常見的表面工藝處理及不良分析

常見的表面工藝處理及不良分析第一頁，共三十八頁，2022年，8月28日常用表面處理工藝水鍍NormalPlating真空電鍍PVDPhysicalVaporDeposition電泳Electrophoresis電鑄Electroform拋光Polishing蝕刻Etched鐳雕LaserCarved氧化Oxidation噴砂Sandblast批花(一般對logo進行處理)ShinyLogo拉絲DrawbenchCD紋CDline其他OtherR&D相關(guān)產(chǎn)品工藝R&DRelativeProductProcess第二頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.水鍍NormalPlating電鍍原理：指借助外界直流電的作用，在溶液中進行電解反應，使導電體（例如金屬）的表面沉積金屬或合金層。電鍍分類：BarrelPlating滾鍍，RackPlating水鍍。機械整平上掛檢驗Process:超聲波除臘熱侵除油電解除油酸活化預鍍堿銅鍍焦銅鍍酸銅鍍白銅錫過瀝架第三頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.水鍍NormalPlating滾鍍生產(chǎn)線水鍍生產(chǎn)線除臘除臘后上掛除油酸活化鍍焦銅酸清洗鍍酸銅鍍白銅錫第四頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.水鍍NormalPlating水鍍常見問題：麻點：胚料表面不平整或電鍍液有雜質(zhì)。氣泡：電鍍層里有空氣或聚集著電鍍液，一般以小面積形狀出現(xiàn)。電鍍層附著力不足，脫落；（EseriesDawnStrapmetalpieceplatinglayerpeeloff)。電鍍層與胚料之間或鍍層彼此之間的附著力不夠，一般以較大面積出現(xiàn)。燒焦：在鍍件尾部和邊緣一帶產(chǎn)生了粗糙或其它不滿意的鍍層，顏色暗或灰白。水漬：電鍍后工件藏水，當水烘干后在工件會出現(xiàn)一些花痕，不易擦去。第五頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.水鍍NormalPlating水鍍常用顏色：無叻叻色（“無鎳白銅錫”-”NonickelandwhiteCopperTin”）；槍色（GunMetalColor）；金色（GoldenColor）；珍珠銀、珍珠白（PearlSilver/white）；第六頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.水鍍NormalPlating

一、吊鍍價格（僅供參考，以時價為準）序號鍍種鍍層厚度（微米）計量單位單價：元1鋅8-15平方分米0.402鎳8-15平方分米1.003光亮鎳8-15平方分米1.254銅鋅合金6-8平方分米0.605銅錫合金6-8平方分米0.606金0.1-0.5平方分米40.007銀6-8平方分米4.008銅10-20平方分米0.559錫8-10平方分米1.20

二、原材、型材鍍鋅價格：1—1.5元/Kg第七頁，共三十八頁，2022年，8月28日CustomerhasreleasedcriticalrequirementtocontrolNi/Cosubstanceinmetalpartplating.NOKIA---bannedplatingNi/Coinmetalpartsurface.SE---bannedplatingNiinmetalpartsurface.Motorola---bannedplatingNi

inmetalpartsurface.客戶提出禁止產(chǎn)品電鍍層中含有鎳/鈷成分。Influenceforourproducts:Silvercolorpart:wecannotuseNiasundercoatinglayeranymore.Gunmetalcolorpart:wecannotuseCototunecolorofplatingsurface.對我們產(chǎn)品的影響：銀色不能用鎳成分，槍色不能用鈷進行調(diào)色。Objective:NeedtosearchnewprocessformetalpartplatingtoavoidusingNi/Cosubstance.目標：尋求新的電鍍工藝：避免使用鎳/鈷。1.水鍍NormalPlating第八頁，共三十八頁，2022年，8月28日NormalNickelplatingprocess:“Cu+Ni+Cr”.Itisamatureprocess,itcanpasswearingvibrationtestsmoothly.Aimatitwillcauseallergenicofskin,customerhasbannedtouseit.常規(guī)銀色鎳電鍍可以通過耐磨測試，但由于其會引起皮膚過敏，客戶已經(jīng)要求禁止使用。Replaceplatingprocess:“NonickelandwhiteCopperTin”.Topasswearingvibrationtest,Snthicknessshouldbecontrolledatabout0.7~1.0um.Requiretocoatharderorganicfilm.Remark:Surfacerigidityof“NonickelandwhiteCopperTin”processcannotreachthesamelevelof“Cu+Ni+Cr”process.改善后的銀色電鍍電鍍用錫代替鎳。Plantostudyotherprocessestoachievesilvercolor:UsestainlesssteelmaterialtoreplaceZincmaterial,usePVDtoreplacenormalplatingtoachievesilvercolor.Usestainlesssteelinherentcolorafterpolished(neednotanyotherplating).Useplasticpartreplacemetalpart,usePVDtogetsilvercolor.Remarks:PVD---PhysicalVaporDeposition.其他工藝：使用不銹鋼進行真空電鍍，使用不銹鋼原色等。OrganicFilmCr(Cr+3process)NiCuBaseSubstrateZincOrganicFilmSnCuBaseSubstrateZinc“Cu+Ni+Cr”Process“NonickelandwhiteCopperTin”Process1.水鍍NormalPlating第九頁，共三十八頁，2022年，8月28日“PVD”Process2OrganicFilmCo+SnSnCuBaseSubstrateZincOrganicFilmPVDTiCr(Cr+3)BaseSubstrateZincNormalgummetalcolorplatingprocess:“Cu+Sn+Co”.Itisamatureprocess,Coelementisusedtotoneguncolor,itcanpasswearingvibrationtest.Aimatitwillcauseallergenicofskintoo,customerhasbannedtouseit.常規(guī)槍色電鍍，用鈷進行調(diào)色，但由于其會引起皮膚過敏，客戶已經(jīng)要求禁止使用。Plantostudyotherprocessestoachievegunmetalcolor:“PVD”process1:platingoneCrlayeratbasesubstrateZinc,thenarrangethepartforPVD.Defectrateofthisprocesswillbehigherthansingleplatingprocess.“PVD”process2:usestainlesssteelmaterialtoreplaceZincmaterial,usePVDtoreplacenormalplatingtoachievegunmetalcolor.Useplasticpartreplacemetalpart,usePVDtogetgunmetalcolor.改善建議：1、鋅合金用水鍍＋真空電鍍避免使用鈷；2、不銹鋼真空電鍍部門使用鈷；3、用塑膠代替五金件?！癈u+Sn+Co”Process“PVD”Process1OrganicFilmPVDTiBaseSubstrateStainlessSteel1.水鍍NormalPlating第十頁，共三十八頁，2022年，8月28日2.真空電鍍PVD真空電鍍：PVD（PhysicalVaporDeposition物理氣相沉積），是指在真空條件下，采用低電壓、大電流的電弧放電技術(shù)，利用氣體放電使靶材蒸發(fā)并使被蒸發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離，利用電場的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應產(chǎn)物沉積在工件上。真空電鍍分類：真空蒸鍍、真空濺鍍、真空離子鍍。NCVM真空濺鍍：Non-ConductiveVacuumMetallization真空濺鍍原理主要利用輝光放電(glowdischarge)將氬氣(Ar)離子撞擊靶材(target)表面,靶材的原子被彈出而堆積在基板表面形成薄膜。真空濺鍍薄膜的性質(zhì)、均勻度比蒸鍍薄膜好,但是鍍膜速度比蒸鍍慢。涂層類型：TiN，ALTIN，TiALN，CrN，CrCN，TiCN和ZrN,復合涂層包括TiALYN或H/DLC。工藝溫度：PVD涂層加工溫度在250℃－450℃之間，在有些情況下依據(jù)應用領(lǐng)域和涂層的質(zhì)量，PVD涂層溫度可低于70℃或高于600℃進行涂層。涂層厚度一般0.5~1um，有些情況下，涂層薄至0.3um,厚至15um。涂層種類和厚度決定工藝時間，一般工藝時間為3~6小時。第十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日2.真空電鍍PVD真空蒸鍍、真空濺鍍、真空離子鍍對比ItemComparedVacuumEvaporationCoating蒸鍍VacuumSputteringCoating濺鍍VacuumIonCoating(PVDCoating)離子鍍Pressure(Torr)10-5-10-60.15-0.020.02-0.005EnergyofParticleNeuter0.1-1eV1-10eV0.1-1eVIon－－HundredstoThousandsDepositionRate(μm/min)0.1-700.01-0.50.1-50TurnaroundpropertynotgoodgoodbetterAdherencepowernotgoodgoodbetterCompactnessofcoatingslowdensityhighdensityhighdensityAirholeinthecoatingmorelesslessInternalStresstensilestresscompressivestresscompressivestress第十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日Besidesnormalzincalloygunmetalplating(contain:Co),thereareanothertwoPVDmethodstoavoidusingCoforgunmetalcolor.避免使用鈷的真空電鍍方式：PVDmethodA:UsestainlesssteeltoreplaceZincalloy,usePVDtoreplacenormalplatingtoachievegunmetalcolor.---PVDplatingquotationisabout20%~40%higherthannormalplating.Defectrateisabout2%~5%(normalplatingdefectrateisabout3%~8%).Priceofstainlesssteelisabout30%~200%higherthanzincalloy.方式A：使用不銹鋼，用真空電鍍代替水鍍（鈷）。但費用會比鋅合金水鍍貴。PVDmethodB:platingoneCrorSnlayeratbasesubstrateZinc,thenarrangethepartforPVD.---AsmethodBneednormalplating+PVD,platingquotationis80%~100%higherthannormalplating.Defectratewillbeincreasedto10%~20%.

方式B：使用鋅合金，先水鍍再做真空電鍍。但費用會比單獨水鍍貴。PVDMethodAOrganicFilmPVDTiCr(Cr+3)orSnBaseSubstrateZincPVDMethodBOrganicFilmPVDTiBaseSubstrateStainlessSteel2.真空電鍍PVD第十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日Advantage:優(yōu)點MorecolorcanbechosenwithPVDplatingprocess.真空電鍍顏色選擇多。PVDismorefriendlyforenvironment.真空電鍍更環(huán)保。PVDcoatingisstronger,andthePVDcoatingismoreharder.ThePVDcoatingalsohasbetterwearresistance,bettercorrosionresistanceandbetterchemicalstability.真空電鍍鍍層硬度及強度較水鍍高，耐磨性好，具有更穩(wěn)定的化學性能。Disadvantage:缺點Toachievedifferenttestingrequirement,priceofPVDplatingwillbedoubleortripleofnormalplating.為滿足不同的測試要求，電鍍費用是水鍍的兩倍以上。UsingPVDmethodAforgunmetalcolor,unitpricewillbeincreaseabout50%~100%,ormore.使用真空電鍍實現(xiàn)槍色，產(chǎn)品單價會增加50%~100%。UsingPVDmethodBforgunmetalcolor,defectratewillbecomeabottleneck.水鍍＋真空電鍍工藝，不良率將是一個顯著問題。UsingPVDmethodBforsampling,leadtimehastoextendabout2~3days.水鍍＋真空電鍍工藝，打樣周期將會增加2～3天。2.真空電鍍PVD第十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日水鍍與PVD對比---Frank.Long第十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日電泳工藝：分為陽極電泳和陰極電泳。若涂料粒子帶負電，工件為陽極，涂料粒子在電場力作用下在工件沉積成膜稱為陽極電泳；反之，若涂料粒子帶正電，工件為陰極，涂料粒子在工件上沉積成膜稱為陰極電泳。陽極電泳一般工藝流程為：工件前處理（除油→熱水洗→除銹→冷水洗→磷化→熱水洗→鈍化）→陽極電泳→工件后處理（清水洗→烘干）。1、除油：溶液一般為熱堿性化學除油液，溫度為60℃（蒸汽加熱），時間為20min左右。2、熱水洗：溫度60℃（蒸汽加熱），時間2min。3、除銹：用H2SO4或HCl，加清洗劑1.5%；室溫下洗10～20min。4、冷水洗：流動中冷水洗1min。5、磷化：用中溫磷化（60℃時磷化10min）。6、鈍化：用與磷化液配套的藥品，室溫下1～2min即可。7、陽極電泳：電解液成分：H08-1黑色電泳漆，固體分質(zhì)量分數(shù)9%～12%，蒸餾水質(zhì)量分數(shù)88%～91%。電壓：（70±10）V；時間：2～2.5min；漆液溫度：15～35℃。8、清水洗：流動冷水中洗。9、烘干：在烘箱中于（165±5）℃溫度下烘40～60min即可。DieCasting壓鑄Polishing拋光Process:ElectropHoresis電泳3.電泳Electrophoresis第十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日3.電泳Electrophoresis操作條件及物理性質(zhì)電泳電鍍被涂物極性陰極/陽極陰極電壓20-400volt2-10volt電流密度20-150A/m250-500A/m2時間0.5-3min2-60min耗電量1-10Kwh/kg3-50kwh/kg槽內(nèi)濃度5-20%solid10-50%solid電導率200-2000μs/cm5000μs/cmpH4.0-7.5(陽離子)

6.5-9.5(陰離子)0.4-12溫度15-30oC10-80oC槽液組成樹脂、顏料、溶劑等各種鹽類及助劑補充料同上金屬板及鹽類助劑粒子大小10-6～10-4cm10-8cm電泳與電鍍之比較表第十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日3.電泳Electrophoresis陰極電泳漆之優(yōu)點原漆色漿細度5μm以下①、電泳槽不易產(chǎn)生沉淀而造成水平降

②、易攪拌

③、涂膜較平坦細致槽

液

性

能pH值6.0-6.6槽液之穩(wěn)定性較佳沉淀性24小時靜置槽液不分顏料沉淀≤5ml/L①、易攪拌

②、不易造成沉淀

③、水平而不易有水平沉淀泳透率>90%①、內(nèi)層之防銹之增強

②、內(nèi)外之膜厚較平均再溶性<6%因種種因素停產(chǎn)時，再溶于電泳槽之涂膜量較小，產(chǎn)生顆料量較少篩余物≤5mg/L①、水平沉淀之機會減少

②、增長濾袋之壽命涂

膜

性

能膜厚20-30μm厚膜型柔軔性1mm延展性及耐曲性強杯突性9.2mm延展性及耐曲性強耐鹽霧性1200hr防蝕能力特強第十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日4.電鑄Electroform1清洗不銹鋼底板2涼干不銹鋼底板3涂感光材料4曝光5清洗曝光后底板6進行電鑄7清洗產(chǎn)品輪廓以外感光涂層8涼干電鑄成品9品質(zhì)全檢10復膜、換離形紙11背膠1、電鑄層厚度：0.03~0.12mm，常用厚度：0.05~0.08mm；

2、背膠厚度：0.01~0.02mm；

3、基層材料：鎳、銅；

4、表層材料：鉻、金、鈷、锳等；第十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日Stamping沖壓Polishing拋光Process:Plating電鍍Thesampleismadebystainlesssteel,afterhighqualitypolishing,thenarrangevacuumplating.1/.Polishrequirement:mirrorpolish,anyscratchanddentcannotbeaccepted,sotheyieldrateislow(about80%atpolishprocess).需要鏡面拋光，不良率較高。2/.Bigandflatpartissuitableformirrorpolish,onesmallroundwillbemadeafterpolished(R0.2~R0.3mm).Sotheedgewillnotbetoosharp.3/.Afterpolished,arrangePVDtomakedifferentcolorwhatwewant.此樣板的材質(zhì)為不銹鋼，高質(zhì)量的拋光后，再安排真空電鍍以實現(xiàn)不同的顏色。5.拋光Polishing第二十頁，共三十八頁，2022年，8月28日5.拋光PolishingDesign:Surfaceisnotflat,thereisapositivecurveatthesurfaceofcastingpart.(Figure1)此形狀的部件，拋光不會影響產(chǎn)品功能。Version:therearetwoversions---silverandgunmetalcolor.Afterpolishingandplating(Figure2):Polishing:asthecurveispositive,polishingthicknesscanbekeptconsistent,whichwillnoaffectassembly.Plating:usenormalplatingmethodcanachievesilverandgunmetalcolor.Afterstamping:aspolishingandplatinghavenotaffectedstampingprocess,surfacequalityisgood.(Figure3&4)CastingPartAfterPolishingandplatingAfterStampingPositiveCurveFigure1Figure2Figure3SurfaceEffectFigure4第二十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日CastingPartAfterPolishingandplatingAfterStampingNegativeCurveFigure1Figure2Figure3SurfaceEffectFigure4Figure5Design:Surfacerequireflat,thereisanegativecurveatthesurfaceofcastingpart.(Figure1)此形狀的部件，拋光后會影響產(chǎn)品功能。Version:therearethreeversions---silver,gunmetalcolor,topazbrown.Afterpolishingandplating(Figure2):Polishing:asthecurveisnegative,polishingthicknesscannotbekeptconsistent,middlethickness(5.45mm)isbiggerthantheend(5.35mm),whichwillaffectassembly.Plating:usenormalplatingmethodforsilverandgunmetalcolor,usenormalplating+PVDfortopazbrown.Afterstamping:Silverandgunmetalcolor:aspolishingwillaffectstampingprocess,surfacewillhaveaslightmarkingatthemiddleofpart.(Figure3&4)Topazbrown:asPVDlayerisbrittle,onesmallcrackcanbeseenafterstamping.(Figure5)5.35mm5.45mmSurfaceCrack5.拋光Polishing第二十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日5.拋光PolishingNOKIASonja存在問題點5.3mm5.6mm1、產(chǎn)品中間的位置厚度較大，壓合后中間比兩頭要大0.2~0.3mm。（圖1）2、由于表面不平整，壓合后，正、反表面都有一道壓痕（圖2），影響外觀。5.3mm圖1圖2第二十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日5.拋光Polishing不能拋光區(qū)域Figure2Figure1粗糙區(qū)域針對拋光不到位的區(qū)域，如果我們需要消除其粗糙的表面，需要額外增加工序，如：細拋、手工拋，增加夾制具，導致相應的費用也會增加。第二十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日Stamping沖壓Polishing拋光Process:Etching蝕刻Plating電鍍Etchingprocessisfrequentlyusedatstainlesssteel,aluminum,copper,glassmaterial.Ithasbeenamatureprocess.1/.Specialfigureorregularpatterncanbeachievedatsurfaceofpart.2/.Thesizeisnotlimitative.3/.Thecostisbaseontheetchingrequirement,thesizeofetching,thedifficultyofetching.蝕刻工藝可以應用在：不銹鋼、鋁材、銅材、玻璃等材料上。6.蝕刻Etched第二十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日Stamping沖壓Polishing拋光Process:Plating電鍍Laser雷射LaserCarvedprocessisusinglasertoremovesurfacematerialofpart.雷射工藝是使用激光將部件表層材料去除后，到達需要的圖案或Logo。1/.THeprocesscanbeachieveatstainlesssteel,Zinc,Copper,Aluminum,etc.2/.Thesizeisnotlimitative.3/.Thecostisbaseonthelogosizeanddepth.7.雷射LaserCarved第二十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日Stamping沖壓Polishing拋光Process:Oxidation&Dyeing氧化Thecolorsampleismadebyaluminum,throughoxidationanddyeingdisposaltoachievedifferentcolor.1/.Thecolorcanbeadjusted,butcannotachievegradualchangeeffectatonesurface.2/.Currently,oxidationprocesscanpasssaltspraytest,butnoallthepartscanpasswearingvibrationtest.3/.Thisprocesscanbeusedforlogotagewhichiswantedtoachievedifferentcolor.4/.Yieldratewillbereducedifwewanttomakedifferenctcoloratonepart,forinstance:firstroundoxidationyieldis95%,aftersecondroundoxidationyieldratewillbereducedto90%orbelow.氧化的顏色選擇性很強，可以在一個部件上實現(xiàn)不同的顏色，但相應的不良率會增加。8.氧化Oxidation第二十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日Stamping沖壓SandBlasting噴沙Process:Oxidation&Dyeing氧化Sandblastprocessisusingonesandguntospraysmallsandatpartsurface,toachievesmattsurface.1/.Partcannottoosoft.2/.Thereisspecialsandblastmachine.噴沙是使用沙槍在產(chǎn)品表面噴上一層細沙，從而使產(chǎn)品表面形成磨沙感。9.噴砂Sandblast第二十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日Etched蝕刻Process:Oxidation&Dyeing氧化ShinyLogo批花Shinylogoprocesswillbearrangedafterplatingoroxidation,usemillingcuttertoremovetheplatingoroxidationsurfaceandshowinherentmetalcolor.1/.Onefixtureisrequiredtofixthepartwhichplanedtomill.2/.Differentmillingdirectionscanbeachieved.3/.UseetchingorstampingprocesstomakeembossLogo.Aluminummaterialiseasiertoachievethisprocessthanstainlesssteel.批花使用銑刀切除部件表面的電鍍或氧化層，使部件局部爆裂原材料的加工工藝。10.批花ShinyLogoLogoPolishing第二十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日Stamping沖壓Process:Polishing拋光DrawBench拉絲Drawbenchprocesswillbearrangedafterpolished,usesandbagorflaxtopolishpartsurfaceatonedirection.1/.Needonesimpledrawbenchmachine.2/.Differentdirectionscanbeachieved.3/.Stainlesssteel,Zinc,Copper,Aluminumcanarrangethi