导图社区 工程化学（课件）第8章
由海南大学机电工程学院自动化2021-4某吴姓同学制作 仅供参考
根据Procreate官方教程做的笔记，介绍详细，描述全面，希望对感兴趣的小伙伴有所帮助！
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第8章 非化工类生产中的专业知识
8.1 金属清洗与表面处理
8.1.1 金属涂油
两类油脂
可皂化的动植物油脂
不可皂化的矿物油
清洗金属油污的方法
1.溶剂清洗
原理：相似相溶 油污均是有机物，在水中不溶解，而在有机溶剂中能溶解
优点：以浸泡和快干的方式广泛用于各种金属的除油和除脂，一般不腐蚀金属
缺点：除油不彻底，且有机溶剂多易燃、易爆、易挥发、有毒性
常见的清洗溶剂：煤油、汽油、醇类、苯类和某些卤代烃
2.乳化液（乳化清洗剂）清洗
组成：水、溶剂、乳化剂
溶剂
三氯乙烯
二氯甲烷
煤油灯
乳化剂（可采用各种类型的表面活性剂）
表面活性剂
使有机溶剂与水混合，形成乳化液
具有两亲结构
含有 易溶于水的极性亲水基团
-COOH
-CONH2
-OH
-SO3H
含有 不溶于水而溶于有机溶剂的亲油基团
一般是 长链烷基-R
两亲结构使表面活性剂将油和水两相连接起来 功能：分散、润湿、乳化、洗涤、起泡、消泡
优点
油污清洗效果好，工作环境比较安全，工艺容易控制，可进行刷、浸或喷淋操作
能有效地除去金属表面上的各种油污， 包括润滑脂、切屑液、抛光剂及其他固体残余物
当零件需要快速表面清洗，并希望表面残留一层保护膜作为临时保护之用时， 乳化清洗是最理想的清洗方法
与完全用有机溶剂清洗相比，乳化清洗因含溶剂少，比较经济，使用起来也比溶剂清洗安全
3.碱（碱清洗液）清洗
组成
氢氧化钠
作用：提供碱度，与动植物油脂发生皂化反应
对金属有一定的腐蚀作用
铝、锌、锡、铅等两性金属及其合金 不宜使用氢氧化钠除油
碱金属盐
包括
磷酸盐
硅酸盐
碳酸盐
硼酸盐
功能
都呈弱碱性，有一定的皂化能力和缓冲pH的作用
磷酸盐：软化水质，消除水中钙、镁、铁离子产生的软凝沉淀
硅酸盐：铝、锌等金属的缓蚀剂，使其免受碱的侵蚀
表面活性剂与油脂发生乳化，并且分散、悬浮在清洗液中
一般采用阴离子型和非离子型的组合， 以发挥它们的协同作用
添加剂
可提高去污能力的助剂
酒石酸钠、柠檬酸钠、EDTA等配位剂可以与水中的金属离子生成配合物，使水软化
原理
皂化作用
乳化作用
分散作用
4.电解清洗
在电解清洗中，被清洗的工件作为电解池的一个电极浸泡在清洗液中 电流引起电化学反应，在金属表面析出氢气或氧气 气泡对油污的机械刮擦作用和对溶液的搅动作用加速了油污的去除速度
阳极除油
被清洗的工件（金属）是 阳极
有利于表面氧化膜的溶解，使金属表面活化，同时也不会产生氢脆问题
在电流通过时，其表面发生的反应是
阴极除油
被清洗的工件（金属）是 阴极
金属表面发生的化学反应是
在同样的电流下，阴极电解清洗在金属表面产生的气体体积是阳极电解清洗的2倍，油污的去除效率比阳极电解清洗高
但可能产生氢脆问题
周期反向电解除油
周期性改变电流方向的电解清洗
结合了阳极电解清洗和阴极电解清洗
有比较强的清洗作用和除氧化膜的能力
减轻了氢脆的倾向
上述方法 + 结合超声清洗 = 大大提高除油的速度和效果
8.1.2 金属酸洗
可除去表面上的氧化皮（主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO）、锈蚀物和水垢
将金属材料或零件浸于酸溶液中，使铁锈变成可溶性铁盐（Fe3+）和亚铁盐（Fe2+），再与络合剂发生络合反应 生成稳定的铁络离子
酸液与钢铁生成的氢在析出过程中对氧化皮和铁锈层 产生机械剥离作用，使其脱离金属表面
1.酸洗用酸
钢铁材料的酸洗
硫酸、盐酸
有色金属和特殊合金的酸洗
硝酸、氢氟酸、铬酸及它们的组合
2.缓蚀剂
作用：减少酸洗过程中基体金属的溶解，防止过腐蚀和氢脆
原理：选择性地吸附在裸露的基体金属上而不被金属的氧化物所吸附
电解酸洗
用途：对于普通酸洗中难以除去的氧化膜，可以采用电解酸洗， 通常采用阳极电解清洗
原理：氧化膜主要通过电解反应在金属表面产生的氧气的机械作用而除去的
碱性清洗剂清洗
优点：不会造成金属的严重腐蚀而导致的工件尺寸明显改变 （除两性金属Al、Zn、Sn以外）
缺点：清洗剂成本高、速度也较慢
8.1.3 金属表面处理
在金属表面覆盖一层保护膜，使金属与周围介质隔开，防止腐蚀
金属镀层
在金属表面覆盖一层另一种耐腐蚀金属
Zn、Sn、Al、Ni、Cr等
电镀
化学镀
喷镀
非金属涂料
在金属表面涂一层涂料、搪瓷、塑料、沥青或水泥等非金属材料
氧化和磷化处理
用化学方法在金属表面生成一层氧化物或磷酸盐保护膜
金属防锈
防锈乳化油
基础油
乳化剂
防锈剂
常用 油性防锈剂
组成：凡士林、石油磺酸盐、抗氧剂、表面活性剂、溶剂油
喷到金属表面后溶剂挥发，形成坚固致密的膜层
常用 干性防锈剂
组成：PVC粉（聚氯乙烯）、四氢呋喃或其他溶剂及增塑剂
喷到金属表面挥发后，留下一层紧密的塑料薄膜
其他表面处理
金属抛光
用抛光材料对金属制品表面的平整处理，以降低金属制品表面粗糙度，使表面变得平滑，增加金属制品的光泽和外观质量
在金属抛光中，金属表面经摩擦会产生高温，促使物体表面在活化物的作用下，很快形成一层氧化膜，使物体达到平整光亮的目的
抛光材料
固体（抛光膏）
磨料
几乎都是无机物，以氧化物为主
碳化硅、白刚玉、氧化铬、长石粉、石英粉、氮化硼
油脂
作用
把固体磨料均匀黏合和冷却润滑
防止抛物表面产生划痕及促使氧化等化学作用
硬脂酸、油脂、牛油脂、煤油、橄榄油、石蜡、氯化石蜡、小烛石蜡
缺点：间歇式的手工操作，劳动强度大
液体（抛光浆）
添加多种助剂
增稠剂
分散剂
防腐剂
抗水剂
润滑剂
优点：适用于自动化、连续化的抛光操作
8.2 润滑油和润滑脂
8.2.1 润滑原理和润滑油及润滑脂的作用
润滑油的组成
润滑原理
把摩擦系数小的物质涂在机件表面，在机件表面形成膜，起到减少摩擦的作用
需要润滑的机械元件
轴承、气缸、齿轮、导轨、液压泵
降低摩擦
机件表面的摩擦系数减小，同时也降低了因摩擦而消耗的功率损失
冷却作用
由于机件高速运转，因摩擦产生的热量可被润滑油在循环流动中带走
润滑油的粘度越小，流动越快，冷却效果越好
洗涤作用
润滑油可将机件工件中产生的油污和胶状物质洗涤并带到机油过滤器中除去
润滑油的粘度越小，洗涤效果越好
密封及防腐作用
润滑油填入机件空隙中，可避免机件中气、油的泄露
润滑油粘度越大，密封作用越好
润滑油附在金属表面，可防止水、酸、气对金属表面的腐蚀
降低噪声
减小摩擦而降低噪声
8.2.2 润滑油及润滑脂的组成
1.润滑油的组成
润滑油 = 基础油 + 添加剂
1.基础油（主要成分）
矿物油：石油分馏中的高沸点部分及减压分馏的渣油馏分精制得到的
合成油：通过有机合成制得
脂肪酸酯、合成烃、磷酸酯、硅油、聚苯醚、氟油
与矿物油相比，合成油性能较好，但成本高
2.添加剂（质量分数 0.01-5%）
保护金属表面的添加剂
形成吸附膜、防锈、形成高塑性表面
改善润滑油性能的添加剂
增黏剂、降凝剂
保护润滑油的添加剂
抗氧化剂、清净分散剂
2.润滑脂的组成
润滑脂 = 基础油（70-90%）+ 稠化剂（5-20%）+ 添加剂
皂基稠化剂
高级脂肪酸的金属盐
钙皂、钙钠皂、钾皂、铝皂
非皂基稠化剂
烃基稠化剂
多用于防护性润滑脂
有机稠化剂
多用于合成润滑脂
无机稠化剂
多用于高温润滑脂
8.2.3 润滑油的主要性能指标
1.粘度
影响机械的机械效率、摩擦损失和低温启动性等
2.粘度温度特性（黏-温特性）
黏-温特性：黏度随温度变化而变化的特性
3.凝点
用于衡量润滑油的低温流动性
4.酸值
用于衡量润滑油的氧化程度
5.闪点
用于衡量润滑油的挥发性大小的指标
8.3 黏结剂
8.3.1 黏结剂的理论解释
黏结剂=胶黏剂、粘合剂
简称 胶
能把两种同类或不同类材料紧密地结合在一起的物质
1.吸附机理
吸附理论
认为粘附作用来自于 胶黏剂分子和被胶接物分子间的作用力
2.机械结合理论
认为粘附作用来自于 由胶液与结合表面发生 纯机械咬合和镶嵌 而产生的
3.静电作用
4.扩散机理
分子的布朗运动或链段的摆动产生互相扩散现象
5.化学键理论
化学键力
8.3.2 黏结剂的组成
黏结剂 = 基料 + 助剂
基料
发挥黏合作用
常用的合成树脂
酚醛树脂
环氧树脂
聚氨酯树脂
聚丙烯酸树脂
聚乙烯醇缩醛树脂
有机硅树脂
常用的合成橡胶
氯丁橡胶
硅橡胶
助剂：固化剂、溶剂、填料、增塑剂、增韧剂、抗老化剂、防霉剂等
8.3.3 黏结剂的固化
1.热熔胶
热塑性高分子物质经过加热熔融获得流动性，在浸润被粘物表面后冷却固化
优点：无溶剂、安全、经济、黏合速度快，便于机械化作业
2.溶剂型黏结剂
将热塑性高分子化合物溶解在适当的溶剂中，浸润被粘物表面后，溶剂逐渐挥发而固化
优点：固化温度比较低，使用方便
缺点：胶接强度较低，还有溶剂的毒害和易燃的问题
3.乳液黏结剂
4.热固性黏结剂
通过化学反应形成网状交联结构而固化
8.3.4 黏结剂的选择原则
1.根据被粘物的形状
2.根据粘接接头的使用场合
8.4 钢筋混凝土的腐蚀与防腐
8.4.1 混凝土的腐蚀
溶解腐蚀：混凝土中的可溶性成分Ca(OH)2被水溶解、浸出，引起胶凝体水解
软水的腐蚀
化学腐蚀：混凝土中的活性成分与水溶液中的腐蚀物质发生化学反应
酸性溶液及酸性气体的腐蚀
碳酸溶液及二氧化碳气体的腐蚀
膨胀腐蚀：腐蚀剂渗透到混凝土空隙中后产生结晶，结晶积聚、膨胀，产生张力
盐溶液的腐蚀
氯化物的腐蚀
碱溶液的腐蚀
完全浸泡在强碱中
部分浸泡在强碱中
8.4.2 混凝土中钢筋的腐蚀
1.混凝土中钢筋的钝化作用及其条件
2.混凝土中钢筋腐蚀的原因
8.4.3 钢筋混凝土的防腐措施
