金属表面处理工艺基础培训.ppt

佳泰五金内部培训教材 工艺基础 2020 3 26 2 目录 丝网印刷电铸铝板拉丝阳极处理 氧化 喷砂高光切削 IMD加工中心线切割电镀压克力 2020 3 26 3 丝网印刷 2020 3 26 4 丝网印刷可按其版式 印机品种 油墨性质及承印物的类型分成许多种类 但就其印刷方式而言 可分为以下几种 1 平面丝网印刷平面丝网印刷是用平面丝网印版在平面承印物上印刷的方法 印刷时 印版固定 墨刀移动 2 曲面丝网印刷曲面丝网印刷是用平面丝网印版在曲面印物 如球 圆柱及圆锥体等 上进行印刷的方法 印刷时 墨刀固定 印版沿水平方向移动 承印物随印版移动 丝印 丝网印刷其实就是漏网印刷 简单的丝印 就是用一张丝网 很蜜的 绷在一个框架上 然后涂抹上感光胶 然后将需要印刷的图文用硫酸纸激光输出 放在丝网下用曝光灯晒版 几分钟 最后用水泡 需要印刷的部分就没有感光胶了 而其它不需要印刷的部分还是有感光胶的 也就是漏墨和不漏墨 吹干即可开始印刷 2020 3 26 5 3 轮转丝网印刷轮转丝网印刷是用圆筒形丝网印版 圆筒内装有固定的刮墨刀 圆筒印版与承印物作等线速同步移动的印刷方法 亦称圆网印刷 4 间接丝网印刷前面三种方法均由印版对印件进行直接印刷 但它们只限于一些规则的几何形体 如平 圆及锥面等 对于外形复杂 带棱解及凹陷面等异形物体 则须用间接丝印法来印刷 其工艺常由两个部分组成 间接丝印 平面丝印 转印即丝印图像不直接印在承印物上 而先印在平面上 再用一定方法转印到承印物上 丝印花纸 热转印丝印花纸 压敏转印丝印花纸 溶剂活化转印间接丝印已成为丝印业的重要领域 2020 3 26 6 电铸 2020 3 26 7 原理 电铸是在含有某种金属离子的电解液中 将芯模作为阴极 通以一定波形的低压直流电 使金属离子得到电子被还原 不断在阴极沉积成金属的过程 电铸镍时 其主要反应是镍离子在阴极得到电子 还原成金属镍 电铸是一种电解加工工艺 遵循法拉第电解定律 在稳定状态下 由外线路流向阴极的电子全部参加反应 但是由于电极副反应的存在 实际所得重量小于理论计算量 必须按电流效率计算 特点 金属感强 档次高 耐磨性好 能进行超精密加工 容易加工出形状复杂的零件 零件和模具一体 2020 3 26 8 电铸的优点 1 能进行超精密加工 复制精度好 电铸最重要的特征是它具有高度 逼真性 电铸甚至可复制0 5微米以下的金属线 例如 1英寸的宽度内 有2500根3 5微米的超细线的电视摄像机用的高精度金属网 超细金属网 就使用了电铸法进行生产的 而香烟过滤嘴的纤维 也是使用纤维素通过超细金属网制成的 这是用其他金属加工法所不能达到的 电铸复制的精度是非常高的 高精度金属网的制造法 是在底板上用照相制板技术按需要涂上绝缘层 保护层 然后以此作为模板进行电铸 2 能调节沉积金属的物理性质 可以通过改变电镀条件 镀液的组分的方法来调节沉积金属的硬度 韧性和拉伸强度等 还可以采用多层电镀 合金电镀 复合电度镀方法得到其他加工方法不能得到的物理性质 3 不受制品大小的限制 只要能够放入电镀槽就行 4 容易制出复杂形状的零件 2020 3 26 9 电铸的缺点 1 操作时间长 例如 用3A dmm的阴极电流密度沉积3mm厚的镍层 需要25h20min 即使用是小薄零件要镀厚层时 成本很高 但是电镀过程中可以无人管理 2 要有经验和熟练技能的人员操作 电铸装置是简单的 但在复制复杂形状的模型中要制造母模 导电层处理 剥离处理等 这些工序都要求有经验和熟练技能的人员才能操作 3 必须有很大的作业面积 即使是小制品 也需要有镀槽 水洗槽等平面布置 废水处理装置必须有相当大的作业面积 4 除了要有电镀操作技术外 还必须有机械加工和金属加工知识 电铸法并不是单用电镀操作而制出制品 还要进行衬底加工 研磨等机械操作 所以必须具备这些方面的知识和技巧 2020 3 26 10 产品展示 2020 3 26 11 铝板拉丝其实是一种修复工艺 也可起美观作用 根据效果可分为直纹 乱纹 波纹 螺旋纹等 并且一般是先拉丝再电镀 1 直纹拉丝是指在铝板表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路 连续直纹可用百洁布或不锈钢刷通过对铝板表面进行连续水平直线磨擦获得 改变不锈钢刷的钢丝直径可获得不同粗细的纹路 铝板拉丝 2020 3 26 12 2 乱纹拉丝是在高速运转的铜丝刷下 使铝板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则 无明显纹路的亚光丝纹 这种加工 对铝或铝合金板的表面要求较高 3 波纹一般在刷光机或磨擦机上制取 利用上组磨辊的轴向运动 在铝或铝合金板表面磨刷 得出波浪式纹路 4 旋纹也称旋光 是采用圆柱状毛毡或研石尼龙轮装在钻床上 用煤油调和抛光油膏 对铝或铝合金板表面进行旋转抛磨所获取的一种丝纹 多用于圆形标牌和小型装饰性表盘的装饰性加工 5 螺纹是用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机 将其固定在桌面上 与桌子边沿成60度作用的角度 另外做一个装有固定铝板的拖板 在拖板上贴一条边沿齐直的聚酯薄膜用来限制螺纹进度 利用毛毡的旋转与拖板的直线运动 在铝板表面旋擦出宽度一致的螺纹纹路 2020 3 26 13 阳极处理又称为阳极着色处理 也被称做腐蚀处理 俗称 氧化处理 铝的阳极处理是金属表面借由电流作用而形成的一层氧化物膜 颜色丰富 色泽优美 电绝缘性好并且坚硬耐磨 抗腐蚀性极高 其基本原理为 在电极和电解液的作用下 表层的铝离子会被分解到电解液中和颜料离子混合后 再将电极反转 使铝离子和颜料离子再重新附着到铝件的表面上 这样就能镀上颜色均匀 附着力强的氧化物薄膜 在这个过程中要注意控制电极作用的时间 以保持铝件的厚度不变 封孔 Sealing 为阳极处理的后处理 是将吸附染料的微孔状氧化层与水反应 生成水含氧化铝 使氧化铝的体积增加 封闭表面微孔 形成非导电性膜层 还可防止再吸附造成的膜层污染 增加着色的牢固性 提高表面耐磨性和耐气候性等 阳极处理 2020 3 26 14 产品展示 2020 3 26 15 喷砂处理是为了获得膜光装饰或细微反射面的表面 以符合光泽柔和等特殊设计需要 同时 可以使丝印时印料和承印物的结合更牢固 喷砂通常在专用喷砂机内进行 根据砂面粗细程度的要求 选择适当目数的石英砂 喷制成适当的砂面 均匀适度的喷砂处理 基本上可克服铝材表面的常见缺陷 喷砂处理 2020 3 26 16 1 高光加工严格说不属于预处理 而是后加工 高光加工的零件由于光泽度高 配以粗细刀纹 利用折光原理 可以大大增强装饰效果 近两年来深受欢迎 2 高光切削是在CNC机床应用刀具进行快速切削使标牌及其它装饰件产生出高光亮面的工艺 切削过程中由于发热会使铝表面产生一层氧化膜 保护加工面长期保持光亮 高光切削 2020 3 26 17 IMD 2020 3 26 18 IMD的中文名称 注塑表面装饰技术即IMD In MoleDecoratiom IMD是目前国际风行的表面装饰技术 主要应用于家电产品的表面装饰及功能性面板 常用在手机视窗镜片及外壳 洗衣机控制面板 冰箱控制面板 空调控制面板 汽车仪表盘 电饭煲控制面板多种领域的面板 标志等外观件上 IMD又分为IML IMR 这两种工艺的最大区别就是产品表面是否有一层透明的保护薄膜 目前国内一些人士把IMR称之为IMD 把IML独立于IMD之外 最根本的区别在于IML和IMR在lens表面的不同 IML表面有PET或PC片材 而IMR表面只有油墨 2020 3 26 19 IML的中文名称 模内镶件注塑其工艺非常显著的特点是 表面是一层硬化的透明薄膜 中间是印刷图案层 背面是塑胶层 由于油墨夹在中间 可使产品防止表面被刮花和耐磨擦 并可长期保持颜色的鲜明不易退色 IMR的中文名称 模内转印此工艺是将图案印刷在薄膜上 通过送膜机将膜片与塑模型腔贴合进行注塑 注塑后有图案的油墨层与薄膜分离 油墨层留在塑件上而得到表面有装饰图案的塑件 在最终的产品表面是没有一层透明的保护膜 膜片只是生产过程中的一个载体 但IMR的优势在于生产时的自动化程度高和大批量生产的成本较低 IMR的缺点 印刷图案层在产品的表面上 厚度只有几个微米 产品使用一段时间后很容易会将印刷图案层磨损掉 也易褪色 造成表面很不美观 另外新品开发周期长 开发费用高 图案颜色无法实现小批量灵活变化也是IMR工艺无法克服的弱点 2020 3 26 20 2020 3 26 21 IML的工艺工序裁料 平面印刷 油墨干燥固定 贴保护膜 冲定位孔 热成型 剪切外围形状 材料注塑成型 IML工艺的优点和缺点优点 1 胶片制作周期短 可表现多重色彩 2 在生产中可以随时更改图案及颜色 3 IML最外层是FILM 油墨丝印于中间层 外表光洁美观 越摸越光亮 具有优良的抗刮性 4 IML生产批量数量很灵活 适合多品种小量生产缺点 1 前期周期长 2 易产生胶片脱落 扭曲变形等情况 3 产品不良率高 2020 3 26 22 IMD IML产品的优点 1 耐划伤 那腐蚀性强 使用寿命长 2 立体感好 3 防尘 防潮 抗变型能力强 4 颜色任意更改 图案随意变更 IMD IML IMR 2020 3 26 23 加工中心是指备有刀库 具有自动换刀功能 对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床 加工中心是高度机电一体化的产品 工件装夹后 数控系统能控制机床按不同工序自动选择 更换刀具 自动对刀 自动改变主轴转速 进给量等 可连续完成钻 镗 铣 铰 攻丝等多种工序 因而大大减少了工件装夹时间 测量和机床调整等辅助工序时间 对加工形状比较复杂 精度要求较高 品种更换频繁的零件具有良好的经济效果 加工中心 2020 3 26 24 加工中心通常以主轴与工作台相对位置分类 分为卧式 立式和万能加工中心 1 卧式加工中心 是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心 主要适用于加工箱体类零件 2 立式加工中心 是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心 主要适用于加工板类 盘类 模具及小型壳体类复杂零件 3 万能加工中心 又称多轴联动型加工中心 是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化 完成复杂空间曲面加工的加工中心 适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子 模具 刃具等工件的加工 2020 3 26 25 线切割是一种电加工机床 靠钼丝通过电腐蚀切割金属 特别是硬材料 行状复杂零件 电火花线切割加工 WirecutElectricalDischargeMachining 简称WEDM 又称线切割 其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝 称为电极丝 作电极 对工件进行脉冲火花放电蚀除金属 切割成型 它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件 例如冲裁模的凸模 凹模 凸凹模 固定板 卸料板等 成形刀具 样板 电火花成型加工用的金属电极 各种微细孔槽 窄缝 任意曲线等 具有加工余量小 加工精度高 生产周期短 制造成本低等突出优点 已在生产中获得广泛的应用 线切割 2020 3 26 26 根据电极丝的运行速度不同 及加工质量不同 电火花线切割机床通常分为三类 第一类是高速走丝电火花线切割机床 WEDM HS 其电极丝作高速往复运动 一般走丝速度为8 10m s 电极丝可重复使用 加工速度较高 但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿 使加工质量下降 是我国生产和使用的主要机种 也是我国独创的电火花线切割加工模式 第二类是低速走丝电火花线切割机床 WEDM LS 其电极丝作低速单向运动 一般走丝速度低于0 2m s 电极丝放电后不再使用 工作平稳 均匀 抖动小 加工质量较好 但加工速度较低 是国外生产和使用的主要机种 第三类中速走丝电火花线切割机床 准确地应该叫 多速走丝 是我国独创的 其原理是对工件作多次反复的切割 开头用较快丝筒速度 较强高频来切割 就如现在的快走丝线切割 最后一刀用较慢丝筒速度 较弱高频电流来修光 从而提高了加工光洁度 而且丝速减低后 导轮和轴承的抖动少了 加工精度也提高了 2020 3 26 27 电镀 2020 3 26 28 1 1水镀最常见的电镀方式 是一个电化学的过程 利用正负电极 加以电流在镀槽中进行 镀金 镀银 镀镍 镀铬 镀镉等 电镀液污染很大 水镀还要分为电镀和化学镀两种 电镀一般作为装饰性表面 因为有高亮度 化学镀的表面比较灰暗 一般作为防腐蚀涂层 水镀的工艺主要由前处理和电镀两部分组成 前处理的功能是将原本不导电的塑胶材质变成导电的塑胶材质 水镀的前处理工艺流程 塑胶壳 挂钓 整面脱脂 去除表面油污 水洗 表面粗化 水洗 回收 水洗 中和除去及还原表面铬酸 水洗 敏化吸着PD SV错化物 水洗 除锡使PD活化 水洗 化学镍 水洗 完成 2020 3 26 29 1 2真空蒸镀真空蒸镀法是在高真空下为金属加热 使其熔融 蒸发 冷却后在样品表面形成金属薄膜的方法 镀层厚度为0 8 1 2uM 加热金属的方法 有利用电阻产生的热能 也有利用电子束的 在对树脂实施蒸镀时 为了确保金属冷却时所散发出的热量不使树脂变形 有必须对蒸镀时间进行调整 此外 熔点 沸点太高的金属或合金不适合于蒸镀 真空蒸镀的流程 1 脱脂处理 用丙酮或酒精进行清洗塑件 2 表面处理 用电晕放电处理 紫外线照射处理等 2020 3 26 30 3 底面涂布 硬化处理 为了得到精美的蒸镀膜 有时必须进行底面涂布处理 进行底面涂布处理可以得到以下的效果A改善树脂与蒸镀膜之间的密接性B将成形品表面的微小凹凸部分填平 以获得如镜面一样的表面无论是为了得到反射镜作用而实施真空蒸镀 还是对密接性较低的夺钢进行真空蒸镀时 都必须进行底面涂布处理 本公司的产品中Fortron与金属膜的密接性较高 若不需要制品的表面如镜面一样时 则可省去底面涂布处理 这时 蒸镀表面会依存于成形品的表面 底面涂布工艺基本与涂布工艺相似 如一般的涂料一样 可以使用喷枪进行喷涂 4 真空蒸镀工艺 蒸镀用金属为Al 金等5 表面涂布 硬化处理 由真空蒸镀所产生的金属薄膜相当的薄 为了利用外界的化学 物理等性能 以达到保护蒸镀膜的目的 有时需要实施表面涂布处理 或过量涂布 表面涂布就是使用人们所说透明的涂料 与底面涂布一样 采用与涂布相同的工艺进行涂布 固化 2020 3 26 31 1 3溅镀溅镀原理 主要利用辉光放电 glowdischarge 将氩气 Ar 离子撞击靶材 target 表面 靶材的原子被弹出而堆积在基板表面形成薄膜 溅镀薄膜的性质 均匀度都比蒸镀薄膜来的好 但是镀膜速度却比蒸镀慢很多 新型的溅镀设备几乎都使用强力磁铁将电子成螺旋状运动以加速靶材周围的氩气离子化 造成靶与氩气离子间的撞击机率增加 提高溅镀速率 一般金属镀膜大都采用直流溅镀 而不导电的陶磁材料则使用RF交流溅镀 基本的原理是在真空中利用辉光放电 glowdischarge 将氩气 Ar 离子撞击靶材 target 表面 电浆中的阳离子会加速冲向作为被溅镀材的负电极表面 这个冲击将使靶材的物质飞出而沉积在基板上形成薄膜 2020 3 26 32 一般来说 利用溅镀制程进行薄膜披覆有几项特点 1 金属 合金或绝缘物均可做成薄膜材料 2 再适当的设定条件下可将多元复杂的靶材制作出同一组成的薄膜 3 利用放电气氛中加入氧或其它的活性气体 可以制作靶材物质与气体分子的混合物或化合物 4 靶材输入电流及溅射时间可以控制 容易得到高精度的膜厚 5 较其它制程利于生产大面积的均一薄膜 6 溅射粒子几不受重力影响 靶材与基板位置可自由安排 7 基板与膜的附着强度是一般蒸镀膜的10倍以上 且由于溅射粒子带有高能量 在成膜面会继续表面扩散而得到硬且致密的薄膜 同时此高能量使基板只要较低的温度即可得到结晶膜 8 薄膜形成初期成核密度高 可生产10nm以下的极薄连续膜 9 靶材的寿命长 可长时间自动化连续生产 10 靶材可制作成各种形状 配合机台的特殊设计做更好的控制及最有效率的生产 2020 3 26 33 1 4涂镀利用专门的配置的两种涂液 在金属件需要镀的部分不停 涂刷 在涂刷区域产生化学反应 堆积出一个涂层 手工操作 用于工件上面的 加料 以达到尺寸要求 常用于柴油机曲轴 连杆等的处理 有污染 2020 3 26 34 压 亚 克力 压克力 英文Acrylics音译 它是丙烯酸类化学品的通称 在塑料领域 压克力是指聚甲酯即PMMA 是一种具有优异综合性能的热塑性工程塑料 压克力板材也有优劣之分 在目前国内的压克国板材市场上 存在着一种价格低廉 品质低下的压克力板 回收压克力板 这类板材 是采用回收压克力边角料 经过热降解后得到再生MMA 甲基丙烯酸甲酯 单体 再由化学聚合反应之后得来 需要指明的是 在国外 压克力生产商制订有科学的废料回收计划 并投巨资建有废料裂解工厂 经过严格的工艺流程 可以重新得到纯净的MMA单体 与新合成单体 品质上没有任何区别 而眼下国内的一些工艺落后的作坊式小工厂 由于片面追求利润 生产条件简陋 生产出的降解单体 纯度不高 制成板材后 其品质往往不敢恭维 2020 3 26 35 特性纯新料透明亚克力板 A 透光率大于92 截面处透明无色B 抗紫外线性能优异 户外5 8年不褪色 失光 变黄 开裂C 表面硬度高 与铝材和黄铜相当D 抗开裂和抗化学品性能优良E 高品质的保护膜 提供足够保护回收料再生板透明亚克力板 A 透光率小于86 截面处发黄B 抗紫外线性能非常差 最多半年就会黄变 阳光照射下容易出现裂纹C 表面硬度低 易划伤D 容易开裂E 保护膜质量低劣 易老化变质 2020 3 26 36 鉴别方法 回新料再生板 A 再生板外观泛黄 B 表面容易刮伤 切割是产生刺激嗅味 C 热成型加热时 容易产生气泡变形 D 对油漆 油墨敏感 容易出现银纹或裂纹 E 燃烧时 起泡发出黑烟并有刺激气味 纯新料亚克力板 A 再生板外观颜色纯正 从截面看尤为明显 B 优异的表面硬度和抗划伤性能 切割是无刺激嗅味 C 热成型加热时 不容易产生气泡和变形 D 对油漆 油墨适应性稳定 E 燃烧时 不起泡无黑烟没有刺激气味 2020 3 26 37 种类亚克力板按生产工艺分浇铸板和挤压板 按透光度可分为透明板 半透明板 包括染色板透明板 色板 包括黑白及彩色板 按性能分抗冲击板 抗紫外线板 普通板和特殊板如高抗冲板 阻燃板 磨砂板 金属效果板 高耐磨板 导光板等A 浇铸板 分子量高 具有出色的刚度 强度以及优异的抗化学品性能 因而比较适合加工大尺寸的标识牌匾 相对在软化过程中时间稍长 这种板材的特点是小批量加工 在颜色体系和表面纹理