金属表面处理技术介绍_20151028

金属表面处理技术介绍--工业设计部铝合金：冲压不锈钢:冲压喷砂、拉丝、蚀刻、NIL、阳极氧化喷砂、拉丝、NIL、ED、PVD金属材料工艺概况铝合金：锻压\铝挤喷砂、拉丝、阳极氧化铝合金：压铸阳极氧化、喷漆不锈钢:锻压\压铸PVD粉末冶金:PVD喷砂拉丝NIL阳极铝合金表面处理铝合金表面处理技术铝合金表面处理1.喷砂制程介绍喷砂制程输送帶素材铁砂喷枪气压治具喷砂机示意图喷砂参数控制系統喷砂制程喷砂机铝合金表面处理喷砂定义：喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强力的撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程；喷砂用途：1、除掉零件表面的锈蚀、焊渣、积碳、旧油漆层、油污等；2、除去铸件、锻件或热处理后零件表面的型砂及氧化皮；3、除去零件表面的毛刺或方向性磨痕；4、降低零件表面的粗糙度，以提高油漆和其它涂层的附着力；5、使零件呈漫反射的消光状态；喷砂种类：喷砂分干喷砂和湿喷砂两种。干喷砂：干喷砂加工的表面较为粗糙，干喷砂分机械喷砂与空气压力喷砂两种类型，采用的喷砂机有自流式、离心式、吸入式和压力式等,生产上常用的是吸入式和压力式为主。干喷砂砂型：干喷砂常用的砂料是氧化铝砂（含天然和人造两种）、石英砂（二氧化硅）、铁砂、碳化硅（人造金钢砂）等。以采用铝钡土（氧化铝砂）为最好。因其不易粉化，劳动条件好，砂料还可以循环使用。碳化硅砂虽也有上述优点，但因过于昂贵，很少使用。国内应用最多的还是石英砂。它虽易粉化，但有不污染零件的优点。零件厚度、砂粒粒径与压缩空气压力的关系（干喷砂）零件类型石英砂粒尺寸/mm压缩空气压力/kPa1厚度＞3mm的大型钢铁件2.5～3.5250～4002厚度≤3mm的中型钢铁件1.0～2.0150～2503小型、薄壁零件、黄铜件0.5～1.0100～1504厚1mm以下的钢铁钣金件0.5以下50～1005铝及铝合金零件0.5以下50～100喷砂制程湿喷砂种类及原理（湿喷砂）喷砂种类工作原理特点1雾化喷砂砂料从装有文氏管的压缩空气系统送至喷头，以雾化水-砂流冲击零件表面只有通过改变砂料粒度才能改变被喷砂表面的粗糙度值2水-气喷砂由泥砂泵以高压将水-砂料经软管输送到喷头，并在喷头通入压缩空气，以喷出的高速水砂流冲击零件表面改变压缩空气压力，就能改变喷砂表面粗糙度值3水喷砂不使用压缩空气的水砂流喷砂。水、砂分装，在流向喷嘴前混合后喷向零件表面只能通过改变水压，才能改变喷砂表面的粗糙度值PS:湿喷砂所用的砂料与干喷砂相同。湿喷砂的水砂比值，一般控制在7：3为宜。320～400目的水砂粒中，应加入10%的膨润土作为悬浮剂，防止砂粒沉入贮存箱底。钢铁件湿喷砂时，水中可加入0.5%碳酸钠和0.5%的重铬酸钠作缓蚀剂。湿喷砂：湿喷砂是在砂料中加入定量的水，使之成为砂水混合物，以减少砂料对零件表面的冲击作用，从而减少金属材料的去除量，使零件表面更光洁。湿喷砂类型：湿喷砂通常有雾化喷砂、水-气喷砂和水喷砂三种类型，生产上最适用的是水-气喷砂。喷砂制程铁砂砂粒有很多番号，例如：80#、100#、120#...…番号越小砂粒颗粒越粗，因此噴出的沙面效果越粗糙砂粒循环使用会损耗变细，达到一定程度需要通过一层层筛网，过滤后再投入使用砂粒过滤100#120#喷砂制程喷砂制程喷砂參數：1、砂型番号2、喷砂压力（單位：KG）3、输送帶速度（單位：HZ）影响砂面的粗細影响砂面的深淺影响砂面的密度检验：可通过粗糙度仪進行检验，同塑胶件普通咬花相似。重点数据：Ra、Rz、Rpc标准板样品标准板样品铝合金表面处理2.拉丝制程介绍输送帶铝材压力尼龙轮尼龙轮拉丝机示意图拉丝制程尼龙卷紧轮尼龙飞翼轮1、尼龙轮有从小到大的多种番号，例如：80#、100#、120#...…此番号为尼龙轮内所含沙粒的粗细番号，而非尼龙轮表面粗糙度2、番号越小所含沙粒越粗，因此拉出的丝纹越粗。长直较深丝纹一般常用卷紧轮，短碎较浅丝纹一般常用飞翼轮拉丝制程拉丝参数：1、尼龙轮番号2、尼龙轮转速（单位：HZ）3、尼龙轮压力（单位：A或KG）4、输送带速度（单位：HZ或米/分钟）影响丝纹的粗细影响丝纹的长短比例效果影响丝纹的深浅影响丝纹的長短比例效果举例：1、尼龙轮番号、压力一定。输送速度保持不变，转速越快，丝纹越长直效果；转速越慢，丝纹越短碎效果2、尼龙轮番号、输送速度、转速一定。压力越大，丝纹越深；压力越小，丝纹越浅（如图）上限（深）压力：3.6KG下限（浅）压力：2.8KG拉丝制程铝合金表面处理3.NIL制程介绍NIL制程NIL|NanoImprintLithography(纳米压印光刻技术)NIL的基本思想是通过模版，将图形转移到相应的衬底上，转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜，通过辐照方法使衬底表面结构硬化从而保留下转移的图形，整个过程包括油墨印刷和压印两个过程。NIL制程特点1、相对阳极制程，NIL制程环保、污染小、工序简单；生产能耗小，颜色丰富；2、不同角度观看，产品光泽及图案视效变化丰富；3、精炼的触觉感受；NILProcessInstruction鋁板orSUS第一次上光•透明介质层(媒介印刷一&铝板加强附着力)•滚轮上色•膜厚約2-3um,120℃~180℃_30min印刷一•白色or灰色or其他颜色涂层，膜厚约2-3um•顏色易受最终外观颜色决定•滚轮上色\120℃~180℃_30min印刷二•颜色层的底色层，膜厚约2-3um,•滚轮上色•銀粉跟珍珠粉依具体状况是否在此层添加第二次上光•透明介质层(媒介UV胶&印刷三加强附着力)•滚轮上色\120℃~180℃_30minUV胶（约20μ，pattern及触感）+压印(影响光泽度主要涂层)•受母版所翻子版表面品质影响光泽•採用子版滚轮压印印刷三(主色层，也是決定金属层次感的”关键”涂层)•颜色层的面色层，銀粉跟珍珠粉都会设计在这层•膜厚約2-3um,120℃~180℃_30min•滚轮上色•銀粉颗粒有可能因為过滤不均造成颗粒狀分布在表面若顏色底色确定，大批量前处理需完成到印刷二后，先確认首件，再整批往后制作影响:顏色/光泽/金属感关键的三个涂层NILLayersAnalysis①②③④⑤⑥⑦滚轮上色工站•第一次上光•印刷一•印刷二•印刷三•第二次上光铝板采用滚轮前进(人工进板)NILRollingPrintProcessAL+前处理到上光二UV胶PET子版(透明，约2.5mm)•由母板翻出，表面转印Patten；•PET材质较软，通过表面涂UV胶，贴附于有pattern母版上以转印pattern。滚轮水平前进滚轮水平退回UV胶压印完成后经UVCuring后固化NILImprintProcess紫外线照射压印PET子板介绍紫外线照射UV胶PET材料(透明，约2.5mm)母版（表面处理出Pattern）--不锈钢（喷砂&蚀刻）--铝板（发丝&雷雕）PET子板合模脱模UV胶固化产生patternItemNILIMRAnodize设计颜色Print(颜色丰富)凹版印刷阳极染色表面处理触感丰富触感丰富（模具处理）触感受限较多制程复杂等级低中高生产MOQIMR\Anodize较高高环保设备污染小污染小污染大信赖性测试RCA(175g/150次)PassPassNA附着测试PassPassPass酒精测试（500g/250次）PassPassPass硬度测试4H1H(PC\PC+ABS)3H（PMMA）6HNILVSIMRVSAnodize铝合金表面处理4.阳极制程介绍阳极制程阳极概要流程原理特点总结纲要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。例如铝阳极氧化，将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下，进行电解。阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝薄层，其厚度为5～30微米。阳极氧化后的铝或其合金，增强了抗腐蚀性能。氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润滑剂，适合制造发动机气缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩。一般来讲阳极都是用铝或者铝合金当作阳极，阴极则选取铅板或铝板，把工件（阳极）与铅板（阴极）一起放在水溶液，这里面有硫酸、草酸等，进行电解，让工件（阳极）的表面形成一种氧化膜。在这些酸中，最为广泛的是用硫酸进行阳极氧化。阳极概要脱脂碱洗酸洗化抛干燥封孔染色阳极阳极重要工序介绍阳极重要工序介绍脱脂碱洗酸洗化抛干燥封孔染色阳极说明：操作溫度50℃-70℃,時间1-3分钟.目的：除去加工产品表面油污杂质，金属毛剌金属氧化物等，给阳极氧化着色打好基础。原理：利用有机溶剂对油脂的溶解作用进行脱脂阳极重要工序介绍说明：操作溫度45℃-55℃,时间30秒-120秒.目的：将工件表面的金属毛剌金属氧化物等氧化层去除,使其裸露纯净的金属基体，利于阳极膜的生成并获得高质量的膜层。阳极重要工序介绍脱脂碱洗酸洗化抛干燥封孔染色阳极说明：使用硝酸,时间30秒-120秒.目的：除去碱蚀性后留在产品表面上的残留物。阳极重要工序介绍脱脂碱洗酸洗化抛干燥封孔染色阳极说明：操作溫度80℃-100℃,时间15秒-120秒.目的：对工件表面进行化学抛光增加光泽,由此決定阳极后之光泽度。阳极重要工序介绍脱脂碱洗酸洗化抛干燥封孔染色阳极1、两酸化抛：硫酸+磷酸=1：4，温度：95-105℃，时间：15-30秒，生产过程中铝离子含量越来越高，化抛效果越来越差，化抛时间越来越长，这种工艺对基材损耗相对较大。H2SO4比重：1.84g/mlH3PO4比重：1.65g/ml作用：使金属表面达到光亮效果，一般亮度。2、三酸化抛：硫酸+硝酸+磷酸=9：6：85，温度：90-110℃时间：15-120秒，这种工艺对基材损耗相对较小，出光快而好，本工艺对铝离子含量较敏感，铝离子低，表面有小而密的麻点出现。铝离子含量高出光慢，无晶亮感，槽液保持清洁无油污，槽液表面有油污，会粘在产品上造成油泡。作用：使金属表面达到境面效果，出光快、亮。阳极重要工序介绍说明：使用硫酸,操作溫度21℃,180克-220克每升.时间25-60分钟.目的：透过通直流电，加速铝合金的氧化膜生成，将工件表面转化为一层氧化膜，这层具有防护性装饰性&保护性等阳极重要工序介绍脱脂碱洗酸洗化抛干燥封孔染色阳极晶胞（六棱形）孔铝合金阳极处理氧化膜模型图说明：使用染料,操作溫度.常溫~55℃,时间:5秒-600秒依照客户标准颜色定.目的：依据客戶顏色要求,生产出光鲜亮丽的顏色优点：工艺简单、控制容易、效率高、成本低、设备投资少、着色色域宽、色泽鲜艳缺点：1.大面积制品容易出现颜色不均匀2.着色后清洗、封孔不当或受到机械损伤时易脱色，着色膜的耐光性相对较差阳极重要工序介绍脱脂碱洗酸洗化抛干燥封孔染色阳极说明：使用封孔劑,操作溫度85℃-95℃,时间8分钟-15分钟.目的：提高铝件质量和染着色牢固，着色后必须将氧化膜层的微细孔隙予以封闭，经过封闭处理后表面变的均匀无孔，形成致密的氧化膜.１.防止阳极氧化膜外观变色。２.提高阳极氧化膜耐磨性。３.最大限度的提高阳极氧化膜的耐腐蚀性能。４.使染色氧化膜的退色降到最低限度。５.提高阳极氧化膜的抗侵蚀能力。６.提高阳极氧化膜的电绝缘性能，特别是潮湿环境的绝缘性。阳极重要工序介绍脱脂碱洗酸洗化抛干燥封孔染色阳极说明：操作溫度95℃,產品下掛後放置於烘烤線進行烘乾。目的：将工件表面的水份烘干。阳极重要工序介绍脱脂碱洗酸洗化抛干燥封孔染色阳极1.质轻耐用2.耐候性佳3.可染色具备美观的装饰作用4.阳极皮膜亦可作为涂装的打底5.具高电阻值6.耐磨性高阳极制程特点铝合金表面处理5.蚀刻制程介绍蚀刻铝材ALMetalMaterialComparisonALMaterialTypeRawMaterial特性AL1系列(1050/1070)純鋁系，低強度，具有優良之成形性、熔接性、耐蝕性屬於鏡面材,陽極效果最佳AL2系列(2024)Al-