《表面处理基础知识》PPT课件.ppt

1、表面处理基础知识培训,（ISO9001/ISO/TS16949/QC080000/ISO14001/OHSAS18001),金属表面处理的概念,金属表面处理: 是经表面预处理后，通过表面涂覆，表面改性或多种表面技术复合处 理，改变固体金属表面的形态，化学成份和组织结构，以获得所需要的表 面性能的方法。根据使用的方法大致可分为：,表面处理的方法,1、电化学法 2、化学方法 3、热加工法 4、真空法 5、其它方法 下面简要地介绍一下这几种方法：,一、电化学法,这种方法的特点是利用电极反应，在工件表面形成镀覆层。其中主要的工艺有： （一）电镀 当具有导电表面的制件与含有镀覆金属离子的电解质溶液接触，

2、制件作为阴 极,在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电镀。 镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒的镀层，如镀铜、镀镍等。 （二）阳极氧化 当具有导电表面的制件与电解质溶液接触，制件作为阳极，在外电流作用下， 使其表面形成氧化膜层的过程，称为阳极氧化，如铝合金的阳极氧化。,二、化学方法,这种方法的特点是无电流作用，利用化学物质的相互作用，在工件表面形成镀覆 层。其中主要的工艺有： （一）化学转化膜处理 在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用 从而在其表面形成镀覆层的过程，称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、 钝化、铬盐处理等。 （二）化学镀

3、在电解质溶液中，工件表面经催化处理，在无外电流作用下，利用溶液中化学物质 的还原作用，将有关物质沉积于工件表面而形成镀覆层的过程，称为化学镀，如化学 镀镍、化学镀铜等。,三、热加工法,这种方法的特点是利用高温条件下材料熔融或热扩散，在工件表面形成镀覆层。 其主要工艺有： （一）热浸镀 将金属工件放入熔融金属中，令其表面形成金属镀覆层的过程，称为热浸镀，如热镀 锌、热镀铝等。 （二）热喷涂 将熔融状态的金属雾化，并连续喷射在工件表面，形成金属镀覆层的过程，称为热喷 涂，如热喷涂锌、热喷涂铝等。 （三）热烫印 将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印 铝箔等。 （

4、四）化学热处理 工件与化学物质接触、加热，在高温下令某种元素进入工件表面层的过程，称为化学热 处理，如渗氮、渗碳等。 （五）堆焊 以焊接方式，令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程，称为堆焊，如堆焊耐磨合金等。,四、真空法,这种方法是在高真空状态下令材料气化或受激离子化沉积于工件表面而形成 镀覆层的过程。其主要方法有： （一）物理气相沉积（PVD） 在真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积 到工件表面，形成涂层的过程，称为物理气相沉积，其沉积粒子束来源于非化学因 素，如蒸发镀溅射镀、离子镀等。 （二）离子注入 高电压下将不同离子注入工件表面令其表面改性的过程，称为

5、离子注入，如注 硼等。 （三）化学气相沉积（CVD） 低压（有时也在常压）下，气态物质在工件表面因化学反应而生成固态沉积层 的过程，称为化学气相镀，如气相沉积氧化硅、氮化硅等。,五、其它表面处理方法-1,（一）涂装 用喷涂或刷涂方法，将涂料（有机或无机）涂覆于工件表面而形成涂层的过程 ，称为涂装，如喷漆、刷漆等。 （二）冲击镀 用机械冲击作用在工件表面形成涂覆层的过程，称为冲击镀，如冲击镀锌等。 （三）激光面表处理 用激光对工件表面照射，令其结构改变的过程，称为激光表面处理，如激光淬 火、激光重熔等。 （四）超硬膜技术 以物理或化学方法在工件表面制备超硬膜的技术，称为超硬膜技术。如金刚石 薄膜

6、，立方氮化硼薄膜等。,其它表面处理方法-2,（五）电泳及静电喷涂 1、电泳 工件作为一个电极放入导电的水溶性或水乳化的涂料中，与涂料中另一 电极构成电路。在电场作用下，涂料溶液中已离解成带电的树脂离子，阳离 子向阴极移动，阴离子向阳极移动。这些带电荷的树脂离子，连同被吸附的 颜料粒子一起电泳到工件表面，形成涂层，这一过程称为电泳。 2、静电喷涂 在直流高电压电场作用，雾化的带负电的油漆粒子定向飞往接地的工件 上，从而获得漆膜的过程，称为静电喷涂。,电镀,一、电镀原理: 以具有导电表面的被镀零件做为阴极，镀覆金属或不溶性材料做为阳极，将其 浸入含有镀覆金属离子的电解液内，通以直流电，在被镀零件上

7、沉积出镀覆金属的 过程称为电镀，其原理就是在阳、阴极上发生了电化学的氧化和还原反应。 阳极：Zn-2eZn2+ 氧化反应、金属溶解 阴极：Zn2+ +2eZn 还原反应、形成镀层 阳极：4OH-4e2H2O+O2 阴极：2H+2eH2,主反应,副反应,二、主要电镀设备,滚桶,挂具,自动挂镀线,滚镀自动线,连续电镀自动生产线,电镀生产的主要设备包括：各种镀槽及其辅助设备（如加热、冷却、导电等装置 ），各种滚镀设备,各种型式的电镀自动生产线,直流电源设备(整流器)和其它辅助设备(如通风、过滤设备等)。,三、电镀的分类-1,按镀层组成分,电镀的分类-2,按按获取镀层方式分,电镀的分类-3,按用途方式

8、分,四、镀覆的目的,提高金属零件在使用环境中的抗蚀性能 装饰作用，使其外表光亮美观。 获取各种工作性能，如提高表面硬度，耐磨性；增加金属表面的反光 和防反射能力；提高导电性能，电磁性能，耐热性，钎锡性，防止热处 理的渗碳和渗氮的镀铜和镀锡，修复磨损零件，以及其它的特殊性能。,五、对镀层的质量要求,镀层与基体的结合要牢固，附着力好。 镀层在零件的主要表面上，要有均匀的厚度和细致的结构。 镀层应具有规定的厚度和尽可能少的孔隙。 镀层应具有规定的表面粗糙镀、硬度、色彩、以及盐雾等。 满足环保的要求，环境物质不能超标。,六、如何控制镀层的厚度,对于一个确定的产品来说，其电镀的膜厚主要与：装载量，电流和

9、电镀 时间有关。此外，对镀锌产品来说，由于后续的钝化是一个溶解和成膜，相 互交织的一个过程，在这过程中，大约要损失掉1-2m的厚度。因此，我们是 这样来管控镀层的厚度的： 根据产品的不同，合理的控制装载量，电流和时间。 过环规的，小电流电镀，并且边电镀边检查，稍紧但能过即起缸，如果要 求具体膜厚的，根据常规的经验，电镀到差不多的时间，调小电流，取样去 做膜厚分析，对于镀锌品比要求的膜厚大2m左右即起缸。 出货前，再做相应的环规或膜厚测试，合格后才发出。,七、影响电镀质量的因素,八、电镀工艺的基本过程,电镀的镀种不同，要求不同，而有不同的工艺流程，但设计一个完整的电镀 工艺流程，必须包括三个阶段

10、： 第一阶段：电镀前处理 电镀前的所有工序统称为前处理,包括除油，除氧化膜、除锈，清洗等。其目的 是去除工件表面的油污和氧化膜、锈蚀等，使镀层与基体牢固结合，获得结合力 良好的镀层. 第二阶段：电镀 获得符合要求的镀层，是整个流程的核心程序。 第三阶段：电镀后处理 包括清洗，除氢，钝化，封闭，烘干等，其目的是获得不同的色泽及其性能。,前处理主要影响外观、结合力，盐雾甚至尺寸等，据 统计，60%的电镀不良品是由前处理不良所造成的。 所以，前处理是整个电镀的关键。,九、电镀的具体工艺流程-1,重点介绍我们目前常见的镀锌和镀镍的工艺流程: 1、镀锌（兰、白、彩、黑）工艺流程图,九、电镀的具体工艺流程

11、-2,2、镀镍工艺流程图,十、影响盐雾的因素,不同的镀层，因其性质不同，因而其盐雾也不同。但就同一镀层来说，影 响盐雾的因素大致有： 镀件的材质及其表面状态。材质越致密,越光滑,表面越清洁，盐雾效果越好。 电镀前处理的效果，处理后表面越洁净，越光滑，越有助于电镀时，沉积 出致密，附着力好的镀层，盐雾效果也越好。 镀层的质量，镀层连续致密，附着力好，光滑，且有足够的厚度。 后处理选用的药剂及处理方法。好的钝化药水，严格的控制，钝化膜厚而 致密，效果好。此外，钝化后，选用好的封闭，更能提高盐雾的效果。,十一、镀镍类盐雾水平及提高方法,1、镀镍盐雾: 由于镀镍层是一种多孔性的镀层，所以盐雾很容易透过

12、孔隙进入而腐蚀基体，因 而盐雾并不理想,一般在2小时左右。主要根据目前电镀水准的电子螺丝的盐雾情况。 2、提高镍层盐雾能力的方法大致有: 提高单层镍的厚度，膜厚超过7m以上。 多层电镀: 如：Cu暗Ni亮Ni ZnCuNi Cu暗Ni高硫Ni亮Ni等， 其主要机理是利用不同镀层之间的电位不同，起到电化学保护作用。 封闭，常说的加防锈油，过叻架。 其主要机理是防锈油、叻架渗入到镍层的孔隙中，和在镍层表面形成一层保护膜， 阻止空气中的水和氧等物质对基体的浸蚀，起到物理保护作用。但加防锈油，会导致 对一些塑胶的产品有溶解,膨涨的影响,要慎重使用,而过叻架，盐雾提高不是很大。,十二、镀层脱落的原因,镀

13、层脱落的主要原因： 前处理不良，镀件表面留有油污，氧化膜或铜、铅等金属的疏松置换 层。当有油污，氧化膜或疏松置换层存在时，电镀的镀层是附在这些物质的 表面的，不是靠基体原子和镀层原子的原子键力形成的，因而附着力（或结 合力）很差，在外力的作用下，极易脱落。,十三、电镀存在色差原因-1,不同的镀种，引起色差的原因也不同，因此，这里主要讲一讲镀镍和 镀锌两个镀种引起色差的原因： 1、镀镍: 最大的色差，就是亮与不亮。它是由于镀层厚度偏差和光剂的多少引起 的。一般来说，镀层薄，色泽暗，光剂不足，色泽暗，但也并不是光剂越 多就越好。 2、镀锌: 兰锌 标准色：光亮均匀的兰色。 常出现的色差有偏紫，偏红

14、，偏白，这主要是由钝化时间的长短和烘烤温度 的高低及烘烤时间的长短不同所引起。一般来讲钝化时间短，烘烤温度高和 时间长，会出现偏紫和偏红。而钝化时间长和烘烤时间短，会出现偏白。,十三、电镀存在色差原因-2,彩锌: 是一种复合色。常见的颜色是兰中带点紫和黄。此外还有专门的红彩，黄 彩，紫彩等，这是由不同的钝化药水所获得的，它是在彩锌水或兰锌水的基 础上加入各种不同的颜料而获得。 白锌: 标准:均一的银白色。 但由于白锌的盐雾较差，为提高其抗氧化性，通常都会过封闭，因此略带 黄色。,十三、电镀存在色差原因-3,黑锌:均匀光亮的黑色,通常出现发白的色差。 主要有几方面的原因引起： A.电镀槽液存在的

15、Fe、Cu等杂质,电镀时,共沉积在工件中钝化后发白,发彩。 B.钝化过程中，部分工件包裹在中间，没有翻开，相对来说，钝化时间短， 没钝化到钝化后发白，发彩。 C.钝化药水比例失调，PH值偏高，也会出现偏彩，发白。 D.叻架浓度稀，一些钝化后轻微的偏彩，偏白，盖不住。 上面讲到的这些，只是一些常见的原因，具体的色差要根据其工件的实际 情况来分析，才能准确。,十四、电镀起泡产生的原因,1、前处理不干净，工件表面有油污，电镀时，镀层附在油污上，附着 不牢而起泡。 2、光亮剂过多或有机杂质过多。 3、电流过大。,十五、什么样的产品适合滚镀,1、通常符合以下条件的产品适合滚镀 零件不能太重，一般单个零件

16、不超过500g. 零件可以任意翻动，不会互相绞在一起或嵌死。 2、对一般的电镀液来讲，孔的深度不要大于孔的外径的2倍，都能镀得到,十六、电镀膜厚控制及盐雾时间,1、膜厚盐雾一览表,十七、为什么镀镍膜厚相对镀锌膜厚要薄？,首先这个提法不太准确，ISO1456-1974对镍铬体系厚度的规定，其中标记 为Fe/Ni4ObCrmc的电镀，对镍的厚度要求要达到40m。此外，像功能性的修 复镀镍和电铸镍，一般要镀到几百微米到上千微米，远远大于5-8m等,我想 我们这个提法，是针对我们常见到的电子产品尤其是我们的螺丝的镀镍和镀 锌，一般镀镍3-5m，而镀锌5-8m来讲的。 对于这个问题，没有资料报道，我个人

17、认为有两方面的原因： 是锌板比镍板便宜，镀相同的厚度，锌比镍成本低。 是电子产品使用的环境都较好，多数没有腐蚀介质，在常温下，由于镀 镍表面存在一层钝化膜，因而具有较高的化学稳定性，对水和空气几乎是 稳定的，因而从成本的角度考虑，镀到3-5m就可以了。,十八、电镀常见的信赖性实验有哪些？,电镀后的信赖性试验除了氢脆试验外，还有盐雾试验、六价铬定性 试验(IEC62321)和膜厚试验，此外还有结合力测试和焊接测试等。,十九、氢脆的产生和预防-1,（一）氢脆的产生 镀件在电镀处理过程中，做为阴极，电镀时,阴极上除 沉积镀层外，同时还析出部分氢。其中有一部分氢会渗入 镀件的晶格中，造成晶格歪扭，使镀件内应力增大，产生 脆性，此外，镀件在酸洗，阴性电解除油时，也会有这种 渗氢现象，使零件产生脆性而断裂，称为氢脆。 引起氢脆的原因很多，不仅与电镀酸洗的浓度，时间有 关也与镀后除氢的及时性（一般2H内，也有资料说1H内） ，除氢的温度时间和工件放置的厚度有关，此外，主要与 材料的特性，抗拉强度大小有关，抗拉强度越高，氢脆敏 感性越大，越容易氢脆。所以热处理后的硬度，含碳量的 高低，回火的温度与时间，形成的组织与晶粒的粗细等对 氢脆的敏感性有着显著的影响。,十九、氢脆的产生和预防-2,（二）氢脆的预防 1、提供好的热处理产品，不仅硬度，扭力等指标符合要求，而且