表面處理工藝

1、 表面處理工藝1.1 金屬鍍覆1.1.1 金屬鍍覆工藝范圍為達到一定的防護性、裝飾性、功能性要求，通常會對不同材料進行多種表面處理鍍層設計，在工業(yè)上獲得金屬鍍層較多應用的金屬鍍覆表面處理工藝如表7-1所示：表7-1 金屬鍍覆工藝匯總鍍覆方法主要適用范圍電鍍法(electroplating)傳統(tǒng)五金、電子產(chǎn)品外表面防護和裝飾熱浸法(hot dip plating)戶外工程、建筑防護塑料電鍍(plastic plating)塑膠終端產(chǎn)品外觀和功能提供滲透鍍(diffusion plating)精密電子器件真空蒸發(fā)鍍(vacuum plating)燈罩、防光鏡等復合電鍍 (composite pla

2、ting提供高耐磨鍍層，如氣缸內(nèi)壁穿孔電鍍 (through-hole plating)PCB板電鍍電鑄 (electroforming) 標牌、銘牌、工藝品化學鍍法(electroless plating) 提供耐蝕并導電的鍍層熔射噴鍍法(spray plating) 戶外工程機械浸漬電鍍(immersion plating)提供特定的化學置換層陰極濺鍍(cathode spattering)提供電磁屏蔽等功能或外觀裝飾層合金電鍍 (alloy plating)提供更高性能或替代單金屬鍍層局部電鍍 (selective plating) 同一零件滿足兩

3、種外觀或性能要求筆電鍍(pen plating)零件修復在通訊行業(yè)，大量采用鈑金件和其它金屬機加工件，主要的功能要求是耐腐蝕性和少量的裝飾性，獲得這些功能的最常用和最廉價的方式是傳統(tǒng)電鍍法。1.1.2 電鍍基礎介紹1.1.2.1 金屬的標準電極電位電極電位是表示某種離子或原子獲得電子而還原的趨勢。如將某一金屬放入它的溶液中（規(guī)定溶液中金屬離子的濃度為lM），在25時，金屬電極與標準氫電極（電極電位指定為零）之間的電位差，叫做該金屬的標準電極電位。金屬活動性順序表（鉀鈣鈉鎂鋁鋅鐵錫鉛（氫）銅汞銀鉑金）自左向右活性由強變?nèi)酰瑯藴孰姌O電位由負變正。電極電位越負，金屬越活潑，自然界沒有金屬態(tài)存在，如鈉

4、、鉀、鋁；電極電位越正，金屬越穩(wěn)定，自然界有金屬態(tài)存在，如銅、銀、金。表7-2 部分材料標準電極電位E°（25）金屬電對E°金屬電對E°Li+/Li3.01Pb2+/Pb0.13Mg2+/Mg2.37H+/H20Al3+/Al1.80Cu2+/Cu+0.34Ti+/Ti1.63O2/OH-+0.40Zn2+/Zn0.76Ag+/Ag+0.80Cr3+/Cr0.74Au3+/Au+1.50Fe2+/Fe0.44Au+/Au+1.70Cd2+/Cd0.40Co2+/Co0.28Sn4+/Sn2+0.15Ni2+/Ni0.25Cu2+/Cu+0.15Sn2+/Sn0.1

5、4Fe3+/Fe2+0.771.1.2.2 陽極性鍍層在一定的介質(zhì)中，鍍層金屬的電極電位比基體金屬的電極電位負時，此鍍層為陽極性鍍層（如鋼上鍍鋅）。此類鍍層完整性破壞后，仍可依靠電化學作用保護基體。1.1.2.3 陰極性鍍層在一定的介質(zhì)中，鍍層金屬的電極電位比基體金屬的電極電位正時，此鍍層為陰極性鍍層（如鋼上鍍銅）。陰極性鍍層只能依靠自身的致密膜層保護基體金屬，當鍍層完整性較差或破壞之后，將加速基體金屬的腐蝕。1.1.3 金屬鍍覆設計注意事項1.1.3.1 環(huán)境條件分類良好條件：不暴露在大氣中，相對濕度不大于70%，密封條件下，不受腐蝕介質(zhì)作用。一般條件：非露天，一般大氣條件，相對濕度不大于9

6、5%。惡劣條件：戶外、露天，受各種腐蝕介質(zhì)作用，相對濕度會大于95%。特殊條件：高溫、低溫、耐磨、特殊介質(zhì)環(huán)境。1.1.3.2 接觸偶兩種材料的電位差大小決定了接觸偶的大?。ㄒ姳?-3）。電位差越大，腐蝕越快。一般條件下，標準電極電位差不超過0.5伏時，可以安全使用。1.1.3.3 表7-3 常用材料和鍍覆層相互接觸時的接觸腐蝕等級接觸材料銅及銅合金0銅鍍鎳00銅鍍錫1010銅鍍銀00110銅鍍鋅，鈍化221220不銹鋼01001020鋼鍍鉻101101200鋼鍍鎳010010112000錫(焊料)11001111010鋼和鑄鐵11222211212120鋼鍍鋅，鈍化2222022120120

7、鋁212012012212012010鋁，氧化2101201111020100炭制品-1-2-0油漆覆蓋層0000-000-00-0銅及銅合金銅鍍鎳銅鍍錫銅鍍銀銅鍍鋅，鈍化不銹鋼鋼鍍鉻鋼鍍鎳錫(焊料)鋼和鑄鐵鋼鍍鋅，鈍化鋁鋁，氧化炭制品油漆覆蓋層注：鋼鍍鉻為銅、鎳、鉻復合鍍層 鋼鍍鎳為銅、鎳復合鍍層 鋼指碳素鋼和低合金鋼接觸偶等級：0級不引起接觸腐蝕可安全使用； 1級引起接觸腐蝕，但影響不嚴重，在多數(shù)場合下可以使用，熱帶海洋環(huán)境例外。（需進行涂裝）； 2級引起嚴重的接觸腐蝕，除在有空調(diào)的干燥室內(nèi)或密封良好的條件下，一般不宜采用。（必須用絕緣墊片隔離）。接觸偶設計過程中，應盡量避免大陰極小陽極現(xiàn)

8、象出現(xiàn)。1.1.3.4 鍍覆層設計原則鍍覆層設計時須考慮以下各項因素：1） 零件的材料、結(jié)構(gòu)、形狀、配合公差，如M3的螺紋鍍層厚度超過6微米，就會影響形狀和旋合；2） 零件儲存和使用環(huán)境條件特征；3） 金屬鍍覆層的特性和分類、應用范圍、厚度系列與選擇原則；4） 金屬材料接觸偶級別；5） 鍍覆的目的和各種性能要求；6） 鍍覆層的表示方法。1.1.3.5 幾個特定的注意事項1） 電化學特征，結(jié)構(gòu)設計中盡量避免兩端盲孔等溶液無法進入或流動的區(qū)域和結(jié)構(gòu)，當孔較小、較深時，要增加工藝橫孔，以提高溶液流動性和改善電場分布，提高鍍層均勻性和可鍍性；2） 由于前處理和電鍍?nèi)芤汉苋菀自诮M合件縫隙中殘留，帶有螺紋

9、連接、壓合、搭接、鉚接、點焊、單面焊等組件，因存在縫隙，原則上不可以進行鍍覆。3） 焊接整體機柜電鍍難度很大，良率較低，機柜外部和內(nèi)部鍍層厚度差別較大，設計中應盡量避免整機電鍍；4） 黑色金屬電鍍后會不同程度的產(chǎn)生氫脆抗疲勞性能下降，需要受力的高強度鋼和薄壁零件，要注意氫脆、疲勞和應力集中等；5） 鍍層組合不可隨意設計，必須經(jīng)過試驗驗證性能滿足各項要求的鍍層組合才可以采用；6） 應注意鍍覆層的使用溫度范圍，超過允許的使用范圍時，不僅會導致性能無法達到，甚至可能引起基體金屬的開裂和脆斷。7） 電鍍鉻的深度能力很差，形狀復雜的工件，僅裝飾性的外表面可以保證鍍層完整，凹槽和孔內(nèi)很難鍍到。8） 在密閉

10、情況下，應考慮有機揮發(fā)氣氛對鋅鎘鍍層的腐蝕作用。1.1.4 幾種常用零件電、化學處理推薦表7-4幾種常用零件電、化學處理推薦序號零件特征或材料推薦處理方式1冷軋鋼板門板、立柱、橫梁、托架、走線架鍍鋅彩色鈍化2鋁合金插箱、擋板、蓋板導電氧化銀白色3壓鑄鋁屏蔽盒導電氧化黃綠色4插銷、鉸鏈裝飾鉻5門鎖拉手、扳手裝飾鉻、珍珠鉻6導電板、焊接銅排鍍錫、鍍鎳7鋁合金散熱片陽極氧化8鋼緊固件電鍍彩鋅、電鍍黑鋅、達克羅9銅緊固件鍍亮鎳10戶外工程安裝附件熱鍍鋅、防腐涂料1.2 表面噴涂1.2.1 噴涂基礎介紹1.2.1.1 噴漆原理采用專用的噴漆槍，利用壓縮空氣噴出的氣流，與連接貯漆罐的管內(nèi)形成氣壓差，從而把

11、漆液從貯漆罐里吸上來，被壓縮空氣的氣流帶到噴嘴，吹成細霧均勻的噴涂于被涂表面。通過不同的噴嘴和調(diào)整噴嘴位置，可以調(diào)成圓形、扇形、水平、垂直等不同形狀的漆流。對于大而簡單的表面，一般采用扁平漆流；小而復雜的表面，則通常采用圓形漆流。1.2.1.2 噴粉原理采用專用的靜電噴槍，涂料借壓縮空氣氣體送入噴槍后，在靜電噴槍的電暈放電電極附近帶上了負電荷，因而產(chǎn)生了靜電力和偶極力。然后在輸送氣壓力的推動下，涂料微粒飛離噴槍后，沿著電力線方向飛向帶正電性的工件，并按工件表面電力線的分布密度排列，從而涂料就牢牢地涂敷（吸附）在工件表面。粉末涂料的靜電噴涂稱為噴粉或噴塑。一般膜層較厚，只需幾秒種就得到50100

12、m的涂層厚度。涂敷后的工件送到烘箱內(nèi)烘烤，粉末經(jīng)過受熱熔融、流平、交聯(lián)，固化成膜。根據(jù)粉末涂料中流平劑的多少可分別得到平光、桔紋、砂紋效果的涂層。表7-5 噴漆和噴粉層技術(shù)指標和其它對比對比項目噴漆噴粉固化溫度160±5180±5涂膜固化后厚度3060m6090m固化時間2030min2030min漆膜硬度（鉛筆）3H2H耐沖擊性50Kg/cm250Kg/cm2耐腐蝕性（NSS測試）240h500h耐溶劑性較好好可選效果平光、撒點平光、桔紋、砂紋參考加工價格23元/m228元/m21.2.2 表面效果選擇原則為保證較高的外觀合格率，在涂覆設計時應優(yōu)先考慮采用美術(shù)效果。噴漆選

13、用撒點，噴粉選用桔紋、砂紋（注意：噴漆沒有桔紋、砂紋，噴粉沒有撒點），平均合格率可達到90%以上，不論噴漆或者噴粉，原則上應該避免采用平光效果，尤其是高質(zhì)量平光等級的設計（如電鍍亮銀漆），這些涂層平均合格率一般僅為5070%左右。1.2.3 噴粉、噴漆設計注意事項根據(jù)零件的使用功能和使用環(huán)境氣候條件特征，設計不同部位適當?shù)耐庥^要求等級。盡量減少除正視外觀裝飾面以外部分采用要求較高的外觀等級。1） 角銳邊必須倒鈍、倒圓。倒角的圓弧半徑在可能條件下應愈大愈好，以便降低粉末在固化時的邊緣效應。金屬加工在折彎處棱角應圓滑無龜裂。2） 由于靜電作用引起密孔透漆，一般密孔部位單面噴涂時，密孔背面應允許少量

14、溢漆（飛漆）。要盡量減少單面噴涂、密孔背面不允許有漆層的結(jié)構(gòu)設計。對于單面噴涂背面不允許有漆層（需要導電）的鈑金件，不要設計2及以下的小孔，否則孔易堵塞。3） 局部噴漆和噴粉的工件，不噴漆的表面需要進行保護，為降低局部保護難度，在設計噴涂范圍時須注意一些原則：鈑金件斷面沒有導電接觸要求時，應將斷面（所有切邊和孔）包含在噴涂加工范圍內(nèi)。如圖 7-1所示，噴漆方式一，要求噴涂時保護鈑金端面、C，在貼保護膠帶時，薄壁端面不易貼牢，噴涂時容易脫落，如果改為噴漆方式二，則噴涂操作簡單。圖7-1 噴漆保護示意圖4） 圓弧面為邊界的噴涂區(qū)應將噴涂區(qū)域向平面區(qū)域延伸2mm，以保證保護區(qū)域的準確控制（點畫線指示

15、的區(qū)域噴涂），如圖7-2。圖7-2 噴漆保護示意圖5） 有裝飾性要求的的噴涂表面，最好不要設計鉚裝結(jié)構(gòu)，推薦使用焊接方式。必須采用鉚接時，鉚接處的噴涂質(zhì)量應降級驗收。如圖7-3，壓鉚螺母柱壓入鈑金件上后，噴涂前，一般要打磨平整，否則，噴涂后，會有壓鉚螺母柱的六角形印跡，面板和蓋板上有噴涂的表面，盡可能避免采用這種結(jié)構(gòu)。圖7-3 噴漆保護示意圖6） 鋁板上壓鉚不銹鋼螺釘，由于兩者強度差別太大，噴涂前螺釘及附近區(qū)域拋光打磨困難，質(zhì)量不易保證，應盡量減少這種結(jié)構(gòu)的噴涂。7） 盡可能減少噴涂保護面，由于噴涂保護的膠帶是耐溫接近300度的高溫膠帶，價格很貴，而且，粘貼高溫膠帶速度慢，效率低，所以設計盡可

16、能減少保護面積。如圖7-4，要求蓋板外表面噴涂，蓋板內(nèi)表面要搭接導電，需要噴涂保護， 左邊的噴涂要求全部內(nèi)表面噴涂保護，噴涂保護困難，密孔的噴漆毛刺要一個個去掉，工作量非常大。為了保證屏蔽搭接，可以將整體內(nèi)部噴涂保護改為右圖所示的局部保護，噴涂保護簡單，工作量大大降低。圖7-4 減少噴涂保護面積8） 特別注意，不要出現(xiàn)一個很大的零件噴涂很小部分表面、大部分表面被噴涂保護的現(xiàn)象，這樣將給噴涂帶來很大的困難。1.3 表面絲印1.3.1 絲網(wǎng)印刷原理：絲網(wǎng)印刷是利用感光材料通過照相制版的方法制作絲網(wǎng)印版(使絲網(wǎng)印版上圖文部分的絲網(wǎng)孔為通孔，而非圖文部分的絲網(wǎng)孔被堵住)。印刷時通過刮板的擠壓，使油墨通

17、過圖文部分的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到承印物上，形成與原稿一樣的圖文。絲網(wǎng)印刷設備簡單、操作方便，印刷、制版簡易且成本低廉，適應性強。絲網(wǎng)印刷由五大要素構(gòu)成，即絲網(wǎng)印版、刮印刮板、油墨、印刷臺以及承印物。1.3.2 絲網(wǎng)印刷的主要特點：1） 絲網(wǎng)印刷可以使用多種類型的油墨。即：油性、水性、合成樹脂乳劑型、粉體等各類型的油墨，且絲網(wǎng)印刷油墨調(diào)配方法簡便；2） 版面柔軟。絲網(wǎng)印刷版面柔軟且具有一定的彈性不僅適合于在紙張和布料等軟質(zhì)物品上印刷，而且也適合于在硬質(zhì)物品上印刷，例如：玻璃、陶瓷、塑料、金屬等；3） 絲網(wǎng)印刷壓印力小。由于在印刷時所用的壓力小，所以也適于在易破碎的物體上和輕薄物體上印刷；4） 墨層厚實，覆

18、蓋力強，耐光性強，色澤鮮艷。絲網(wǎng)印刷的墨層厚度一般可達30微米左右?？梢允褂酶鞣N油墨及涂料，不僅可以使用漿料、粘接劑及各種顏料，也可以使用顆粒較粗的顏料；5） 不受承印物表面形狀的限制及面積大小的限制。它不僅適合在小物體上印刷，而且也適合在較大物體上印刷。這種印刷方式有著很大的靈活性和廣泛的適用性。絲印一般是用于表面較平的工件，也可以絲印半徑很大的弧面或者球面，如果弧面或者球面曲率太大，就要采用移印等方式。6） 絲網(wǎng)印刷比較適于表現(xiàn)文字及線條明快的單色成套色原稿，同樣適于表現(xiàn)反差較大，層次清晰的彩色原稿。不適于再現(xiàn)精細線條、網(wǎng)點的原稿。1.3.3 絲印設計注意事項1）面板絲印字體的顏色絲印顏色應選擇公司的結(jié)構(gòu)設計規(guī)范顏色要求規(guī)定的幾種顏色，同一零件上，要盡量減少絲印的顏色，而且絲印顏色盡量統(tǒng)一。2）