铝型材表面处理工艺.docx

1、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

2、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

3、 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

4、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

5、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

6、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

7、。 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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、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

20、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

21、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

22、，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

23、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

24、 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