铝的阳极处理只是

1、 鋁合金陽極處理技術介紹鋁合金陽極處理技術介紹 及量產導入經驗分享及量產導入經驗分享 主講: 林 知 本 鴻富錦精密工業(深圳)有限公司 WLBG事業群MSE事業處 拋光/陽極生產部 Frank Lin PCE/FOXCONN 制作日期: 2002/07/16 題題 綱綱: 一一. .鋁合金陽極處理的應用鋁合金陽極處理的應用二二. .鋁合金陽極處理技術介紹鋁合金陽極處理技術介紹 2-1.2-1.材料特性材料特性 2-2.2-2.工作原理工作原理 2-3.2-3.標準流程標準流程 2-4.2-4.不良要因不良要因三三. .裝飾性陽極處理導入量產經驗分享裝飾性陽極處理導入量產經驗分享 3-1.3-

2、1.實績實績 3-1-1. 3-1-1. 人均產值人均產值 3-2.3-2.量產能力建立量產能力建立 3-2-1.3-2-1.精密儀器分析精密儀器分析 3-2-2.3-2-2.嚴格制程管理嚴格制程管理 3-2-3.3-2-3.掌握染料特性掌握染料特性 3-2-4.3-2-4.設備周邊配合設備周邊配合四四. .專案開發專案開發, ,改善無止境改善無止境 ! ! 4-1. 4-1.焊點改善焊點改善 4-2.4-2.重工麻點改善重工麻點改善 4-3.4-3.煤碳綠調色煤碳綠調色-1-一一.鋁合金陽極處理的應用鋁合金陽極處理的應用飾物飾物門窗門窗 建筑建筑化妝品化妝品 美容品美容品3c產品產品-2-交

3、通交通未來不是夢！未來不是夢！你也可以有這樣的手機！你也可以有這樣的手機！-2-3-產品規格要求產品規格要求移動通訊產品對陽極氧化工藝的要求: a.極佳的防護性與裝飾性 b.耐磨性,有較高硬度 c.色澤均一,膜層透明 d.外觀不允許有缺陷-4-MSEMSE陽極處理主要產品展示陽極處理主要產品展示 MOTOROLA陽極后上蓋與中隔板陽極后上蓋與中隔板最終成品最終成品-5-A.一般特性 A-1.化性活潑, 在空氣中易形成氧化鋁膜. A-2. 地球上蘊藏丰富,價格相對低廉. A-3.機械加工容易,強度/重量比值高. A-4.表面處理應用廣泛:陽極處理,鋅置換電鍍,電泳塗裝等.B. 物理性質 B-1.

4、硬度=2.62.9 mohs B-2.比重=2.702 g/cm2 B-3.電阻=2.62*10-6 ohm/cmC.化學性質 C-1.E=-6.5V C-2.4Al(s)+3O2(g) 2Al2O3 C-3.Al(s)+4OH- Al(OH)4- C-4.Al+6HNO3 Al3+3NO2+3H2O+3NO3- -6-二二. .鋁合金陽極處理技術介紹鋁合金陽極處理技術介紹A.脫脂:除去沖壓/拋光等工段殘余的油脂 皂化:脫脂液中的鹼與工件表面的油脂反應,生成水溶性的肥皂與甘油(C17H35COO)3C3H5+3NaOH 3C17H15COONa+C3H5(OH)3 硬脂酸酯 鹼 肥皂 甘油 乳

5、化:除去工件表面無法皂化的油與腊B.鹼咬: B-1.除去工件表面原有之Al2O3不導電層 先進行: Al2O3 +OH- 2Al3+含Al+其它后進行: Al+NaOH NaAlO2+H2+其它 B-2. 調節工件表面的亮啞度(鹼咬=鹼腐蝕,破壞工件表面平整性,造成光線散(漫)射,影響外觀C.剝黑膜:去除工件表面黑色水膜,主要成份為HNO3.(室溫操作) 2-2.2-2.工作原理工作原理( (一一):):前處理前處理-7-D.陽極氧化:利用電化學原理, 在鋁工件表面生成一層Al2O3膜,除了抗腐蝕,磨耗目的外,還可以利用Al2O3陶瓷材料的多孔性,填充染料,達成著色的目的 D-1.陰極半反應陰

6、極半反應 2H+2e- H2(氫氧氫氧) D-2.陽極半反應陽極半反應 Al Al 3+3e- () 2H2O O2+4H+4e- () 3O2+4Al 2Al2O3 () Al2O3膜生成膜生成 Al2O3+6H+ 2Al 3+3H2O () Al2O3膜溶解膜溶解 (), () 是互相競爭的反應,但當() , () 的反應速率相等時,即表示Al2O3膜的生成與消失速率相同,膜厚不再增長,即使延長氧化時間,都不再有變化 -8-2-2.2-2.工作原理工作原理( (二二):):陽極氧化陽極氧化ABC鋁 基 件阻 擋 層多 孔 層Al2O3. H2O鋁陽極氧化膜生成過程示意圖鋁陽極氧化膜生成過程

7、示意圖-9-20304050482620226024abcdABC時間/s 電壓/V2-2.2-2.鋁陽極氧化膜生成曲線鋁陽極氧化膜生成曲線A.膜層生長B.陰擋層形成C.膜層穩定生成,直到溶解與生長速率達到平衡-10- a.硫酸系 1.無機酸 b.鉻酸系 c.磷酸系一.酸性電解質 2.有機酸 a.草酸系 b.磺基水楊酸等 3.混合酸 1.氫氧化鈉系二.鹼性電解液 2.磷酸鈉系 3.磷酸二氫鈉系 4.氫氧化銨系三. 非水電解液 1.溶融電解液 2.硼酸甲酸胺系 陽極氧化工藝從電解液方面的分類陽極氧化工藝從電解液方面的分類-11-2-2.2-2.工作原理工作原理( (三三):):染色前處理染色前處

8、理 Al2O3膜生成后膜生成后,並不宜立刻染色並不宜立刻染色,因為因為Al2O3為無機物質為無機物質,而染料為有機物質而染料為有機物質,兩者之間結合不兩者之間結合不易易.所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具無所以必須於染色前在工件表面覆蓋一層兼具無/有機物質化性的即有機物質化性的即“界面活性剂界面活性剂,以利以利Al2O3染料結染料結合合.-12-染 色 前 處 理 原 理 圖氧 化 膜 層表 面 活 性 物 質2-2.2-2.工作原理工作原理( (四四):):染色染色 即將染料分子填充至即將染料分子填充至AlAl2 2O O3 3孔隙的過程孔隙的過程, ,染料大致染料大致上可分為有機與無機

9、兩種上可分為有機與無機兩種, ,一般陽極用染料為有機性一般陽極用染料為有機性, ,例煤碳綠所需的例煤碳綠所需的706,804706,804兩種染料兩種染料, ,結構如下結構如下: :-13-染 料染 色 原 理 圖氧 化 膜 層O N2O N2O N2O N2S O H3S O H3N H 2O N H 21黑對 稱O H N O 2H O S2H N2C O C H3N O O 2H2S O H27 0 6綠非 對 稱O O O H-14-2-2.804,7062-2.804,706染料結構圖染料結構圖 Al2O3孔隙填充過染料后孔隙填充過染料后,如不加以處如不加以處理理,放置一段時間后放置

10、一段時間后,孔隙中的染料會逐漸孔隙中的染料會逐漸析出或變色析出或變色,為避免此現象發生為避免此現象發生, 染色后必染色后必須將須將Al2O3孔隙加以封閉孔隙加以封閉,即為即為封孔封孔(seal).2-2.2-2.工作原理工作原理( (五五):):封孔封孔-15-封 孔 原 理 圖氧 化 膜 層表 面 活 性 物 質2-3.2-3.標准流程標准流程( (一一) )脫脂化學拋光鹼性腐蝕染色前處理陽極氧化剝黑膜染色封孔烘乾-16-2-3.2-3.標准流程標准流程( (二二) )沖壓沖壓陽極前工站陽極前工站:拋光拋光組裝出貨組裝出貨陽極后工站陽極后工站:陽極陽極-17-清洗清洗振動研磨振動研磨鐳射焊接

11、鐳射焊接移印移印2-4.不良要因不良要因-18-不良項目造成單位不良原因改善對策1.提高機拋切削力2.延長化拋時間凹陷沖壓衝壓前模具上有小顆粒硬物, 衝壓時壓在工件上衝壓前清除乾淨模具上小顆粒1.鐳射焊接能量應調適當2.延長化拋時間3.提高鹼咬濃度,延長鹼咬時間1.衝壓後打磨手法不正確, 壓力過大1.衝壓後打磨手法正確,壓力適當2.機拋時手法不正確2.機拋用手壓力部位,手法正確1.氧化前脫脂不完全1.延長脫脂時間且溫度采用上限2.工件粘上膠類物質2.以貼紙防止膠類物質污染工件.過拋拋光機拋手法不正確, 治具保護不全,自拋機調節位置不當機拋手法應正確,修復治具,自拋機調節位置適當磨紋拋光機拋手拿

12、工件不正確,方向不正確機拋手拿工件正確,方向正確划痕陽極人為產生上下料人員手法伏化1.化拋過腐蝕1.提高CPBRI-20濃度,硝酸濃度適當2.氧化槽導電不良2.工件與掛具應接觸良好3.氧化槽中有金屬離子3.定期清除陰極沉積物,一周兩次1. 脫脂不完全1. 長脫脂時間, 脫脂濃度,溫度采用上限增加2. 重工件退除不徹底2.重工件退除應徹底陽極陽極焊點鐳射焊接能量過高白點料紋內部髒污變形麻點來料不良焊接拋光拋光原材料三三. 陽極處理導入量產經驗分享陽極處理導入量產經驗分享-19-3-1-1.陽極人均產值陽極人均產值(一一)部門名稱部門名稱: WLBG制造事業處制造事業處MSE陽極生產部陽極生產部2

13、002年度人均產值及報廢金額統計表年度人均產值及報廢金額統計表2002年陽極人均月總產值 (NTD/月/人)196233933727699455768847073698020000400006000080000100000JanFebMarAprMayJun2002年陽極人均月總產值 (NTD/月/人)-20-3-1-1.陽極人均產值陽極人均產值(二二)-21-01000020000300004000050000AprMayJunM101銀色前蓋M105銀色前蓋M105彩色前蓋M101彩色前蓋M101銀色后蓋3-2-1.3-2-1.精密儀器分析精密儀器分析: :產品品質的保証產品品質的保証-2

14、2-封孔品質耐髒污性能LAB檢量線建線性範圍MassLoss(mg/cm2)StainResistance煤炭綠42-20.29AnthraciteLight偏亮偏綠偏藍深黑5.9-0-1.9BlackVersion-1偏亮ok偏藍深藍7.9-0-17Dark Blue偏暗ok偏藍淺藍43-3-13Mist blueokok偏藍白金76-014.8WhiteGold偏暗ok偏黃暗紅362815.2NormalDark Red偏亮偏紅okSlighttrace aftertest but特殊藍42-3-17SpecialBlue-Normal測染色槽中雜質的含量對染色能力影響程度.可分析染色槽中

15、金屬離子的含量,確定槽液的老化程度.NA.NA.0.0918Normal0.0405Normal0.183-0.75g/L0.0859 0.2-0.8g/L.0.0691已經建立檢量線,可以分析染料濃度0.078-0.728/L0.0424Normal0.0533Normal0.253-0.752g/L0.0365Normal0.2-0.8g/L0.2-0.8g/L染色力測試可分析染色槽中金屬離子的含量,確定槽液的老化程度.0.2-0.8g/L顏色色差儀(Colorimeter)紫外-可見光譜儀(UV-VIS)感應耦合電漿分析儀(ICP)3-2-23-2-2嚴格制程管理嚴格制程管理: :完整開

16、發流程完整開發流程-23-顏色顏色配配方方試作試作問題點問題點改善對策改善對策送送樣樣試量試量產產現現況況煤碳綠AnthraciteLight2/242/25-2/271-1. 發黃1-1. 調試其濃度/溫度OK 3/23已量產深黑BlackVersion-12/242/26-2/292-1.亮度不夠2-2.黑色不夠2-1.增長化拋時間;2-2增加膜厚;OK 3/23量試ok深藍Dark Blue2/242/30-3/23-1.不夠藍3-1.調整pH值,溫度,染色時間OK 3/24量試ok淺藍Mist Blue2/243/3-3/74-1.太藍發濛4-1.降低膜厚;OK 3/24已量產白金Wh

17、iteGlod3/63/8-3/105-1.不夠沙5-2.不夠亮5-1.酸式打沙轉變為鹼式打沙;5-2.增加二次化拋;OK 3/24已量產暗紅Dark Red3/63/13-3/176-1.不夠沙6-2.不夠亮6-3.不夠紅,偏離6-1.酸式打沙轉變為鹼式打沙;6-2.增加二次化拋;6-3.偏離色系,改變pH值;OK 3/25量試ok特殊藍SpecialBlue2/242/25-2/307-1.發白7-2.表面無條紋7-1.改變pH值;7-2.增加鹼咬時間;OK 3/23已量產亮銀SilverBright2/243/14-3/208-1.發黃8-2.不夠沙8-1.延長沙時間8-2.增加打沙濃度

18、OK 3/25量試ok淺軍綠Off Black2/242/25-2/279-1.偏黃9-1.改變配方OK 7/12量試ok深灰FlannelGrey6/16/5-6/1010-1.太灰,不綠10-1.調試濃度OK 6/15量試ok3-2-23-2-2嚴格制程管理嚴格制程管理: :專案開發管制專案開發管制-24-化拋剝一打砂剝二鹼咬剝二化拋剝一時間膜厚(m)D400S200時間溫度oCpH值成分濃度(g/L)80457060.08無熱水洗低溫烘幹無熱水洗低溫烘幹30921010.5無熱水洗低溫烘幹21010111.5114.513155113213026406141.58065078.58108

19、0610.5101502060465暗紅特殊藍染色10深藍淺藍白金131554014.5214.56520136065深黑煤炭綠1303030130備註RT顏色前處理條件陽極活化51013013030301120120420106080610164040540403-2-23-2-2嚴格制程管理嚴格制程管理: :外觀界制程條件整理外觀界制程條件整理-25-長短 長 短長短 長短高低長短高低有條紋無條紋過啞過亮亮啞深淺沙面粗糙沙面不夠暗紅特殊藍深藍淺藍白金偏白偏深偏白淺 深深淺顏色煤炭綠化拋亮啞陽極前處理條件深黑打沙化拋鹼咬膜厚偏淺粉紅偏黑偏紅艷紅染色偏深活化偏淺pH值時間S200D4003-2

20、-3.3-2-3.掌握染料特性掌握染料特性 1.化學元素特性:有機,無機及重金屬絡合物 2.特殊應用:適合何種材料表面 3.耐光值:遵照ISO標準在光源下曝露100小時的試樣,用 ISO的八級藍標尺作肉眼檢查 1=低 2=中度 5=好 6=很好 7=優 8=傑出 4.染色條件: pH值 ,溫度,時間 5.拼色:與其它染料的兼容性 6.封閉條件:鹽類封孔,沸水封孔 7.染色液中雜質離子的敏感度 -26-3-2-4.設備周邊配合設備周邊配合 項目類別設備名稱功能基本規格特殊要求主設備整流器電解氧化25V /2000A精密SCR主設備冰水機穩定槽液溫度50冷凍吨4-18 主設備烘干設備去除表面水份8

21、5熱風循環環保設備抽風裝置去除有毒氣體40HP 600m3/mm負壓式吸氣 靜壓130mmAq環保設備廢水分流裝置酸碱水分流PH7 硫酸H+ 磷酸 硝酸環保設備磷酸處理設備去除磷酸根3吨/時含磷5PPM附屬設備過瀘機過瀘槽液雜質230L/min5 /m棉芯制工具鈦挂具夾持工件作電解鈦質勾夾式導電性強-27-四四.專案開發專案開發 4-1.焊點改善焊點改善-28-主要工作項目工作展開主要問題點目前對策開始時間完成時間C-1.化拋時間來料的影響C-2.化拋溫度未知A-1.老化實驗A-2.固定Al3+變R200A-3.固定R200變Al3+A-4.變時間B-1.氧化時間的影響膜厚的影響失控制B-2.

22、電壓的影響未知在規格內,再進行實驗D-1.二次重焊對焊點.,焊痕的影響D-2.焊接能量對焊點的影響B.鹼咬調整參數R200消耗速度忽高忽低提高加料,取樣分析的准確度6/157/107/10A.化拋挑選工件,盡量保政來料一致性7/107/14C.陽極氧化參數調整7/57/20D.來料不同能量焊接來料的取得不易請品工解決7/144-2.重工麻點改善重工麻點改善-29-主要工作項目工作展開主要問題點目前對策開始時間完成時間A-1.調NaOH,尋找最佳濃度6/26 7/6A-2.調Na3PO4/NaOH比值A-3.重工時間的影響7/7 7/21B-1.驗証最后水洗PH的影響7/227/26B-2.最后

23、水洗雜質(電解質)的影響7/27 8/1B-3.驗証有無超音波水洗的影響8/12 8/6C-1.手汗對麻點的影響C-2.上挂方式C-3.退鍍后放置時間D-1.NaOH配方1.對底材腐蝕太多容易產生麻點7/12 7/15D-2.NaOH+AKB配方2.仍有較多麻點產生7/167/19D-3.H3PO4+Na2Cr2O7配方3.溫度較高,Cr需專門廢水處理7/207/30C.操作手法1.手汗中有NaCl,會在手印處導致腐蝕發生2.在烘烤時,最后水分的蒸發處,易形成麻點3.退鍍與拋光間隔時間越長越易出現麻點1.戴手套作業2.減短退鍍暫存時間B.重工流程D.新配方合理降低溫度增長時間A.參數調整1.分析濃度方法不准確2.實驗周期長1.建立新的