铝型材表面处理工艺.docx
《铝型材表面处理工艺.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铝型材表面处理工艺.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
铝型材表面处理工艺
铝型材表面处理工艺
------------------------------------------------------------------------------------------------
铝型材表面处理工艺
表面处理简介
总则
表面处理:
它是通过机械和化学的方法处理后,能在产品的表面上形成一层保护机体的保护层.在自然界中能达到稳定状态,增加机体的抗蚀性和增加产品的美观,从而提升产品的价值.表面处理种类的选择首先要从使用环境,使用寿命,人为欣赏的角度出发,当然经济价值也是考虑的核心所在.
表面处理的流程包括前处理,成膜,膜后处理.包装,入库.出货等工序,其中前处理包括机械处理,化学处理。
.机械处理包括喷吵,抛丸,打磨,抛光,打蜡等工序.机械处理目的使产品表面剔除凹凸不平,补救表面其它外观不良现象.化学处理使产品表面的油污锈迹去除,并且形成一层能使成膜物质更好的结合或和化成活性金属机体,确保镀层有一个稳定状态,增加保护层的结合力,从而达到保护机体的作用。
第一章,铝材表面处理
一,铝材常见的化学处理有铬化,喷漆,电镀,化学镀,阳极氧化,电泳等工艺。
.其中机械处理有拉丝,抛光,喷吵,打磨,等工艺:
第一节铬化
铬化会便产品表面形成一层化学转化膜,膜层厚度在0.5-4um,这层转化膜吸附性好,主要作为涂装底层。
外观有金黄色,铝本色,绿——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
色等。
这种转化膜导电性能好,是电子产品的最好选项,如手机电池内导电,
条,磁电设备等.该膜层适合所有铝及铝合金产品.但该转化膜质软,不耐磨,因此不利于做产品外部件利用。
铬化工艺流程:
脱脂铝酸脱铬化入库
铬化适合于铝及铝合金,镁及镁合金产品。
品质要求:
1)颜色均匀,膜层细致,不可有碰伤,刮伤,用手触摸,不能有粗糙,掉灰等现象。
2)膜层厚度0.3-4um。
第二节,阳极氧化
阳极氧化:
可以使产品表面形成一层均匀,致密的氧化层,(Al2O3。
6H2O俗名钢玉)这种膜能使产品的表面硬度达到(200-300HV),如果特种产品可以做硬质阳极氧化,产品表面硬度可达400-1200HV,因而硬质阳极氧化是油缸,传动,不可缺的表面处理工艺.,另外这种产品耐磨性非常好,可做航空,航天相关产品的必用工艺.阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处:
阳极氧化可以着色,装饰性比硬质氧化要好的多.施工要点:
阳极氧化对材质要求很严格,不同的材质表面有不同的装饰效果,常用的材质有6061,6063,7075,2024等,其中,2024相对效果要差一些,由于材质中CU的含量不同,因此7075硬质氧化呈黄色,6061,6063呈褐色,但普通阳极氧化6061,6063,7075没多大的差别,但2024就容易出现很多金斑..
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
一,常见工艺
常见的阳极氧化工艺有拉丝雾面本色,拉丝亮面本色,拉丝亮面染色,雾面拉丝染色(可染成任何色系).抛光亮面本色,抛光雾面本色,抛光亮,
面染色,抛光雾面染色.喷吵亮面本色,喷吵雾面本色,喷沙染色.以上镀种均可用在灯饰器材上。
二,阳极氧化工艺流程:
除油化抛中和黎地中和阳极氧化染色封孔烘干
二,常见品质异常判断
A表面出现花斑.这种异常一般是由于金属调质不好或材质本身太差所至,处理办法,重新热处理.或更换材质.
B表面出现彩虹色.这种异常一般阳极作业失误所致.,上挂时松动,造成产品导电不良.,处理办法,退电重新阳极处理.
C,表面碰伤,刮伤严重.这种异常一般是由于运输或加工过程中,作业大意所致,处理办法,退电,打磨再电.
D,染色时表面出现白点.,这种异常一般是由于阳极作业时,水中有油,或其它杂质所致.
三,品质标准:
1)膜厚5-25um,硬度在200HV以上,封孔实验色变率小于5%
2)盐雾实验在36小时以上,且能达到9级以上CNS标准。
3)外观不能有碰伤,刮伤,彩云等现象。
表面不能有挂点,发黄等不良现象。
]
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
四,压铸铝,如A380,A365,A382等均不能做阳极氧化.
第三节,铝材电镀工艺:
一,铝及铝合金具有导电性好,传热快,比重轻,易于成型
等优点,但铝及铝合金有硬度低,不耐磨,易发生晶间
腐蚀,不易焊接,等缺点,影响到使用范围。
故为了扬
长避短,现代工业中,利用电镀解决了这一问题。
二,铝材电镀的优点:
1)改善装饰性,
2)提高表面硬度与耐磨性
3)降低摩擦系数,改善润滑性。
4)提高表面导电性能。
5)提高耐蚀性(包括与其它金属组合)
6)易于焊接
7)提高与橡胶热压合时的结合力。
8)提高反光率
9)修复尺寸公差
由于铝是一个比较活泼的金属,被电镀物均比铝材活泼性强,因此,电镀前,必须做相应的化学转化,如浸锌,锌铁合金,锌镍合金,而使锌及锌合金底层有良好的结合力的中间层氰化镀铜层。
压铸铝由于机体结构疏松,打磨时,不能打磨掉机体表层部份,否则出现针孔,吐酸,碱蚀锌置换烘干。
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
一,常见的铝材电镀镀种有:
镀镍(珍珠镍,沙镍,黑镍),镀银,
(面银,厚银),镀金,镀锌(彩锌,黑锌,蓝锌),镀铜(青鼓铜,白锡铜,碱铜,焦铜,酸铜),镀铬(白铬,硬铬,黑铬)等。
二,常见镀种的用途;
1)镀黑色,如黑锌,黑镍,等均用在光学电子及医疗器械上。
2)镀金,银是电子产品的最好导体,同时也能提高产品的高
等装饰性,但价格比较昂贵,一般均用在电子产品导电方面,如高精电线端子等的电镀。
3)铜,镍,铬是现代科学领域中最普及的混合镀种,不管在
装饰性,抗蚀性,均是目前世界上最普及的镀种。
价格低廉,可用在运动器材,灯饰,大部份电子行业中。
4)铜系镀种中,白锡铜是七八十年代发展起来用于环保形镀
种,白色亮丽,是首饰行业的首选。
青铜(铅锡铜可做仿金,因而是比较好的装饰性镀种)但铜的防变色性比较差,因而发展比较慢。
5)锌系电镀:
镀锌层呈青白色,易溶于酸,碱。
由于锌的标
准电位比铁负,对钢铁而言,可提供可靠的电化学保护。
在工业大气,海洋性大气中使用的钢铁制品均可选择锌作保护层。
6)硬铬,在一定的条件下沉积的铬镀层有很高的硬度和耐磨
性,硬度达到HV900-1200kg/mm,铬是常用镀层中硬度最2
高的镀层,可提高零件的耐磨性,延长使用寿命。
如工,,
模,量,卡具,等。
因此该镀种是气缸,油压,传动系统不可缺——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
少的处理方式。
三,常见异常及改善措施
1)脱皮:
a锌置换不好,时间过长或太短,改善措施,重新确
定置换时间,槽液温度,槽液浓度等作业参数。
b,活化不够,改善措施,改变活化方式。
c前处理不彻底,工件表面有油,改善措施,加强前处理。
2)表面粗糙:
a,电镀液光剂,柔剂,针孔剂量不适,重新调
整助剂数量。
b机体表面本身粗糙,重新打磨后再电镀。
3)表面发黄属低电位走势不正,改变装挂方式。
加适量的走
位剂。
4)表面起毛齿:
电镀液太脏,加强过滤,作适当的槽液处理。
四,品质要求:
1)外观无发黄,针孔,毛刺,起泡,碰伤,刮伤等不良现象。
2)膜厚15um以上,盐雾实验48小时,达美军标9级以上,
电位差130-150mv区间。
3)结合力能通过60度弯曲实验。
4)特殊环境的产品,可做相应的变动。
五,铝及铝合金电镀操作注意事项;
1)铝零件电镀宜用铝合金作挂具;
2)铝及铝合金经过浸蚀后的各道工序必须快速进行,工序之——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
间的间歇时间越短越好,以免重新氧化;
3)第二次浸锌时间不能过长,以免造成过腐蚀;
4)水洗必须洗干净;
5)电镀过程中要防止中途断电;
第四节,电镀学原理:
电镀本来就是电解池的原理,浸在电解质溶液中的两个电极,与外加直流电源接通后,强制电流在体系中通过,从而在电极上发生化学反应。
在电场的作用下,电解液中的阴,阳离子立即发生定向移动,阳离子移向阴极,发生氧化还原反应。
而阴极板(产品)将多余的离子供给氢离子,氢离子得到电子后,以物质状态氢气散发在空气中。
其余的以物质状态有序的堆积在工件表面上,形成保护基体的保护层,也就是电镀层,从而达到保护基体的作用。
在此过程中,电解液只属提供了一个电沉积的场所。
因此电镀液的正确调整,是整个生产过程中,一个非常重要的环节。
二,腐蚀学原理:
金属与周围介质接触时,发生化学作用或电化学作用而引起的金属破坏叫做金属腐蚀。
金属腐蚀按照具体的腐蚀环境可以分为大气腐蚀,电解质腐蚀,海水腐蚀,熔盐腐蚀,土壤腐蚀,有机腐蚀,生物腐蚀。
按照腐蚀破坏的各种形式可以分为:
1,均匀腐蚀,2,斑点腐蚀3,脓疮腐蚀4,孔腐蚀5,晶间腐蚀6,穿晶腐蚀
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
因此掌握了腐蚀原理,合理表面处理,是提高产品功性能的唯一有效途径。
第五节,铝材的涂装
涂装分为浸涂,喷涂,淋涂,滚涂和刷涂等,其中以浸涂和喷涂为主,浸涂也就是电泳涂装,它采用电化学方法将有机树脂的胶粒沉积在工件的表面上,形成透明或各种色系的有机涂层。
其中,阴极电泳是七十年代发展起来的新工艺也是浸涂行业中主要工艺。
优点耐蚀性好,抗变色性能强,结合力好的特点。
喷涂分为粉体涂装和液体涂装,其中静电涂装是目前业界中比较流行的工艺。
一,涂装工艺范围:
由于涂装抗蚀性好,价格低廉,色系多(可以做任何不同颜色)它适合于所有铝件材质,但素材结构太松如翻沙产品,需刮灰作业,相对品质也要较差。
一,静电涂装的工作原理:
在泵浦的作用下,使涂料进入电场,
涂料颗粒带负电。
在雾化气压的作用下,使涂料变的更细和,
均匀然后在工作气压的作用下,涂料在旋杯或喷嘴的作用
下,均匀的喷撒在工件的表面上。
由于在同一垂直面上,喷
枪和工件的距离是相等的,同一界面电场强度也是一样的,
因此正负电荷相吸,工件表面上就涂覆了一层均匀的有机树
脂涂层。
然后在高温烘烤的条件下,树脂达到流平和固化的
状态。
牢固的镶嵌在工件的表面上,达到保护工件的作用。
二,铝材涂装工艺流程:
机械打磨喷粉或液
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
烘烤下挂包装入库
1)`粉液体作业常见异常及处理办法:
2)品质标准
,
第六节,铝材化学镀
一,化学镀原理:
化学镀是在无电流通过(无外界动力)时借助还原剂在同一溶液中发生的氧化还原作用,从而使金属离子还原沉积在零件表面上的一种镀覆方法。
所以化学镀可以叙述为一种用以沉积金属的,可控制的,自催化的化学还原过程,其反应通式为:
Mn++ne(同还原剂提供的)M0
二,化学镀的特点:
随着工业的发展,化学镀己成为一种具有很大发展前途的工艺技术,同其它镀覆方法比较,化学镀具有如下特点:
1)可以在由金属,半导体和非导体等各种材料制成的零件上镀
覆金属。
2)无论零件的几何形状如何复杂,凡能接触到溶液的地方都能
获得厚度均匀的镀层。
3)对于自催化的化学镀来说,可以获得较大厚度的镀层,甚至
可以电铸。
4)无需电流。
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
5)镀层致密,孔隙少。
6)镀层往往具有特殊的化学,机械性能。
由于化学镀有很多的优点,因此化学镀越来越在工业,电子业界中发,,
展速度较快。
下面以化学镀镍为例做如下介绍:
1)化学镀镍由于用次磷酸钠作还原剂,因此一般获得的镀层为
镍磷合金。
依含磷量不同可以分为低磷(1%-4%)中磷
(4%-10%)和高磷(10%-12%)。
从不同的PH值的镀液中可获得不同含磷量的镀层,在PH=4-5时,可获得中磷和高
磷合金。
从弱碱性液中PH=8-10中可获得低磷和中磷合金。
含磷在8%以上的NI-P合金是非晶态镀层,因无晶界所以抗腐性能特别优良。
通过热处理300-400度变成非晶态与晶态的混合物时硬度可达HV=1150,化学镀热处理后硬度接近硬铬的硬度,是替代硬铬层的理想镀层,又是可在铝上施镀的好镀种(可适合所有铝及铝合金产品,包括锻造,压铸,铝型材等)。
缺点:
该镀种脆性大,但经热处理后的产品可塑性大大提高。
(一般经400度以上的热处理四小时,其可塑性改善好多)
2)铝材化学镀镍工艺流程:
超声波除油
第一次锌置换第二次锌置换化学镀镍钝化包装
三,常见异常处理;
,
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
3)不合格镀层的退除:
钢,铝,铜,塑胶等化学镍退层均可用浓硝酸退除。
但零件要经干燥后入槽,若带入水分将导致基体金属过腐蚀。
工作温度在35度以下。
4)品质要求:
a膜厚在5-30um区间
b,盐雾实验达到24小时以上,达CNS标准9级以上.c,通过60度弯曲实验,无脱皮现象d,外观无碰伤,刮伤,水迹等不良现象.e膜层均匀,不能有雾状,白点,露镀现象
,
f,特殊要求的产品,可做另行修订.
第七节,镀层使用条件的分类及选用
一,从防腐蚀的要求来看,表面处理的设计应做如下考虑:
1)贵金属(金,铂),含铬在18%以上的不锈钢,磁性合金材料,以及镍铜合金等,一般不需要再加防护层。
2)碳钢,低合金钢和铸铁制造的零件,在大气中容易腐蚀,应加保护层。
3)铜和铜合金制造的零件,根据不同的使用条件,采用光亮酸洗,钝化,电镀或涂漆保护等。
用磷青铜或铍青铜制造的精密零件可以不进行表面处理。
4)铝和铝合金制造的零件,可以采用阳极氧化和封闭处理。
不适于阳极氧化的小零件,可采用化学氧化处理。
铸造铝合金可采用涂漆防护。
5)锌合金制造的零件,可以采用磷化,钝化,电镀或涂漆防护。
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
第八节(铝材的电泳处理
铝材的彩色电泳涂装是一种新颖的表面处理工艺。
它采用电化学方法将有机树脂的胶体粒子沉积在零件上,形成透明或各种颜色的有机涂覆层。
根据电泳漆中的树脂粒子电离后带电状况的不同,可分为阳极电泳(树脂粒子电离后成负离子)及阴极电泳(树脂粒子电离后成正离子)。
电泳涂覆层的耐腐蚀性能极其优良(能通过中性盐雾试验400小时以上),抗变色性强;与基体金属的结合力好,可进行各种机械加工;涂,,
覆层色彩鲜艳,根据用户的要求可以配制成各种颜色,常见的有金色,咖啡色,枪色,黑色等;与油漆比,施工性能好,对环境的污染和危害小。
因此应用在汽车外壳及各种配件,自行车车把及配件,各种日用小五金配件,家具,工艺品等。
由于阴极电泳比较先进,下面我们以阴极电泳作为我们介绍的主要课题;
阴极电泳涂装是一复杂的电化学和胶体化学过程。
电泳漆本身是一个胶体和悬浮体的多组分体系,存在着弥散相(树脂,颜料微粒)和连续相(水)二种组分。
阴极电泳的四种过程:
1.电泳带正电的水溶性树脂粒子及其吸附的颜料,向阴极移动。
2.电沉积带正电的树脂粒子到达零件(阴极)表面放电,形成不溶于水的沉积层,经烘烤后形成漆膜。
3.电渗水份从沉积层渗析而出,当含水量下降到5%-15%时,即可烘烤。
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
4.电解水被直流电电解,放出氢气与氧,由于电解导致渗透力下降,影响漆膜外观,降低漆膜附着力,增加电耗,因此,减弱水的电解是很必要的。
三,电泳的工艺流程:
铬化电泳包装四,常见故障及其纠正方法:
,
五,品质标准:
1`)外观无色差,桔皮,针孔,彩虹,碰伤,刮伤等其它异常2)膜厚在40-60um,盐雾试验400小时以上,过CNS标准的9级以上。
3)膜层能过60度抗弯曲实验,无脱皮现象;4)百格试验和落球试验均能达到国标
,
第二课,钢,铁,及其它金属的表面处理
第一节,钢,铁,磷化处理
钢,铁件在含有锌,锰,钙,铁或碱金属磷酸一代盐溶液中进行化学处理,在其表面上形成一层不溶于水的磷酸盐膜的过程叫做磷化处理法,其膜叫磷化膜。
磷化膜的化学稳定性差,既可溶于酸,也可溶于碱,孔隙率高易吸附污物和受腐蚀介质的浸蚀,所以不经后处理的磷化膜耐蚀性差。
磷化后其基体金属的硬度,磁性等均保持不变,但对于高强度钢(强度大于1000N/mm)磷化后必须进行除氢处理(130-200度间处理1-4小时)。
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
磷化膜(0.4-1g/m2)一般为无定型铁系膜,适作油漆,喷粉底层,尤其作变形大的零件涂装打底好;磷化膜在(1.1-4.5g/m2),常被用作涂装底层;磷化膜在(4.6-7.5g/m2)可作为防腐及冷加工减磨润滑;磷化膜在(大于7.5g/m2)作防腐,绝缘和冷加工减磨。
一,工艺流程;
脱脂
酸洗表调磷化烘干
二,磷化处理常见故障及纠正方法:
,
三,品质要点;
1)外观:
膜层细致均匀,无碰伤,刮伤,发黄,发花等不良现
象;
2)膜层厚度2-6um,能通过耐弯曲60度实验;
,
第二节锌合金的电镀
锌合金压铸件由于是一步成型,生产效率高,同时锌在自然界分布较广,因此在工业上,特别是在汽车工业上,对受力不大和形状较复杂的结构和装饰件都利用锌合金压铸件,由于锌合金的化学稳定性差,所以一般需以铜/镍/铬、多层防腐装饰镀层;
一,合金毛坯检验;
零件表面不应有裂纹,气泡,疏松,划伤等影响电镀质量的缺陷,如果缺陷不严重,看缺陷是否可以通过磨光,抛光予以排除,若不能——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
排除,则不能电镀;(但要注意锌合金压铸件表层0.05-1mm不能全部抛去而露出疏松的底层结构。
否则电镀非常困难,而且降低了产品的抗蚀性)
二,工艺流程;
除蜡超声波除油浸合性酸盐活化
氰铜酸铜镀铬三,重点工序说明:
1)除蜡;抛光后的零件,应用有机溶剂或表面活性剂(三氯
乙烯)超声波清洗或擦洗以除去残留的抛光膏或油污。
但三氯乙烯必须要放在通风良好的环境中,以免对人体的伤害。
操作该道工序的作业人员要定期做身体检查,以防职业病如肺矽等的发生。
2)活化;在1-2%的氢氟酸或1-2%的硫酸溶液中,于室温下,
处理5-30S。
溶液不要过浓,浸蚀时间不要过长,否则结
,
合力不好,浸蚀后经冷水清洗干净。
3)预镀;锌合金压铸件必须在一种对零件腐蚀性小的溶液中
预镀一层致密而结合良好的完整的金属,以保证镀层质量。
锌合金压铸件预镀铜一般是在氰化物溶液中进行的,预镀铜溶液中铜含量较低,游离氰化钠较高,采用大电流冲击,以保证低电位处能电镀上铜。
四,常见故障及排除方法;
,
五,品质重点;
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
1)外观:
膜层细致,均匀,无毛刺,粗糙,发黄等不良现象;
2)耐弯曲实验60度无异常,无起泡,针孔等不良现象;
3)膜层厚度在12-20um区间,盐雾实验24小时达九级标准。
4)表面不能有碰伤,刮伤等不良现象;
第三节,非金属材料上的电镀
用非金属件代替金属件可节