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常用五金材料基本知識 主講 楊祖華NOV 06 2004 五金 金 銀 銅 鐵 錫 機械性能 抗拉強度 硬度 膨脹系數 延伸率 屈服強度 其它 硬度 HV維氏 HRC洛氏 HB布氏 在制刀界有一个重要指标 硬度 最常用的指标有三种 布氏硬度 洛氏硬度和维氏硬度 硬度定義 布氏硬度的含意 用一定直径的淬硬钢球 在一定的载荷 p 作用下 压入试件表面 停留一段时间 然后除去载荷 测量压痕的面积 压痕越小表示抵抗塑性变形能力 即硬度 越大 越大硬度越小 用 HB 来表示 洛氏硬度的含意 在规定的外加载荷下 将钢球或金刚石压头垂直压入试件表面 产生压痕 测试压痕深度 利用洛氏硬度计算公式HR K H C便可计算出洛氏硬度 简单说就是压痕越浅 HR值越大 材料硬度越高 用 HRC 来表示 比如HRC60 即代表在试验载荷为150kg下 使用顶角为120度的金刚石圆锥压头时 试件的压痕深度为0 08mm 維氏硬度的含意 是利用顶角为136度的金刚石四方角锥体作压头 在一定的载荷下压入试件表面 留下方形压痕 根据对角线的长度 即可查出硬度值 用 HV 来表示 一般都是用洛氏硬度来衡量刀刃的硬度 也就是HRC值 通常一把好刀的刀刃硬度应在洛氏威尔硬度50s以上 60s以下 简而言之 硬度越高 抗磨损能力越高 但脆性也越大 維氏 H Hardness 料 硬 1 2H C2680R 1 2H85 145 1 4HEH 材料明細表 1 銅 磷銅 鈦銅 鈹銅 紅銅 青銅 青銅 化學成份Cu68 Pb0 07 Fe0 05 Zn p 特性 亮色澤 加工性 延展性 易電鍍易涂裝 焊接性 工藝品 燈飾 各式端子 插座等 磷銅 化學成份Cu96 Sn4 Fe Zn p 特性 具良好的彈性 持久性及搞蝕性 開關 IC導板 接頭 風箱 保險絲等 紅銅 特性 熱導性 加工性 延展性 易電鍍易涂裝 焊接性 不易脆 工藝品 印刷電路板 端子 開關等 化學成份Cu99 6 Sn Fe Zn p 材料明細表 2 鐵 SPHC SPTE 50C SPCC SPTE 1 表層鍍錫2 易生鏽 SPHC 熱軋單光JIS G3131 冷軋單 雙 光JIS G3141 SPCC 50C 1 含炭量高2 易生鏽 3 鋁材 A5052 A1050 A1100 4 不鏽鋼JIS SUS3011 有彈性2 導磁 SUS3041 無彈性2 不導磁 5 電解板JIS G3313 1 CC 代表一般用途CD 代表拉伸CE 代表深拉伸用2 表面鍍鋅 6 SK5 SK7 不鏽鋼牌號對照表一例 表面處理種類 1 清洗 脫脂 清洗主要是為了將附著在產品表面的各種油污 臟污去除干凈而進行的一种表面處理方法 2 防銹 通過浸泡 涂抹防銹油或其它工藝方法達到防止產品表面 含切口 生銹的一種加工方法 3 振動研磨 為了去除產品切口毛刺或滿足其它工藝要求而進行的一種表面處理方法 4 拋光 通過拋光輪與產品的互相摩擦作用 而使被加工件表面光潔 光亮的一種表面處理方法 5 熱處理 通過各種高溫處理 使產品內在組織發生變化而達到預期性能的一種工藝方法 熱處理 常見的熱處理種類有回火 退火 正火和熱處理 熱處理過程中材質中的碳會發生變化生成新的組織從而達到所須的硬度和彈性要求 因此熱處理後的產品要測試硬度 並做彎折試驗 防止易斷裂 產品在熱處理過程中會出現應力集中 從而造成產品變形 彎折尺寸變化 因此熱處理後的產品要對各折彎尺寸多加管控 6 電鍍 利用直流電作用從電解液中析出金屬 並在物件表面沉積而獲得金屬覆蓋層的方法 7 烤漆 在一定溫度下 通過噴涂作業使產品表面附著某種化學涂層的一種表面處理方法 電鍍 常見的電鍍种類有 鍍鎳鍍錫鍍金鍍銀鍍鉻鍍鋅鍍青銅等等 鍍鎳的主要作用 美觀并防止生銹 焊錫性 鎳層具有很好的焊錫性 例如 不銹鋼很難焊錫 但鍍鎳後就有很好的焊錫性了 因此鍍鎳產品要做沾錫試驗 鍍錫 常見的有亮錫 亞錫 鉛錫幾種 同樣鍍錫產品要做沾錫試驗 鍍金 銀 金是一種貴重金屬 鍍金一方面會顯得富麗堂皇 很美觀 另外金銀都具有良好的尋電性 耐腐蝕性而且高溫也不會氧化 所以彈片和各接觸點經常鍍金處理 如果鍍金層有壓痕 劃傷等就會造成上述功能的喪失 鍍鋅 通過不同的工藝方法可獲得黑鋅 彩鋅 白鋅 藍鋅等各種色彩 鍍鉻 鉻表面具有較好的光澤性 所以一般鍍鉻件外觀要求較高 鍍銅 常見的有鍍青銅 亞銅 鏡面亮銅等 無論哪一種電鍍 在電鍍前都必須進行除油 除銹處理 除油不凈會成鍍層附著力不足 生銹會造成電鍍白斑 因此要電鍍產品也不能有明顯的生銹現像 常見的電鍍有滾鍍和挂鍍兩種 滾鍍是一次電鍍很多數量的產品 在電鍍過程中為了使每一個產品都充分和電鍍液接觸 必須使產品處於滾動 振動狀態 因此滾鍍會造成電鍍重疊 變形 折變尺寸變化等 挂鍍 對一些貴重或較大且具有孔槽的產品 一般使用挂鍍的方法進行處理 挂鍍 即通過制做挂具 把被鍍品一個個挂在挂具上 然後進行電鍍的方法 挂鍍可以有效避免電鍍重疊 變形和折彎尺寸變化 但挂鍍除成本高昂 還要求產品表面必須有挂位 當產品較大且挂位單薄的情況下 在產品自重力的作用下可能會造成挂位處變形 電鍍是利用化學中的置換原理進行處理的 但這個過程並不是均衡的 常見的情況下 因電鍍膜厚的影響會造成材料變厚 孔槽尺寸變小等等 因此對電鍍前後尺寸的變化要特別加以管控 膜厚因客戶要求不同 膜厚要求也不同 一般鍍鎳必須先打銅底 鍍金先打銅底再打鎳底 氧化 發藍 發黑 將鋼鐵放入含有硝酸鹽溶液中處理 使之表面生成一層黑道氧化膜 電鍍層厚度 微米 分類 電鍍膜厚標準一 光澤錫銅和霧錫鉛正常電鍍膜厚1 銅底厚度 A 青銅3u 以上B 鐵材4 5u C 攻牙件3 5 2 錫鉛厚度 錫含比例 85 95 A 銅材 3 5um 鉛含比例 5 15 B 鐵材 3 5umC 鐵材返電品及熱處理品7 8um 二 鍍銀膜度標準1 銅底厚度 2 5 3u 2 鍍層厚度 0 8 1 0um 三 端子膜厚標準1 鐵材銅底厚度 5u 以上2 銅材銅度厚度 3u 以上3 鍍厚厚度 7um4 鍍層含鉛比例 10 15 含錫比例 85 95 AQL AcceptQualityLevel 允收水准 四 霧鉛錫系列產品1 銅底厚度 2 5 3u 2 鍍層厚度 4 5um3 鍍層含錫比例 85 95 含鉛比例 5 15 PDCA 五 鍍銀產品膜厚標準 1 0 2 0um1 鐵材 銅底3u 以上 鍍銀膜厚1 0 2 0um2 銅材 銅底3u 以上 鍍銀膜厚1 0 2 0um 六 鍍鎳產品膜度標準Ni 3 0 4 0um1 視要求而定 有要求鋼底的 Cu 2 4um2 無要求則不打鋼底七 鍍五彩 鍍鋅膜厚標準3 7um以上 八 電著產品膜厚標準 一般產品20um以上 失打葉類等有要求之產品18 20um 九 鍍金產膜度標準 參見 鍍金產品膜度標準 鍍層的腐蝕與 鍍層的腐蝕 一 腐蝕的概念 在一般人的觀念 腐蝕就是指生銹 或者腐蝕就是氧化造成的 其並不那麼單純 銅鐵及其合金的腐蝕現象才能稱之為生銹 生鐵銹 而純的氧 或者是單純的水 是無法腐蝕金屬的 鍍層的腐蝕 環境是造成金屬腐蝕的大因素 人們常接觸的環境是大氣 即使單純的大氣也因鄉村 都市工業區 沙漠 寒帶 熱帶 海上 海邊 等而有很大的差異 進而影腐蝕的速率 空氣中引起腐蝕的主要成份為氧氣 水氣和有害雜質 鍍層的腐蝕 金屬在大氣中的腐蝕過程是一种電化學過程 當大氣中水氣附著在金屬表面成薄薄的水膜 成為電解液 如果再吸收大氣中的氧及有害雜質 如SO2 C1 以後 就會使金屬在電化學腐蝕加速的進行 鍍層的腐蝕 因此金屬在干燥空氣中是不會有腐蝕作用 以及金屬在沒有氧的水中也不會有腐蝕作用 鍍層的腐蝕 二 腐蝕的形態 絕大產部份金屬的腐蝕過程均有電子的移轉行為 因此可以視為一种化學反應 腐蝕的分類法很多 在經就以Fontana式的第四分類 來簡說明其八大腐蝕形象 鍍層的腐蝕 1 均勻腐蝕 這是最簡單的一种腐蝕 金屬表面出現一層均勻的腐蝕產物一般銅鐵在大氧中的生銹均屬均勻腐蝕 鍍層的腐蝕 2 伽凡尼腐蝕 或稱之為異种金屬腐蝕 兩种不同金屬偶和接觸時 化性質活潑的金屬會加速腐蝕 惰性比較大的金屬則減慢腐蝕 電鍍層所產生的腐蝕即是屬於此類 鍍層的腐蝕 3 間隙腐蝕 金屬的隙縫處因滯流不通 缺少氧氣 形成氧濃度差電池特別容易腐蝕 如銅管凸緣和墊圈接觸地主 如果有鹽為滲入則間隙腐蝕會加速惡化 4 孔穴腐蝕 簡稱孔蝕 它發生在純化金屬 如不銹鋼 在 鍍層的腐蝕 氯離子溶液 海上或海邊 會發生極度集中的腐蝕 在有面形成四處散步的孔穴 原因其一是氯離子半徑很小 很竄易穿過保護膜 氧化膜造成腐蝕 其二氯離子的水和很不 容易被金屬吸著 陰礙金屬與氧化劑的作用 鍍層的腐蝕 5 晶界腐蝕 金屬晶界附的化學活性比較強 因此容易發生腐蝕 如金屬銲接處困受高溫而原有晶格變異 6 選擇性侵蝕 合金中的某一無素被選擇性的侵蝕 通常是化學性活潑的成份被淬取出來 如黃銅為鋅銅合金 在一般水溶液環境 其中的鋅因腐蝕而單了獨析出 鍍層的腐蝕 7 衝磨腐蝕 金屬然流動的腐蝕環境中 因為衝擊而產生的加速腐結果 如金屬管之轉彎道處 8 應力腐蝕 當應力與腐蝕環境同時存在 金屬將會逐漸在達到斷裂之前提早破裂 如振動的振幅是一种應力的存在 它會加速腐蝕的進行 鍍層的腐蝕 三 腐蝕的因素 對電鍍層之腐蝕可以說大部分為伽凡尼腐蝕效應所致 然而在電鍍層的抗腐蝕之