《鍍層腐蝕與防護(hù)》PPT課件.ppt

1,天至 TANTZ Environmental Technologies,鍍層腐蝕與防護(hù)探討,主講人：吳小明 廣州天至環(huán)保科技有限公司,天至 TANTZ Environmental Technologies,鍍層腐蝕與防護(hù),一、關(guān)于腐蝕 二、封孔劑與鍍層防護(hù) 三、造成鍍層腐蝕的其它因素 四、微生物除油技術(shù),3,1、什么是腐蝕 2、鍍層腐蝕 3、鍍層微孔 4、腐蝕原因,天至 TANTZ Environmental Technologies,一、關(guān)于腐蝕,4,天至 TANTZ Environmental Technologies,一、腐蝕,1、金屬腐蝕 金屬受其周圍環(huán)境的作用,發(fā)生變質(zhì)或退化，喪失或減退其原有的性能,稱為金屬腐蝕。 2、非金屬腐蝕 非金屬材料亦可遭受腐蝕,如混凝土，木材，陶瓷和塑膠，這些材料的腐蝕,可能沒有金屬腐蝕的外觀象征和重量變化，只有性質(zhì)的變化。,5,天至 TANTZ Environmental Technologies,造成腐蝕的介質(zhì)： 1)空氣 2)水份 3)土壤 4)酸類 5)堿類 6)鹽類 7)氧化劑 8)不同金屬接觸面間 9)微生物,6,天至 TANTZ Environmental Technologies,手紋氧化,沾污后氧化,鍍層常見腐蝕現(xiàn)象,氧化變色,1、面腐蝕,7,天至 TANTZ Environmental Technologies,穿孔型的顏色一般為白色/黑色/綠色,有時有腐蝕產(chǎn)物凸顯,穿孔腐蝕,穿孔腐蝕擴(kuò)散晶須,2、點(diǎn)腐蝕,8,天至 TANTZ Environmental Technologies,切片圖放大,鍍金層,鍍鎳層,銅基材,腐蝕產(chǎn)物？ 異物？,皮膜,？,點(diǎn)腐蝕切片,9,天至 TANTZ Environmental Technologies,100u鍍鎳層放大1000倍圖片,160u鍍鎳層放大5000倍圖片,鍍層表面微觀狀況,10,天至 TANTZ Environmental Technologies,6u（0.15um)電鍍金層的一組簡單統(tǒng)計數(shù)據(jù)：,為什么說微孔率在1200018000個/cm2的鍍層是品質(zhì)優(yōu)異的？ 1 cm2 =1cmx1cm=10000umx10000um=400000ux400000u =1600億（u2） 上述微孔率1200018000個/cm2的數(shù)據(jù)中，為方便計算我們?nèi)≈虚g值16000個/cm2： 16000個/cm2=1個/10000000 u2,11,天至 TANTZ Environmental Technologies,若鍍金厚度薄(30u”), 鍍層很容易產(chǎn)生針孔,環(huán)境中的濕氣或微量腐蝕氣體就容易透過此針孔對底層金屬產(chǎn)生腐蝕,形成一般常見的銅綠，鎳綠等外觀缺陷. 同時亦會形成氧化層，造成導(dǎo)通問題,最后導(dǎo)致產(chǎn)品NG.,基底金屬,鍍金層,封孔劑,鍍層孔隙,12,天至 TANTZ Environmental Technologies,金屬鍍層表面存在大量的微孔（成晶缺陷）。 成晶缺陷處于“亞穩(wěn)態(tài)” 或 “活性態(tài)”， 容易被侵蝕，成為腐蝕的活性點(diǎn)。 鍍層微孔內(nèi)殘留物促進(jìn)腐蝕。,13,天至 TANTZ Environmental Technologies,微孔產(chǎn)生機(jī)理,孔隙,殘留物,Au,底材,Ni,孔隙,殘留物,Au,底材,Ni,鍍層表面由于金屬特性及電鍍制程的關(guān)系, 產(chǎn)生不連續(xù)的金屬層,此即為孔隙形成的原因.,鍍層孔隙形態(tài)A,鍍層孔隙形態(tài)B,14,天至 TANTZ Environmental Technologies,微孔對鍍層腐蝕的影響,Au,針孔,Ni,底材,Au,Ni,腐蝕介質(zhì),Au,鍍金部分?jǐn)嗝鎴D.,通過針孔的Galvanic型腐蝕，鍍 金層與鍍鎳層相接觸的關(guān)系,產(chǎn) 生電位差,發(fā)生腐蝕.,15,電化學(xué)腐蝕機(jī)理(Galvanic Corrosion) (a) 兩不相同金屬,會形成電位差(potential difference) (b) 若周圍有可導(dǎo)電溶液(空氣中濕氣跑入Au孔隙中), 三者會形成 局部電池 (c) 還原電位較低的金屬(Ni)會迅速被氧化(即腐蝕) (d) Au本身不參與反應(yīng),但表面上水分子產(chǎn)生氣體,天至 TANTZ Environmental Technologies,Ni,Au,SO2,O2,H2O,Ni Ni2+ + 2e- Ni + O2 NiO,2H+ + 2e- H2,1 若沒有Au的存在,腐蝕僅是單純的化學(xué)反應(yīng),類似放鎳塊在一般環(huán)境中,2 若沒有導(dǎo)電溶液, Au/Ni只是單純的不同金屬的物理擴(kuò)散(溫度,壓力) 3 當(dāng)三位一體時, Galvanic effect屬電化學(xué)反應(yīng),腐蝕動作是持續(xù)直到腐蝕完為止,16,天至 TANTZ Environmental Technologies,常見元素的電化反應(yīng)與電位表(25),注:表列金屬 元素之活性愈 大,其負(fù)電位 愈大, 金屬易于氧化, 易于失去電子, 亦即易 于腐蝕.,17,天至 TANTZ Environmental Technologies,常見金屬在海水中的電化順序(Galvanic Series),注:表 中非 活性或鈍化 (passivity)的意義: 有些金屬如鋁,鐵,鉻,鈦, 鎳等在氧化環(huán)境中,會生 成一層氧化層,可增加 金屬的耐蝕性,此時的 金屬,稱為在鈍化狀態(tài) (passive states) 鐵的鈍化性很弱,如添 加鉻,其鈍化性會大增, 如鉻含量增 加到11%,在大氣中 或淡水中(fresh water), 即不再生銹(rust), 所以不銹鋼的 最低鉻含量 定為11%.,18,天至 TANTZ Environmental Technologies,孔隙,1.底材的平整度影響孔隙率。 2.鍍層結(jié)晶顆粒大小影響孔隙率。 3. 鍍層厚度增加，孔隙率降低。 4. 封孔劑可將孔隙填滿, 減緩腐蝕速度。,19,天至 TANTZ Environmental Technologies,二、封孔劑與鍍層防護(hù),1、封孔劑的發(fā)展歷程 2、天至水相封孔劑的作用機(jī)理,20,天至 TANTZ Environmental Technologies,封孔劑的發(fā)展歷程, 六價鉻化合物鈍化劑 (Cr6+ & its compounds) 油相封孔劑 (Oil-based Passivator) 水相封孔劑 (Water-based Passivator),21,天至 TANTZ Environmental Technologies,六價鉻封孔劑： 六價鉻化合物是一類無機(jī)強(qiáng)氧化劑，它將被處理金屬氧化為相應(yīng)的氧化物，同時自身被還原成惰性的三氧化二鉻，夾雜于被處理金屬的金屬氧化物之間，覆蓋在整個金屬表面，從而達(dá)到全面性防腐蝕效果。 嚴(yán)格說來，它不應(yīng)該被稱為“封孔劑”，而應(yīng)叫作“鈍化劑”。 六價鉻的強(qiáng)致癌作用，這一類物質(zhì)已在全球被嚴(yán)禁使用。,22,天至 TANTZ Environmental Technologies,有機(jī)油性封孔劑： 主要由有機(jī)溶劑、蠟類、酯類、弱極性油溶性緩蝕劑等組成。 它主要通過物理吸附作用覆蓋于金屬表面。 油性封孔劑的出現(xiàn)在電子電鍍的發(fā)展過程中起到過很重要的作用。 油性封孔劑在鍍層表面殘留、沾污吸附、高溫老化和安全環(huán)保方面存在隱患。,23,天至 TANTZ Environmental Technologies,天至水相封孔劑：,廣州天至環(huán)?？萍加邢薰臼且患乙韵冗M(jìn)微生物技術(shù)為核心的高新技術(shù)企業(yè)。 天至公司在金屬表面處理行業(yè)首家提出“利用微生物技術(shù)進(jìn)行金屬表面處理”這一革命性理念。積極開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，先后成功研發(fā)了環(huán)保型水相封孔劑和生物除油劑。,24,天至 TANTZ Environmental Technologies,天至水性封孔劑的作用機(jī)理,滲透交換清洗：清除鍍層微孔里的殘留物質(zhì)，從鍍層內(nèi)部消除腐蝕隱患。 逐層螯合鈍化：對微孔處存在的金屬成晶缺陷通過螯合作用消除其反應(yīng)活性，從鍍層表面避免腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。 表面氫健成膜：加強(qiáng)金屬表面的疏水性，強(qiáng)化其防蝕作用。,25,不同表面活性劑的表面張力數(shù)據(jù),天至 TANTZ Environmental Technologies,一、滲透交換清洗： 天至水相封孔劑在配方中獨(dú)家引入了能提供超低表面張力的生物表面活性劑，讓整個工作液體系具有超強(qiáng)的滲透性與潤濕性，能深入到鍍層微孔內(nèi)部進(jìn)行作用。,26,天至 TANTZ Environmental Technologies,多環(huán)生物表面活性劑結(jié)構(gòu)示意圖,由馴養(yǎng)的微生物所生產(chǎn)，保證深層快速滲透與高效清洗的生物表面活性劑。,27,二、逐層螯合鈍化：,天至 TANTZ Environmental Technologies,鰲合機(jī)理(一),配方中的活性官能團(tuán)與電鍍表面缺陷處的金屬形成 雙齒或多齒螯合 結(jié)構(gòu)，鈍化金屬的反應(yīng)活性，消除腐蝕隱患。,多齒螯合結(jié)構(gòu),28,天至 TANTZ Environmental Technologies,鰲合機(jī)理(二),多活性官能團(tuán)的鏈狀功能組份將 雙齒或多齒結(jié)構(gòu)連接在一起，在金屬表面形成 網(wǎng)狀多配位結(jié)構(gòu)的經(jīng)、緯線，擴(kuò)展點(diǎn)配位至線配位 直至全方位的 面配位，強(qiáng)化對金屬的保護(hù)力度。,網(wǎng)狀多配位結(jié)構(gòu)示意圖,29,三、表面氫健成膜：,天至 TANTZ Environmental Technologies,獨(dú)有的多環(huán)生物表面活性劑通過極性官能團(tuán)與“網(wǎng)狀多配位結(jié)構(gòu)”生成氫鍵，在金屬表面形成520個分子層厚度的疏水膜，從而將對金屬的保護(hù)程度最大化。,30,天至水相封孔劑作用機(jī)理,天至 TANTZ Environmental Technologies,氫健膜對鍍件的孔隙有一定修復(fù)作用。 表面膜層不會對鍍層產(chǎn)生污染。,31,天至 TANTZ Environmental Technologies,封孔就能解決所有的問題嗎？,剝金前,剝金后,32,天至 TANTZ Environmental Technologies,三、造成鍍層腐蝕的其它因素,1、素材的影響 2、包裝材料和儲存環(huán)境 3、組裝的影響,33,天至 TANTZ Environmental Technologies,沖壓截斷的三個過程： 切：刀具縱向運(yùn)動，垂直切入金屬素材使之分離。 割：刀具橫向運(yùn)動，同時施加縱向向下的作用力， “割入”金屬素材使之分離。 撕：出于保護(hù)模具和刀具的目的，金屬素材最后一部分的分離是靠撕裂來實(shí)現(xiàn)的。,切斷區(qū),割斷區(qū),撕裂區(qū),1、素材影響,34,天至 TANTZ Environmental Technologies,素材比較,35,天至 TANTZ Environmental Technologies,2、包裝材料和儲存環(huán)境,直接接觸性污染：如紙帶含氯、硫、磷等有害元素。 非直接接觸性污染：如水汽、腐蝕性氣體等。,36,天至 TANTZ Environmental Technologies,3、組裝的影響,接觸性污染問題 遷移性污染問題 揮發(fā)性污染問題,37,天至 TANTZ Environmental Technologies,接觸性污染問題,手工組裝時的污染：手指、指套、金屬工件、塑膠、工具之間的交叉污染； 注塑組裝時的污染：脫模劑和塑膠粉塵對金屬工件的污染； 膠粘劑類物質(zhì)的污染：膠紙測試、電子粘結(jié)劑。 接觸性污染會導(dǎo)致鍍層腐蝕或?qū)ú涣肌?38,天至 TANTZ Environmental Technologies,遷移性污染,這一類污染基本上是由塑膠所造成，一樣會導(dǎo)致腐蝕或?qū)ú涣?。它可能在組裝過程中也可能在組裝完成后 經(jīng)過一定時間的儲存或使用才緩慢地表現(xiàn)出來。 塑膠成型加工時需要使用眾多的助劑，如抗氧劑、防老劑、阻燃劑、潤滑劑、脫模劑等。 這些助劑在塑膠中的溶解度有限，隨著時間的推移，會緩慢地遷移到工件的表面并轉(zhuǎn)移到與它相鄰的物體上。其中，脫模劑和部分潤滑劑本身就是在塑膠的表面發(fā)揮作用。 環(huán)境溫度的升高會加快這種遷移作用。,39,天至 TANTZ Environmental Technologies,揮發(fā)性污染,主要由助焊劑所導(dǎo)致，有兩種類型： 鹵素離子污染： 強(qiáng)活性的助焊劑很多時候采用鹽