表面處理17-化成處理.doc

第十七章 化成處理17.1化成處理的種類 化成處理是用化學(xué)或電化學(xué)(electrochemical)處理金屬表面得到金屬化合物(compound of the metal)的覆層(coating).其目的有改進(jìn)耐蝕性(corrosion protection)，塗裝附著性(paint bonding)，金屬著色(metal coloring)，及化學(xué)研磨(chemical polishing)等作用.化成處理的種類 1.鉻酸鹽處理(Chromate conversion coatings) 2.磷酸鹽處理(Phosphate conversion coating) 3.金屬著色(Colaring of metals) 4.化學(xué)研磨(Chemical polishing17.2 鉻酸鹽處理(Chromate Conversion Coatings) 鉻酸鹽處理應(yīng)用在鍍鋅(Zinc),鎘(Cadmium),銀(Silver),銅(Copper),黃銅(Brass), 錫(Tin)零件.鋁,鋅壓鑄品(Zinc Die-cast) 熱浸零件或其他金屬合金也有被鉻酸鹽處理的.一般採(cǎi)用簡(jiǎn)單沒(méi)(immersion)在鉻酸鹽水溶液中但也有用噴霧法(spraying),刷洗法(brushing)或電解法(electrolytic method).17.3 鉻酸鹽處理的影響因素 1.基材金屬的作用(Effect of bases Metals) 2.pH的影響(Effects of pH) 3.六價(jià)鉻的濃度(Hexavalent Chromium Concentration) 4.活性度(Activators) 5.處理時(shí)間(Treatment Time) 6.溶液溫度(Solution Temperature) 7.溶液攪拌(Solution Agitation) 8.溶液雜質(zhì)(Solution Contamination) 9.水洗(Rinsing) 10.乾燥(Drying)17.3.2鉻酸鹽處理的評(píng)估(Evaluation) 1.目測(cè)試驗(yàn)(visual test): 用肉眼觀測(cè)顏色,均勻性(uniformity),光澤性(smoothness), 附著性(adhesion)從顏色及虹色(iridescence)可辨別覆層厚度. 2.加速腐蝕試驗(yàn)(accelerated corrosion tests): 最常用的是ASTM B-117鹽霧噴射測(cè)試以 評(píng)估耐腐蝕性 3.濕度試驗(yàn)(humidity tests): 此試驗(yàn)較煙霧試驗(yàn)更有用除非是海洋環(huán)境(marine atmospherp). 做評(píng)估較實(shí)際狀況的耐腐蝕性 4.水試驗(yàn)(water tests): 浸在蒸餾水中測(cè)試腐蝕生成物的情形 5.化學(xué)分析(chemical analysis): 用化學(xué)分析法測(cè)試六價(jià)鉻的含量做為耐蝕性的評(píng)估 6.點(diǎn)試驗(yàn)(spot tests): 用分析溶解覆層並作用基材的情形評(píng)估耐蝕性 7.塗裝性能評(píng)估(performance tests for organic finishes): 測(cè)試塗裝覆著性及耐蝕性其方法有 鉛筆硬度測(cè)定(pencil-hardness)膠帶測(cè)試(tape tests)彎曲測(cè)試(bending tests)及衝擊試驗(yàn) (impect tests)17.3.3電解鹽處理 電解鉻酸鹽處理以已經(jīng)大量取代浸沒(méi)方(immersion processes)法近來(lái)用混合溶液.鉻酸鹽(Chromates),磷酸鹽(Phosphates),氟化物(Fluorides)的混合液,電壓在100200V的交流電或直流電處理,可得非常優(yōu)良的硬度(hardness),耐熱性(heat resistance),厚度(thickness),及介電強(qiáng)度(dielectric strength).顏色從深綠色(dark green)到黑色依操作不同而改變.17.4 磷酸鹽處理(Phospate Coatings) 磷酸鹽處理是將金屬基材(metal substrates)的表面轉(zhuǎn)化成新的非金屬(non-metallic)及非導(dǎo) 電性(non-conductive)表面.磷酸鹽處理的主要目的有:1.塗裝的表面調(diào)節(jié)處理(precondition surfaces),使表面對(duì)塗料能接受(receive)且能保留(retain) 及防止塗料下層間之腐蝕(under-paint corrosion).2.塑膠塗裝(plastic coatings)的表面前處理以加強(qiáng)結(jié)合力(bonding).3.金屬成型加工(metal forming operation)的表面調(diào)節(jié)處理(precondition),以利抽製成型劑的作用. 改進(jìn)腐蝕性使臘(wax)及防鏽油(rust-preventive oils)的作用更好17.4.1 磷酸鹽處理反應(yīng)機(jī)構(gòu)(Mechanism) 大部份金屬磷酸鹽(metal phosphates)不溶於水,但溶於礦物酸(mineral acids),當(dāng)金屬浸入磷酸鹽水溶液中,輕微的酸浸漬(pickling)作用發(fā)生,金屬被溶解,氫氧產(chǎn)生,而酸化的濃度減少,則金屬離子轉(zhuǎn)化成金屬磷酸鹽沉積在金屬表面上.活性劑(activators)及其他添加劑可加速反應(yīng)及改變?cè)旖Y(jié)算晶粒構(gòu)造(modify microcrystalline structure)常用水的活性劑有硝酸鹽(nitrates),過(guò)氧化物(peroxides)等.磷酸鹽化成鍍層形成的反應(yīng)如下:12Fe+8NaH2PO4+10H2O+7O2-2Fe3(PO4)2*8H2O+2Fe3O4+4Na2HPO4 Fe+2H3PO4-Fe(H2PO4)+H23Zn(H2PO4)-Zn3(PO4)+4H2O2Zn(H2PO4)2+Fe(H2PO4)+4H2O-Zn2Fe(PO4)2*4H2O+4H3PO417.4.2 磷酸鹽處理的流程清潔 磷酸鹽處理 水洗 酸 洗 乾 燥Clean Phosphating Rinse Acidified Dry off17.4.3 磷酸鹽處理的功能 (no 1.淨(jìng)化表面及使表面成非鹼性狀態(tài)(non-alkaline condition). 2.改進(jìn)表面均勻性(uniformity). 3.增加表面的接觸面積增加附著力. 4.產(chǎn)生微洞(micro-cavities),內(nèi)鎖(interlocking)被覆層,吸收及保住(hol