表面處理之重要性

1、表面處理之重要性表面處理工業(yè)雖然不是工業(yè)之主流，但只有透過表面處理，制品的特性及價值才能充份發(fā)揮出來.,應(yīng)用電鍍(plating),陽極處理(anodizing),化成處理(convesion coating),涂裝(coating)等工業(yè)技術(shù)，達到防I 蝕，增進可焊性，潤滑性，耐磨性，附著性及鋼材防止?jié)B碳等的多項目的 .所以表面處理為各種加工表面處理內(nèi)容：表面處理(Surface Treatment )。表面處理的對象非常廣泛，從傳統(tǒng)工業(yè)到現(xiàn)在的高科技工業(yè)，從以前的金屬表面到現(xiàn)在的塑料，非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕，更耐磨耗，更耐熱，它使材料之壽延長,此外改善材料表面之 特性，光澤美觀等提

2、高產(chǎn)品之附加價值，所有這些改變材料表面之物理，機械及化學(xué)性質(zhì)之加工技術(shù)統(tǒng)稱為表面處 理 (surface treatment) 或稱為表面力口工 (surface finishing).金屬表面處理(metal surface treatment)。金屬經(jīng)初步加工成型后需修飾金屬表面，美化金屬表面，更進一步改變金屬表面的機械性質(zhì)及物理化學(xué)性質(zhì)等之各種操作過程，稱之為金屬表面處理.或稱之金屬表面加工(metal surfacefinishing).表面處理的目的表面處理的目的可以分四大類：一、美觀(appearance).為了提高制品之附加價值，賦予制品表面美觀，例如裝飾性電鍍(decorati

3、ve plating) Au, Ag,Rh, Ni, Cr,黃銅等電鍍 (electroplating).二、防護(protection)為了延長制品的壽命，再制品表面披覆(coating)耐腐蝕之材料，例如保護性電鍍(protectiveplating) Zn,Cd,Ni,Cr,Sn 等電鍍.三、特殊表面性質(zhì) (special surface properties).提高制品之導(dǎo)電性 (electrical conductiuity),例如電鍍 Ag,Cu.內(nèi)容：2.提高焊接性(soderability)在通訊急電子工業(yè)應(yīng)用，例如Sn-Pb合金 電鍍.提高光線之反射性(light refle

4、ctivity )例如宇宙飛船，人造衛(wèi)星的外殼需 反射光線,Ag及Rh的鍍層被應(yīng)用上.減小接觸阻抗(contact resistance)例如在電子組件之 Au及Pd電鍍.四、機械或工程性質(zhì) (mechanical or engineering properties).提高制品之強度(strenth),例如塑料電鍍.提高制品之潤滑性(bearing propertries )例如多孔洛電鍍(porous chromium plating),內(nèi)燃機之鋁合金活塞(piston),鍍 錫Sn以防止汽缸(cylinder)壁舌J傷.增加硬度(hardness)及耐磨性(wear resistance)

5、，例如硬洛電鍍( hard chromium plating).提高制品之耐熱性，耐候性，抗幅射線，例如塑料，非金屬之電鍍.國內(nèi)表面處理工業(yè)之狀況及問題依據(jù)民國70年行政院科技顧問組調(diào)查報告，有關(guān)表面處理工業(yè)，國內(nèi)有約4000家,其中電鍍工業(yè)約占1200家,分散全省各地，主要的生產(chǎn)項目有，工業(yè)電鍍，裝飾電鍍，熱浸電鍍，陽極電鍍 化成電鍍， 內(nèi)容： 發(fā)色，涂裝，從事表面處理的工作人員有15000至20000人,具有專業(yè)知識程度者約1000人至1500人.原料及設(shè)備之供應(yīng)大部分昂貴之原料依靠國外進口，生產(chǎn)設(shè)備多為國產(chǎn)，較貴重之檢驗儀器設(shè)備75%是進口貨.國 內(nèi)原料成本極高，業(yè)著負擔(dān)沉重，應(yīng)設(shè)法改善

6、，防止貿(mào)易商操縱市場，更要鼓勵研究開發(fā)及生產(chǎn)重要之原 料.從業(yè)人員知識水平一般從業(yè)人員的程度較低，科技短識及品管觀念缺乏 ，難有研究開發(fā)新產(chǎn)品，唯賴低 廉勞力，以求 生存.政府有關(guān)單位應(yīng)定期舉辦研習(xí)會，使業(yè)者獲得新知蔚為研究風(fēng)氣，提高技術(shù)水準(zhǔn)，對在職工程人員，鼓勵利用建教合作方式，進修或在職訓(xùn)練，亦應(yīng)舉辦各類技術(shù)鑒定考試，并規(guī)定業(yè)者之工廠作業(yè)需由 技術(shù)士擔(dān)任.表面處理對材料之附加價值甚高，先進國家不惜投入龐大人力物力從事研究發(fā)展，使得表面處理技術(shù)日新月異，我國要并駕齊驅(qū)，迎頭趕上，勢必從教育做起，在大專院校設(shè)立正規(guī)教育之表面處理人 才,才能有雄厚發(fā)展實力.鼓勵學(xué)校與工業(yè)界間之建教合作，技術(shù)性問

7、題需要由學(xué)校帶動，學(xué)校要增添新 設(shè)備，充實師資，積極培育專業(yè)人才，企業(yè)界要僅量聘用教育較高科技人員，以增加研究發(fā)展之潛力.生產(chǎn)及經(jīng)營方式一般專業(yè)廠商規(guī)模不大，主要為訂貨生產(chǎn)，小規(guī)模工廠沒有管理制度，教育程度低，對人力，原料及 能源造成無所謂的浪費.大廠則受到地下工廠惡性削價之競爭，影響小廠應(yīng)集中投資，合并經(jīng)營，始合乎經(jīng)濟原則.就有生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)適時予以淘汰，換置自動化處理設(shè)備，能以簡化經(jīng)營管理，提高生產(chǎn)效率穩(wěn)定質(zhì)量，節(jié)省人工，提高產(chǎn)品之國際聲譽，促進工業(yè)升級.廢物處理及公害由于地下工廠甚多，使廢物形成嚴(yán)重之公害問題，廢物處理系統(tǒng)投資費用極高，非一般中小型表面 處理工廠所能負擔(dān)維持得起，根據(jù)經(jīng)驗及需

8、要，認(rèn)為設(shè)立表面處理專業(yè)區(qū)，集中處理廢物，廢水，不但能 減少公害，而且能管制地下工廠.表面處理公會表面處理是工業(yè)發(fā)展中很重要的一環(huán)，避免或防止表面處理界之惡性競爭或市場 操縱，加強廠商 彼此合作，聯(lián)系與技術(shù)交流，應(yīng)充份發(fā)揮公會功能，解決同業(yè)之困難.另應(yīng)設(shè)有完整質(zhì)量檢驗中心 ，集中 檢3,測定之服務(wù)，訂定表面處理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，作為廠商質(zhì)量改善或質(zhì)量保證之依據(jù)表面處理技術(shù)數(shù)據(jù)根據(jù)業(yè)者的反映，國內(nèi)技術(shù)資料的獲得不亦且缺乏，技術(shù)難以突破，應(yīng)設(shè)置有健全的表面技術(shù)數(shù)據(jù)處理中心，對研究開發(fā)者適時提供新穎充份之信息，對引進國外技術(shù)者提供可參考數(shù)據(jù)電鍍之目的電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層（deposit）,改變基

9、材表面性質(zhì)或尺寸。例如賦 予金屬光澤美內(nèi)容： 觀、物品的防銹、防止磨耗、提高 導(dǎo)電度、潤滑性、強度、耐熱性、耐候性、熱處理之防止?jié)B碳、氮化、尺寸錯誤或磨耗之另件之修補。電鍍加強工藝管理排除鍍液故障newmaker一、提高認(rèn)識，強化工藝管理隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，電鍍工藝管理上的加強，產(chǎn)品質(zhì)量的提高，已經(jīng)勢在必行。然而筆者在 接觸和實踐中發(fā)現(xiàn)，眾多的工藝故障發(fā)生，產(chǎn)品質(zhì)量的弊病，不是工藝本身有問題，也不是工藝配 方誤差大，而是在工藝管理上有缺陷。特別是忽視前、后兩道工藝的規(guī)范，從而鍍層發(fā)霧（低層）、內(nèi)容： 起泡、亮皮、陰陽面、花紋、水跡等等一系列弊病出現(xiàn)，造成產(chǎn)品返工率擴大，成本上升，信譽受到影響。

10、對電鍍工藝前、后兩道工序，要說最易解決，但也最難實施。主要是有一種誤導(dǎo)的觀點在操作者思想上，即：“我們原來也是這樣做的。，從而一直使工藝管理上存在困境。為此，提高認(rèn)識，實實在在的把工藝管理放在第一位，才是排除工藝弊病的第一關(guān)。二、銅一饃一銘體系中常見病疵：系統(tǒng)講這個體系范圍比較大，目前較多為廣泛應(yīng)用的工藝有：.氧化銅一亮饃一銘.氧化銅一光亮酸銅一銘.暗饃一光亮酸銅一銘上述工藝，目前經(jīng)常碰到的問題綜述如下：.堿銅槽：鍍層粗糙，色澤豬肝色或暗紅，陽極易鈍化，工作電壓偏高等。.滾鍍亮饃槽：工作電壓高，電流效率低，光亮度不夠，電鍍時間與光亮劑說明書上不符， 時間長。.吊鍍饃：小電流密區(qū)發(fā)暗，發(fā)黑，深鍍

11、能力較差。.光亮酸銅槽：光亮比例易失調(diào)，難調(diào)整。.銅一饃槽中易有毛刺、花霧、殼皮現(xiàn)象。.鍍天線桿經(jīng)常有少量殼皮現(xiàn)象。存在這些病疵的主要原因及糾正指南可以從下面幾個方面給予考慮：.按工藝流程要求，健全工藝流程每一道工序，特別是清洗工序和活化工序。.氧化鍍銅槽液一般工藝成份應(yīng)控制在：予鍍銅：游離 NaCN:Cu=0.6 0.8: 1一般鍍銅：游離 NaCN:Cu=0.5 0.7: 1含有酒石酸鉀鹽或硫氧酸鹽的鍍銅液中：吊鍍：游離 NaCN:Cu=0.6 0.6: 1滾鍍：游離 NaCN:Cu=0.6 0.7： 1.解決鍍層的起泡、殼皮的原因；首先要檢查前處理的除油及除銹工藝。其在此我需要告誡 一下

12、的是，不同的油類要選擇不同的去油法，不能一聽這個介紹，那一個宣傳，就用上去，因為各 種零件在形狀上，拋光的油跡各有不同，再加上各種材質(zhì)不同，同時去用弱堿或強酸的去油方法， 效果各有不同。如天線桿的殼皮，主要還是去油化拋上存在的問題較多，其次才是掛具結(jié)構(gòu)上的原 因。因為銅件不能用高溫、強堿中除油，不妨大家可以一試。.要解決光亮酸銅中光亮劑比例失調(diào)，難控制的問題，主要是提高企業(yè)的技術(shù)水平，要對專 業(yè)技術(shù)人才的維護管理上下一點功夫。特別對使用M.N.SP的廠家，要摸索一條針對自己產(chǎn)品的添加經(jīng)驗來，很多廠家就是根據(jù)自己的產(chǎn)品制定了添加的量，從而一直來比較穩(wěn)定。其次，選擇比較單一添加方式的光亮劑：如“

13、330”、“991”等系列易控制，光亮度又好的光亮 劑，這樣能有快又好解決比例失調(diào)的病疵。各種鍍金的方法內(nèi)容:電鍍法(electroplating)熱浸法(hot dip plating) 塑料電鍍(plastic plating) 滲透鍍金(diffusion plating) 真空蒸著鍍金(vacuum plating) 復(fù)合電鍍(composite plating) 穿孔電鍍(through-hole plating) 電鑄(electroforming)無電鍍法(electroless plating) 熔射噴鍍法(spray plating) 浸漬電鍍(immersion plati

14、ng)陰極濺鍍(cathode supptering) 合金電鍍(alloy plating) 局部電鍍(selective plating) 筆電鍍(pen plating)電鍍有關(guān)之計算電鍍有關(guān)之計算，茲用一些范例或公式表示之：.溫度之換算：0c=5/9*(0F-32) 0F=1.80C+32 0K=0C+273.密度： D=M/V M=質(zhì)量，V=體積.比重：$4=物質(zhì)密度/水在40C時密度.波美(baume) Be =145-145/比重 比重=145/145-Be 例 20%H2SO4 的溶液，在 20c時其 Be值為 17,求比重多少？比重=145/145-17=145/128=1.

15、13.合成物之水分比例 NiSO4 , 7H2O 中含水多少？ 解 NiSO4 , 7H2O=280.877H2O=126H2O%=126/280.87*100%=44.9%6比率例 銘鍍槽有400加侖的溶液含 500磅銘酸，問同樣的濃度 100加侖鍍槽需含多少需酸？ 400/500=100/Xx=125需 125 1b 銘酸.溶液的重量換成容積例 96%的H2SO4,比重1.854求制配1公升標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液 需多少ml 96 % H2SO4 ? 一公升之 標(biāo)準(zhǔn)酸液之硫酸銅重量 =98/2=49 克 49克/(1.8354克)/(ml*0.96)=27.82ml 需要 27.82ml之 96%H

16、2SO4.中和例1用14.4ml的1N的HC1溶液中和310ml的NaOH溶液，求 NaOH溶液之當(dāng)量濃度解14.4ml X 1N= 10ml XxN x= 1.44比 N.OH 之當(dāng)量濃度為 1.44N例2 1.1738N的HC1溶液來中和10ml之1.1034NNaOH溶液， 求需HC1溶液多少 ml? 解 x ml X 1.1788N = 10mlX 1.1034N x=9.4需 9.4ml 之 1.1738NHC1 溶液9.法拉第定律(Faradays Law)內(nèi)容:例1計算以5安培電流經(jīng)過5小時，銅沈積重量，其電流放率為 100%沉積重量=(原子量/(原 子價*96500)*(電流*

17、時間*電流效應(yīng))W=(A/(n*96500)*(I*T*CE)=(63.54/(2*96500)*(5*5*60*60*100%)=31.8(g)，可沉積31.8g的銅例2要在10分鐘鍍2.5g的饃在NiSO 鍍浴需多大電流？ 電流效率100%。I=( (n*96500)/(A)*(W)/(t*CE)=(2*96500)/(58.69)*(2.5)/(10*60*100%)=13.7 ，需電流13.7安培例3鍍件的表面積為1000cm2,在硫酸銅鍍中通過 15安培電流，電流效率為100%,求鍍銅 5 l m所需要的時間。銅密度為8.93g/cm3t=(n*96500*D)/(A)*(area*

18、d)/(I*CE) =(2*96500*8.93)/(63.54)*(1000*5*10-4)/(15*100%)=900(秒)=15(分)?所需電鍍時間為15分鐘例4 鍍件總面積為1.5 itf,平均電流為1500安培，15分鐘 鍍得平均鋅鍍層25 l m,鋅的密度 為7.14g/cm3,鋅的原子量 為65.38,求電流效率CE=WAct/WThen*100%=(1.5m2*25l m*7.14g/cm3)/(65.38)/(2*96500)*1500*15*60)*100%=59%?其電流效率為59%L=(n*96500*D)/(A)*(S*d)/(DI*CE)例5酸性錫鍍浴做連續(xù)性鐵片鍍

19、錫，鐵片寬 0.9m,鐵片進行速度500m/min,電流密度5000A/ m2,上下二面欲鍍上 1. 4l m錫厚，電流效率100%,錫的密度為 7.31g/cm3,原子 量為118.7,求 電鍍槽需多少m長？ 槽長=(2*96500*7.31g/cm3)/(118.7)*(500m/min*0.4lm)/(5000A/m2*100%)=8( M )?所需鍍長8M.例6使用不溶性陽極鍍銘，電流效率為18%,通過電量為 1000安培小時，不考帶出損失求需補充多少CrO2 ,以維持鍍浴中之銘濃度，銘原子量為52,氧原子量為16W=(A/(n*96500)*(I*t*CE)=(52)/(6*9650

20、0)*(1000*18%) WCrO3=58.1*CrO3/Cr =58.1*100/52=112(g )?需補充 CrO3 112 g例7 15安培電流過通硫酸銅鍍浴10分鐘，鍍件面積為1500cm2,電流效率100%,銅的密度為8.93g/cm3,原子量為63.54,求鍍層平均厚度多少m?鍍層厚度d=(A)/(n*96500*D)*(I*t*CE)/(area)=(63.54)/(2*96500*893g/cm3)*(15*10*60*100%)/(1500cm2)=0.00022(cm) =2.2l m?銅鍍層平均厚度為 2.2l m(10)鍍浴組成配制例100加侖瓦特饃皺槽，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組成是300g/1 NiSO4,30 g/1NiCl2 及 40 g/ H3BO3.目前鍍液經(jīng)分析得 220 /1NiSO4 ,25g/1 NiCl2及32g/1 H3BO3 ,求要補充多少藥品？NiSO4=(300-220)g/1*100gal*3.7851/gal)/454g/lb=66.7( lb)NiCl2=(30-25)g/1*100gal*3.785 1/gal/454 g /lb=4.17