用度是硬度合金的幾倍到幾十倍。表面2-1為切削淬火鋼時CBN刀具與硬質合金刀具對比。

國內生產CBN刀片的廠家有成都工具研究所，生產的牌號為LDP—J；第六砂輪廠生產的DLS—F₁、DLS—F₂、DLS—F₃。還有不少廠家生產CBN可轉位刀片和焊接刀。LDP—J和DLS—F₁主要用於切削各種淬火鋼。DLS—F₂主要用於切削各種鑄鐵。DLS—F₃主要用於切削高溫合金和鈦合金。

CBN刀具不適於低速切削，CBN刀具靠切削時所產生的切削熱，在切削區微小的範圍內軟化工件材料來切削的。

在切削硬度為HRC55～65的材料時，CBN刀具的切削速度應在50～120m／min。銑削時的Vc=100～160 m/min，每分鐘進給量Vf=70～160 mm/min；鉸削時Vc=60～130 m/min，ap=0.1～0.2 mm，f=0.07～0.2 mm/r。CBN刀具主要用於淬火鋼的半精加工和精加工。其加工表面不會像磨削那樣產生燒傷現象，效率比磨削高十倍左右。

CBN刀具切削淬火鋼時的幾何參數是γ₀=-15°～-5°，α₀=α』₀=10°～15°，κ_r=30°～60°，κ』_r=5°～15°，λ_s=0°～10°，γ_ε=0.3～1 mm。

7．用CBN刀具切削淬火鋼時，在哪些情況下代替磨削最為有效？

(1)在數控機床上切削複雜的表面和幾個複雜的表面，代替磨削工序，可以減少1/3～2/3的勞動量，而且能保證很高的位置精度。

(2)形狀複雜的內孔或小孔。如採用磨削，要求砂輪的形狀也相應複雜，有的時候無法磨削，這時採用車削最為有利。

(3)一個零件幾個表面(外圓、內孔、端面、階台、溝槽)都需磨削，這時採用車削，一道工序即可完成，可減去磨削用的工裝。

(4)零件淬火後易變形和留余量小時易造成廢品，這時可留余量大一些，待淬火後，再用CBN刀具切除多餘余量，再磨削，以減少因變形大而產生的廢品。

(5)在加工載荷變動量很大的，困難條件下使用的表面高頻零件，採用CBN刀具加工，工件表面組織和物理力學性能較磨削時好，可以延長零件的使用壽命。

8．怎樣車削淬火鋼滾絲輪的螺紋？

淬火後滾絲輪的螺紋，一般都採用螺紋磨床磨削。但為了提高加工效率和解決沒有螺紋磨的困難，也可採用車削的方法加工。

(1)滾絲輪的技術要求：坯料材質為Cr₁₂MoV合金工具鋼，經淬火後硬度為HRC59，牙距為1.5mm，螺紋頭數為10頭，半角α/2＝30o±25′，牙深為0.922mm，牙尖高h₁＝(0.435±0.042)mm，牙根高h₂＝(0.487(＋0.010/－0.029)mm。

(2)機床與刀具：機床是大連生產的8955型290mm鏟齒車床，機床附件為分度盤。刀具分粗車刀和精車刀，刀具材質為YM052硬質合金。刀具幾何參數為：γ。＝－3o，α。＝5o，α′＝0o～2o，ε_r＝60o20′，λ_s＝－5o，前刀面向螺旋方向傾斜3o。各角度在工具磨磨好後，用金剛石油石鐾研，並在主、副刀刃和刀尖處鐾出負倒稜。

(3)切削用量：切削速度26.2 m/min，粗車螺紋a_P＝0.1～0.15mm，精車a_P＝0.05～0.08mm。在車削中，每走一次刀，分一次頭，以保證每齒均勻地去除余量。

(4)注意事項：為了防止切入切出時刀尖崩刀，在螺紋的兩端各倒30o角。為了準確地控制每次吃刀深度，在橫向進刀放一百分表。

9.怎樣鑽取出在螺紋孔中折斷的絲錐？

用絲錐攻螺紋時，稍微不慎或攻難切削材料的螺紋，往往把絲錐扭斷在孔中，不易取出，使工件成為廢品。為了減少廢品，採用電火花把斷在孔中的絲錐打掉或用硬質合金鑽頭鑽掉。採用硬質合金鑽的辦法簡單，工人易掌握。

(1)刀具：用硬質合金圓棒，磨成如圖2-1所示的四稜鑽，材質為YG6X或YM052、813等。鑽頭直徑應大於絲錐心部直徑。

(2)操作注意事項：在校正好鑽頭和孔的位置後，要把鑽頭和工件固定好。斷在螺孔中的絲錐頭部不平整，開始鑽時一定要慢，以免傷了螺孔和把孔鑽歪。鑽時的切削速度為20～25m/min，要隨時觀察鑽削的情況，及時清除絲錐的碎塊和切屑，直到把斷在孔中的絲錐鑽掉。

10.怎樣用高速鋼鑽頭鑽削硬材料？

這裡所說的硬材料是指熱處理後，其硬度為HRC38～42的材料，或在零件表面經過滲碳、氰化、鍍鉻後，有一層硬化層的表面。在這樣硬的材料或表面上鑽孔，十分困難，有時只能在表面上鑽出一個小坑，鑽頭就發出吱吱叫聲，出現嚴重磨損。這時在沒有硬質合金鑽頭的情況下，可採用改變了幾何參數的高速鋼鑽頭，也能成功地鑽削上述硬材料。鑽硬材料群鑽參數見圖2-2。

為了增加刀刃強度，改善散熱條件，採用了減小前角、加大圓弧槽半徑和外緣刃的刀尖角的辦法。鑽頭的幾何參數如圖2-2所示。鑽孔時應選較短的鑽頭，以增強鑽頭的剛性。工件剛性不足時要增加輔助支承。鑽削用量一般選取νc＝2～5m/min，進給量f＝0.03～0.05mm/r或手動進給。切削液應選用切削油或極壓切削油。

11．用立方氮化硼磨輪磨削高速鋼有哪些優點？

高速鋼是淬火鋼中有特殊用途的鋼種。立方氮化硼磨輪特別適用於磨削高速鋼。由剛玉砂輪磨削高速鋼，特別是磨高釩高速鋼時，磨削力大，磨削溫度高，易發生燒傷，磨粒磨損快，易堵塞，易脫粒，磨削困難。如用立方氮化硼磨輪磨削W18Cr4V、W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V5SiNbA1、W6Mo5Cr4V5Co3SiNbA1、W10Mo4Cr4V3A1等5種高速鋼的試棒時，累計磨去17 mm，磨輪仍然很鋒利。又如用鍍銅的立方氮化硼磨粒的磨輪，磨削W6Mo5Cr4V5SiNbA1高速鋼拉刀，可磨150個刀齒，而用白剛玉砂輪一個刀齒也磨不動，單晶剛玉加微晶剛玉砂輪只能磨出7～8個刀齒。

立方氮化硼磨輪磨削高速鋼有很高的耐用度。它的磨損量是單晶剛玉的1/64，是綠色碳化硅的1/104，是白剛玉的1/99。

立方氮化硼磨輪磨削高速鋼有很高的磨削比。用它磨削高釩高速鋼(W12Cr4V5Co)的磨削比為140，而剛玉類砂輪是10，金剛石磨輪是16。用它磨削超硬高速鋼(W2Mo9Cr4VCo8)的磨削比為660，而剛玉砂輪是10，金剛石磨輪是18。用它磨削鎢鉬高速鋼(W6Mo5Cr4V2)的磨削比為980，剛玉類砂輪為10，金剛石磨輪的磨削比為20。

立方氮化硼磨輪磨削高速鋼時可以避免燒傷。當用剛玉砂輪磨削高速鋼時，很快就磨損，如不及時修整，就會出現燒傷，影響磨削質量。而立方氮化硼磨輪，直到磨耗完也不需要修整，也不會出現燒傷。

立方氮化硼磨輪有很高的切削能力，單位磨削功率比剛玉砂輪小2/3～5/6。

12.切削淬火鋼的實例有哪些？

淬火鋼的切削，是難切削材料最有代表性的一種。以前人們認為它硬度高，只能磨削。現在由於切削技術的進步，以車削、銑削、刨削和鑽削代替磨削也習以為常了。

(1)車冷鐓軸承滾子模具頂桿，材質為合金工具鋼Crl2MoV，淬火後硬度為HRC62～66。由於工件細長，怕淬火，變形大，留了2 mm的余量，給磨削帶來困難，改為車削。採用LT55的陶瓷車刀，刀具幾何參數是：γ。＝－8o，α。＝8o，κ_r＝75o，κ′_r＝15o，γ_ε＝0.5mm。切削用量是：ν_c＝35 m/min，a_P＝0.3～0.5mm，f＝0.1～0.2mm/r。刀具耐用度為25min，表面粗糙度為R_a＝3.2～1.6μm。

(2)刨淬火後的高速鋼，材質為W18Cr4V，硬度為HRC64，工件尺寸120mm×40mm。刀具材料為YM052硬質合金。刀具幾何參數是：γ。＝－10o，α。＝6o～8o，κ_r＝45o，κ′_r＝15o，γ_s＝－10o，γ_ε＝1mm。切削用量是：ν_c＝8 m/min，a_P＝0.5～0.8mm，f＝0.1～0.15mm/行程，刀具耐用度為21min，表面粗糙度為R_a＝3.2μm。

(3)用立方氮化硼刀具車削淬火後的軸承鋼(GCrl5)，硬度為HRC62。工件為軸承外環。刀具幾何參數是：γ。＝－6o，α。＝8o，κ_r＝45o，κ′_r＝45o，γ_ε＝1.2mm，λ_s＝0o。切削用量是：ν_c＝115 m/min，a_P＝0.3mm，f＝0.1～0.2 mm/r。刀具耐用度為55min，表面粗糙度為R_a＝1.6μm。

(4)鑽鉸淬火鋼小孔，工件材質為GCrl5，淬火後的硬度為HRC58～60。鑽孔直徑為聲ψ4(＋0.03,0)mm，深為10mm。此孔是產品改進後加鑽的。鑽頭和鉸刀的材質為YG6X硬質合金，鑽頭形式為非標準麻花鑽，鉸刀為雙刃鉸刀，採用鑽鉸兩道工序，使用的機床是台式鑽床。切削速度為ν_c＝15.5 m/min，手動進給。刃磨一次鑽頭可鑽100多個孔，鉸孔200個以上，質量完全符合工藝要求。

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個人分類：學術研究

Jun 18 Wed 2008 16:58
冷却液的合理使用 www.tool-tool.com

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对于冷却液的应用应采取战略性措施，即将冷却液用于需要的地方，采用环保安全污染小的植物油基，并进行必要的过滤，达到有效地节约能源、经济实用、具有各种程度的可调性、降低设置时间的目标。

在订购金属加工消耗品和评价分析抹布周围存留的冷却液和润滑油的时候，时间也随之流逝了。许多公司都已经深刻认识到，以不同的方式生产高质量的产品是企业生存之本。

选择正确的冷却液并不是达到良好冷却效果的唯一考虑。如果冷却液没有有效地按照合适的温度和压力传送，所使用的冷却液没有采用定位正确和形状合适的喷嘴，所使用的过滤系统与所加工的工作不相匹配，那么在这些情况下所提供的冷却液可能根本起不到什么作用，或者会产生更糟的结果。

技术并不是冷却液和润滑剂供货商所面临的唯一挑战。美国润滑油巨头ITW RocolNorth America公司以及大多数其它供货商都面临着基本库存费用不断上涨的压力。这是一个双重性的挑战，即石油缺乏和价格上涨。为确保向客户提供满足其需要的最佳解决方案，ITW Rocol North America公司不断加强与客户的密切合作。他们制定了双重路线，既提供传统的喷溅式冷却液，又提供带有微润滑（MQL）系统的冷却液。

ITW Rocol North America公司针对MQL市场开发了一种Accu-Lube系列有机冷却液/植物油，用于准干式切削。由于这种植物油具有很多优点，能够解决水基冷却液存在的水箱需要维修和冷却液需要处理等固有问题，因此MQL市场前景非常看好。对于传统的喷溅式冷却而言，该公司最近倾向于采用生物稳定型半合成冷却液，例如Rustlick Ultracut 370R冷却液。

究竟选用喷溅式冷却方式还是MQL方式取决于特定的加工零件。关键的问题在于是否能够将液体输送到零件加工区域，以及将工作环境中产生的油雾限制到了何种严格的程度。如果油雾污染情况十分严重，那么对于使用金属加工冷却液的客户和供货商来说，都将需要作出很多的改变。

冷却液的基础研究

基础研究一直是奔驰石油公司的一个研究重点，特别是高压条件下的润滑剂表面化学特性问题。例如，当刀具与工件接触时会发生什么样的情况？如何有效地使用冷却液中的氯、磷和硫来控制工件的表面光洁度。而且还需要量化薄膜是如何形成的，以及是什么使它们形成的。接下来，也许也是最重要的问题，就是了解这些化学元素如何以一种复杂的过程，打破工件材料表面原子间的结合，例如铁原子间的结合，以及采取控制分裂法来打开表面，达到推进材料从工件上脱落的目的。这些化学物质起着一种高速氢脆剂的作用，通过在滑动接触区表面上形成的薄膜来控制摩擦力。

基础研究与冷却液的生产工艺紧密相关，在这一过程中，其接触压力达到千兆Pa(GPa)以上，或者与某一点有关，在这一点上可以发生任何水平的塑性形变。

植物油的使用

石油价格的不断上涨成为磨削操作的一个不可忽视的问题。趋向于使用溶剂精炼油的原因之一是它对热冲击不那么灵敏。对任何精密磨削操作而言，热稳定性是非常重要的。研究人员发现，在严酷的磨削条件下，水基冷却液由于热稳定性问题会给工件造成损伤。水分会在切削表面上沸腾蒸发，从而造成整个系统处于干磨的状态之下。但倾向于使用油基冷却液的客户也必须了解产生油雾的原因，还需要采用较高压力流量系统来清除油雾。

瑞士巴索公司（Blaser）认为植物油是一个巨大的市场。植物油不仅环保安全，而且还可以使生产效率得以提高。在某一应用案例中，巴索公司的工程师们在改用植物油以后，使生产周期节约了30%。他们发现，在更为困难的加工环境中应用植物油可以获得最高的生产效益。例如，在钛合金加工中采用植物润滑剂可以比加工铝材获得更高的效益。植物油带有极性，这一特性使植物油添加剂可以有效地形成细密均匀分布的表层。巴索公司的客户在开始使用植物油基的产品以后，已经多次称赞它们在提高生产效率方面的能力和好处，而且使用更加频繁，加工速度更快。

此外，植物油可以与切屑一起从机床上排出，所加工生产的零件质量更好，还可节约使用20%～30%。这也一定程度弥补了使用矿物油和植物油之间的成本差距。因为如果仅从价格方面来看，初期使用的植物油基的切削冷却液，其每加仑的价格可以跃升5～9美元，这对生产企业来讲是一笔不小的开支。植物油的另一优点是，大多数植物油的闪点都要比矿物油高，这对于一直使用油产品的那些客户来说，使用植物油显然具有更高的安全性。

巴索公司在高压冷却液和切削油装置研究方面也取得了显著成果。他们开发出了能够控制泡沫和气化的冷却液，这可以使客户充分享受高压带来的提高生产率的优势。在为高压应用领域选用合适的金属加工冷却液时，水质、水箱的大小、周期时间、水泵的配置、压力和通过刀具冷却液的输送都是需要考虑的重要因素。

冷却液过滤器的选择

冷却液过滤器对冷却液的性能发挥起着十分重要的作用。美国马斯达化工公司的产品应用经理Andy Nelson先生认为，过滤器应该使过滤后的冷却液中循环微粒不大于公差范围的10%。例如，公差范围是±0.13 mm，那么就选用能够可靠地去除大于0.0025 mm微粒的过滤器，以确保切屑遗留下来的擦痕或累积误差不影响公差要求。如果要求较高的表面光洁度，那么即使是很小的一点擦痕也会影响表面质量和测量值。而且时间一长，过滤器上也会发生微粒累积现象。因此，定期清除冷却液中累积的微粒是非常必要的，因为它们会使冷却液产生不必要的化学反应，进而影响表面光洁度。

在磨削加工中，冷却液能很快地使砂轮湿润，砂轮变成了一个迅速移动的海绵体，将冷却液带到接触弧面处进行冷却和润滑。砂轮能够吸收的冷却液越多，那么冷却液降低寄生阻力的能力越强。沉积在砂轮上的残留物对砂轮的影响也很大，因此必须注意保持砂轮的标准尺寸，对砂轮进行正常的修整、清洁，清除沉积在砂轮上的微小颗粒。这些残留物一部分是混合硬水中所含的矿物质，另一部分则来自于残油。

残留物中的阳离子，特别是镁离子和钙离子会与冷却液中的湿润剂起化学反应，产生一种柔软的油污残留物而粘附在砂轮表面上，降低了砂轮吸附冷却液的能力。此外，这一化学反应也会降低湿润剂在冷却液中的含量，从而影响其有效地湿润砂轮的能力。如果在冷却液中，加入“过量”的普通“主题”防泡沫剂，其中主要活性成分是不溶于水的“油状”物质（一般是一种或多种硅氧烷复合物乳剂），那么也会发生类似的情况。在“使用很小粒度的硬质封闭式砂轮”时，往往在任何时候都可以发生这些问题。

油雾的控制

在金属加工厂油雾中允许的矿物油数量也许是可以改变的。美国政府工业卫生学者委员会（ACGIH）建议油雾极限是0.2 mg/m3。尽管ACGIH并不是一个管理机构，但美国职业安全和健康署（OSHA）还是接受了他们的建议。

一旦这一新的限制生效以后，它必将会影响到设备制造商和最终用户，并需要对设备作大量的改进。这意味着可更多地使用合成液体，要求系统对油雾具有更好的控制功能。从理论上说，植物油将不包括在内，因此其使用量可能会有所增长。

倾向于使用植物油加工的原因是因为石油的价格不断上涨，以及更大量地使用高压润滑油和通过刀具的润滑油。植物油具有更强的抗泡沫形成特性，还具有更强的抗微生物特性和更强的生物稳定性。

高镁合金和低镁合金的使用量在不断增加，特别是在汽车工业，因为这种材料具有优良的强度与重量比。由于这一发展趋势而引进了其它相关的金属加工冷却液。镁是一种活性金属，与水接触能释放出氢气，这样就容易引起火灾或爆炸。因此，在镁合金加工中采用的冷却液要禁止发生这类反应，这应引起足够的重视。

冷却液和磨削加工

汽车制造商舍得花费上百万美元购置磨床，但是却舍不得在输送管和切削液上投资，这种现在磨削加工行业并不少见。

在磨削加工中，冷却液起着一个特殊的作用，不但对产品的质量起着决定性作用，而且对加工费用也会有很大的影响。砂轮主轴电机所消耗的功率主要分布在砂轮驱动、磨削加工和冷却液传送等方面。磨削中工件所产生的热量必须立即冷却，防止局部温度过高和因进一步升温而造成的材料相位转变。相位转变往往会造成残余应力和白层的形成，降低材料的疲劳寿命，造成材料表面和次表面的裂纹。

采用冷却和润滑液以及选用适当的工艺参数，可以使磨削表面产生的热量降低到最低程度，将所产生的大部分热量由砂轮、切屑和冷却液带走，从而达到生产工艺的冷却目的。
冷却液的输送压力、流量、温度和流向等都对生产工艺的质量和经济性有很大影响。压力控制液体的流速，流量和温度控制液体的导热速度，流向可以使液体清除在砂轮周围运动的空气障碍。喷射的液体必须对准砂轮前的磨削区，为空气的流通打开一条通道。

冷却液流量的大小取决于所使用的砂轮，而在磨削过程中消耗的主轴功率所产生的热量需要冷却。在许多情况下，花费在冷却液喷嘴和液泵/过滤设计上的时间往往接近于机床的运行时间。在其它情况下，机床制造商将可弯曲的塑料喷嘴或小直径弯曲金属管为基础，提供一种简单的喷嘴系统，尤其是对工具磨床和宇航产品的磨床而言。冷却液的喷射压力应与砂轮的转速相匹配，一般在0.4～0.2 kPa之间。而塑料喷嘴只能以低得多的压力运动或分流，开放式的小直径管子甚至会因喷射力的反作用力而向后退缩，因此不适于应用。与喷嘴有关的其它问题还包括高压射流裂散问题、出口前管内高压喘流问题、与砂轮的极度接近问题和以试凑法接近目标问题。

对于连贯喷射的圆形喷嘴与高度可配置性相结合方式已经过广泛的试验。在最近进行的一项案例研究中，客户以矿物油作为冷却液对透平叶片的叶根形状进行磨削加工，结果发现具有如下优点：

□ 砂轮使用寿命提高一倍，砂轮在每次修整后，玻璃状CBN含量增加了25%；
□ 降低了推断力，加工精度进一步提高；
□ 消除了研磨烧伤和磨削裂纹；
□ 采用激光瞄准以后，设定速度加快；
□ 降低了液泵和冷却装置的能耗；
□ 喷嘴对不同加工零件的可调性程度提高。

对于冷却液的应用应采取战略性措施，也就是说，只将冷却液用于需要的地方，应能有效地节约能源且经济实用。一种优秀的工程产品应具有各种程度的可调性，可降低设置时间。

而且所选用的冷却液应能满足加工需要和成本及生产利益。直接的油类产品，如矿物油、合成油等一般具有较高的润滑性能，而水溶性乳剂型冷却液，如合成水溶性乳剂、半合成水溶性乳剂和油/水混合乳剂是最好的冷却液。

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Jun 18 Wed 2008 11:48
金属加工切削液工程 www.tool-tool.com

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传统的油基切削液成分复杂，由油、洗涤剂，润滑液和其他可能具有毒性的成分组成。切削液制造商开发出复杂添加剂和基于可回收配料的新配方延长其使用寿命，并且比传统油基产品更加安全，需要更少的人工。新里的切削液必须能够防止生物和化学反应，它们可能改变其化学成分从而不利于环境和降低自身稳定性。并且，金属加工过程中所使用的其他流体和润滑液都转变为与冷却液更加兼容，以降低杂质油的风险。

防止雾化的添加剂

在对刀具和移除的切削屑进行冷却与润滑时，切削液不可避免会以雾状小颗粒进人空气中。雾化与很多因素有关，高的切削压力和加工速度，高速旋转的刀具与工件的几何形状，切屑的形成，油的品质和油压比等。未定义切边的加工工艺，例如磨削．会产生大量的油雾。当切削能转化为热能使会释放出大量能量，所以刀具和零件都变得非常热使切削液部分汽化。

根据所选择的添加剂减少油的雾化，通过选择不同基油可以减少汽化。例如，一家汽车制造商通过测试不同种类基油产品，可以将其齿轮箱加工过程中的汽化减少70%。

先进的化学添加剂有助于减少切削液通常具有的对健康和安全的危害。“这些发展包括通过干预使油基或合成切削液更加无害，经创新，改进添加剂的合成切削液，以及自乳化植物油，”Lubrizol Corp.(www.lubrizol.com)的金属加工市场经理Joe Pumhagen说。

以往，与加工中油雾挥发相关的打扫和安全危害都由机械手段来进行控制，如复杂的通风和过滤系统．最近．引入化学干涉手段来抑制油雾。

金属加工切削液通常希望更长的使用寿命，因此，防止雾化的品质在整个寿命期内都应当为恒定，这泥要使用更高降解稳定性的防雾化添加剂。

最早的减少雾化的化学干预剂是高分子聚合物添加剂，稳定切削液并抑制雾化形成。油基切削液通常使用聚异丁烯作为防雾化添加剂。水基则采用聚乙烯氧化物(PEO)。由于PEO降解的敏感性，盖要重复的添加PEO以确保雾化的减少。

已经开发出新里降解稳定聚合物能够克服PEO产生的降解。源自2-丙烯酸胺-2-甲基丙磺酸的单聚合物保证可循环水基切削液更长时间用的优异性能。“所有减少雾化的化学剂应该与机械解决方案同时使用，如油雾收集器，提高通风和空气过滤。当从空气中去除大最的杂质时．化学性减少雾化可有减少相关装置的压力，延长使用寿命增大投资回报，”Purnloagen说道。

杀虫剂是另外一个使切削液安全的可选方法。该化学剂杀死金属加工过程中喜欢潮湿、高温环境的微生物。

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含有复杂添加剂和基于可回收原料的新配方延长其使用寿命
合成切削液和植物基切削液

由于工人和制造商对健康安全和环境危害的关注，现在合成切削液的策略是使其更加安全。这些切削液分为两大类：使用可回收原料，如植物基，和含化学成分诸如酯、碳氢聚合物和聚二醇羟基。植物基油是最常见的可回收合成液，可代替传统切削液。它们满足标准工艺指标，并且有植物基配方的所独有的优点．如优良的润滑性，高薄膜强度(更好的与金属的黏结性)以及高闪点高燃点。例如，一家工厂将其经常使用的闪点约为350°F到400°F(约合 177～204℃，切削技术网站注)的直馏油换成闪点约为640°F(约合338℃，切削技术网站注)植物基切削液后获得更佳的热消散，加工时产生更少的烟雾和更长的刀具寿命。

合成切削液的生态优势众所周知。由于酯和植物合成物都具有极性，它们天然的与金属表面相互吸引，和无极性的油基切削液相比，能够使合成切削液更有效的润滑。例如，在磨削加工中，生物基水水乳冷却液的超级润滑性使每年所使用砂轮成本减少的40%，节省了58%更换砂轮的人工成本。象油基切削液，合成切削液在主要的方面都有高效的特点，通过添加特定增强性能的化学成份，如防腐蚀。

生物基的切削液比油基切削液相比，不容易产生操作人员的皮肤过敏和皮炎．切削液配方中一些植物种子结合液态蜡酯，与人类皮肤表面的油几乎相同，对操作人员的皮肤城有润滑并有益。

有两个困难限制了生物基切削液的使用。首先，它们的成本高于油基产品，然而成本的差异正在缩小。实际上，从季节变化的来看，植物基产品的成本低于油基产品。

第二个是关于乳化的配方难题，但更新的植物基切削液能够自乳化。稳定、植物基的合成切削液能够减少金属加工环境的影响并保持甚至增强其润滑性。

开发半合成切削液——配方中含油成分为10%到40%——是产生更稳定切削液的另外一个方法。这种切削液综合了油基切削液的润滑性和合成切削液的冷却性能。 “防止生物，半合成切削液不会由于生物活动腐蚀，可产生更清洁的零件和设备，更少的雾化，更稳定的刀具性能和更少的产生皮炎的风险。” Henkel Corp.(www.henkelna.com)的技术服务经理说，“我们己经开发出了能和全合成切削液具有相同阻止杂质油性能的半合成切削液产品。”

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多功能切削液

加工操作中所使用的其他液体不可避免会进入切削液成为杂质油，如液压油和导轨润滑油。消除杂质油影响的方法之一是使用多功能油。这些产品延长了冷却液的寿命，由于其即使包含了杂质仍然能够保持其性能。多功能的概念是防止由于这些液体流入积液槽而产生性能的损失，在所有加工过程中使用的液体都含有与冷却液相同的添加剂。例如，在一个引擎加工厂所有加工操作均使用一种多功能油，其黏度为40℃ 时10mm2/s。设备的液压部件使用含有相同添加剂的更高黏度的多功能油品。

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（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для !--more-->

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Jun 18 Wed 2008 11:35
各具特色的切削液 www.tool-tool.com

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切（磨）削液相关技术日新月异，本文荟萃了几家各具特色的切（磨）削液产品及其应用介绍，结合试验研究与实际使用效果，阐明这一领域的技术与产品之发展趋势。

福斯公司关于机床导轨油与水基切削液兼容性的试验

导轨润滑剂广泛用于机床加工，人们在使用中已习惯于单独地评价导轨油及切削液在各自系统中的表现。而实际上至少是在目前，这两者根本无法完全分开，因为大多数的导轨系统采用全损耗的方式进行润滑，导轨油将进入切削液；同时，即使是设计良好的机床，切削液也很难完全避免进入到导轨表面，如通过高压喷射产生的汽雾，飞溅的液滴或其它途径。

这意味着，如果两者的兼容性不佳，便会导致诸如导轨面出现斑渍或腐蚀、导轨运行不畅、电能消耗增加、磨损加剧；切削液浓度不真实、加工性能降低、气味变重、防腐蚀性能降低，稳定性降低等问题的出现。

为此，福斯公司对其RENEP系列导轨油及ECOCOOL系列切削液（类型包括乳化/半合成/全合成）进行了大量试验与现场跟踪，研究结果显示出导轨油与加工冷却液之间的相容与冲突，并表明这两者间的关系将会在多大程度上影响机床导轨。这一研究同时也促使RENEP系列的导轨油能够在使用水基切削液的机床上获得更优表现。

根据福斯方面的实践与分析，在众多互相影响的因素中，导轨油针对切削液的抗乳化性，切削液在导轨油影响下浓度、pH值、电导率及硫化物含量的变化成为主要方面。以下介绍一项试验，其可用于检验导轨油与加工冷却液间的相容性。

先将80%的导轨油与20%的切削液（通常试样浓度为推荐用于铣加工的浓度，约在3-5%之间）在一定条件下充分混合，观察该混合物放置1小时、1天、1周后的状态。在评价相容性时，取1小时及1天的结果，分别用ND,1H，ND,24H表示，评判标准如下：

1分两相完全分离
2分两相几乎完全分离，有很少量的混合相
3分导轨油相与混合相，无切削液相
4分导轨油相、切削液相、混合相、导轨油相与混合相分别>30 Vol.%
5分混合相与切削液相，无导轨油相
6分不分层，全部是混合相

再以各50%的比例混合导轨油与切削液，提取混合24小时后的切削液相（没有切削液相则提取混合相），用NV表示其数值与新鲜切削液相应值的差异，评判标准如下：

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最后，用NZ来综合ND,1H，ND,24H，NV的影响，评价一个导轨油与一个切削液的相容性，根据分析与验证，NZ值按下式计算：

NZ＝ΣNV×0.75＋（ND,1H＋ND,24H×1.5）/2.5

其中NV，ND,1H，ND,24H是指其对应的分数。
NZ最大值为12，表示相容性极差；最小值为1，表示兼容性极佳。
NZ＝1-4：很好/良好的相容性；
NZ>6：极差的相容性/存在相容性问题。

由于对导轨油抵抗切削液乳化的要求较高，建议对DIN 51599的试验方法改进后做一个补充试验，各取相等的规定数量的导轨油与所用切削液，按照方法要求进行试验，如各相能在1个小时内完全分离说明相容性较好。

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图1：导轨润滑剂广泛用于机床加工
不同制造商、不同加工的机床在导轨系统及切削液系统的设计结构及工艺参数上都不一样，因此对导轨油与切削液的相容性需求也不一样。而在实际生产中，加工材质及加工要求、使用环境、对机床的维护情况如何都会影响导轨系统的运行。因此，预先对导轨油及切削液的相容性进行评价，对于消除将来可能产生的风险而言，相当必要而有效。

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图2：有必要预先对导轨油及切削液的相容性进行评价
积架200A剃齿切削油配方

针对剃齿切削工艺的特点，剃齿切削油的各成份组成的初步确定颇有讲究。首先，在基础油的选择方面，如果选择矿物油，其中，芳烃基油易于产生腐蚀，刺激皮肤；石蜡基油粘温性能好，来源也广泛，相对容易购买；若是环烷基油，其溶解性能优良，但是价格较高，国内的资源也相对较少。综合考虑原料的易购性及使用性、经济性，可选择石蜡基基础油HVI150，这也是考虑到剃齿加工属于精加工范畴，合适的黏度对增强油膜强度有益。

其次，在添加剂的选择上有以下7种。

1.极压添加剂

理论上极压添加剂要达到分解温度才起作用，不同类型极压添加剂的分解温度不同，其作用的温度范围也各有不同（图3），根据剃齿切削加工区域的温度状况而采用添加剂复配出相对应的添加剂起作用的温度曲线，即可达到预期的润滑效果。

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图3：添加剂起作用的温度范围
2.油性添加剂

油性添加剂作用在金属加工中温度不高和负荷不重的部位，比如刀后面与工件表面间的相互运动，既可减少摩擦力，同时又能改善加工表面的光洁度。其主要包含动植物油和合成酯等种类，动植物油的润滑性好，其缺点则是碘值高容易腐败；而合成酯则既有良好润滑性又兼具碘值低的优点，是理想的油性剂原料。

3.氯化添加剂

在金属切削加工过程中，最有效且最具价格优势的金属切削加工油添加剂是氯化石蜡，其具有优异的极压性能。通常是在金属加工过程中，一方面氯化石蜡在高压和微量湿气影响下分解，与金属表面反应形成可划动的金属氯化物膜；另一方面，其可借助杂氯原子的亲和力形成高压稳定的吸附层。

在加工速度低和温度适中时，吸附层显现出优异的润滑性，但其润滑性会随着加工温度的提高和速度的增加而降低。中碳链和长碳链氯化石蜡不受国际93/21EEC环保法规限制，因此目前仍作为极压抗磨剂广泛应用于金属加工液中。

4.磷化合物

在适中应力条件下，有机磷化合物作为抗磨添加剂的操作效果很好。其中某些化合物是高效的FZG助促进剂。大多数这类添加剂是中性和酸性磷酸酯衍生物，及其金属盐或胺盐。由于这类化合物中的酸式化合物是最活泼的一种化合物，因而反应活性随中和度而降低。基于磷系添加剂添加量少，多会选择进口的中性磷酸酯类添加剂。

5.硫系添加剂

硫型极压添加剂是金属加工油中最重要的一类化合物。从原理上，可将硫分为活性硫和非活性硫2种。不活泼型含二硫化物桥（X=2）为主，具有只在高温下才反应的比较稳定的C-S键，要求在较高温度释放出硫，更能与非铁金属相兼容，并显示出一定的耐磨性能。 X在3~5之间的活泼型要活泼得多，因为比较不稳定的多硫化物桥的硫即使在低温下也易于得到，要求在比较低的温度下就能释放出硫与金属反应并起作用。活性硫和非活性硫的合理搭配不仅可以得到好的加工效果，还可以有效加强刀具寿命。

6.抗氧添加剂

润滑剂老化的典型特徵是变色和特性焦臭，使用抗氧剂可明显延缓这一老化过程。抗氧剂分为酚类、胺类、有机磷、硫类等。通过对酚类和胺类抗氧剂的复配，经积架石油化工有限公司自行设计的加热试验验证，其可有效延长产品寿命。

7.防锈添加剂

加工后的工件需进行下一工序的加工，在车间或半成品仓库作短期存放，这些表面有一层金属加工液膜的工件应有短期防锈效能，不应在进行再加工前产生锈蚀。考虑到防锈时间不长，并且防锈添加剂与极压剂存在竞争吸附的情况，所以选择石油磺酸盐。

表一 J-200A配方
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综合上述分析，最后确定积架J-200A剃齿切削油配方如表一所示，检测结果见表二。

表二 J-200A检测指标
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国内某大型齿轮厂在剃齿机上使用积架剃齿切削油J-200A，对不锈钢齿轮进行剃齿加工，客户反映加工效果良好，剃齿后的精度完全满足需求。目前该油品已使用两年以上，以其润滑性好、加工工件表面光洁度高获得客户认可。

绿色环保的微量切削润滑技术

微量切削润滑技术是将压缩气体与极微量润滑液混合汽化后，喷射到加工区，从而对刀具和工件之间的加工部位实施有效的润滑。此法所使用的润滑液用量非常少（一般为0.03~0.2L/h），而一台典型的加工中心在进行湿切削时，切削液用量往往高达20~100L/min。

MQL技术只要使用得当，加工后的刀具、工件和切屑都是干燥的，这避免了后期的处理，清洁干净的切屑经压缩后还能够回收使用，完全不污染环境，故又称之为准干式切削。

目前，微量切削润滑技术的加工对象主要用于在铸铁、钢和铝合金上进行锯切、铣面以及各种精密行业的数控加工。美国ACCU-LUBE公司可提供运用于各类金属加工用植物切削油和准干式切削用的微量润滑系统。

近几年来，德国对微量切削润滑装置的年需求量每年都在15,000套上下，而且这一巿场还将进一步扩大。可见，微量切削润滑与新型刀具的结合使用方兴未艾。预计在未来两三年内，德国制造的加工中心中将有5%会采用微量切削润滑与润滑性涂层刀具相结合的技术，以取代冲刷式冷却。

日本的雅仕达公司已将润滑系统集成在主轴中，其流量由CNC过程控制，该单元在6.5s的时间内可钻削10个直径8mm、中心距为20mm的孔，每小时使用一杯润滑油，且大部分被蒸发，切屑中的切削液含量显著降低，从而也大幅节省了相关处理费用。

在许多金属加工中，润滑剂中的添加剂、微生物和其它成份雾化后也同样可能被操作者吸入体内，从而危害呼吸系统、消化系统，甚至可能致癌。此外，油雾还会在厂房上部形成一层粘附物，给日常保养带来麻烦。因此，对不同加工方法所造成的空气油雾微粒浓度展开研究，十分必要。

从环保角度看，传统浇注法与微量切削润滑所造成的空气中油雾微粒浓度是不同的。美国Cicinati大学和Techsolve.Inc公司联合展开研究，对微量切削润滑和冲刷式切削下产生的空气油雾微粒浓度进行对比实验，在Tongil TNV-80CNC立式加工中心上分别以11ml/min和6.5l/min的用量对AISI/SAE 4340钢件进行了钻削和铣削。

结果表明，在较低的切削速度和金属切除率下，钻削时微量切削润滑法造成的空气中油雾微粒生成率（每分钟产生的微粒量）是传统浇注法的340~3300倍；在铣削时则是其100~140倍。在较高速度及金属切除率下，这个比值会更大。

微量切削润滑能大幅减少“刀具－工件”和“刀具－切屑”之间的摩擦，抑制温升、降低刀具磨损、防止粘连并改善工件加工质量，在提高工效的同时又减轻了对环境的污染。而且，相比传统浇注切削方式，微量切削润滑还能明显减少切削液的用量，避免了废液的处理，降低了加工成本（包括切削液的购买费用、储存费用及废液处理费用等），而且在某些条件下能获得相等甚至更好的加工性能。

欧海DIAGRIND 535/15磨削油

德国欧海公司的磨削油DIAGRIND 535/15，在原料上采用了目前比较先进的合成型基础油：氢化裂解油。与通常矿物油类产品相比，该基础油不含任何不饱和烃和芳香烃化合物—这些物质不仅使产品非常不稳定且容易老化，还会危及相关人员的身体健康。

同时，DIAGRIND 535/15含有25~30%的添加剂，其中包括耐极压添加剂、润滑改良剂、抗磨添加剂、抗氧化剂和抗汽化剂等30种原料，全方位确保了产品的加工性能和使用寿命。

从使用寿命这个角度来看，矿物油类产品的寿命约1年，DIAGRIND 535在正常使用情况下3年内无需更换，只需要正常添加。3年后，欧海方面将每年提供一次免费的产品检测，以确定产品是否能够继续使用。据德国欧海公司的经验，该产品的实际使用寿命（经验值）约为5年。

至于损耗量方面，相比矿物油类产品而言，DIAGRIND 535在相近的闪点下拥有更低的粘度（粘度仅为矿物油类产品一半）。故其在加工过程中磨削油被工件带走的数量便很少，较矿物油类产品的损耗量减低了约20~30%。

值得一提的是，由于氢化裂解油具有相当高的纯度和稳定性，使得DIAGRIND 535的粘度不易受到温度波动的影响，这确保了加工过程能在一个非常稳定的条件下进行，确保产品品质如一。而且，得益于氢化裂解油的纯度与稳定性，磨削油不会腐蚀机床内的表面涂层、塑胶管道、橡胶件和密封件。

虽然在价格上，DIAGRIND 535/15高出一般矿物油类产品约一倍，但鉴于其更低的消耗量（减少20~30%）和更长的使用寿命（延至2~3倍），其综合成本比矿物油类产品低出约 30~50%（未计入加工效率、砂轮的损耗、以及更换和处理油品的费用），显示出较优的性价比。

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、BW捨棄式鑽石V卡刀’BW捨棄式金屬圓鋸片、木工捨棄式金屬圓鋸片、PCD木工圓鋸片、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、全鎢鋼V卡刀-電路版專用’全鎢鋼鋸片、焊刃式側銑刀、焊刃式千鳥側銑刀、焊刃式T型銑刀、焊刃式千鳥T型銑刀、焊刃式螺旋機械鉸刀、全鎢鋼斜邊刀電路版專用、鎢鋼焊刃式高速鉸刀、超微粒鎢鋼機械鉸刀、超微粒鎢鋼定點鑽、焊刃式帶柄角度銑刀、焊刃式螺旋立銑刀、焊刃式帶柄倒角銑刀、焊刃式角度銑刀、焊刃式筒型平面銑刀、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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個人分類：學術研究

Jun 18 Wed 2008 11:28
各具特色的切削液 www.tool-tool.com

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切（磨）削液相关技术日新月异，本文荟萃了几家各具特色的切（磨）削液产品及其应用介绍，结合试验研究与实际使用效果，阐明这一领域的技术与产品之发展趋势。

福斯公司关于机床导轨油与水基切削液兼容性的试验

导轨润滑剂广泛用于机床加工，人们在使用中已习惯于单独地评价导轨油及切削液在各自系统中的表现。而实际上至少是在目前，这两者根本无法完全分开，因为大多数的导轨系统采用全损耗的方式进行润滑，导轨油将进入切削液；同时，即使是设计良好的机床，切削液也很难完全避免进入到导轨表面，如通过高压喷射产生的汽雾，飞溅的液滴或其它途径。

这意味着，如果两者的兼容性不佳，便会导致诸如导轨面出现斑渍或腐蚀、导轨运行不畅、电能消耗增加、磨损加剧；切削液浓度不真实、加工性能降低、气味变重、防腐蚀性能降低，稳定性降低等问题的出现。

为此，福斯公司对其RENEP系列导轨油及ECOCOOL系列切削液（类型包括乳化/半合成/全合成）进行了大量试验与现场跟踪，研究结果显示出导轨油与加工冷却液之间的相容与冲突，并表明这两者间的关系将会在多大程度上影响机床导轨。这一研究同时也促使RENEP系列的导轨油能够在使用水基切削液的机床上获得更优表现。

根据福斯方面的实践与分析，在众多互相影响的因素中，导轨油针对切削液的抗乳化性，切削液在导轨油影响下浓度、pH值、电导率及硫化物含量的变化成为主要方面。以下介绍一项试验，其可用于检验导轨油与加工冷却液间的相容性。

先将80%的导轨油与20%的切削液（通常试样浓度为推荐用于铣加工的浓度，约在3-5%之间）在一定条件下充分混合，观察该混合物放置1小时、1天、1周后的状态。在评价相容性时，取1小时及1天的结果，分别用ND,1H，ND,24H表示，评判标准如下：

1分两相完全分离
2分两相几乎完全分离，有很少量的混合相
3分导轨油相与混合相，无切削液相
4分导轨油相、切削液相、混合相、导轨油相与混合相分别>30 Vol.%
5分混合相与切削液相，无导轨油相
6分不分层，全部是混合相

再以各50%的比例混合导轨油与切削液，提取混合24小时后的切削液相（没有切削液相则提取混合相），用NV表示其数值与新鲜切削液相应值的差异，评判标准如下：

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最后，用NZ来综合ND,1H，ND,24H，NV的影响，评价一个导轨油与一个切削液的相容性，根据分析与验证，NZ值按下式计算：

NZ＝ΣNV×0.75＋（ND,1H＋ND,24H×1.5）/2.5

其中NV，ND,1H，ND,24H是指其对应的分数。
NZ最大值为12，表示相容性极差；最小值为1，表示兼容性极佳。
NZ＝1-4：很好/良好的相容性；
NZ>6：极差的相容性/存在相容性问题。

由于对导轨油抵抗切削液乳化的要求较高，建议对DIN 51599的试验方法改进后做一个补充试验，各取相等的规定数量的导轨油与所用切削液，按照方法要求进行试验，如各相能在1个小时内完全分离说明相容性较好。

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图1：导轨润滑剂广泛用于机床加工
不同制造商、不同加工的机床在导轨系统及切削液系统的设计结构及工艺参数上都不一样，因此对导轨油与切削液的相容性需求也不一样。而在实际生产中，加工材质及加工要求、使用环境、对机床的维护情况如何都会影响导轨系统的运行。因此，预先对导轨油及切削液的相容性进行评价，对于消除将来可能产生的风险而言，相当必要而有效。

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图2：有必要预先对导轨油及切削液的相容性进行评价
积架200A剃齿切削油配方

针对剃齿切削工艺的特点，剃齿切削油的各成份组成的初步确定颇有讲究。首先，在基础油的选择方面，如果选择矿物油，其中，芳烃基油易于产生腐蚀，刺激皮肤；石蜡基油粘温性能好，来源也广泛，相对容易购买；若是环烷基油，其溶解性能优良，但是价格较高，国内的资源也相对较少。综合考虑原料的易购性及使用性、经济性，可选择石蜡基基础油HVI150，这也是考虑到剃齿加工属于精加工范畴，合适的黏度对增强油膜强度有益。

其次，在添加剂的选择上有以下7种。

1.极压添加剂

理论上极压添加剂要达到分解温度才起作用，不同类型极压添加剂的分解温度不同，其作用的温度范围也各有不同（图3），根据剃齿切削加工区域的温度状况而采用添加剂复配出相对应的添加剂起作用的温度曲线，即可达到预期的润滑效果。

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图3：添加剂起作用的温度范围
2.油性添加剂

油性添加剂作用在金属加工中温度不高和负荷不重的部位，比如刀后面与工件表面间的相互运动，既可减少摩擦力，同时又能改善加工表面的光洁度。其主要包含动植物油和合成酯等种类，动植物油的润滑性好，其缺点则是碘值高容易腐败；而合成酯则既有良好润滑性又兼具碘值低的优点，是理想的油性剂原料。

3.氯化添加剂

在金属切削加工过程中，最有效且最具价格优势的金属切削加工油添加剂是氯化石蜡，其具有优异的极压性能。通常是在金属加工过程中，一方面氯化石蜡在高压和微量湿气影响下分解，与金属表面反应形成可划动的金属氯化物膜；另一方面，其可借助杂氯原子的亲和力形成高压稳定的吸附层。

在加工速度低和温度适中时，吸附层显现出优异的润滑性，但其润滑性会随着加工温度的提高和速度的增加而降低。中碳链和长碳链氯化石蜡不受国际93/21EEC环保法规限制，因此目前仍作为极压抗磨剂广泛应用于金属加工液中。

4.磷化合物

在适中应力条件下，有机磷化合物作为抗磨添加剂的操作效果很好。其中某些化合物是高效的FZG助促进剂。大多数这类添加剂是中性和酸性磷酸酯衍生物，及其金属盐或胺盐。由于这类化合物中的酸式化合物是最活泼的一种化合物，因而反应活性随中和度而降低。基于磷系添加剂添加量少，多会选择进口的中性磷酸酯类添加剂。

5.硫系添加剂

硫型极压添加剂是金属加工油中最重要的一类化合物。从原理上，可将硫分为活性硫和非活性硫2种。不活泼型含二硫化物桥（X=2）为主，具有只在高温下才反应的比较稳定的C-S键，要求在较高温度释放出硫，更能与非铁金属相兼容，并显示出一定的耐磨性能。 X在3~5之间的活泼型要活泼得多，因为比较不稳定的多硫化物桥的硫即使在低温下也易于得到，要求在比较低的温度下就能释放出硫与金属反应并起作用。活性硫和非活性硫的合理搭配不仅可以得到好的加工效果，还可以有效加强刀具寿命。

6.抗氧添加剂

润滑剂老化的典型特徵是变色和特性焦臭，使用抗氧剂可明显延缓这一老化过程。抗氧剂分为酚类、胺类、有机磷、硫类等。通过对酚类和胺类抗氧剂的复配，经积架石油化工有限公司自行设计的加热试验验证，其可有效延长产品寿命。

7.防锈添加剂

加工后的工件需进行下一工序的加工，在车间或半成品仓库作短期存放，这些表面有一层金属加工液膜的工件应有短期防锈效能，不应在进行再加工前产生锈蚀。考虑到防锈时间不长，并且防锈添加剂与极压剂存在竞争吸附的情况，所以选择石油磺酸盐。

表一 J-200A配方
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综合上述分析，最后确定积架J-200A剃齿切削油配方如表一所示，检测结果见表二。

表二 J-200A检测指标
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国内某大型齿轮厂在剃齿机上使用积架剃齿切削油J-200A，对不锈钢齿轮进行剃齿加工，客户反映加工效果良好，剃齿后的精度完全满足需求。目前该油品已使用两年以上，以其润滑性好、加工工件表面光洁度高获得客户认可。

绿色环保的微量切削润滑技术

微量切削润滑技术是将压缩气体与极微量润滑液混合汽化后，喷射到加工区，从而对刀具和工件之间的加工部位实施有效的润滑。此法所使用的润滑液用量非常少（一般为0.03~0.2L/h），而一台典型的加工中心在进行湿切削时，切削液用量往往高达20~100L/min。

MQL技术只要使用得当，加工后的刀具、工件和切屑都是干燥的，这避免了后期的处理，清洁干净的切屑经压缩后还能够回收使用，完全不污染环境，故又称之为准干式切削。

目前，微量切削润滑技术的加工对象主要用于在铸铁、钢和铝合金上进行锯切、铣面以及各种精密行业的数控加工。美国ACCU-LUBE公司可提供运用于各类金属加工用植物切削油和准干式切削用的微量润滑系统。

近几年来，德国对微量切削润滑装置的年需求量每年都在15,000套上下，而且这一巿场还将进一步扩大。可见，微量切削润滑与新型刀具的结合使用方兴未艾。预计在未来两三年内，德国制造的加工中心中将有5%会采用微量切削润滑与润滑性涂层刀具相结合的技术，以取代冲刷式冷却。

日本的雅仕达公司已将润滑系统集成在主轴中，其流量由CNC过程控制，该单元在6.5s的时间内可钻削10个直径8mm、中心距为20mm的孔，每小时使用一杯润滑油，且大部分被蒸发，切屑中的切削液含量显著降低，从而也大幅节省了相关处理费用。

在许多金属加工中，润滑剂中的添加剂、微生物和其它成份雾化后也同样可能被操作者吸入体内，从而危害呼吸系统、消化系统，甚至可能致癌。此外，油雾还会在厂房上部形成一层粘附物，给日常保养带来麻烦。因此，对不同加工方法所造成的空气油雾微粒浓度展开研究，十分必要。

从环保角度看，传统浇注法与微量切削润滑所造成的空气中油雾微粒浓度是不同的。美国Cicinati大学和Techsolve.Inc公司联合展开研究，对微量切削润滑和冲刷式切削下产生的空气油雾微粒浓度进行对比实验，在Tongil TNV-80CNC立式加工中心上分别以11ml/min和6.5l/min的用量对AISI/SAE 4340钢件进行了钻削和铣削。

结果表明，在较低的切削速度和金属切除率下，钻削时微量切削润滑法造成的空气中油雾微粒生成率（每分钟产生的微粒量）是传统浇注法的340~3300倍；在铣削时则是其100~140倍。在较高速度及金属切除率下，这个比值会更大。

微量切削润滑能大幅减少“刀具－工件”和“刀具－切屑”之间的摩擦，抑制温升、降低刀具磨损、防止粘连并改善工件加工质量，在提高工效的同时又减轻了对环境的污染。而且，相比传统浇注切削方式，微量切削润滑还能明显减少切削液的用量，避免了废液的处理，降低了加工成本（包括切削液的购买费用、储存费用及废液处理费用等），而且在某些条件下能获得相等甚至更好的加工性能。

欧海DIAGRIND 535/15磨削油

德国欧海公司的磨削油DIAGRIND 535/15，在原料上采用了目前比较先进的合成型基础油：氢化裂解油。与通常矿物油类产品相比，该基础油不含任何不饱和烃和芳香烃化合物—这些物质不仅使产品非常不稳定且容易老化，还会危及相关人员的身体健康。

同时，DIAGRIND 535/15含有25~30%的添加剂，其中包括耐极压添加剂、润滑改良剂、抗磨添加剂、抗氧化剂和抗汽化剂等30种原料，全方位确保了产品的加工性能和使用寿命。

从使用寿命这个角度来看，矿物油类产品的寿命约1年，DIAGRIND 535在正常使用情况下3年内无需更换，只需要正常添加。3年后，欧海方面将每年提供一次免费的产品检测，以确定产品是否能够继续使用。据德国欧海公司的经验，该产品的实际使用寿命（经验值）约为5年。

至于损耗量方面，相比矿物油类产品而言，DIAGRIND 535在相近的闪点下拥有更低的粘度（粘度仅为矿物油类产品一半）。故其在加工过程中磨削油被工件带走的数量便很少，较矿物油类产品的损耗量减低了约20~30%。

值得一提的是，由于氢化裂解油具有相当高的纯度和稳定性，使得DIAGRIND 535的粘度不易受到温度波动的影响，这确保了加工过程能在一个非常稳定的条件下进行，确保产品品质如一。而且，得益于氢化裂解油的纯度与稳定性，磨削油不会腐蚀机床内的表面涂层、塑胶管道、橡胶件和密封件。

虽然在价格上，DIAGRIND 535/15高出一般矿物油类产品约一倍，但鉴于其更低的消耗量（减少20~30%）和更长的使用寿命（延至2~3倍），其综合成本比矿物油类产品低出约 30~50%（未计入加工效率、砂轮的损耗、以及更换和处理油品的费用），显示出较优的性价比。

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個人分類：學術研究

Jun 18 Wed 2008 09:49
切削液及其选用 www.tool-tool.com

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一、前言

合理选用冷却润滑液，可以有效地减小切削过程中的摩擦，改善散热条件，而降低切削力，切削温度和刀具磨损，提高刀具耐用度，切削效率和已加工表面质量及降低产品的加工成本。随着科学技术和机械加工工业的不断发展，特别足大量的难切削材料的应用和对产品零件加工质量要求越来越高，这就给切削加工带来了难题。为了使这些难题获得解决，除合理选择别的切削条件外，合理选择切削液也尤为重要。

二．切削的分类

1．水溶液：

其主要成分是水。由于水的导热系数是油的导热系数三倍，所以它的冷却性能好。在其中加入一定量的防锈和汕性添加剂，还能起到一定的防锈和润滑作用。

2．乳化液：

(1)普通乳化液：它是由防锈剂，乳化剂和矿物油配制而成。清洗和冷却性能好，兼有防锈和润滑性能。

(2)防锈乳化液：在普通乳化液中，加入大量的防锈剂，其作用同上，用于防锈要求严格的工序和气候潮湿的地区。

(3)极压乳化液：在乳化液中，添加含硫，磷，氯的极压添加剂，能在切削时的高温，高压下形成吸附膜，起润滑作用。

3．切削油：

(1)矿物油：有5#、7#、10#、20#、30#机械油和柴油，煤油等，适用于一般润滑。

(2)动，植油及复合油：有豆油、菜子油、棉子油、蓖麻油、猪油等。复合油是将动、植、矿三种油混合而成。它具有良好地边界润滑。

(3)极压切削油：它是以矿物油为基础，加入油性，极压添加剂和防锈剂而成。具有动，植物油良好地润滑性能和极压润滑性能。

三．切削液的作用

1.冷却作用：

它可以降低切削温度，提高刀具耐用度和减小工件热变形，保证加工质量。一般的情况下，可降低切削温度50～150℃。

2.润滑作用：

可以减小切屑与前刀面，工件与刀具后刀面的摩擦，以降低切削力，切削热和限制积屑瘤和鳞刺的产生。一般的切削油在200℃左右就失去润滑能力。如加入极压添加剂，就可以在高温(600～1000℃)、高压(1470～1960MPa)条件下起润滑作用。这种润滑叫做极压润滑。

3.清洗作用：

可以将粘附在工件，刀具和机床上的切屑粉末，在一定压力的切削液作用下冲洗干净。

4.防锈作用：

防止机床、工件、刀具受周围介质(水分、空气、手汗)的腐蚀。

四．冷却润滑液中的添加剂

1.油性添加剂：

动植物油、脂肪酸及其皂、脂肪醇及多元醇、酯类、酮类、胺类等化合物。

2.极压添加剂：

含硫、磷、氯等有机化合物。如氯化石腊、四氯化碳、硫化磷酸盐、二烷基二硫代磷酸锌等。含硫的极压切削油在切削过程中和金属起化学反应，生成硫化铁，它的熔点高(1193℃)，硫化膜在高温下不被破坏，在切削钢件时，能在1000℃左右的高温下，仍保持润滑性能；含氯的极压添加剂，如氯化石腊(含氯量为 40～50％)，它的化学性能活泼，在200℃～300℃时和金属起化学反应，氯化物的摩擦系数低于硫化物，有良好地润滑性能，可耐600℃的高温；含磷极压添加剂，与钢铁接触即被吸附，生成磷酸铁化学润滑膜，降低摩擦，比硫氯的效果更为良好。如三种复合使用，润滑效果更为显著。

3.防锈添加剂：

(1)水溶性防锈添加剂：亚硝酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、苯甲酸钠、苯甲酸胺、三乙醇胺等。

(2)油溶性防锈添加剂：石油磺酸钡、石油磺酸钠、环烷酸锌、三壬基萘磺酸钡等。

4.防霉添加剂：

苯粉、五氯粉、硫柳汞等化合物。加入万分之几的防霉添加剂，可杀死细菌和抑制细菌生长，以防切削液变质发臭。

5.抗泡沫添加剂：

二甲基硅油。以防止切削液的使用效果。

6.助溶添加剂：

乙醇、丁乙醇、苯二甲酸脂、乙二醇醚等。

7.乳化剂：

(1)阴离子型：石油磺酸钠、油酸钠皂、松香酸钠皂、高炭酸钠皂、磺化蓖麻油、油酸、三乙醇胺。

(2)非离子型：聚氧乙烯脂肪醇醚(平平加)、聚氧乙烯烷基酚醚(0P)、山梨糖醇油酸酯(司本)、聚氧乙烯山梨糖醇油酸酯(吐温)。

8.乳化稳定剂：

乙二醇、乙醇、正丁醇、二乙二醇单正丁基醚、二甘醇、高碳醇、苯乙醇胺、三乙醇胺等。

五．常用冷却润滑液的配方

1.切削油：

(1)矿物油：5#、7#、10#、20#、30#机械油和轻柴油、煤油。机械油的号数越大，粘度越大。

(2)植物油：豆油、菜子油、棉子油、蓖麻油等。

(3)复合油：煤油50%＋机械油50%；豆油50%＋5。高速机油50%。

(4)极压切削油：

①氯化石腊20%＋二烷基二硫代磷酸锌1%＋高速机油79%。
②氯化石腊40%＋二烷基二硫代磷酸锌1%＋石油磺酸钙1%＋苯骈三氮唑0.2%＋乙醇0.56～0.8%＋5#高速机油余量。
③硫化棉子油7%＋5#高速机械油93%。
④氯化石腊20%＋5#高速机械油80%。

2.乳化液：

(1)普通乳化液：3～5%乳化油(70%＋5#机械油+22%脂肪酸及其皂＋0.5%松香酸钠皂＋4.5%乙醇＋3%石油磺酸钠)加水稀释。

(2)极压乳化液：用5～20%极压乳化油(10%石油磺酸钠＋6%石油磺酸铅＋4%氯化石腊＋3%氯化硬脂酸＋3%油酸＋3%三乙酸胺＋20#机械油余量)加水稀释。

(3)防锈乳化液：是在普通乳化液中增加防锈剂的比例而成。

3.水溶液：

(1)用0.25～0.5%亚硝酸钠＋0.25～0.3%无水碳酸钠＋水余量。
(2)3%油酸钠皂＋0.5%亚硝酸钠+水余量。
(3)10%癸二酸＋17.5%三乙醇胺＋8%亚硝酸钠＋水余量。

六．冷却润滑液的选择

1.选择原则

1.1根据工件材料选择

(1)铸铁、青铜在切削时，一般不用切削液。精加工时，用煤油。
(2)切削铝时，用煤油。
(3)切削有色金属时，不宜用含硫的切削液。
(4)切削镁合金时，用矿物油。
(5)切削一般钢时，采用乳化液。
(6)切削难切削材料时，应采用极压切削液。

1.2根据工艺要求和切削特点选择

(1)粗加工时，应选冷却效果好的切削液。

(2)精加工时，应选润滑效果好的切削液。

(3)加工孔时，应选用浓度大的乳化液或极压切削液。

(4)深孔加工时，应选用含有极压添加剂浓度较低的切削液。

(5)磨削时，应选用清洗作用好的切削液。

(6)用硬质合金、陶瓷和PCD、PCBN刀具切削时，一般不用切削液。要用时，必须自始自终地供给。PCBN刀具在切削时，不能用水质切削液。固为CBN在1000℃以上高温时，会与水起化学反应而被消耗。

2.选用

2.1碳钢

(1)粗加工：

a)3～5%乳化液。
b)铅油或红丹粉10%＋机械油90%，用于粗车蜗杆。

(2)精加工：

a)10～20％的乳化液。
b)10～15％极压乳化液。
c)硫化棉子油的切削油。
d)20％氯化石腊+80％变压器油或30％豆油+20％煤油+50％高速机械油，用于精车丝杠。
e)ccl420％+80％机械油，用于精车蜗杆。

(3)拉削、攻丝、铰孔：

a)10～20％极压乳化液。
b)含氯的切削油。
c)含硫，氯的切削油。
d)含硫化棉子油的切削油。
e)含硫，氯，磷的切削油。
f)30％煤油+70％机械油，用于光刀。
g)MoS2与机械油混合，用于攻丝。

(4)滚齿，插齿：

a)10～20％极压乳化液。
b)含硫，磷，氯的极压切削油。

(5)钻孔：

a)3～5％乳化液。
b)5～10％极压乳化液。

2.2合金钢

(1)粗加工：

a)3～5％乳化液。
b)5～10％极压乳化液。

(2)精加工：

a)10～20％乳化液。
b)10～15％极压乳化液。
c)含硫化棉子油的切削油。

(3)拉削、攻丝、铰孔：

a)10～20％极压乳化液。
b)含硫、磷、氯极压切削油。
c)40#机械油85％+二烷基二硫代磷酸锌5％+石油磺酸钙7％+二硫化钼1％氯化石腊1％+煤油1％。用于攻丝。效果：Vc从1m/min提高到7m/min，丝锥耐用度提高1～3倍，表面粗糙度由Ra6.3降低为Ra3.2。

(4)滚齿、插齿：

a)10～20％极压乳化液。
b)极压切削油。

(5)钻孔：

a)3～5％乳化液。
b)5～10％极压乳化液。
c)ccl4和煤油的混合液钻膜具钢小孔。
d)氯化石腊20％+二烷基二硫代磷酸锌1％+高速机油79％。

2.3不锈钢

(1)粗加工：

a)3～5％乳化液。
b)10～15％极压乳化液。
c)极压切削油。
d)硫化油(含硫2％的机械油)。

(2)精加工：

a)极压切削油。
b)10～15％乳化液。
c)15～20％极压乳化液。
d)硫化油或硫化油80～85％+ccl415～20％。
e)矿物油78～80％+黑机油或植物油和猪油18％+硫1.7％。
f)机械油90％+ ccl410％。
h)煤油50％+油酸25％或植物油25％。
i)煤油60％+松节油20％+油酸20％。

(3)拉削、攻丝、铰孔：

a)15～20％极压乳化液。
b)极压切削油。
c)硫化豆油或植物油。
d)在硫化油中加ccl410～20％或在猪油中加20～30％ccl4或在硫化油中加10～15％煤油用于铰孔。
e)在硫化油中加入15～20％ccl4或白铅油加机械油或煤油稀释氯化石腊或MoS2切削膏用于攻丝。

(4)滚齿、插齿：

a)20～25％极压乳化液。
b)极压切削油。

(5)钻孔：

a)10～15％乳化液。
b)10～20％极压乳化液。
c)极压切削油。
d)硫化油。
e)MoS2切削剂。
f)用肥皂涂抹在小钻头上，用于在台钻小孔。

2.4高温合金

(1)粗加工：

a)3～5％乳化液。
b)10～15％极压乳化液。
c)极压切削油。
d)硫化油。
e)硫酸钾2％+亚硝酸钾1％+三乙醇胺7％+硼酸7～10％+甘油7～10％+水余量。
f)葵二酸7～10％+亚硝酸钠5％+三乙醇胺7～10％+硼酸7～10％+甘油7～10％+水余量。

(2)精加工：

a)10～25％乳化液。
b)15～20％极压乳化液。
c)极压切削油。
d)煤油75％+油酸25％。

(3)拉削、攻丝、铰孔：

a)10～20％极压乳化液。
b)极压切削油。
c)参照不锈钢所用切削液。
d)防锈和电解切削液也适合于拉削和铰孔。

(4)钻孔：

a)10～15％乳化液。
b)10～20％极压乳化液。
c)极压切削油。
d)硫化油。
e)MoS2切削剂。

2.5钛合金

(1)粗加工：

a)3～5％乳化液。

b)极压乳化液。

(2)精加工：

a)极压切削油(石油磺酸钠10％+油酸3％+石油磺酸铅6％+三乙醇胺3.5％氯化石腊4％+氯化硬脂酸3％+20#机械油70.5％)。

b)极压水溶液(氯化脂肪酸，聚氯乙烯0.5～0.8％+磷酸三钠0.5％+三乙醇胺1～2％+亚硝酸钠1.2％+水余量)。

c)CCl4+等量的酒精。

(3)拉削、攻丝、铰孔：

a)极压切削油。
b)蓖麻油。
c)油酸。
d)硫化油。
e)氯化油
f)蓖麻油60％+煤油40％
g)聚醚30％+酯类油30％+7#机械油30％+防锈剂与抗泡剂10％，用于拉削。

(4)钻孔：

a)极压乳化液。

b)极压切削油。

c)电解切削液(癸二酸7～10％+三乙醇胺7～10％+甘油7～10％+硼酸7～10％亚硝酸钠3～5％+余下水)。

d)硫化油。

e)30#机械油60％+煤油40％或30#机械油70％+煤油30％。

2.6铸铁、黄铜

(1)粗加工：

a)10～15％乳化液。

(2)精加工：

a)煤油。
b)煤油与矿物油的混合油。

(3)拉削、攻丝、铰孔：

a)10～15％乳化液。
b)10～20％极压乳化液。
c)煤油。
d)煤油与矿物油的混合油。

2.7紫铜

(1)粗、精加工：

a)3～5％乳化液。
b)煤油。
c)煤油与矿物油的混合油。
d)菜子油。

(2)滚齿、插齿：

a)10～25％乳化液。
b)10～20％极压乳化液。
c)煤油。
d)煤油与矿物油的混合油。

(3)钻孔：

a)3～5％乳化液。
b)煤油。
c)煤油与矿物油的混合油。

2.8铝及其合金

(1)粗、精加工：

a)3～5％乳化液。

b)煤油。

c)煤油与矿物油的混合油。

d)菜子油。

(2)拉削、攻丝、铰孔、滚齿、插齿：

a)10～15％乳化液。

b)10～15％极压乳化液。

c）煤油。

d)煤油与矿物油的混合油。

(3)钻孔：

a)3～5％乳化液。

b)煤油与矿物油的混合油。

C)煤油。

2.9青铜

(1)粗精加工及钻孔：

a)一般不用切削液。可用3～5乳化液。

(2)拉削、攻丝、铰孔、滚齿、插齿

a)10～20％乳化液。

b)10～15％极压乳化液。

c)含氯的切削油。

2.10高强度钢

采用合金钢的切削液。用豆油或菜子油攻丝较好。

2.11钼

用ccl4加20#机械油或用MoS2润滑脂。

2.12纯铁

用碳素钢的切削液。精加工时，可用酒精稀释蓖麻油作切削剂。

2.13橡胶

切削时用酒精或蒸馏水。

磨削时，用苏打1％+亚硝酸钠0.25～0.5％+甘油0.5～1％+余下水。

附：

一.固体润滑剂——MoS2

1.特点：

MoS2 的摩擦系数很小，仅0.05～0.09，它的润滑膜有很高的抗压能力及附着能力，粘附在金属表面的二硫化钼薄膜，能承受3500MPa的压力不被破坏；有很高的化学稳定性，不易与酸碱起作用；温度稳定性好，在400℃左右才分解，当二硫化铝混于油或脂中，与空气接触不充分，氧化温度还可以提高。

2.应用：

它有油剂，水剂和润滑脂三种，也可将二硫化钼与硬脂酸和石腊制成腊笔。用时将二硫化钼润滑剂涂在刀具表面上，可以成倍地提高刀具耐用度和降低工件表面粗糙度，降低切削力，切削热，抑制积屑瘤的产生。

二.MoS2在切削中的作用

1.在车削方面：

(1)在刀具上涂MoS2，刀具耐用度可提高一倍以上。

(2)在精车蜗杆时，在切削剂中加2％的MoS2，可降低工件表面粗糙度。

(3)铰65Mn孔时，在乳化液中加1％MoS2或铰不锈钢孔时，在乳化液中加3％MoS2，不仅工件表面粗糙度低，而且刀具耐用度高。

2.在磨削方面：

在砂轮表面上涂上MoS2，工件表面粗糙度可降低一级。

3.在切削齿轮方面：

在硫化油中加0.5～1％MoS2油剂后，切屑瘤可消除。

4.在复杂刀具方面：

在拉削和推削加工时，在原切削液中添加15～20％的MoS2油剂后，刀具寿命提高近60倍，工件表面粗糙度可降一级。

5.在攻丝方面：

它是润滑性能良好的攻丝切削剂。特别是在挤压攻丝时，唯有MoS2的润滑效果最好。

6.在锯切方面：

在锯条上涂上MoS2后，锯切时噪音小，锯条不易损坏。

7.在难切削材料方面：

如切削钛合金，高温合金，不锈钢时，在刀具上涂MoS2，效果也十分好。

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Jun 17 Tue 2008 17:44
镍铁合金镀前处理经验www.tool-tool.com

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容：

电镀工艺中前处理的重要意义是众所周知的, 但是在电镀光亮性镍铁合金时由于是在弱酸性溶液中直接在钢铁表面上电镀光亮性镀层, 因此钢铁表面洁净程度和钢铁表面电化学特性以及它对电解液的润湿情况, 这些因素对镍铁镀层的质量特别敏感。目前我们常用的前处理方法都有一些不够完善的地方, 比如如下的工艺流程: 电解去油→清洗→强腐蚀→清洗→阳极电解去油→清洗→强腐蚀→清洗→活化, 这种流程虽然去油效果较好, 但是在第二次电解去油槽中往往带入大量的第一次腐蚀时产生的氯化铁, 久而久之致使去油槽变得混浊, 工件上贴附上一层胶态的氢氧化铁, 而这些氢氧化铁往往来不及在第二次腐蚀时清除掉而被裹夹到镀层里面, 从而影响镀层的光泽和发花, 所以是不够理想的。另一种常用的办法是化学去油→电解去油→热水洗→冷水洗→酸洗→活化, 这种流程往往去油不彻底, 特别在自动线上不能杜绝极棒导电不良时, 往往造成较多起泡脱皮。如果用阴极去油代替阳极去油时镀层起皮发花更严重, 而阳极去油由于挂具上的铬溶解于去油液并在阳极转化成六价铬, 进而污染镍铁镀液。我们发现镍铁电镀层的缺陷很高的比例是由于前处理不良造成的。

我们曾仔细地观察到这样一种现象, 一个经过一般去油和盐酸腐蚀的零件。到一个正常配比的镍铁镀液中电镀镍铁合金, 一开始即发现先在零件的一些表面上镀上镀层, 而仍然有一些花花斑斑的表面没有镀上, 这些未镀上的表面逐渐变成黄色, 当电镀继续到10分钟以上时这些黄色的花斑也开始镀上, 但这是灰白色的, 也就是说产生了灰白色的花斑, 如果继续电镀时则逐渐发展成桔皮状的皱皮。我们对这一现象的解释是零件表面洁净程度不良, 在强腐蚀时由于表面张力较高, 置换出的氢气泡吸附在这些不够洁净的表面上。酸洗以后表面看虽然很白净, 但留下了一些肉眼不容易看清楚的痕迹, 在以后电镀时光亮剂使洁净的表面上的电镀层发亮, 而稍稍留下痕迹的区域都是灰白色的，有时甚至是桔皮状的。这种现象可以使轻微的指纹或不明显的抛光痕迹通过镍铁电镀显示出花纹来。

为此我们认为电镀镍铁的较好的前处理流程是① 阳极去油( 60-100℃)5分钟→②热水洗→③阴极去油(60-100℃)5分钟→④热水洗→⑤阳极去油(60-100℃)5分钟→⑥热水洗→⑦流动冷水洗→⑧强腐蚀 →⑨流动冷水洗→⑩弱腐蚀。

这里阳极去油和阴极去油配方是一致的。其中氢氧化钠60-80g/l, 碳酸纳70-90g/l, 磷酸三钠30- 40g/l, 十二烷基硫酸纳O.Olg/lo 配方中的12烷基硫酸钠是作为灭碱雾剂加入的, 其中的磷酸三钠作用是明显的。它对消除发花有较好的作用。在自动线上阳极去油和阴极去油应分别用二台整流器, 否则由于管道和槽体连通而使电流短路, 使去油效果不良。手工线上可以用阴极和阳极同时都挂零件来解决。以上的工艺流程中酸洗的配方是盐酸100-120g/l, 硫酸100-120g/l。 12烷基硫酸钠0.05-0.1 g/l。这里加入12烷基硫酸钠的目的是为了降低酸液的表面张力, 使零件能均匀地被酸液浸润。这种方法可以明显地减少镀层发花的现象。如某厂镀轴皮花盘一段时期经常出现各种白色花纹，后在酸洗槽中加入0.05 g/l12烷基硫酸钠后花斑完全消除。连续几个月来比较稳定。

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個人分類：學術研究

Jun 17 Tue 2008 17:35
镀镍特别毛刺故障排除www.tool-tool.com

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容：

我厂车圈自动环形线电镀工艺为二层镍,工艺流程: 一次阳极去油→清水洗→酸蚀→清水洗→二次阳极去油→清水洗→酸蚀→清水洗→活化→暗镍→光亮镍→镀铬。该自动线为两通道,每通道悬挂两个车圈。在一段时期内，经常出现一种特别的毛刺现象, 毛刺集中出现在里通道靠里边的车圈前面边缘上，同一工位的其他三个车圈没有毛刺, 时重时轻，捉摸不定, 给电镀层的外观及防锈能力带来了一定影响。

起初,我们对暗镍、亮镍两道工序进行了检查,亮镍槽没有问题, 发现镀暗镍后毛刺己形成, 而对前处理没有怀疑,因为车圈最后一道磨光不是干磨,不会产生磁性,而去油两次均为阳极去油,不会有杂质吸附。对暗镍槽可能造成毛刺的原因进行分析: (1) 阳极钛蓝掉落附在其它钛篮上,离工件较近; (2)阳极袋破, 镍渣流出;(3)靠里边的阳极电流是否过大;(4)暗镍镀液是否含杂质量高。

首先对暗镍槽三个阳极棒电流分配进行测量,结果电流分配基本上相同。其次对暗镍液进行综合性大处理，暗镍液打入备用槽内,对暗镍槽进行检查, 没有钛篮掉入及阳极袋破损现象,发现加温管有镍沉积层,并且沉积层在靠近车圈部位的地方己溶解,对加温管进行了绝缘处理,溶液处理完毕后生产,毛刺故障仍然没有排除。又将暗镍槽内靠里边每个工位的车圈取出, 看发生在哪一个工位上, 结果在入槽的第一个工位毛刺便出现, 轻轻一擦毛刺便掉，而毛刺则是细小的铁屑。由此可以断定产生毛刺的原因并不是暗镍工序所致。毛刺出现在前处理过程中,经检查发现车圈经过两次阳极去油后, 靠里边的车圈边缘均有细小的铁屑吸附。

为什么经过去油后,只有靠里边的车圈会有铁屑吸附呢? 我们对车圈成型,车圈表面状况及去油工艺进行分析。

带钢经过压圈机成型,不可避免地会压延出一些细小的铁屑，由于带钢表面有油, 一部分铁屑被粘附在车圈表面, 一部分则被卷入车圈边内, 下道工序磨光仍然会出现一些细小的铁屑。

从理论上讲，车圈经过阳极去油表面有氧气泡析出, 铁屑会从车圈上去掉，然而事实相反铁屑不但没有掉下来,反而集中在车圈边缘上,这说明车圈己被磁化。铜排垂直安装在去油槽里边两端, 当有直流电通过时,周围空间就会产生磁场。车圈运行过程为:车圈上挂具→停留→上升→前进→下降→前进，入一次去油槽去油。停留及上升两动作占整个节拍时间75%, 此时靠里边的车圈离铜排较近,在进一次去油槽前，我们摘下靠里边的车圈放到事先准备好的细小铁屑附近, 铁屑能被车圈吸住。而同一工位其它车圈，则没有

这种现象,这说明受铜排磁场影响,车圈在进入去油槽之前就被磁化。并且车圈经过二次去油，受铜排磁场影响, 磁化程度加强。由于带钢表面含油量大,车圈在去油槽中也相应地采用大电流去油。我们知道,带电导体周围磁场强度与通电导体的电流强度成正比，与通电导体的距离平方成反比。采用大电流去油,车圄的磁化程度更强，吸附的铁屑较多,毛刺较为严重。采用工艺下限的电流密度去油, 虽然车圈被磁化的程度减弱，毛刺较少, 但电流小,去油不净, 会出现花斑及局部脱皮现象。二层镍工艺本身对前处理要求严格, 所以用减小电流来解决毛刺的问题是行不通的,由于机械安装所限, 采用加大车圈与导电体铜排的距离的办法,仍然做不到。

我们找出了产生毛刺的原因，在去油工艺参数不变的情况下,采取了以下措施:

1.定期用棉纱擦掉粘附在压圈机滚子上的铁屑。

2.对进一次去油槽一端影响较大的铜排采取磁场屏蔽。具体做法为: 铜排用薄铁板包围,铜排与铁板之间用软塑料绝缘,这样大大地降低了磁场强度。

3.在二次去油槽后第一个清水槽, 按装强喷淋冲洗装置,把吸附在车圈上的铁屑冲洗掉,定期更换清洗水。

几个月的运行表明, 以上措施效果极为明显, 毛刺的问题得到了解决。造成毛刺的原因虽然很简单, 但找出其原因却费了很大的周折,写此文的目的, 供同行参考。

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（６）ダイヤモンド・

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Jun 17 Tue 2008 16:11
金属表面处理—不锈钢www.tool-tool.com

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：

[方法1]

脱脂常用溶剂：三氯乙烯、丙酮、丁酮、苯、醋酸乙酯。

[方法2]

喷砂或砂布打磨后去脂。

[方法3]

在70-85°C下述溶液中浸渍10min：

硅酸钠6.4焦磷酸钠3.2氢氧化钠3.2去垢粉1水32

用冷水洗后，在93°C干燥。

[方法4]

脱脂后在下述溶液中浸渍10min，温度80°C，PH=12.65:

磷酸钠8.5焦磷酸钠4.2氢氧化钠4.2表面活性剂1.4水380

取出水洗，再在下述溶液中65°C下浸渍3min：

氧化铬20水380

经水洗后干燥。

[方法5]

在下述溶液中于65-70°C浸渍5-10min：

盐酸（37%）2六次甲基四胺5水20

然后加入30%的双氧水，取出水洗，再在93°C下干燥。

[方法6]

在下述溶液中于50°C浸渍10min：

重铬酸钾饱和液0.35硫酸（d=1.84）10

然后刷去炭渣，用蒸馏水洗净，70°C下干燥。此法适宜于要求达到最大剥离强度的场合。

[方法7]

在铅衬槽中，硫酸浓度为500g/l，阳极化90s，电压6V，用水冲洗，蒸馏水洗净，70°C干燥，胶接件为阳极，处理后在5-10%的氧化铬溶液中钝化20min。

[方法8]

在下述溶液中于85-90°C浸渍10min：

草酸37硫酸（d=1.84）36水300

经蒸馏水洗净后，用暖空气干燥。

[方法9]

脱脂后在65°C下述溶液中浸渍10min：

盐酸（d=1.19）52双氧水（30%）2甲醛（38%）10水45

经水洗后，再在下述溶液中浸渍10min，温度65°C：

硫酸（d=1.84）100重铬酸钠10水30

用蒸馏水洗净后，在70°C干燥。

[方法10]

经水溶性工业皂碱洗，40°C热水洗涤5min，120°C烘干后，再在下述溶液中于100°C浸渍2min：

盐酸200磷酸30氢氟酸10

再用40°C热水洗涤5min，40°C下干燥30min。

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Jun 17 Tue 2008 16:05
电镀不良对策一 www.tool-tool.com

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容：

镀层品质不良的发生多半为电镀条件,电镀设备或电镀药水的异常,及人为疏忽所致.通常在现场发生不良时比较容易找出原因克服,但电镀后经过一段时间才发生不良就比较棘手.然而日后与环境中的酸气,氧气,水分等接触,加速氧化腐蚀作用也是必须注意的.以下本章将对电镀不良的发生原因及改善的对策加以探讨说明.

1.表面粗糙:指不平整,不光亮的表面,通常成粗白状

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.素材表面严重粗糙,镀层无法覆盖平整. 1.若为素材严重粗糙,立即停产并通知客户.

2.金属传动轮表面粗糙,且压合过紧,以至于压伤. 2.若传动轮粗糙,可换备用品使用并检查压合紧度.

3.电流密度稍微偏高,部分表面不亮粗糙(尚未烧焦) 3.计算电流密度是否操作过高,若是应降低电流

4.浴温过低,一般镀镍才会发生) 4.待清晰度回升再开机,或降低电流,并立即检查温控系统.

5.PH值过高或过低,一般镀镍或镀金(过低不会)皆会发生. 5.立即调整PH至标准范围.

6.前处理药液腐蚀底材. 6.查核前处理药剂,稀释药剂或更换药剂

2.沾附异物:指端子表面附著之污物.

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.水洗不干净或水质不良(如有微菌). 1.清洗水槽并更换新水.

2.占到收料系统之机械油污. 2.将有油污处做以遮蔽.

3.素材带有类似胶状物,于前处理流程无法去除. 3.须先以溶剂浸泡处理.

4.收料时落地沾到泥土污物. 4.避免落地,若已沾附泥土可用吹气清洁,浸透量很多时,建议重新清洗一次.

5.锡铅结晶物沾附 5.立即去除结晶物.

6刷镀羊毛?纤维丝 6.更换羊毛?并检查接触压力.

7.纸带溶解纤维丝. 7.清槽.

8.皮带脱落屑. 8.更换皮带.

3.密著性不良:指镀层有剥落.起皮,起泡等现象.

(1)可能发生的原因: (2).改善对策:

1.前处理不良,如剥镍. 1.加强前处理.

2.阴极接触不良放电,如剥镍,镍剥金,镍剥锡铅. 2.检查阴极是否接触不良,适时调整.

3.镀液受到严重污染. 3.更换药水

4.产速太慢,底层再次氧化,如镍层在金槽氧化(或金还原),剥锡铅. 4,电镀前须再次活化.

5.水洗不干净. 5.更换新水,必要时清洗水槽.

6.素材氧化严重,如氧化斑,热处理后氧化膜. 6.必须先做除锈及去氧化膜处理,一般使用化学抛光或电解抛光.

7.停机化学置换反应造成. 7.必免停机或剪除不良品

8,操作电压太高,阴极导电头及镀件发热,造成镀层氧化. 8.降低操作电压或检查导线接触状况

9,底层电镀不良(如烧焦),造成下一层剥落. 9.改善底层电镀品质.

10.严重.烧焦所形成剥落 10.参考NO12处理对策.

4.露铜:可清楚看见铜色或黄黑色于低电流处(凹槽处)

(1)可能发生原因: (2)改善对策:

1.前处理不良,油脂,氧化物.异物尚未除去,镀层无法析出. 1.加强前处理或降低产速

2.操作电流密度太低,导致低电流区,镀层无法析出. 2.重新计算电镀条件.

3镍光泽剂过量,导致低电流区,镀层无法析出 3.处理药水,去除过多光泽剂或更新.

4.严重刮伤造成露铜. 4.检查电镀流程,(查参考NO5)

5.未镀到. 5.调整电流位置.

5刮伤:指水平线条状,一般在锡铅镀层比较容易发生.

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.素材本身在冲压时,及造成刮伤. 1.停止生产,待与客户联系.

2.被电镀设备中的金属制具刮伤,如阴极头,烤箱定位器,导轮等. 2.检查电镀流程,适时调整设备和制具.

3.被电镀结晶物刮伤. 3.停止生产,立即去除结晶物.

6.变形(刮歪):指端子形状已经偏离原有尺寸或位置.

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.素材本身在冲压时,或运输时,即造成变形. 1.停止生产,待与客户联系.

2.被电镀设备,制具刮歪(如吹气.定位器,振荡器,槽口,回转轮) 2.检查电镀流程,适时调整设备和制具.

3.盘子过小或卷绕不良,导致出入料时刮歪 3.停止生产,适时调整盘子

4.传动轮转歪, 4.修正传动轮或变更传动方式.

7壓傷：指不規則形狀之凹洞

可能發生的原因：改善對策：

1）本身在沖床加工時，已經壓傷，鍍層無法覆蓋平整

2）傳動輪松動或故障不良，造成壓合時傷到 1）停止生産，待與客戶聯

2）檢查傳動機構，或更換備品

8白霧：指鍍層表面卡一層雲霧狀，不光亮但平整

可能發生的原因：1）前處理不良

2）鍍液受污染

3）錫鉛層愛到酸腐蝕，如停機時受到錫鉛液腐蝕

4）錫鉛藥水溫度過高

5）錫鉛電流密度過低

6）光澤劑不足

7）傳致力輪髒污

8）錫鉛電久進，産生泡沫附著造成改善對策：1）加強前處理

2）更換藥水並提純污染液

3）避免停機，若無法避免時，剪除不良

4）立即檢查溫控系統，並重新設定溫度

5）提高電流密度

6）補足不澤劑傳動輪

7）清潔傳動輪

8）立即去除泡沫

9針孔：指成群、細小圓洞狀（似被鍾紮狀）

可能發生的原因：改善對策：

1.操作的電流密度太 1.降低電流密度

2.电镀溶液表面张力过大，湿润剂不足。 2.补充湿润剂，或检查药水。

3.电镀时间搅拌效果不良。 3.加强搅拌。

4.锡铅浴温过低 4.调整浴温

5.电镀药水受到污染。 5.提纯药水或者更新。

6.前处理不良。 6.加强前处理效果。

10.锡铅重熔：指镀层表面有如山丘平原状（似起泡，但密着性良好），只有锡铅镀层会发生。

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.锡铅阴极过热（电压太高），导致锡铅层重熔。 1.降低电压，并了解为何浴电压过高，在进行修正电镀条件。

2.烤箱温度过高，且烘烤时间过长，导致锡铅层重熔。 2.降低烤箱温度，并检查温控系统。

11.端子熔融：指表面有受热熔成凹洞状，通常是在铜素材（镀镍前）或锡铅电镀时造成。

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.镀镍前或锡铅电镀间的阴极接触不良，放电火花将铜材熔成凹洞。 1.检查阴极，并适时调整。

12.镀层烧焦：指镀层表面严重黑暗，粗糙，如碳色一般。（指高电流密度区）

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.操作电流密度过高。 1.降低电流密度。

2.浴温过低。 2.提高浴温，并检查温控系统。

3.搅拌不良。 3.增加搅拌效果。

4.光泽剂不足。 4.补足光泽剂。

5.PH值过高。 5.修正PH值至标准范围。

6.选镀位置不当。（电子流曲线） 6.重新修正电镀位置，注意电流分布线。

7.整流器滤波不良。 7.检查滤波度是否符合标准，若偏移时须将整流器送修。

13.电镀厚度太高：指实际镀出膜厚超出预计的厚度。

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.传动速度变慢，不准或速度不稳定。 1.检查传动系统，校正产速。

2.电流太高，不准或电流不稳定。 2.检查整流器与阴阳极，适时予以修正。

3.选镀位置变异。 3.检查电镀位置是否偏离，重新调整。

4.药水金属浓度升高，一般镀金较敏感。 4.调整电流或传动速度。

5.药水PH值过高。 5.调整PH值至标准范围。

6.荧光膜厚测试仪偏离，或测试方法错误。 6.校正仪器或确定测试方法。

7.浴温偏高。 7.检查温控系统。

14.电镀厚度不足：指实际镀出膜厚低于预计的厚度

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.传动速度变快，不准或速度不稳定。 1.检查传动系统，校正产速。

2.电流太低，不准或电流不稳定。 2.检查整流器与阴阳极，适时予以修正。

3.选镀位置变异。 3.检查电镀位置是否偏离，重新调整。

4.药水金属浓度降低，或药水被稀释。 4.调整电流或传动速度，必要时须停产。

5.药水PH值偏低。 5.调整PH值至标准范围。

6.荧光膜厚测试仪偏离，或测试方法错误。 6.校正仪器或确定测试方法。

7.浴温偏低。 7.检查温控系统，必要时须停产。

8.镀层结构中有结金，消耗掉部分电流。 8.去除结金物或更换制具。

9.电镀药水搅拌，循环不均或金属补充不及消耗。 9.改善药水循环或补充状况。

15.电镀厚度不均：指实际镀出膜厚时高时低，或分布不均。

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Jun 17 Tue 2008 16:01
电镀不良对策二 www.tool-tool.com

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容：

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.传动速度不稳定。 1.检查传动系统，校正产速。

2.电流不稳定。 2.检查整流器与阴阳极，适时予以修正。

3.端子严重变形，造成选镀位置不稳定。 3.检查电镀位置是否偏离，若素材严重变形制程无法改善，须停产。

4.端子结构造成高低电流分布不均。 4.调整电镀位置，增加搅拌效果。

5.搅拌效果不良。 5.增加搅拌效果。

6.膜厚测试位置有问题，造成误差大。 6.须重新修定测试位置。

7.选镀机构不稳定。 7.改善选镀机构。

16.镀层暗红：通常指金色泽偏暗偏红。

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.镀金药水偏离。 1.重新调整电镀药水。

2.镀层粗糙，烧白再覆盖金层即变红。 2.改善镍层不良。

3.水洗水不净，造成红斑。 3.更换水洗水。

4.镀件未完全干燥，日后氧化发红。 4.检查干燥系统，确定镀件干燥，已发红的端子，可以用稀氰化物清洗。

17.界面黑线，雾线：通常在半镀锡铅层的界面有此现象。

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.阴极反应太大，大量氢气泡沫浮于液面。 1.降低电流。

2.阴极搅拌不良。 2.调整振荡器的频率和振幅。

3. 选镀高度调整不均。 3.检查选镀高度，重新修正。

4.镀槽设计不良，造成泡沫残存于镀槽液面，无法排除。 4.改善镀槽结构。

5.锡铅药水低电流区白雾。 5.修正锡铅药水至最佳槽况。

6.整流器滤波不良。 6.用示波器测量滤波度，确定滤波不良时，检修整流器。

18.焊锡不良：指锡铅镀层沾锡能力不佳。

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.锡铅电镀液受到污染。 1.更换锡铅药水。

2.光泽剂过量，造成镀层碳含量过多。 2.立即作活性炭过滤，或更换药水。

3. 电镀后处理不良（酸液残存，水质不佳，盐类生成，异物附着）。 3.改善流程，改善水质

4.密着不良 4.解决密着不良问题。

5.电镀时电压过高，造成镀件受热氧化，钝化 5.改善导电设备。

6.电流密度过高致镀层结构不良。 6.降低电流密度。

7.搅拌不良致镀层结构不良。 7.增加搅拌效果。

8.浴温过高，致镀层结构不良。 8.立即降低浴温并检查冷却系统。

9.镀层因放置环境较差，时间过久，致镀层氧化，老化。 9.加强包装及改善储存环境。

10.镀层太薄 10.增加电镀层厚度。

11.焊锡温度不正确。 11.检查焊锡温度。

12.镀件形状构造影响。 12.改变判定方法。

13.焊剂不纯物过高。 13.更换焊剂。

14.镀件材质的影响（锡>锡铅>金>铜>磷青铜>黄铜） 14.探讨材质。

15.镀件表面有异物，如油污。 15.去除异物。

16.底层粗糙。 16.改善底层平整度。

19.镀层发黑：不包含烧焦的黑及锡铅界面的黑线。

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.锡铅镀层原已有白雾，日后变黑。 1.参考第8，处理锡铅白雾的对策。

2.镍槽已经受到污染，在低电流区会有黑色镀层。 2.做活性炭处理，或弱电解处理。

3. 镀件受氧化严重发黑腐蚀。 3.须做分析探讨原因。

4.停机造成腐蚀或还原。 4.剪除不良及避免停机。

5.锡铅镀层被阴极导电头释放的火花打到发黑。 5.调整阴极导电头与端子接触良好。

20.锡渣：指锡铅层表面有断断续续细小的锡铅金属，通常料带处最多。

(1)可能发生的原因: (2)改善对策:

1.锡铅药水带出严重在阴极导电座结晶。 1.改善药水带出，及加强清洗流程。

2.在烤箱内摩擦到，高温金属物所刮下。 2.调整烤箱内的制具避免摩擦到端子，及调整烤箱温度。

第六章.镀层检验

在连续电镀业界的镀层检验，一般包括外观检查，膜厚测试，附着能力测试，焊锡能力测试，以及抗腐蚀能力测试，抗老化能力测试，至于电接触阻抗的测试就比较少的厂家有测试。

1. 外观检查：一般厂家在检查外观比较多使用目视法，较严格则会使用4倍或10倍放大镜检查（在许多国际标准规范也是如此，如ASTM）。通常本人建议作业人员先用目视法检查，一旦看到有疑虑的外观时，再使用放大镜观察。而技术人员则建议必须以50~100倍来检查（倍数越高，外观瑕恣越多），甚至分析原因时还得借助200倍以上的显微镜。在电镀层的外观判定标准，一般并无一定的规范，都需要由买卖双方协议。当然表面完全没有瑕恣最好，但这是高难度，不过一般人们对色泽均匀这个定义比较能达成共识（少数会比较要求色泽很亮，那是行外人），因此根据多年的经验汇整以下经常发生的一些外观异常，供参考：

（1）色泽不均，深浅色，异色（如变黑，发红，发黄，白雾等）

（2）光泽度不均匀，明亮度不一，暗淡粗糙。

（3）沾附异物（如水分，毛屑，土灰，油污，结晶物，纤维等）。

（4）不平滑，有凹洞，针孔，颗粒物等。

（5）压伤，刮伤，磨痕，刮歪等各种变形现象及镀件受损情形。

（6）电镀位置不齐，不足，过多，过宽等。

（7）裸漏底层金属现象。

（8）有起泡，剥落，掉金属屑等。

2. 膜厚测试：镀层膜厚测试方法有显微镜测试法，电解测试法，X光荧光测试法，B射线测试法，涡流测试法，滴下测试法等。其中以显微镜测试法最为正确，不过需要时间，设备，技术等支援，不适合检验用，一般用来做分析，研究之用。现在大部分都使用X光荧光测试法，因为准确度高，速度快（几十秒）。其他的方法几乎已经没有人使用了。目前业界使用X-RAY荧光膜厚仪的厂牌有德国的FISCHER，美国的CMI，日本的SEIKO，其测试原理与方法大同小异，但由于厂牌不同，多少会有少许误差，只要使用标准片作好检量线，作好定位工作，作好底材修正，即可将误差降低到最小。不要小看这三项工作，因为他可能让你的过去平白无故净损失膜厚成本10%以上。

3.附着能力测试：或称为密着性测试，方法有弯曲法，胶带法，急冷法，切割法，滚压法，刮磨法等。在端子电镀一般使用弯曲法最多，或是胶带法，二者并用最好。弯曲法比较胶带法严格，有很多场合胶带法是无法测试镀层的附着力。若使用胶带法必须注意一定要使用与Scotch cellophane tape No.600同等粘性胶带（赛路凡胶），否则会失去测试效果。以下提供弯曲胶带并用法作为参考：

（1）先用折弯器将端子弯曲到90度以上，观察弯曲面是否有镀层起皮，剥落等现象。

（2）再将端子折回原来水平角度，观察弯曲面是否有镀层起皮，剥落等现象。

（3）然后再使用规定粘性胶带紧牢地粘贴在已折弯过的端子表面，并以垂直方向迅速撕开胶带，观察胶带上有无剥落金属皮膜。

（4）若目视无法观察清楚，可使用50倍放大镜观察。

4. 焊锡能力测试：一般端子镀锡铅或镀金才有在测试焊锡性，而且测试部位为端子将来要焊锡接在机板上或CABLE线上的部位，通常称之为 soldertail。使用的方法有两种，一种为最常用的焊锡法来检查吃锡是否平滑饱满，依照一般的国际规范吃锡面积至少要超过95%以上方为合格。另一种方法为使用焊锡性测定器，其方法也是利用沾锡时，在规定时间下端子表面吃锡作用力来判定焊锡能力，该方法数据化，所以比起前者算是比较准确，但仪器较昂贵。另外目前有些厂家会先对端子做过老化实验后（水蒸气老化，高温烘烤老化），再测试焊锡能力。锡炉内的焊剂规定使用60/40或63/37锡铅比的无助焊剂的金属，而且锡炉内是需要定期检验其不纯物，因为不纯物会影响吃锡效果，切记。

5.抗腐蚀能力测试：下表为常用的腐蚀试验方法。

镀层种类硝酸蒸汽二氧化硫蒸汽盐水喷雾硫化氢蒸汽水蒸气老化

镍 × × √ × √

金厚金 √ √ √ √

钯镍 × √ √ √ √

锡铅 × × 全面镀 × √

说明：√为适用，×为不适用

（1）硝酸蒸汽腐蚀实验是测试厚金（25µ``以上）镀层的封孔能力，硝酸浓度为70±1%，温度23±3℃，湿度60%，时间为60分钟。实验后镀层表面不可有深兰色，黑色腐蚀点及镀层破裂。

（2）二氧化硫蒸汽腐蚀实验是测试厚金及钯镍镀层的封孔能力，根据AT&T钯镍实验时间为30分钟，根据ASTM厚金（30µ``以上）实验时间为23±1小时。实验后镀层表面不可有有深兰色，黑色腐蚀点及镀层破裂。

（3）盐水喷雾实验是测试薄金，镀镍层的封孔能力及锡铅抗蚀能力，氯化钠浓度为5%，实验温度为35℃，实验时间有24小时，48小时，72小时等。实验后镀层表面不可有绿色，白色腐蚀点，及锡铅层变黑现象。

（4）硫化氢蒸汽腐蚀实验是测试金镀层的封孔能力，实验时间为 2小时（不详），实验后镀层表面不可有绿色，白色腐蚀点。

（5）水蒸气老化实验是测试金镀层的封孔能力，实验时间为 8小时，16小时。实验后镀层表面不可有白色腐蚀点。

目前业界使用最多为盐水喷雾实验和水蒸气老化实验。

5.抗老化能力实验：目前做老化实验用途，除了观察表面是否变色，是否有腐蚀斑点外，在老化实验后，会再拿去测试焊锡能力，或测试接触阻抗是否增加。所以通常在做老化实验有水蒸气老化实验和高温烘烤老化实验。

（1）水蒸气老化实验是利用沸腾的纯水来蒸烤镀层，实验时间为8小时和16小时。

（2）高温烘烤老化实验是利用IR高温烘烤箱来烘烤镀层，条件如下表：

镀层温度时间后续实验

金 250±5℃ 30分钟阻抗测试

锡铅 150±5℃ 60分钟焊锡测试

由于各种试验甚多，无法于此一一介绍，若想进一步了解，可以从各种国际标准去摘录，一般在ISO，ASTM，MIL，JIS，CNS等都有完整收录，规范内容也大同小异。建议可以去购买一本ASTM VOLNUME2.05，所有电镀工程，镀层测试标准都收录在里面。（陶式出版社代理）。以下提供一些经常在使用的实验方法与其内容，给电镀从业者参考。

（1）镀层外观检验范例。

（2）密着能力实验范例。

（3）焊锡能力实验范例。

（4）硝酸蒸汽腐蚀实验范例。

（5）二氧化硫腐蚀实验范例。

（6）盐水喷雾腐蚀实验范例。

（1）镀层外观检验范例

一.目的：在规范电镀成品外观检验的方法和判定的标准

二.检验仪器：1.肉眼。

2.20倍放大镜。

三.检验步骤：

1.取样品放在深色背景下，用标准白色光源以垂直方向照射。

2.在45度方向距样品一定的目视距离检查（如图）

3.若在目视下无法判定外观不良属何种不良现象时，可以20倍放大镜观察了解。

四.判定方法：

（1）色泽均匀，不可有深浅色，异色（如变黑，发红，发黄，白雾等）的现象。

（2）光泽度均匀，不可有明亮度不一，暗淡粗糙的现象。

（3）不可沾有任何异物（如毛屑，土灰，油污，结晶物，纤维等）。

（4）平滑性好，不可有凹洞，颗粒物等。

（5）不可有压伤，刮伤，磨痕，刮歪等各种变形现象及镀件受损情形。

（6）电镀位置不可有不齐，不足，过多，过宽等现象。

（7）不可有裸漏底层金属现象。

（8）镀层不可有起泡，剥落等密着不良情形。

（9）必须干燥，不可沾有水分。

五.参考资料：1.CNS-4157

（2）密着能力实验范例。

1.折弯实验法：

以1.2~4.0mm的折弯器或相当于试样厚度的弯曲半径，将试样弯曲至90度以上，在以50倍放大镜观察弯曲部分的外表面，若无剥离，起皮等现象，即判定为合格。

2.胶带试验法：

使用Scotch cellophane tape No.600或其他同等粘性的胶带贴试样表面，粘贴后以垂直方向迅速撕开，并以目视观察胶带上有无剥离金属，若无任何镀层剥离现象，即判定为合格。

3.急冷试验法：

将试样在规定温度下（如下表），加热30分钟，然后急速冷却于水中（室温）后烘干，以50倍放大镜观察，若无起泡，剥离等现象，即判定为合格。

Substrate/coating Ni Sn/ Pb Au Pd

Cu & Cu alloy 250℃ 150℃ 250℃ 350℃

4.绕折试验法：

以1mm圆棒对试样做360度绕折四圈以上，绕折的速度，力量需一致，在以50倍放大镜观察，若无剥离，起皮等现象，即判定为合格。

5.参考资料:1.ASTM B571 2.CNS 4824 3. ISO 2819

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Jun 17 Tue 2008 15:56
电镀不良对策三 www.tool-tool.com

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（3）焊锡能力实验范例。

1.目的：

在测试电镀镀层的焊锡能力。

2.试剂:

1.25%(W/W)松香酒精助剂.

2.60 /40 锡铅焊锡剂.

3.仪器：

1.锡炉（300℃温控系统）

2.恒速机械臂。

3.液体比重计。

4.20倍放大镜。

5.记时器。

6.刮勺

4.试验步骤：

1.试验前先将锡炉预热至245℃或规定温度。

2.若样品需作老化处理，必须先将老化后的样品以热风干燥（温度不可超过180℃）。

3.将样品需要焊锡的部分浸入助焊剂中5到10秒。

4.样品从助焊剂取出10到60秒，浸入锡炉5秒左右（沾锡前需确定锡炉的温度无误及锡面无氧化渣），样品浸入的深度必须覆盖到测试部位。

5.待样品冷却后用干净的异丙醇清洗残留助焊剂。

5.注意事项：

1.做此试验必须在通风良好处，并戴手套，面具以防水蒸气及锡铅焊剂烫伤。

2.锡炉内至少容纳2磅以上的锡铅焊剂，并且定期分析焊剂中的不纯物，若不纯物含量超过表一所示的值时应立即更换焊剂。

3.助焊剂比重必须维持在0.903±0.005g /cm3（25℃时测试），不用时必须密封。

4.样品必须干净，不可沾有异物，水分，也不可用手触摸。

5.样品浸入和取出锡炉的速度需为2.54±0.63cm/ sec。

6.端子掉入锡炉内一定要取出，避免造成污染。

6.判定方法：

1.试验后的样品在20倍放大镜下观察。

2.若95%以上的面积有沾锡，且无不平整，针孔，破损情形时即判定为合格。

7.老化处理：

1.注入纯水于老化槽，液位高需要有5.08cm，并加热到沸腾。

2.将样品悬挂于试样架上，样品需离液面在3.81~6.35cm处，并开启补充水（补充水流速需与水蒸发速度相等）。

3.盖上7/8的面积，其余面积为让水蒸气散遗之用，开始记时到所规定的时间。

4.处理时间一到立即取出样品并干燥。

8.参考资料： 1.ASTM B678-86 2.MIL-STD 202F-208E

Cu 0.250-0.300 Cd 0.010-0.020

Au 0.100-0.200 In -----------

Ag 0.150-0.250 Fe 0.020-0.025

Al 0.005-0.008 Ni 0.020-0.020

As 0.040-0.050 Zn 0.005-0.008

Bi 0.250-0.300 Cu+Au 0.300-0.400

（4）硝酸蒸汽腐蚀实验范例。

一.目的：利用硝酸蒸气腐蚀来测试金镀层的封孔性好坏

二.试剂：1.硝酸（浓度69-71%，比重1.415-1.420）

三.仪器: 1.烘箱(200℃温控系统)

2.恒温恒湿仪.

3.试验箱(容积9-12L,液面面积大于25平方厘米.

4.20倍放大镜。

四.检验步骤：

1.样品以酒精或其他溶剂完全洗干净并吹干后，用20倍放大镜观察，确定无杂质沾附，若仍有杂质则重复清洗到干净为止。

2取硝酸300ml倒入试验箱底部，立刻盖上盖子。

3.30±5分钟后，将步骤1的样品放入试验箱内，立刻盖上盖子，以免蒸汽逸失过多。

4.将整个试验箱置于恒温恒湿仪或者在温度为23±3℃，湿度60%以下的环境下。

5.60±5分钟后，取出样品放入烘箱125±5℃烘烤30±5分钟。

6.自烘箱取出样品，放大10倍观察其腐蚀情形。

五.注意事项：

（1）作此实验必须在通风良好处，并戴手套，面具以防止硝酸蒸汽伤及皮肤。

（2）样品必须使用耐硝酸蒸汽的材料做支撑架。

（3）样品与试验箱壁距离至少25mm，与其他样品的间距至少20mm，与液面距离75mm，样品

长度至少13mm。

（4）金电镀层厚度至少需在25µ``以上才可以作此实验（如下）。

（5）试验箱必须为密封，以防止硝酸蒸汽外泄，可抹上凡士林。

金厚度（μin） <25>

暴露于硝酸蒸汽中的时间（min） ----- 60±5 75±5

六．判定方法

1.试验后的样品在20倍放大镜下观察。

2.若无深兰色，黑色腐蚀点或镀层破裂，即判定为合格。

七.参考资料：1.ASTM B735

（5）二氧化硫腐蚀实验范例。

一.目的：利用二氧化硫气腐蚀来测试金及钯镀层的封孔性好坏

二.试剂：1.亚硫酸（Sulfurous Acid）6%

2.硫化铵（Ammonium Sulfide）23.5%。

三.仪器: 1.恒温恒湿仪.

2.试验箱(容积9-12L,液面面积大于50平方厘米.

3.20倍放大镜。

四.检验步骤：

1.样品以酒精或其他溶剂完全洗干净并吹干后，用20倍放大镜观察，确定无杂质沾附，若仍有杂质则重复清洗到干净为止。

2．样品若为选镀，则以胶带封贴保护其他部分。

3.取亚硫酸150毫升，倒入试验箱底部，同时将样品置入，立刻盖上盖子，以免蒸汽逸失过多。

4.视不同的厚度分别试验不同时间。（如下表）

5.在二氧化硫蒸汽试验完成前5分钟，取1毫升硫化铵溶液稀释至100毫升，倒入另外一个试验箱，立刻盖上盖子，以防止硫化铵及硫化氢争气逸失过多，并且迅速轻晃试验箱，使硫化铵与水混合。

6.二氧化硫蒸汽试验完成后，迅速将样品移到步骤5的试验箱内（若为选镀样品，此时应将胶带撕去。

五.注意事项：

（1）作此实验必须在通风良好处，并戴手套，面具以防止二氧化硫蒸汽伤及皮肤。

（2）样品必须使用耐二氧化硫蒸汽的材料做支撑架。

（3）样品与试验箱壁距离至少25mm，与其他样品的间距至少20mm，与液面距离75mm，样品

长度至少13mm。

（4）试验箱必须为密封，以防止二氧化硫蒸汽外泄，可抹上凡士林。

六．判定方法：

1.试验后的样品在20倍放大镜下观察。

2.若无深兰色，黑色腐蚀点或镀层破裂，即判定为合格。

七.参考资料：1.ASTM B735

2.AT & T

3.Western Electric Manufacturing　Standard 17000

表一 Pd镀层二氧化硫腐蚀时间：

Reference /Thickness 50µ``以上 50µ``以下

Western Electric 120min 90min

AT & T 30min 30min

表二金镀层二氧化硫腐蚀时间：

Reference /Thickness 30µ``以上 30µ``以下

ASTM B735 23±1Hr 6±0.5Hr

（6）盐水喷雾腐蚀实验范例。

一.目的：利用盐水喷雾腐蚀法来测试电镀层的封孔性好坏

二.试剂：1.盐水溶液（浓度50±10g/L）

三.仪器: 1.盐水喷雾试验机.

2.20倍放大镜。

四.试验条件：

项目配制时试验中备注

盐水溶液浓度（g/L） 50 40~60 最好每天标定浓度一次

PH值 6.5 6.5~7.2 收集后测定试验中的 PH值

压缩空气压力（kgf/cm2） ---- 1.00±0.01 连续不得中断

喷雾量（ml /80 ---- 1.0~2.0 应至少收集16小时求其平均值

---- 47±1

---- 35±1

---- 35±1 每天至少册两次

---- 85%以上其他湿度要求另定

---- 依客户要求而定

五.试液配制：

（1）氯化钠不能含有铜与镍的不纯物，固体内的碘化钠含量需小于0.1%，因为不纯物中可能含有腐蚀抑制剂，所以不纯物总含量需小于0.3%。

（2）盐水溶液在33~35℃时比重应为1.0258~1.0402，在25℃时为1.0292~1.0443。

（3）盐水溶液的PH值以试剂级盐酸或氢氧化钠调整，由于配制试验水的水中含有二氧化碳，二氧化碳在水中的溶解度随温度的改变而影响溶液的PH值，所以须小心控制PH值。

（4）PH值调整法一：常温配制试验液于35℃喷雾，因温度的升高而使部分二氧化碳逸出溶液而升高PH值，所以在常温配制时，PH值应调整在6.5以内，才可以使收集液的PH值在6.5~7.2之间。

（5）PH值调整法二：PH值调整前，使试液先煮沸再冷到35℃，或维持在35℃温度48小时，如此调整的PH值在35℃喷雾时才不会产生太大的变化。

（6）PH值调整法三：先将水加热到35℃以上，以除去溶解的二氧化碳，而后在调制试验液并调整PH值。

（7）为避免喷雾嘴阻塞，此试验液须过滤。

六．实验步骤：

1.样品以酒精或其他溶剂完全洗干净并吹干后，用20倍放大镜观察，确定无杂质沾附，若仍有杂质则重复清洗到干净为止（不得有手纹污染）。

2．取样品放入试验室，其主要表面与铅垂线成15~30度的倾斜，并使每个主要表面能同时接受盐水的喷雾。

3.将盐水喷雾试验机依上表条件设定并启动，即可开始喷雾。

4.喷雾试验完毕，开启试验室上盖时，不得伤及主要表面，迅速用低于38℃的清水洗去沾附的盐粒，用海绵或毛刷除去腐蚀点以外的腐蚀生成物，并干燥。

七.注意事项：1.喷雾嘴不可直接将试验液喷向样品，喷雾室顶部聚集的溶液不得滴落在样品上。

2.样品滴下的试验液不可流回盐水桶而再用。

3.压缩空气不能含有油脂和灰尘。

4.盐水喷雾试验机与其所需的管路应采用钝性材料。

八.判定方法：1.试验后的样品在20倍放大镜下观察。

2.若无黑色腐蚀点或镀层破裂，起泡即判定为合格，或依客户要求而定。

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