表面处理知识讲座

1 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 目录1 金属表面处理知识简介2 电镀的基本原理及应用3 不锈钢表面处理技术4 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用5 铝及其合金的转化膜6 表面处理种类对零件尺寸的影响7 杰昌金属表面处理厂的品质保证体系 2 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 表面处理知识简介 1 金属表面处理知识简介1 1定义 在金属固体材料表面 采用物理方法 化学方法 电化学方法 高真空方法等对金属面进行涂装 处理 改性 形成具有特殊功能的表面层或某种功能的覆盖层 从而获得所需的特定性能的工艺技术 1 2 表面处理技术分类 3 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 表面处理知识简介 1 3 表面处理技术的应用 4 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 表面处理知识简介 1 4 金属涂 镀 层的基本特性1 4 1 结合强度1 4 2 孔隙率及密度1 4 3 耐蚀性1 4 4 硬度1 4 5 电阻率 5 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 电镀基本原理及其应用 2 电镀基本原理及其应用2 1 电镀基本原理2 1 1 电镀基本原理示意图 6 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 电镀基本原理及其应用 2 1 2电镀阴阳极的基本反应 以镀镍为例 A 阴极反应Ni2 2eNi 主反应 2H 2eH2 副反应 B 阳极反应Ni 2eNi2 主反应 4OH 4e2H2O O2 副反应 7 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 电镀基本原理及其应用 2 2 电镀层质量的基本要求2 2 1 与基体结合力牢固 附着力好2 2 2 镀层完善 结晶细致紧密 孔隙率小2 2 3 具有良好的物理 化学及力学性能2 2 4 具有符合标准的镀层厚度 而且均匀2 3 电镀一般工艺流程2 3 1 前处理电镀后处理2 3 2 前处理包括有 机械抛光 喷砂 除油 除锈 活化 预处理2 3 3 不同的材料采用不同的前处理方法2 3 4 后处理包括钝化 喷透明漆 8 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 电镀基本原理及其应用 2 4 电镀锌及其应用2 4 1 锌的性质及其用途1 银白色金属 两性金属 同酸碱都反应 2 锌的标准电极电位 0 76V 比钢铁负 属阳极性镀层 对钢铁金属有保护作用钝化处理后可得到不同色彩的钝化膜 白色 黑色 彩虹色等2 4 2 电镀锌的基本工艺1 氰化物镀锌2 锌酸盐镀锌3 氯化物镀锌 9 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 电镀基本原理及其应用 2 4 3 镀锌层厚度的设计 ASTMB633 98 2 4 3 镀锌的后处理除氢处理a零件在酸性溶液和阴极电解除油的过程中都有可能在基体晶格中渗氢 造成晶格扭歪 导致内应力大 产生氢脆 b除氢条件T190 220 CTime1 24Hoursc零件要求抗拉强度愈大 要求的除氢时间愈长 10 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 电镀基本原理及其应用 2 钝化处理a把镀锌层放在以铬酸酐为主的溶液中进行化学处理 使其表面生成一层化学稳定性较高的 组织致密的铬酸盐薄膜的工艺过程称为钝化 b钝化的作用有 使镀锌层表面进行化学抛光 形成亮丽的表面 钝化膜可呈现不同的颜色 白色钝化可得到浅蓝色的膜层 近似于铬镀层 可作为装饰性镀层 也可以钝化成军绿色和黑色等美丽的镀层 生成的钝化膜可提高镀锌层的抗腐蚀性能 如下表 11 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 电镀基本原理及其应用 C不同钝化膜的抗腐蚀性能对照 耐中性盐雾试验 2 4 3 镀锌层的质量标准 ASTMB633 98 1 外观a外观必须统一 无可见镀层缺陷 如 起泡 凹坑 粗糙 起瘤 烧伤 裂纹 漏镀b水洗引起的轻微污渍 烘烤引起的轻微褪色是可以接受的c挂具的接触位一般比较明显 也是不可避免的 不应拒收 因此采购者应先指定挂位 2 光泽除非特别注明 明亮的 半透明的 哑光都应该接受3 耐腐蚀性 12 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 电镀基本原理及其应用 4 镀层厚度a重要表面可以定义为直接或反射的可见表面 该表面的镀层厚度对外观或使用有根本的影响 或者可能成为产品腐蚀的源头 该区域的厚度应该达到图纸标明的最小厚度要求 b非重要表面有些表面如螺纹 孔 深槽 角度底部等沉积厚度不易控制 通常应免除最小的厚度要求5 结合力 2 5镀硬铬2 5 1硬铬的性质硬度高 耐磨性能好2 5 2硬铬的用途提高制品的耐磨性 延长制品的使用寿命 广泛应用于工模 量具 切削刀具等易磨损件2 5 3质量要求1 外观光泽均匀 结晶细致 不粗糙 比起皮 不鼓泡 不漏底 不发暗 不烧焦2 结合力3 厚度要求为5 80um 13 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 不锈钢表面处理技术3 1常用不锈钢介绍3 1 1常用不绣钢牌号对照表 14 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 1 2常用不锈钢化学成分表 GB 1220 1992 15 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 2不锈钢表面处理前的预处理3 2 1不锈钢的预处理步骤表面机械整平除油除锈3 2 2不锈钢的预处理方法 1 机械法 磨光机 抛光机 研磨机等2 化学法 化学除油 化学酸洗等3 电化学法 电化学除油 电化学活化等4 离心滚光 适用于小零件去除氧化皮的作用5 喷砂 大面积处理 有去污和去氧化皮的作用3 3不锈钢抛光3 3 1不锈钢抛光的目的1 去除氧化皮 铸造 模锻压 热处理等加工2 去除批锋3 整平微观表面 提高光洁度 光亮度和使用寿命等3 3 2不锈钢抛光的工艺过程表面预处理 机械抛光 化学抛光电化学抛光 钝化 16 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 3 3不锈钢机械抛光与电抛光对工件表面的影响3 3 4不锈钢电抛光的主要成分及作用1 磷酸 H3PO4 主要成分1 硫酸 H2SO4 活化剂3 丙三醇 C3H8O3 缓蚀作用4 铬酐 CrO3 钝化作用 17 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 4不锈钢的钝化3 4 1不锈钢钝化的意义1 不锈钢并不是真正意义上的不锈2 凡不锈钢经过预处理 酸洗去黑皮 抛光等 后 如不要求电镀或其他涂层的处理 则必须进行钝化处理3 4 2不锈钢钝化的作用1 提高不锈钢在环境介质中的热力学稳定性 钝化后的不锈钢的电位变正 与贵金属相近 化学性质稳定 2 预防不锈钢的局部腐蚀 经过钝化处理后不锈钢临界点的电位边正 可以防止产生点腐蚀 晶间腐蚀 磨损腐蚀 和疲劳腐蚀等 3 钝化可以赋予不锈钢表面足够的清洁度 a清除不锈钢表面的金属污染物质 b清除不锈钢内嵌入的金属杂质 如 铜 锌 镉 铅 游离铁以及低熔点金属c使表面的铬 镍富集而稳定 4 消除不锈钢表面热加工氧化物 18 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 4 3不锈钢的可钝化性3 4 3 1不锈钢钝化的效果与材料及工艺有很大的关系3 4 3 2不锈钢所含元素对钝化的效果的影响 1 铬 镍属于钝化性强的金属元素 铁次之 因此铬 镍的含量愈高 钝化性愈好 同时钝化膜的稳定性愈高 2 锰 碳 硅等元素对钝化不利 硫 硒更差3 4 3 3不锈钢金相结构对钝化的影响1 奧氏体 铁素体型不锈钢具有较均匀的组织 可钝化性好 2 马氏体型不锈钢经过热处理强化 其金相组织是多向组织 不利于钝化工艺的进行 因而马氏体不锈钢的可钝化性不强 其耐腐蚀性较低 3 4 3 4不锈钢的加工状态对钝化的影响1 机械加工 切削 抛光 磨光后的光洁表面加工状态的钝化性最好 2 铸造 喷砂 锻造所得的工件表面粗糙状态 钝化性最差 3 4 3 5经过滲氮 渗碳 铜焊 铅焊的不锈钢零件不能钝化 因为钝化处理后会损坏上道工序的质量 19 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 4 4不锈钢可钝化工艺分类3 4 4 1化学钝化硝酸型钝化硝酸 重铬酸型钝化硝酸型硝酸 氢氟酸型钝化硝酸 盐酸型钝化化学法钝化铬酸或铬酸盐型钝化硫酸型钝化其他型双氧水型钝化碱液型钝化3 4 4 2电化学钝化1 直流电型钝化2 载波直流电型钝化3 4 4 3干法钝化1 室温法钝化2 热处理法钝化 20 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 4 5不锈钢钝化的质量控制3 4 5 1不锈钢钝化工艺过程的质量控制1 前处理2 时间的影响 钝化液的浓度愈高 钝化时间愈短 但钝化的时间长 有利于钝化膜的生成3 温度的影响 钝化液的浓度高 用低温 钝化液的浓度低 用高温 600C 3 4 5 2不锈钢表面钝化膜的影响因素1 氯离子 氯离子对不锈钢的危害性极大 因此在整个工艺过程中应严格控制氯离子的含量 钝化后也要保证零件表面不要沾有氯离子2 表面清洁度a表面粗糙度愈低 表面语光滑 异物愈难沾附 局部腐蚀的几率愈低 因此不锈钢应尽可能采用精加工表面b如果残留化学溶液在工件的表面会促进阴极反应 是膜层破裂 从而使锈钢或化 耐腐蚀能力急剧下降 因此镀后的清洗应严格和仔细 21 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 使用介质 不绣钢钝化膜处于热力学上受抑制的亚稳定结构 其保护性能与环境介质有关 因此在使用过程中要定期清洗 除去上面沾附的有害物质 a避免接触氯离子b食品 每次接触后要及时清洗c乳制品 乳制品中含有氯离子 要定期清洗 使不绣钢钝化膜修复 3 4 5 3不锈钢钝化膜的质量标准 22 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 23 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 5不锈钢着黑色3 5 1不锈钢着黑色方法及特点3 5 2不锈钢着黑色对零件的要求1 铬不锈钢 如1Cr13 1Cr17 2Cr13 3Cr13 4Cr13等2 铬镍不锈钢如1Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni9等3 铬镍钼不锈钢如Cr18Ni12Mo2Ti等4 其他含铬量较高的不锈钢 5 不适用于无铬只含镍的不锈钢 如Ni18 Ni45 及无镍而铬含量低于13 的不锈钢 24 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 不锈钢表面处理技术 3 5 2零件加工状态对不锈钢着黑色的影响3 5 3不锈钢着黑色膜层的物理及化学性能 25 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用 4 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用4 1无电沉Ni P合金的特点及用途4 1 1特点 设计者的镀层 设计者可以根据零件需要的性质 在Ni P合金镀层中找到合适的对象1 硬度高2 耐磨性好3 天然润滑性4 镀层厚度与零件的形状无关 镀层均匀性好5 优良的耐腐蚀性6 随磷含量变化可改变的磁性7 可焊接性8 可抛光性 26 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用 4 1 2无电沉Ni P合金的用途4 2无电沉Ni P合金溶液的组成 27 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用 4 3无电沉Ni P合金层的性能 28 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用 4 3 1无电沉Ni P合金镀层厚度的均匀性 面面俱到 无微不至 不管形状如何复杂 只要被活化的表面及有溶液流通的地方 镀层厚度是均匀的4 3 2无电沉Ni P合金镀层的孔隙率1 决定镀层耐腐蚀性的重要参数 孔隙率愈低 耐腐蚀性能力愈好2 厚度愈厚 孔隙率愈小 30um孔隙率几乎为零3 镀件表面愈光洁 孔隙率愈小4 3 3无电沉Ni P合金镀层硬度镀态400 600HV热处理后可达1000HV以上 AB DE C 29 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用 4 3 4无电沉Ni P合金镀层的耐磨性4 3 4无电沉Ni P合金镀层的腐蚀性随磷含量的增加而增加 耐中性盐雾试验可达1500小时以上4 4无电沉Ni P合金镀层的质量规范4 4 1外观镀态下的主要表面可以是光亮 半光亮和无光泽的 用肉眼检查时 表面应均匀 无麻点 裂纹 起泡 镀层剥落 或结瘤等缺陷 除非这些缺陷是可以接受的 4 4 2表面粗糙度4 4 3厚度厚度选择如下 30 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用 对耐磨要求选择厚度如下 31 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用 4 4 4硬度4 4 5结合强度4 4 6孔隙率4 4 7镀层对基体的腐蚀防护性能4 4 8镀层的耐腐蚀性能4 4 9耐磨性能4 4 10钎焊性能4 4 11化学成分 质量 32 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用 4 4 12镀后热处理消除氢脆提高硬度提高结合力 33 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用 4 5无电沉Ni P合金的应用4 5 1镁合金的无电沉Ni P合金镀层航空航天 汽车工业 电子 手机 4 5 2铝合金的无电沉Ni P合金镀层计算机硬盘 反射镜 汽车工业4 5 3钢铁件的无电沉Ni P合金镀层汽车工业 化学工业压力容器等4 6采购方应向供方提供的资料4 6 1必要资料 1 采用标准的编号 2 镀层厚度的要求 um 3 主要表面 应以适当的标记标明 任何不用镀覆Ni P合金合金层的区域也应该标明4 所采用的抽样方案 34 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 无电沉Ni P合金的基本原理及其应用 5 所使用镀层结合强度的测试方法6 基体金属的成分或详细说明 冶金状态44 6 2必要时还需提供以下资料1 镀前消除应力或镀后消除氢脆的要求2 预制压应力的处理要求3 预处理或限制处理的特殊要求4 热处理或限制热处理的要求5 镀层最大厚度大厚度的要求6 消磁处理的要求7 镀层最终表面粗糙度的要求8 镀层硬度大的试验和测试方法9 镀层允许存在的表面缺陷的种类 尺寸 范围和位置10 镀层化学成分的特殊要求11 耐腐蚀性要求12 孔隙率测试方法要求13 其他要求等 35 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 铝及其合金的转化膜 5 铝及其合金的转化膜5 1铝及其合金材料简介5 1 1铝及其合金材料的编号规则纯铝的编号规则纯铝Al 99 00 方法 1A 表示纯铝表示原始纯铝表示含量如 1A97表示原始纯铝 含量99 97 铝合金编号规则铜为主要合金元素 2 锰合金为主要合金元素 3 硅为主要合金元素 4 镁合金为主要合金元素 5 镁硅为主要合金元素 6 锌合金为主要合金元素 7 36 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 铝及其合金的转化膜 5 1 2常用铝及其合金材料的基本成分 37 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 铝及其合金的转化膜 5 1 3铝及其合金氧化膜的适用性 38 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 铝及其合金的转化膜 5 1 4铝及其合金中其他元素对氧化膜的影响5 1 5铝及其合金的转化膜性能比较 39 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 铝及其合金的转化膜 5 2铝及其合金的化学转化膜分类及性能比较5 3铝及其合金的硫酸阳极转化膜5 3 1阳极氧化膜分类 40 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 铝及其合金的转化膜 Type FromMIL A 8625E 5 3 2普通硫酸阳极氧化 Type 氧化膜特点a 透明度高 容易染色 铝愈纯 透明度愈高 合金元素硅 铁 锰会使透明度下降 b 性能好 耐腐蚀性 耐磨性 硬度好 41 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 铝及其合金的转化膜 c 易于染成各种颜色 装饰性好 d 根据用途不同 氧化膜厚度一般在4 30um之间5 3 3硬质硫酸阳极氧化 Type 氧化膜特点a 硬度高 铝合金上可达400 600HV 纯铝上可达1500HV b 耐磨性好 比硬铬镀层要好的多c 耐热性好 熔点为20500Cd 电绝缘性好 击穿电压为2000V以上e 耐腐蚀好 中性盐雾试验可达数千小时f 结合强度高 用一般方法难以去除氧化膜2 硬质硫酸阳极氧化膜不适用于a 螺距小于1 5MM的螺纹工件 b 厚度小于0 8MM的工件 c 硅含量超过8 或铜含量超过5 的合金或压铸件 42 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 铝及其合金的转化膜 d 装配件 因为可能导致间隙腐蚀 或者导致非铝零件如钢 铜的阳极溶解 3 硬质硫酸阳极氧化膜质量要求外观 颜色应为灰色 暗灰色至黑色或黄褐色 魔层应连续 均匀 完整 允许有以下缺陷 由于零件材质不均匀和表面状态不同 在同一零件上有不同氧化颜色 轻微的水印 由于金属本身基体允许的缺陷所引起的膜层缺陷 膜层有网纹 不允许有以下缺陷 局部无膜层 图纸与技术规定的除外 金属过腐蚀 电烧伤 疏松 和易搽掉的膜层 以及零件边缘 夹具接触部位颜色变浅b 厚度按技术要求 43 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 铝及其合金的转化膜 c 硬度 按设计技术要求 一般 应大于250HV d 耐磨性e 耐腐蚀性中性盐雾试验不少于240小时 44 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 表面处理种类对零件尺寸的影响 6表面处理种类对零件尺寸的影响6 1表面处理种类对零件的基本影响 45 JiechangMetalFinishing金属表面处理知识讲座 表面处理种类对零件尺寸的影响 6 2零件精孔电度余量参考1 硬质阳极氧化零件的精孔 镀前走上差 并给电镀单边留0 5 m余量 例镀后 A镀前尺寸控制在 A 膜层厚度在30 40 m 2 普通氧极黑零件的精孔 镀前走上差 并给电镀单边留0 3 m余量 例镀后 A镀前尺寸控制在 A 膜层厚度在20 30 m 3 镀锌零件的精孔 镀前走上差 并给电镀单边留0 4 m余量 例镀后 A镀前尺寸控制在 A 镀层厚度在8 12 m 4 不锈钢电抛光零件精孔走下差 并给电镀单边留0 3 m 例镀后 A镀前尺寸控制在 A 外形尺寸削减10 15 m 0 0220 012 0 0120 000 0 0120 000 0 0180 012 0 0120 000 0 000 0 006 0 0120 000 0 0200 012 46 JiechangMetalFini