表面处理之重要性

1、表面处理之重要性表面处理工业虽然不是工业之主流，但只有透过表面处理，制品的特性及价值才能充份发挥出来.,应用电镀(plating),阳极处理(anodizing),化成处理(convesion coating),涂装(coating)等工业技术，达到防I 蚀，增进可焊性，润滑性，耐磨性，附着性及钢材防止渗碳等的多项目的 .所以表面处理为各种加工表面处理内容：表面处理(Surface Treatment )。表面处理的对象非常广泛，从传统工业到现在的高科技工业，从以前的金属表面到现在的塑料，非金属的表面.它使材料更耐腐蚀，更耐磨耗，更耐热，它使材料之寿延长,此外改善材料表面之 特性，光泽美观等提

2、高产品之附加价值，所有这些改变材料表面之物理，机械及化学性质之加工技术统称为表面处 理 (surface treatment) 或称为表面力口工 (surface finishing).金属表面处理(metal surface treatment)。金属经初步加工成型后需修饰金属表面，美化金属表面，更进一步改变金属表面的机械性质及物理化学性质等之各种操作过程，称之为金属表面处理.或称之金属表面加工(metal surfacefinishing).表面处理的目的表面处理的目的可以分四大类：一、美观(appearance).为了提高制品之附加价值，赋予制品表面美观，例如装饰性电镀(decorati

3、ve plating) Au, Ag,Rh, Ni, Cr,黄铜等电镀 (electroplating).二、防护(protection)为了延长制品的寿命，再制品表面披覆(coating)耐腐蚀之材料，例如保护性电镀(protectiveplating) Zn,Cd,Ni,Cr,Sn 等电镀.三、特殊表面性质 (special surface properties).提高制品之导电性 (electrical conductiuity),例如电镀 Ag,Cu.内容：2.提高焊接性(soderability)在通讯急电子工业应用，例如Sn-Pb合金 电镀.提高光线之反射性(light refle

4、ctivity )例如宇宙飞船，人造卫星的外壳需 反射光线,Ag及Rh的镀层被应用上.减小接触阻抗(contact resistance)例如在电子组件之 Au及Pd电镀.四、机械或工程性质 (mechanical or engineering properties).提高制品之强度(strenth),例如塑料电镀.提高制品之润滑性(bearing propertries )例如多孔洛电镀(porous chromium plating),内燃机之铝合金活塞(piston),镀 锡Sn以防止汽缸(cylinder)壁舌J伤.增加硬度(hardness)及耐磨性(wear resistance)

5、，例如硬洛电镀( hard chromium plating).提高制品之耐热性，耐候性，抗幅射线，例如塑料，非金属之电镀.国内表面处理工业之状况及问题依据民国70年行政院科技顾问组调查报告，有关表面处理工业，国内有约4000家,其中电镀工业约占1200家,分散全省各地，主要的生产项目有，工业电镀，装饰电镀，热浸电镀，阳极电镀 化成电镀， 内容： 发色，涂装，从事表面处理的工作人员有15000至20000人,具有专业知识程度者约1000人至1500人.原料及设备之供应大部分昂贵之原料依靠国外进口，生产设备多为国产，较贵重之检验仪器设备75%是进口货.国 内原料成本极高，业着负担沉重，应设法改善

6、，防止贸易商操纵市场，更要鼓励研究开发及生产重要之原 料.从业人员知识水平一般从业人员的程度较低，科技短识及品管观念缺乏 ，难有研究开发新产品，唯赖低 廉劳力，以求 生存.政府有关单位应定期举办研习会，使业者获得新知蔚为研究风气，提高技术水准，对在职工程人员，鼓励利用建教合作方式，进修或在职训练，亦应举办各类技术鉴定考试，并规定业者之工厂作业需由 技术士担任.表面处理对材料之附加价值甚高，先进国家不惜投入庞大人力物力从事研究发展，使得表面处理技术日新月异，我国要并驾齐驱，迎头赶上，势必从教育做起，在大专院校设立正规教育之表面处理人 才,才能有雄厚发展实力.鼓励学校与工业界间之建教合作，技术性问

7、题需要由学校带动，学校要增添新 设备，充实师资，积极培育专业人才，企业界要仅量聘用教育较高科技人员，以增加研究发展之潜力.生产及经营方式一般专业厂商规模不大，主要为订货生产，小规模工厂没有管理制度，教育程度低，对人力，原料及 能源造成无所谓的浪费.大厂则受到地下工厂恶性削价之竞争，影响小厂应集中投资，合并经营，始合乎经济原则.就有生产设备应适时予以淘汰，换置自动化处理设备，能以简化经营管理，提高生产效率稳定质量，节省人工，提高产品之国际声誉，促进工业升级.废物处理及公害由于地下工厂甚多，使废物形成严重之公害问题，废物处理系统投资费用极高，非一般中小型表面 处理工厂所能负担维持得起，根据经验及需

8、要，认为设立表面处理专业区，集中处理废物，废水，不但能 减少公害，而且能管制地下工厂.表面处理公会表面处理是工业发展中很重要的一环，避免或防止表面处理界之恶性竞争或市场 操纵，加强厂商 彼此合作，联系与技术交流，应充份发挥公会功能，解决同业之困难.另应设有完整质量检验中心 ，集中 检3,测定之服务，订定表面处理标准规范，作为厂商质量改善或质量保证之依据表面处理技术数据根据业者的反映，国内技术资料的获得不亦且缺乏，技术难以突破，应设置有健全的表面技术数据处理中心，对研究开发者适时提供新颖充份之信息，对引进国外技术者提供可参考数据电镀之目的电镀的目的是在基材上镀上金属镀层（deposit）,改变基

9、材表面性质或尺寸。例如赋 予金属光泽美内容： 观、物品的防锈、防止磨耗、提高 导电度、润滑性、强度、耐热性、耐候性、热处理之防止渗碳、氮化、尺寸错误或磨耗之另件之修补。电镀加强工艺管理排除镀液故障newmaker一、提高认识，强化工艺管理随着市场经济的发展，电镀工艺管理上的加强，产品质量的提高，已经势在必行。然而笔者在 接触和实践中发现，众多的工艺故障发生，产品质量的弊病，不是工艺本身有问题，也不是工艺配 方误差大，而是在工艺管理上有缺陷。特别是忽视前、后两道工艺的规范，从而镀层发雾（低层）、内容： 起泡、亮皮、阴阳面、花纹、水迹等等一系列弊病出现，造成产品返工率扩大，成本上升，信誉受到影响。

10、对电镀工艺前、后两道工序，要说最易解决，但也最难实施。主要是有一种误导的观点在操作者思想上，即：“我们原来也是这样做的。，从而一直使工艺管理上存在困境。为此，提高认识，实实在在的把工艺管理放在第一位，才是排除工艺弊病的第一关。二、铜一馍一铭体系中常见病疵：系统讲这个体系范围比较大，目前较多为广泛应用的工艺有：.氧化铜一亮馍一铭.氧化铜一光亮酸铜一铭.暗馍一光亮酸铜一铭上述工艺，目前经常碰到的问题综述如下：.碱铜槽：镀层粗糙，色泽猪肝色或暗红，阳极易钝化，工作电压偏高等。.滚镀亮馍槽：工作电压高，电流效率低，光亮度不够，电镀时间与光亮剂说明书上不符， 时间长。.吊镀馍：小电流密区发暗，发黑，深镀

11、能力较差。.光亮酸铜槽：光亮比例易失调，难调整。.铜一馍槽中易有毛刺、花雾、壳皮现象。.镀天线杆经常有少量壳皮现象。存在这些病疵的主要原因及纠正指南可以从下面几个方面给予考虑：.按工艺流程要求，健全工艺流程每一道工序，特别是清洗工序和活化工序。.氧化镀铜槽液一般工艺成份应控制在：予镀铜：游离 NaCN:Cu=0.6 0.8: 1一般镀铜：游离 NaCN:Cu=0.5 0.7: 1含有酒石酸钾盐或硫氧酸盐的镀铜液中：吊镀：游离 NaCN:Cu=0.6 0.6: 1滚镀：游离 NaCN:Cu=0.6 0.7： 1.解决镀层的起泡、壳皮的原因；首先要检查前处理的除油及除锈工艺。其在此我需要告诫 一下

12、的是，不同的油类要选择不同的去油法，不能一听这个介绍，那一个宣传，就用上去，因为各 种零件在形状上，抛光的油迹各有不同，再加上各种材质不同，同时去用弱碱或强酸的去油方法， 效果各有不同。如天线杆的壳皮，主要还是去油化抛上存在的问题较多，其次才是挂具结构上的原 因。因为铜件不能用高温、强碱中除油，不妨大家可以一试。.要解决光亮酸铜中光亮剂比例失调，难控制的问题，主要是提高企业的技术水平，要对专 业技术人才的维护管理上下一点功夫。特别对使用M.N.SP的厂家，要摸索一条针对自己产品的添加经验来，很多厂家就是根据自己的产品制定了添加的量，从而一直来比较稳定。其次，选择比较单一添加方式的光亮剂：如“

13、330”、“991”等系列易控制，光亮度又好的光亮 剂，这样能有快又好解决比例失调的病疵。各种镀金的方法内容:电镀法(electroplating)热浸法(hot dip plating) 塑料电镀(plastic plating) 渗透镀金(diffusion plating) 真空蒸着镀金(vacuum plating) 复合电镀(composite plating) 穿孔电镀(through-hole plating) 电铸(electroforming)无电镀法(electroless plating) 熔射喷镀法(spray plating) 浸渍电镀(immersion plati

14、ng)阴极溅镀(cathode supptering) 合金电镀(alloy plating) 局部电镀(selective plating) 笔电镀(pen plating)电镀有关之计算电镀有关之计算，兹用一些范例或公式表示之：.温度之换算：0c=5/9*(0F-32) 0F=1.80C+32 0K=0C+273.密度： D=M/V M=质量，V=体积.比重：$4=物质密度/水在40C时密度.波美(baume) Be =145-145/比重 比重=145/145-Be 例 20%H2SO4 的溶液，在 20c时其 Be值为 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 铭镀槽有400加仑的溶液含 500磅铭酸，问同样的浓度 100加仑镀槽需含多少需酸？ 400/500=100/Xx=125需 125 1b 铭酸.溶液的重量换成容积例 96%的H2SO4,比重1.854求制配1公升标准硫酸溶液 需多少ml 96 % H2SO4 ? 一公升之 标准酸液之硫酸铜重量 =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溶液之当量浓度解14.4ml X 1N= 10ml XxN x= 1.44比 N.OH 之当量浓度为 1.44N例2 1.1738N的HC1溶液来中和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)内容:例1计算以5安培电流经过5小时，铜沈积重量，其电流放率为 100%沉积重量=(原子量/(原 子价*96500)*(电流*

17、时间*电流效应)W=(A/(n*96500)*(I*T*CE)=(63.54/(2*96500)*(5*5*60*60*100%)=31.8(g)，可沉积31.8g的铜例2要在10分钟镀2.5g的馍在NiSO 镀浴需多大电流？ 电流效率100%。I=( (n*96500)/(A)*(W)/(t*CE)=(2*96500)/(58.69)*(2.5)/(10*60*100%)=13.7 ，需电流13.7安培例3镀件的表面积为1000cm2,在硫酸铜镀中通过 15安培电流，电流效率为100%,求镀铜 5 l m所需要的时间。铜密度为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)?所需电镀时间为15分钟例4 镀件总面积为1.5 itf,平均电流为1500安培，15分钟 镀得平均锌镀层25 l m,锌的密度 为7.14g/cm3,锌的原子量 为65.38,求电流效率CE=WAct/WThen*100%=(1.5m2*25l m*7.14g/cm3)/(65.38)/(2*96500)*1500*15*60)*100%=59%?其电流效率为59%L=(n*96500*D)/(A)*(S*d)/(DI*CE)例5酸性锡镀浴做连续性铁片镀

19、锡，铁片宽 0.9m,铁片进行速度500m/min,电流密度5000A/ m2,上下二面欲镀上 1. 4l m锡厚，电流效率100%,锡的密度为 7.31g/cm3,原子 量为118.7,求 电镀槽需多少m长？ 槽长=(2*96500*7.31g/cm3)/(118.7)*(500m/min*0.4lm)/(5000A/m2*100%)=8( M )?所需镀长8M.例6使用不溶性阳极镀铭，电流效率为18%,通过电量为 1000安培小时，不考带出损失求需补充多少CrO2 ,以维持镀浴中之铭浓度，铭原子量为52,氧原子量为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 )?需补充 CrO3 112 g例7 15安培电流过通硫酸铜镀浴10分钟，镀件面积为1500cm2,电流效率100%,铜的密度为8.93g/cm3,原子量为63.54,求镀层平均厚度多少m?镀层厚度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?铜镀层平均厚度为 2.2l m(10)镀浴组成配制例100加仑瓦特馍皱槽，作业标准组成是300g/1 NiSO4,30 g/1NiCl2 及 40 g/ H3BO3.目前镀液经分析得 220 /1NiSO4 ,25g/1 NiCl2及32g/1 H3BO3 ,求要补充多少药品？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