化学表面处理

　　金属合金可在适当之化学溶液中于受控制之情况下形成保护性表面被覆层，即保护膜或化学转化膜。因其在化学处理时，表面之金属转变为化合物与底层金属结成一体，故产生抵抗性之表面层，在物理及化学性质上均为底层金属的一部份。保护膜主要用于：“改善金属表面氧化膜的稳定性，防止金属或镀层金属在大气中进一步腐蚀。2.使金属锈蚀减少到最低程度。3.提高油漆、涂料之粘缩性。常见的化学表面处理为磷酸盐处理、铬酸盐处理及氧化处理等三种。

(一)磷酸盐处理

　　磷酸盐处理是把金属放入含有磷酸盐的溶液中进行化学处理，使金属表面形成一种难溶于水且附着性良好的磷酸盐保护膜即磷酸盐皮膜，主要用途为作为油漆之底层及金属冷加工时润滑剂的吸附层。由于磷酸盐皮膜是由一系列大小不同的锌、锰、铁的磷酸氢盐及磷酸盐的晶体组成，故膜层是多孔的，表面积较大，有很好的吸附性，能吸附漆料或大量的润滑剂，因此常用作油漆的底层，或冷冲压减少磨擦及钢管、钢线冷抽的润滑层。磷酸盐皮膜不溶于水，在大气下很稳定，能作为防锈要求不高的保护层，如果把磷酸盐皮膜再进行铬酸盐皮膜封闭处理，浸油或涂漆，可以进一步提高其抗蚀能力。

　　磷酸盐皮膜同硝基漆或台成树脂漆组成之防护系统对钢铁有十分良好的防蚀作用，当调制漆料时应使其粘度能使漆料自由穿透膜孔，漆膜的干燥温度宜在150～180℃之间，最好在烘箱中烘干。当磷酸盐皮膜用于冷变形加工及降低磨擦件表面磨耗时，将膜层浸以油类或皂类润滑物质可提高其使用效果，最简便有效的方法是在钾肥皂溶液中进行浸渍处理。磷酸盐皮膜应用最广的是磷酸铁膜、磷酸锌膜和磷酸锰膜，其中磷酸锌膜和磷酸锰膜不受大气中氧的氧化，耐蚀性较佳。

　　目前台湾螺丝使用的原料主要由中钢供应，中钢所生产之盘元经钢铁厂(例如大中或强新)加工制成线材，再交运至螺丝厂。若材质为碳钢者，加工过程包括盐酸酸洗除锈及磷酸盐处理形成有润滑作用之磷酸盐皮膜，以利抽线且易于冷锻(挤制成锻粗)。若材质为合金钢者，酸洗后需球化处理，退火形成软钢使易于机械加工，再酸洗、磷酸盐处理或石灰皂披覆后抽制。若材质为不锈钢者，则需草酸披覆形成润滑膜以利抽制。螺丝厂完成线材之线径、真圆度、表面伤痕或腐蚀之检验后，即将线材直接送入成型机取料及冷锻，再经滚牙机制成螺丝。　

(二)铬酸盐处理

　　铬酸盐处理是把金属或金属镀层浸入含某些添加剂的铬酸或铬酸盐溶液中，采用化学或电化学的方法，使金属表面形成由三价铬和六价铬组成的铬酸盐皮膜的过程。常用作镀锌层(电镀锌、热浸镀锌、锌合金)及镀镉层的后处理，以提高镀层的耐蚀性，也可用作其他金属如铝、铜、锡、镁、镍及其合金的表面防蚀。铬酸盐皮膜的结构比较紧密，黏附性好，具有良好的化学稳定性，其皮膜干燥后为无孔性者，能当作阻隔物来阻止水份到达底层金属，在腐蚀环境中对金属表面有可靠之隔离保护作用。

　　铬酸盐皮膜的主要成份是含有三价铬和六价铬的化合物，以及基体金属或镀层金属的铬酸盐。其中不溶性的三价铝化合物构成膜的骨架，使膜具有一定的厚度，又其稳定性高，故使膜亦具有良好强度。可溶性的六价铬化合物分散在膜的内部有良好填充作用，当膜受到刮伤时，可使该处再次钝化，即具有抑制作用以阻止底层金属遭受腐蚀。在盐雾试验和温热试验中，有铬酸盐皮膜的镀锌层比无膜镀层的耐蚀性要高十倍甚至十倍之多。

　　不同的基体金属采用不同之铬酸盐处理溶液，得到之膜层和膜的成份也不同。而铬酸盐溶液中，Cr+6/SO4-2比值直接影响膜的颜色及厚度，在硫酸盐浓度不变时，三价铬约含量较高，则形成铬酸盐皮膜的数量较多。在没有添加酸或碱的铬酸盐溶液中无法形成铝酸盐皮膜，所以要得到较厚的膜层，必须使溶液保持最佳的PH值。用水清洗过的铝酸盐皮膜，不可在5O℃以上的温度干燥，因高于此温度以上时，皮膜中之六价铬化合物会由可溶性变为不溶性，而降低自愈能力，甚至随着温度升高使膜层出现裂化。

(三)氧化处理

　　将钢铁件浸于含有氧化剂的碱性溶液中，例如硝酸钾或硝酸纳之氢氧化钠溶液中，并保持其沸点为140℃左右，或将钢铁件浸于硝酸钠及硝酸钾之熔盐中，取出后淬于水中，在其表面可得到一层悦目之黑色氧化物即氧化铁膜，其成份为氧化亚铁与氧化铁之混合物，是提高黑色金属防蚀能力的一种简便又经济的方法。钢铁化学氧化膜的厚度极薄，一般为0.5～1.6μm，耐蚀性有限，厚度在2μm上的膜，外观暗淡无光，呈黑色或黑灰色，膜层有很好的吸附性，如浸以防锈油或涂漆后，其抗盐雾腐蚀的性能可增加几倍至几十倍。

　　钢铁零件在氧化处理前需要除油及酸洗，表面油脂较少且无腐蚀产物的零件，可直接放进浓碱性溶液中进行化学氧化。一次氧化处理是在一种槽液中完成，两次氧化处理则在溶液成份不同的两种槽液中完成，采用一次氧化处理时，生成的膜层较薄，耐蚀性较差。采用两次氧化处理时，生成的膜层较厚，其耐蚀性也较好。氧化处理后的零件，必须经过充分洗净，而后在肥皂水中煮沸，按着进行干燥和涂油。