鋁合金表面處理工藝設(shè)計

1、工藝知識】鋁材表面處理工藝大全介紹總則表面處理： 它是通過機(jī)械和化學(xué)的方法處理后， 能在產(chǎn)品的表面上形成一層保護(hù)機(jī)體的保護(hù) 層。在自然界中能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，增加機(jī)體的抗蝕性和增加產(chǎn)品的美觀，從而提升產(chǎn)品的價 值。表面處理種類的選擇首先要從使用環(huán)境，使用壽命，人為欣賞的角度出發(fā)，當(dāng)然經(jīng)濟(jì)價 值也是考慮的核心所在。表面處理的流程包括前處理，成膜，膜后處理。包裝，入庫。出貨等工序，其中前處理包括 機(jī)械處理，化學(xué)處理。機(jī)械處理包括噴吵，拋丸，打磨，拋光，打蠟等工序。機(jī)械處理目的使產(chǎn)品表面剔除凹凸不 平，補(bǔ)救表面其它外觀不良現(xiàn)象。 ? 化學(xué)處理使產(chǎn)品表面的油污銹跡去除，并且形成一層能 使成膜物質(zhì)更好的結(jié)合

2、或和化成活性金屬機(jī)體， 確保鍍層有一個穩(wěn)定狀態(tài)， 增加保護(hù)層的結(jié) 合力，從而達(dá)到保護(hù)機(jī)體的作用。鋁材表面處理鋁材常見的化學(xué)處理有鉻化，噴漆， 電鍍，陽極氧化，電泳等工藝。其中機(jī)械處理有拉絲， 拋光，噴吵，打磨等工藝。第一節(jié) ? 鉻化鉻化會便產(chǎn)品表面形成一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，膜層厚度在 0.5-4um ，這層轉(zhuǎn)化膜吸附性好，主要 作為涂裝底層。外觀有金黃色，鋁本色，綠色等。這種轉(zhuǎn)化膜導(dǎo)電性能好，是電子產(chǎn)品的最 好選項，如手機(jī)電池內(nèi)導(dǎo)電條，磁電設(shè)備等。該膜層適合所有鋁及鋁合金產(chǎn)品。但該轉(zhuǎn)化膜 質(zhì)軟，不耐磨，因此不利于做產(chǎn)品外部件利用。鉻化工藝流程 ：脫脂 鋁酸脫 鉻化 包裝 入庫鉻化適合于鋁及鋁合金，鎂

3、及鎂合金產(chǎn)品。品質(zhì)要求 ：1）顏色均勻，膜層細(xì)致，不可有碰傷，刮傷，用手觸摸，不能有粗糙，掉灰等現(xiàn)象。2 ）膜層厚度 0.3-4um 。第二節(jié)，陽極氧化陽極氧化：可以使產(chǎn)品表面形成一層均勻，致密的氧化層，（AI2O3 。6H2O俗名鋼玉）這種膜 能使產(chǎn)品的表面硬度達(dá)到 （200-300HV） ，如果特種產(chǎn)品可以做硬質(zhì)陽極氧化，產(chǎn)品表面硬度 可達(dá)400-1200HV,因而硬質(zhì)陽極氧化是油缸，傳動，不可缺的表面處理工藝。另外這種產(chǎn)品耐磨性非常好，可做航空，航天相關(guān)產(chǎn)品的必用工藝。陽極氧化和硬質(zhì)陽極氧 化不同之處 ： 陽極氧化可以著色， 裝飾性比硬質(zhì)氧化要好的多。 施工要點：陽極氧化對材質(zhì)要 求很嚴(yán)

4、格，不同的材質(zhì)表面有不同的裝飾效果，常用的材質(zhì)有 6061， 6063， 7075， 2024 等， 其中， 2024 相對效果要差一些， 由于材質(zhì)中 CU 的含量不同，因此 7075 硬質(zhì)氧化呈黃色， 6061， 6063 呈褐色，但普通陽極氧化 6061， 6063， 7075 沒多大的差別，但 2024 就容易出 現(xiàn)很多金斑。一，常見工藝常見的陽極氧化工藝有拉絲霧面本色，拉絲亮面本色，拉絲亮面染色，霧面拉絲染色 （可染 成任何色系 ） 。拋光亮面本色，拋光霧面本色，拋光亮面染色，拋光霧面染色。噴吵亮面本 色，噴吵霧面本色，噴沙染色。 以上鍍種均可用在燈飾器材上。二，陽極氧化工藝流程除油

5、堿蝕 化拋 中和 黎地 中和陽極氧化 染色 封孔 熱水洗 烘干三，常見品質(zhì)異常判斷A? 表面出現(xiàn)花斑。這種異常一般是由于金屬調(diào)質(zhì)不好或材質(zhì)本身太差所至，處理辦法，重 新熱處理?；蚋鼡Q材質(zhì)。，上掛時松動， 造成產(chǎn)品導(dǎo)電不良。B 表面出現(xiàn)彩虹色。 這種異常一般陽極作業(yè)失誤所致 處理辦法，退電重新陽極處理。C, 表面碰傷，刮傷嚴(yán)重。這種異常一般是由于運(yùn)輸或加工過程中，作業(yè)大意所致，處理辦 法，退電，打磨再電。D, 染色時表面出現(xiàn)白點。，這種異常一般是由于陽極作業(yè)時，水中有油，或其它雜質(zhì)所致四，品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1) ? 膜厚 5-25um ，硬度在 200HV? 以上，封孔實驗色變率小于 5%2) ?鹽霧實驗

6、在36小時以上，且能達(dá)到9級以上CNS標(biāo)準(zhǔn)3 ) ? 外觀不能有碰傷，刮傷，彩云等現(xiàn)象。表面不能有掛點，發(fā)黃等不良現(xiàn)象四，壓鑄鋁，如 A380， A365， A382 等均不能做陽極氧化第三節(jié)，鋁材電鍍工藝一，鋁及鋁合金材料的優(yōu)點具有導(dǎo)電性好，傳熱快，比重輕，易于成型等優(yōu)點，但鋁及鋁合金有硬度低，不耐磨，易發(fā) 生晶間腐蝕，不易焊接，等缺點，影響到使用范圍。故為了揚(yáng)長避短，現(xiàn)代工業(yè)中，利用電 鍍解決了這一問題。二，鋁材電鍍的優(yōu)點1) ? 改善裝飾性，2 ) ? 提高表面硬度與耐磨性3 ) ? 降低摩擦系數(shù)，改善潤滑性。4 ) ? 提高表面導(dǎo)電性能。5 ) ? 提高耐蝕性(包括與其它金屬組合)6

7、） ? 易于焊接7 ） ? 提高與橡膠熱壓合時的結(jié)合力。8 ） ? 提高反光率9 ） ? 修復(fù)尺寸公差由于鋁是一個比較活潑的金屬，被電鍍物均比鋁材活潑性強(qiáng)，因此，電鍍前，必須做相應(yīng)的 化學(xué)轉(zhuǎn)化，如浸鋅，鋅鐵合金，鋅鎳合金，而使鋅及鋅合金底層有良好的結(jié)合力的中間層氰 化鍍銅層。壓鑄鋁由于機(jī)體結(jié)構(gòu)疏松，打磨時，不能打磨掉機(jī)體表層部份，否則出現(xiàn)針孔， 吐酸，脫皮等現(xiàn)象。三，鋁材電鍍的工藝流程為脫脂 堿蝕 活化 鋅置換 活化 電鍍（如鎳，鋅，銅等） 鍍鉻或鈍化 烘干1、常見的鋁材電鍍鍍種有鍍鎳（珍珠鎳，沙鎳，黑鎳），鍍銀（面銀，厚銀），鍍金，鍍鋅（彩鋅，黑鋅，藍(lán)鋅）， 鍍銅（青鼓銅，白錫銅，堿銅，焦銅

8、，酸銅），鍍鉻（白鉻，硬鉻，黑鉻）等。2、常見鍍種的用途1） ? 鍍黑色，如黑鋅，黑鎳，等均用在光學(xué)電子及醫(yī)療器械上。2 ）? 鍍金，銀是電子產(chǎn)品的最好導(dǎo)體， 同時也能提高產(chǎn)品的高等裝飾性， 但價格比較昂貴， 一般均用在電子產(chǎn)品導(dǎo)電方面，如高精電線端子等的電鍍。3 ） ? 銅，鎳，鉻是現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中最普及的混合鍍種，不管在裝飾性，抗蝕性，均是目前 世界上最普及的鍍種。價格低廉，可用在運(yùn)動器材，燈飾，大部份電子行業(yè)中。4 ） ? 銅系鍍種中，白錫銅是七八十年代發(fā)展起來用于環(huán)保形鍍種，白色亮麗，是首飾行業(yè) 的首選。青銅（鉛錫銅可做仿金，因而是比較好的裝飾性鍍種）但銅的防變色性比較差，因 而發(fā)展比較

9、慢。5 ）? 鋅系電鍍： 鍍鋅層呈青白色， 易溶于酸， 堿。由于鋅的標(biāo)準(zhǔn)電位比鐵負(fù)， 對鋼鐵而言， 可提供可靠的電化學(xué)保護(hù)。 在工業(yè)大氣，海洋性大氣中使用的鋼鐵制品均可選擇鋅作保護(hù)層。6 ) ? 硬鉻，在一定的條件下沉積的鉻鍍層有很高的硬度和耐磨性，硬度達(dá)到HV900-1200kg/mm,鉻是常用鍍層中硬度最高的鍍層，可提高零件的耐磨性，延長使用壽命。 如工，模，量，卡具，等。因此該鍍種是氣缸，油壓，傳動系統(tǒng)不可缺少的處理方式。3、常見異常及改善措施1 ) ? 脫皮： a 鋅置換不好，時間過長或太短，改善措施，重新確定置換時間，槽液溫度， 槽液濃度等作業(yè)參數(shù)。b ，活化不夠，改善措施，改變活化

10、方式。c? 前處理不徹底，工件表面有油，改善措施，加強(qiáng)前處理。2)?表面粗糙：a,電鍍液光劑，柔劑，針孔劑量不適，重新調(diào)整助劑數(shù)量。b 機(jī)體表面本身粗糙，重新打磨后再電鍍。3 ) ? 表面發(fā)黃屬低電位走勢不正，改變裝掛方式。加適量的走位劑。4 ) ? 表面起毛齒：電鍍液太臟，加強(qiáng)過濾，作適當(dāng)?shù)牟垡禾幚怼?、品質(zhì)要求1 ) ? 外觀無發(fā)黃，針孔，毛刺，起泡，碰傷，刮傷等不良現(xiàn)象。2 ) ? 膜厚 15um? 以上，鹽霧實驗 48 小時，達(dá)美軍標(biāo) 9 級以上， 電位差 130-150mv 區(qū)間3 ) ? 結(jié)合力能通過 60 度彎曲實驗。4 ) ? 特殊環(huán)境的產(chǎn)品，可做相應(yīng)的變動。5、鋁及鋁合金電鍍

11、操作注意事項1) ? 鋁零件電鍍宜用鋁合金作掛具；2 ) ? 鋁及鋁合金經(jīng)過浸蝕后的各道工序必須快速進(jìn)行，工序之間的間歇時間越短越好，以 免重新氧化；3 ) ? 第二次浸鋅時間不能過長，以免造成過腐蝕；4 ） ? 水洗必須洗干凈；5 ） ? 電鍍過程中要防止中途斷電第四節(jié)，鋁材的涂裝涂裝分為浸涂， 噴涂，淋涂，滾涂和刷涂等， 其中以浸涂和噴涂為主， 浸涂也就是電泳涂裝， 它采用電化學(xué)方法將有機(jī)樹脂的膠粒沉積在工件的表面上，形成透明或各種色系的有機(jī)涂 層。其中，陰極電泳是七十年代發(fā)展起來的新工藝也是浸涂行業(yè)中主要工藝。 優(yōu)點耐蝕性好， 抗變色性能強(qiáng)，結(jié)合力好的特點。噴涂分為粉體涂裝和液體涂裝，其

12、中靜電涂裝是目前業(yè)界 中比較流行的工藝。一，涂裝工藝范圍由于涂裝抗蝕性好，價格低廉，色系多（可以做任何不同顏色）它適合于所有鋁件材質(zhì)，但 素材結(jié)構(gòu)太松如翻沙產(chǎn)品，需刮灰作業(yè)，相對品質(zhì)也要較差。1、靜電涂裝的工作原理在泵浦的作用下，使涂料進(jìn)入電場，涂料顆粒帶負(fù)電。在霧化氣壓的作用下，使涂料變的更 細(xì)和均勻然后在工作氣壓的作用下， 涂料在旋杯或噴嘴的作用下， 均勻的噴撒在工件的表面 上。由于在同一垂直面上，噴槍和工件的距離是相等的，同一界面電場強(qiáng)度也是一樣的，因 此正負(fù)電荷相吸， 工件表面上就涂覆了一層均勻的有機(jī)樹脂涂層。 然后在高溫烘烤的條件下， 樹脂達(dá)到流平和固化的狀態(tài)。牢固的鑲嵌在工件的表面

13、上，達(dá)到保護(hù)工件的作用。2、鋁材涂裝工藝流程機(jī)械打磨 脫脂 除氧化膜 鉻化 噴粉或液 烘烤 下掛 全檢 包裝 入庫1）粉液體作業(yè)常見異常及處理辦法 ?現(xiàn)象? 造成原因 ?糾正預(yù)防措施 ? 備注1、調(diào)整噴槍吐出量1、粉噴太厚； 2、烤爐溫度不 桔皮?匹配； 3、粉質(zhì)量太差2、調(diào)整溫度液體噴涂時出皮時1、油漆性能配1、前處理太差掉漆 ? 2、溫度不夠，沒烤干3、粉本身結(jié)合力不好1、粉體噴的太薄或沒噴到 露底?2、機(jī)械前處理不徹底1、粉體本身 色差?2、作業(yè)方式不標(biāo)準(zhǔn)1、粉質(zhì)量不好 流掛?2、 粉噴太厚1、前處理不好，工件上有油 針孔?2、噴涂太薄1、加強(qiáng)前處理2、調(diào)整溫度3、調(diào)整粉體質(zhì)? ?量改換

14、作業(yè)方式 ?改換作業(yè)方式 ?改換作業(yè)方式 ?1、調(diào)整前處理各工序處理 時間，化驗前處理各藥液 含量是否標(biāo)準(zhǔn)2、更換相關(guān)工序的水3、油漆粘度液體出現(xiàn)掉漆1、前處理不當(dāng)2、溫度不當(dāng)3、底漆和面漆? ? 差值太大。同前液體時；1、底漆和面漆本身。2、油漆粘度，噴涂厚度調(diào)整槍距，調(diào)整吐出量。液體相同2) 品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參考項目品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)測試依據(jù)顏色以樣板為標(biāo)準(zhǔn)，色差小于 1.5E依客戶要求而定硬度大于 2HGB6739-86耐沖擊50kg/cm2GB/T1732彎曲實驗工件對折 45 度ASTMD522附著力百格ASTMD3002鹽霧實驗500小時抗蝕 10 年冷熱實驗冷，熱各 168 次變性 10 年外觀依

15、客戶要求依客戶要求膜厚粉體 80-120um,液體 30-40um抗變色 10 年耐沸水耐沸處理 1.5hGB/T17748第五節(jié)，鋁材化學(xué)鍍一，化學(xué)鍍原理化學(xué)鍍是在無電流通過（無外界動力）時借助還原劑在同一溶液中發(fā)生的氧化還原作用，從 而使金屬離子還原沉積在零件表面上的一種鍍覆方法。 所以化學(xué)鍍可以敘述為一種用以沉積 金屬的，可控制的，自催化的化學(xué)還原過程，其反應(yīng)通式為：二，化學(xué)鍍的特點隨著工業(yè)的發(fā)展，化學(xué)鍍己成為一種具有很大發(fā)展前途的工藝技術(shù)，同其它鍍覆方法比較， 化學(xué)鍍具有如下特點：1） ? 可以在由金屬，半導(dǎo)體和非導(dǎo)體等各種材料制成的零件上鍍覆金屬。2 ） ? 無論零件的幾何形狀如何復(fù)

16、雜，凡能接觸到溶液的地方都能獲得厚度均勻的鍍層。3 ） ? 對于自催化的化學(xué)鍍來說，可以獲得較大厚度的鍍層，甚至可以電鑄。4 ） ? 無需電流。5 ） ? 鍍層致密，孔隙少。6 ） ? 鍍層往往具有特殊的化學(xué)，機(jī)械性能。由于化學(xué)鍍有很多的優(yōu)點，因此化學(xué)鍍越來越在工業(yè)，電子業(yè)界中發(fā)展速度較快。下面以化 學(xué)鍍鎳為例做如下介紹：1）化學(xué)鍍鎳由于用次磷酸鈉作還原劑，因此一般獲得的鍍層為鎳磷合金。依含磷量不同可 以分為低磷（ 1%-4%）中磷（ 4%-10%）和高磷（ 10%-12%）。從不同的 PH 值的鍍液中可獲 得不同含磷量的鍍層，在 PH=4-5 時，可獲得中磷和高磷合金。從弱堿性液中 PH=8

17、-10 中可 獲得低磷和中磷合金。 含磷在 8%以上的 NI-P 合金是非晶態(tài)鍍層， 因無晶界所以抗腐性能特 別優(yōu)良。通過熱處理300-400度變成非晶態(tài)與晶態(tài)的混合物時硬度可達(dá) HV=1150，化學(xué)鍍 熱處理后硬度接近硬鉻的硬度，是替代硬鉻層的理想鍍層，又是可在鋁上施鍍的好鍍種（可 適合所有鋁及鋁合金產(chǎn)品，包括鍛造，壓鑄，鋁型材等）。缺點：該鍍種脆性大，但經(jīng)熱處 理后的產(chǎn)品可塑性大大提高。（一般經(jīng) 400 度以上的熱處理四小時，其可塑性改善好多）2）鋁材化學(xué)鍍鎳工藝流程：超聲波除油 除氧化膜 第一次鋅置換 和化 第二次鋅置換 化學(xué)鍍鎳 鈍化 超聲清洗 烘烤 全檢 包裝3 ） ? 不合格鍍層的

18、退除：鋼，鋁，銅，塑膠等化學(xué)鎳退層均可用濃硝酸退除。但零件要經(jīng)干燥后入槽，若帶入水分將 導(dǎo)致基體金屬過腐蝕。工作溫度在 35 度以下。4 ） ? 品質(zhì)要求：a、膜厚在5-30um區(qū)間b、鹽霧實驗達(dá)到24小時以上，達(dá)CNS標(biāo)準(zhǔn)9級以上c、通過60度彎曲實驗，無脫皮現(xiàn)象d 、外觀無碰傷，刮傷，水跡等不良現(xiàn)象。e、膜層均勻，不能有霧狀，白點，露鍍現(xiàn)象三，常見異常處理異常現(xiàn)象可能產(chǎn)生的原因及糾正方法1）PH值低，用NH4O調(diào)整反應(yīng)慢，沉積速度低2）溫度過低3）次磷酸鈉含量不足，分析補(bǔ)充? ? 鎳粉2）溫度過高或局部過熱鍍液掉入金屬屑或固體粒子（鍍液自然分解的象征）4） PH值過高1）局部溫度過高槽壁和

19、槽底沉積有金屬鎳2）槽襯破損，顯露基體金屬，更換槽鍍液中亞磷酸未達(dá)到額定含量而發(fā)1） PH值太高生2）絡(luò)合劑不足，應(yīng)給補(bǔ)充? ? 亞磷酸鎳沉淀鍍液被鋅，銅等金屬雜質(zhì)污染，可用低電流密度處理，或適鍍層發(fā)暗當(dāng)補(bǔ)充次磷酸鈉后用廢件進(jìn)行處理，直至鍍層正常為好鍍層有麻點氫氣停留在零件上，可攪動槽液或抖動工件來避免1 ）鍍前處理不徹底鍍層易剝落2）溫度波動太大3）次磷酸鹽含量過高第六節(jié)，鍍層使用條件的分類及選用從防腐蝕的要求來看，表面處理的設(shè)計應(yīng)做如下考慮：1） ? 貴金屬（金，鉑），含鉻在 18%以上的不銹鋼，磁性合金材料，以及鎳銅合金等，一般 不需要再加防護(hù)層。2） ? 碳鋼，低合金鋼和鑄鐵制造的零件

20、，在大氣中容易腐蝕，應(yīng)加保護(hù)層。3）?銅和銅合金制造的零件，根據(jù)不同的使用條件，采用光亮酸洗，鈍化，電鍍或涂漆保護(hù)等。用磷青銅或鈹青銅制造的精密零件可以不進(jìn)行表面處理。4）?鋁和鋁合金制造的零件，可以采用陽極氧化和封閉處理。不適于陽極氧化的小零件，可 采用化學(xué)氧化處理。鑄造鋁合金可采用涂漆防護(hù)。5）? 鋅合金制造的零件，可以采用磷化，鈍化，電鍍或涂漆防護(hù)第七節(jié)。鋁材的電泳處理鋁材的彩色電泳涂裝是一種新穎的表面處理工藝。 它采用電化學(xué)方法將有機(jī)樹脂的膠體粒子 沉積在零件上， 形成透明或各種顏色的有機(jī)涂覆層。 根據(jù)電泳漆中的樹脂粒子電離后帶電狀 況的不同，可分為陽極電泳（樹脂粒子電離后成負(fù)離子）及

21、陰極電泳（樹脂粒子電離后成正 離子）。電泳涂覆層的耐腐蝕性能極其優(yōu)良（能通過中性鹽霧試驗 400 小時以上），抗變色性強(qiáng)； 與基體金屬的結(jié)合力好，可進(jìn)行各種機(jī)械加工；涂覆層色彩鮮艷，根據(jù)用戶的要求可以配制 成各種顏色，常見的有金色，咖啡色，槍色，黑色等；與油漆比，施工性能好，對環(huán)境的污 染和危害小。因此應(yīng)用在汽車外殼及各種配件，自行車車把及配件，各種日用小五金配件， 家具，工藝品等。由于陰極電泳比較先進(jìn)，下面我們以陰極電泳作為我們介紹的主要課題；陰極電泳涂裝是一復(fù)雜的電化學(xué)和膠體化學(xué)過程。 電泳漆本身是一個膠體和懸浮體的多組分 體系，存在著彌散相（樹脂，顏料微粒）和連續(xù)相（水）二種組分。陰極電泳的四種過程：1、電泳 ? 帶正電的水溶性樹脂粒子及其吸附的顏料，向陰極移動。2、電沉積 ? 帶正電的樹脂粒子到達(dá)零件（陰極）表面放電，形成不溶于水的沉