材料表面处理技术

材料表面处理技术宁波佰迪照明科技股份有限公司胡元滨2011.8.10什么是表面处理？简单来说，表面处理是指改变物件的表面，从而给予表面新的性质。表面处理的对像：1）金属(例如钢铁)，2）非金属(例如塑胶)。思考题1）表面处理的种类？2）表面工程技术的目的和作用是什么？3）材料表面工程技术为什么能得到社会的重视获得迅速发展？表面处理的主要工艺:电镀、喷涂、烤漆、阳极氧化、浸渗、喷油、喷砂。发黑（发蓝）。表面处理的种类简单来说：就是在含有金属离子的溶液中，在电场的作用下，金属离子在阴极得到电子并被还原，从而沉积在阴极金属基体表面。它是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺。1.电镀电镀产品的优点？美观防腐蚀可以起到防腐蚀、提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。电镀过程示意图基本电镀流程图产品：工件除油酸浸清洗清洗电解除油清洗电镀清洗处理/烘干利用压力或静电力将油漆或粉末附着在工件表面,使工件有防腐和外观装饰作用。2.喷涂是表面涂装技术上的一项新工艺，是以粉末形态进行涂装并形成涂膜的涂装工艺。在多种场合下可代替传统的油漆工艺。目前，在国内外已得到广泛的应用。静电喷塑工艺原理：用静电喷粉设备（静电喷塑机）把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层；粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异（粉末涂料的不同种类效果）的最终涂层；喷涂效果在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化等方面优于喷漆工艺，成本也在同效果的喷漆之下。2.1粉末涂装粉末涂料（喷涂原料，俗称“塑粉”），有高光、亮光、半亚光、亚光、砂纹、锤纹、裂纹等不同效果不同颜色）。工艺步骤：将喷涂好的工件推入固化炉，加热到预定的温度（一般185℃），并保温相应的时间（15min）；开炉取出冷却即得到成品。2.2粉末涂料一、与传统的油漆工艺相比，粉末涂装的优点是：1、高效：由于是一次性成膜，可提高生产率30-40%2、节能：降低能耗约30%3、污染少：无有机溶剂挥发（不含油漆涂料中甲苯、二甲苯等有害气体）。4、涂料利用率高：可达95%以上，且粉末回收后可多次利用。5、涂膜性能好：一次性成膜厚度可达50-80μm，其附着力、耐蚀性等综合指标都比油漆工艺好。6、成品率低：在未固化前，可进行二次重喷。粉末涂装工艺种类较多，常见的有静电喷粉和浸塑两种。粉末涂装的优点在基材上打上底漆、面漆，每上一遍漆，都送入无尘衡温烤房，烘烤。3.烤漆喷涂车间无尘烤漆房与奥迪制造中心相同的全自动静电喷涂设备奥迪制造中心的全自动的10000级无尘烘烤车间（1立方米小于10000粒灰尘）金属或合金的电化学氧化。将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。金属转化膜是指金属表面的原子层与某些特定介质的阴离子反应后，在金属表面生成的膜层。膜层与基体具有很好的结合力。化学作用在金属表面形成转化膜的过程--------化学转化；电化学作用形成氧化物膜的过程-电化学转化，也叫阳极转化。4.阳极氧化阳极氧化（阳极拉丝样品的应用）阳极氧化铝及铝合金在大气中会与氧生成氧化膜，由于这种自然氧化膜极薄，耐蚀能力很低，故远不能满足工业上应用的需要。为了提高铝及铝合金的防护性、装饰性和其他功能性，大多数情况下可以采取阳极氧化处理。工业生产中主要采用硫酸法、铬酸法、草酸法和混合酸法，其中硫酸法应用最为广泛。阳极氧化膜无色透明，含锰或硅的铝合金的氧化膜则为浅灰色或棕灰色。工艺流程机械准备（包括抛光）——除油——水洗——浸蚀(或化学抛光、电化学抛光)——水洗——阳极氧化——水洗——着色——水洗——封闭——水洗——干燥阳极氧化膜的着色-化学着色铝阳极氧化膜的多孔层具有很高的化学活性，可以进行化学着色或染色，又称吸附着色。化学着色时色素体吸附于靠近膜表面的膜孔内，显示出色素体本身的颜色，氧化膜与色素体依靠化学键形成或以络合物形式结合的称为化学吸附，这类吸附比较牢固。化学着色可分为无机盐着色和有机染料着色两大类。由于化学着色的色素体处于多孔层的表面部分，故耐磨性较差，大多数有机染料还易受光的作用而分解褪色，耐久性差。阳极氧化膜的着色-整体着色整体着色是指铝及铝合金在阳极氧化的同时也被着上颜色。它是利用溶液在电极上发生的电化学反应，使部分产物夹杂在氧化膜中而显色；有的是合金中的有色氧化物显色。这种着色法的色素体存在于整个膜壁和阻挡层中，故称为整体着色。整体着色膜具有良好的耐光性、耐热性、耐蚀性、耐磨性及耐久性。曾广泛应用于建筑材料业，适合室外装饰。但是它的色调种类少，色泽也不够鲜艳，同时该法能耗大、成本高，故应用范围受到一定限制。阳极氧化膜的着色-整体着色整体着色可以是合金自身发色。由于铝合金的化学成分、金相结构及热处理状态不同，阳极氧化所得的膜层会出现不同的色调。例如在硫酸溶液中阳极氧化，含铬大于0.4％的铝合金可以得到金黄色膜层；铝锰系合金得到褐色膜；而铝硅系合金按含硅量不同可以得到浅灰、深灰、绿色直至黑色。此外，通过改变电源波形，例如不完全整流、交直流叠加、换向、脉冲等波形。在硫酸溶液中阳极氧化，也可以得到不同的着色膜。表2有机染料染色工艺规范颜色染料名称含量/g·L－1温度/℃时间/minpH值金黄铝坚牢金(RL)茜素黄(S)茜素红(R)溶靛素金黄(IGK)溶靛素亮橙(IRK)3~50.30.50.0350.1室温50~60室温5~81~31~35~65~64.5~5.5橙黄活性艳橙0.550~605~15黄直接耐晒嫩黄(5GL)活性嫩黄(K－4G)茜素黄(S)8~102~52~370~8060~7060~7010~152~1510~206~7红铝火红(ML)铝枣红(RL)直接耐晒桃红(G)3~53~52~5室温室温60~755~105~101~55~65~65~6紫铝紫(CLW)3~5室温5~105~6棕直接耐晒棕(RTL)铝红棕(RW)15~203~580~90室温10~155~106.5~7.55~6绿酸性绿铝绿(MAL)53~560~70室温15~205~105~5.55~6蓝直接耐晒蓝酸性湖蓝(B)3~510~1515~30室温15~303~85~5.5黑酸性黑(ATT)酸性粒子元(NBL)10~1510~15室温60~7010~1510~154.5~5.55~5.5是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂）高速喷射到被需处理工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。5.喷砂5.喷砂实物铝轮表面喷砂去氧化皮处理铝制件去氧化皮、亚光处理基本原理：在真空条件下，把镀膜材料加热蒸发，使之汽化沉积在制品表面上形成固态薄膜。被镀金属材料可以是金、银、铜、锌、铬、铝等，其中用得最多的是铝。主要用于在经予处理的塑料、陶瓷等制品表面蒸镀金属薄膜、七彩膜仿金膜等,从而获得光亮、美观、价廉的塑料,陶瓷表面金属化制品。广泛应用于工艺美术、装璜装饰、灯具、家具、玩具、酒瓶盖、女式鞋后跟等领域。用户选择在灯具基体上喷底漆、镀铝膜、镀保护膜或灯具基体在真空室进行前处理（不喷底漆）、镀铝膜、镀保护膜工艺。在ABS,PC,PBT,PE,PP,PA66等塑料基体上直接镀膜。6.真空镀膜1)厚度薄：复合用铝箔厚度为0.07mm，而镀铝薄膜厚度为0.5um。2）具有良好的耐折性和良好的韧性，很少出现针孔和裂口，无龟裂现象，对气体、水蒸气、气味、光线等的阻隔性提高。3）具有极佳的金属光泽，反射率可达97%；4）可处理形成彩色膜，装潢效果比铝箔好的多；5）镀铝层有良好的导电性，能消除静电效应。6.真空镀膜-特点6.1真空镀膜应用于灯具6.2真空镀膜应用将油漆喷在产品表面，自然风干的方式。7.喷油8.发蓝（发黑）针对钢件的表面处理1）发蓝（发黑）处理为提高防锈能力，用强的氧化剂将钢件表面氧化成致密、光滑的四氧化三铁，这一薄层能有效保护钢件内部不受氧化。◆在高温下（约550℃）氧化成的四氧化三铁呈蓝色，故称为发蓝处理。◆在低温下（约130℃）氧化成的四氧化三铁呈黑色，故称为发黑处理。发黑用强氧化剂（溶液的成分）原料名称氢氧化钠、亚硝酸钠磷酸三钠水NaOHNaNO2Na3PO4H2O质量组成（%）3310255注：1）发蓝时用熔融液去处理工件；2）发黑时用水溶液去处理工件；发蓝（发黑）应用领域◆发蓝处理主要应用于兵器工业。◆发黑处理主要应用于工业生产。谢谢大家2011/8/10