金属表面处理技术介绍_20151028教程

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1、,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,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；

2、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

3、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。,喷砂制程,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#

4、,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,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

5、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 | Nano Imprint Lithography (纳

6、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；,NIL Process Instruction,鋁板 or SUS,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, 120180_30min,印刷一 白色or灰色or其他颜色涂层，膜厚约2-3

7、um 顏色易受最终外观颜色决定 滚轮上色 120180_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 120180_30min,UV 胶（约20，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2-3 um, 120180_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

8、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,NIL Layers Analysis,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),NIL Rolling Print Process,AL+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UV Curing后固化,NIL Imprint Process,紫外线照射,压印PE

9、T 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pattern,NIL VS IMR VS Anodize,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

10、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530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,阳极重要工序介绍,阳极重要工序介绍,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

11、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,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,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,1、两酸化抛： 硫酸+磷酸=1：4，温度：95-105，时间：15-

12、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/ml H3PO4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21,1

13、80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,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,说明：使用封孔劑,操作溫度85 -95,时间8分钟-15分钟.

14、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. .防止阳极氧化膜外观变色。 .提高阳极氧化膜耐磨性。 .最大限度的提高阳极氧化膜的耐腐蚀性能。 .使染色氧化膜的退色降到最低限度。 .提高阳极氧化膜的抗侵蚀能力。 .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,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,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

15、极制程特点,铝合金表面处理,5.蚀刻制程介绍,蚀刻铝材,適合蝕刻陽極處理之材料,常見適用於蝕刻陽極之鋁材為AL 1系列(1050/1070)與5系列(5052), 因應不同的外觀需求選擇不同物性之鋁材。 一般來說,1系列屬於鏡面材, KAQB0機種設計值為低光陽極色澤,不列入此次應用,蚀刻介绍,蝕刻技術(Etching Technology) 蝕刻技術(Etching Technology)是使用化學藥劑對金屬進行化學反應進而移除表層結構的應用技術； 利用印刷遮蔽保留區塊，其餘面積利用腐蝕性的蝕刻藥水對素材進行連續沖蝕，讓圖紋達到似浮雕般 的深淺效果；其多半應用于金屬材表面特殊圖紋設計，或特殊喇叭孔造型。 依據其腐蝕面積，可區分為半蝕刻及全蝕刻兩種應用： 半蝕刻，又稱單面蝕刻，運用在單方向的圖紋腐蝕，減蝕深度與蝕刻時間成正比，可達到較具深度感 的浮雕效果。 全蝕刻，又稱蝕穿，常運用於喇叭孔設計，與半蝕刻不同為製程上需進行雙面蝕刻，以達到蝕穿、簍 空的效果。,Ink,Metal,蝕刻液,蚀刻流程,蝕刻流程 主設備為前處理機+壓膜機+曝光機+顯影機+蝕刻機+去膜機, 蝕刻前置作業之印刷,曝光,顯影工站為影響蝕刻成效,以下分為幾點進行說