第一章-表面處理概論

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 1.1 表面處理( Surface Treatment )       表面處理的對象非常廣泛,從傳統(tǒng)工業(yè)到現(xiàn)在的高科技工業(yè),從以前的金屬表面到現(xiàn)在的塑料,非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕 ,更耐磨耗,更耐熱,它使材料之壽 延長,此外改善材料表面之特性,光澤美觀等提高產(chǎn)品之附加價值,所有這些改變材料表面之物理,機(jī)械及化學(xué)性質(zhì)之加工技術(shù)統(tǒng)稱為表面處理 (surface treatment) 或稱為表面加工(surface finishing). 1.1.1 金屬表面處理(metal surface treatm

2、ent)      金屬經(jīng)初步加工成型后需修飾金屬表面,美化金屬表面 ,更進(jìn)一步改變金屬表面的機(jī)械性質(zhì)及物理化學(xué)性質(zhì)等之各種操作過程,稱之為金屬表面處理.或稱之金屬 表面加工(metal surface finishing).  1.2 表面處理的目的  表面處理的目的可以分四大類: (1) 美觀(appearance). (2) 防護(hù)(protection) (3) 特殊表面性質(zhì)(special surface properties) (4) 機(jī)械或工程性質(zhì)(mechanical or engineering properties)

3、 (1) 美觀(appearance)      為了提高制品之附加價值,賦予制品表面美觀,例如裝飾性電鍍 (decorative plating) Au, Ag, Rh, Ni, Cr,黃銅等電鍍 (electroplating). (2) 防護(hù)(protection)      為了延長制品的壽命,再制品表面披覆(coating)耐腐蝕之材料,例如保護(hù)性電鍍(protective  plating) Zn,Cd,Ni,Cr,Sn 等電鍍. (3) 特殊表面性質(zhì)(special surface prop

4、erties) 1. 提高制品之導(dǎo)電性(electrical conductiuity),例如電鍍Ag,Cu. 2. 提高焊接性(soderability)在通訊急電子工業(yè)應(yīng)用,例如Sn-Pb 合金   電鍍. 3. 提高光線之反射性(light reflectivity ) 例如宇宙飛船,人造衛(wèi)星的   外殼需    反射光線,Ag及Rh的鍍層被應(yīng)用上. 4. 減小接觸阻抗(contact resistance)例如在電子組件之Au及Pd電鍍. (4) 機(jī)械或工程性質(zhì)(mechanical or engineering proper

5、ties )  1. 提高制品之強(qiáng)度(strenth),例如塑料電鍍. 2. 提高制品之潤滑性 ( bearing propertries ) 例如多孔洛電鍍 (porous  chromium plating), 內(nèi)燃機(jī)之鋁合金活塞 (piston) ,鍍   錫Sn以防止汽缸 (cylinder)壁刮傷. 3. 增加硬度(hardness)及耐磨性(wear resistance) ,例如硬洛電鍍(    hard chromium plating). 4. 提高制品之耐熱性,耐候性,抗幅射線,例如塑料,非金屬之電鍍.

6、5. 滲碳(carburizing) ,氮化(nitriding) 之防止,例如鋼鐵表面硬化    (case hardening)時在不要硬化部份鍍Cu.   1.3 表面處理之重要性        表面處理工業(yè)雖然不是工業(yè)之主流,但只有透過表面處理,制品的特性及價值才能充份發(fā)揮出來.應(yīng)用電鍍(plating),陽極處理(anodizing),化成處理(convesion coating),涂裝(coating)等工業(yè)技術(shù),達(dá)到防蝕,增進(jìn)可焊性,潤滑性,耐磨性,附著性及鋼材防止?jié)B碳等的多項(xiàng)目的.

7、60;      所以表面處理為各種加工制造工業(yè)不可或缺的過 從傳統(tǒng)工業(yè)到近代高科技,表面處理技術(shù)一直扮演非常重要性之角色.例如宇宙飛船,人造衛(wèi)星,集成電路等之發(fā)展表面處理技術(shù)都有決定性之影響.由于表面處理對材料月異,帶動相關(guān)科技工程之進(jìn)步. 1.4 表面處理技術(shù)之種類 從表面處理之特性可分類:  表 _ 機(jī)械法 _ 珠擊法,切削,搪磨,撒砂,精磨,研磨,超加工. 面 _ 冶金法 _ 表面硬化,(淬火,滲碳,氮化),擴(kuò)散皮膜法. 形 _ 化學(xué)法 _ 電解研磨,酸洗,化學(xué)研磨,酸蝕雕刻. 成 表 _ 表面披覆_ 電鍍,無電鍍,熱浸鍍,熔射鍍,真空

8、蒸著,陰極噴濺, 面 _ 無機(jī)披覆_ 陽極處理,化成處理,著色,琺瑯處理. 披 _ 有機(jī)披覆_涂裝,橡膠加襯,塑料加襯. 1.5 國內(nèi)表面處理工業(yè)之狀況及問題      依據(jù)民國70年行政院科技顧問組調(diào)查報告,有關(guān)表面處理工業(yè),國內(nèi)有約4000家,其中電鍍工業(yè)約占1200家,分散全省各地,主要的生產(chǎn)項(xiàng)目有,工業(yè)電鍍, 裝飾電鍍,熱浸電鍍, 陽極電鍍,化成電鍍,發(fā)色,涂裝,從事表面處理的工作人員有15000至20000人,具有專業(yè)知識程度者約1000人至1500人. 1.5.1 原料及設(shè)備之供應(yīng)     &

9、#160;  大部分昂貴之原料依靠國外進(jìn)口,生產(chǎn)設(shè)備多為國產(chǎn),較貴重之檢驗(yàn)儀器設(shè)備75% 是進(jìn)口貨.國內(nèi)原料成本極高,業(yè)著負(fù)擔(dān)沉重,應(yīng)設(shè)法改善,防止貿(mào)易商操縱市場,更要鼓勵研究開發(fā)及生產(chǎn)重要之原料. 1.5.2 從業(yè)人員知識水平      一般從業(yè)人員的程度較低,科技短識及品管觀念缺乏,難有研究開發(fā)新產(chǎn)品,唯賴低 廉勞力,以求生存.政府有關(guān)單位應(yīng)定期舉辦研習(xí)會,使業(yè)者獲得新知蔚為研究風(fēng)氣,提高技術(shù)水準(zhǔn),對在職工程人員,鼓勵利用建教合作方式,進(jìn)修或在職訓(xùn)練,亦應(yīng)舉辦各類技術(shù)鑒定考試,并規(guī)定業(yè)者之工廠作業(yè)需由技術(shù)士擔(dān)任.  &#

10、160;  表面處理對材料之附加價值甚高,先進(jìn)國家不惜投入龐大人力物力從事研究發(fā)展,使得表面處理技術(shù)日新月異,我國要并駕齊驅(qū),迎頭趕上,勢必從教育做起,在大專院校設(shè)立正規(guī)教育之表面處理人才,才能有雄厚發(fā)展實(shí)力.鼓勵學(xué)校與工業(yè)界間之建教合作,技術(shù)性問題需要由學(xué)校帶動,學(xué)校要增添新設(shè)備,充實(shí)師資,積極培育專業(yè)人才,企業(yè)界要僅量聘用教育較高科技人員,以增加研究發(fā)展之潛力. 1.5.3 生產(chǎn)及經(jīng)營方式       一般專業(yè)廠商規(guī)模不大,主要為訂貨生產(chǎn),小規(guī)模工廠沒有管理制度,教育程度低,對人力,原料及能源造成無所謂的浪費(fèi).大廠則受到地下工廠惡

11、性削價之競爭,影響 小廠應(yīng)集中投資,合并經(jīng)營,始合乎經(jīng)濟(jì)原則.就有生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)適時予以淘汰,換置自動化處理設(shè)備,能以簡化經(jīng)營管理,提高生產(chǎn)效率,穩(wěn)定質(zhì)量,節(jié)省人工,提高產(chǎn)品之國際聲譽(yù),促進(jìn)工業(yè)升級. 1.5.4 廢物處理及公害      由于地下工廠甚多,使廢物形成嚴(yán)重之公害問題,廢物處理系統(tǒng)投資費(fèi)用極高,非一般中小型表面處理工廠所能負(fù)擔(dān)維持得起,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及需要,認(rèn)為設(shè)立表面處理專業(yè)區(qū),集中處理廢物,廢水,不但能減少公害,而且能管制地下工廠. 1.5.5 表面處理公會      表面處理是工業(yè)發(fā)展

12、中很重要的一環(huán),避免或防止表面處理界之惡性競爭或市場 操縱,加強(qiáng)廠商彼此合作,聯(lián)系與技術(shù)交流,應(yīng)充份發(fā)揮公會功能,解決同業(yè)之困難.另應(yīng)設(shè)有完整質(zhì)量檢驗(yàn)中心,集中檢驗(yàn),測定之服務(wù),訂定表面處理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,作為廠 商質(zhì)量改善或質(zhì)量保證之依據(jù). 1.5.6 表面處理技術(shù)數(shù)據(jù)       根據(jù)業(yè)者的反映,國內(nèi)技術(shù)資料的獲得不亦且缺乏,技術(shù)難以突破, 應(yīng)設(shè)置有健全的表面技術(shù)數(shù)據(jù)處理中心,對研究開發(fā)者適時提供新穎充份之信息,對引進(jìn)國外技術(shù)者提供可參考數(shù)據(jù). 1.6 國內(nèi)表面處理工業(yè)發(fā)展之方向       國內(nèi)

13、表面處理工業(yè)之技術(shù)自行開者很少,大多仰賴國外廠商之業(yè)務(wù)代表或代理商. 往往引進(jìn)之技術(shù)并非最前進(jìn)者或只是局部的,因此使本國產(chǎn)品質(zhì)量遜于外貨乃為不可避免,產(chǎn)品之信譽(yù)及附加價值難以提升.國內(nèi)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)也甚少做獨(dú)立性長期性之研 究,國內(nèi)欲求工業(yè)之升級,商品附加價值提高,必須大力提高表面處理技術(shù),以達(dá)成支持各項(xiàng)金屬制造業(yè),機(jī)器工業(yè),電子工業(yè)之任務(wù). 1.6.1 裝飾電鍍(decorative plating)      裝飾電鍍之主要目的改進(jìn)產(chǎn)品之外觀,提高產(chǎn)品附加價值,其主要產(chǎn)品如項(xiàng)鏈,胸 針,耳環(huán)等飾物,合法登記之裝飾電鍍廠不足十分之一,地下小廠不需付

14、稅捐,廢水處里費(fèi)用等,導(dǎo)致小廠吃大廠,劣幣逐良幣之反淘汰之惡性循環(huán). 所以發(fā)展之方向應(yīng)為大廠增添新設(shè)備,提高技術(shù)水準(zhǔn),提高產(chǎn)品質(zhì)量,加強(qiáng)取締公害,自然促使非法及小廠淘或合并經(jīng)營才能進(jìn)一步發(fā)展. 1.6.2 工程電鍍(engineering plating）      工程電鍍之目的是增加產(chǎn)品之耐蝕力,延長使用壽命,改進(jìn)機(jī)械性質(zhì)等.現(xiàn)在許多精密模具無法使用機(jī)械加工, 也使用電鍍法, 稱之為電鑄 (electroforming).工之規(guī)模較大,許多操作采用自動化,多附屬于大規(guī)模較大機(jī)器制造廠.      獨(dú)立之工程電

15、鍍廠也大都與大型機(jī)器金屬制造廠訂有長期加工契約,其惡性競爭較裝飾性電鍍小,筍嵹禤a經(jīng)濟(jì)發(fā)展,工程電鍍技術(shù)水準(zhǔn)必須精益求精,力爭上游,其發(fā)展是大有可為的工程電鍍使用支持料數(shù)量巨大,因此廢物處理之公害問題需特別重視,稍一不慎將 造成不可收拾的公害.      一般中小廠為節(jié)省開支沒有廢物處理設(shè)備,或有也只供參觀檢 查時之用,浪費(fèi)投資,罔顧員工及環(huán)境之安全與衛(wèi)生.故今后發(fā)展方向?yàn)槿绾螀f(xié)助,促使這些小廠家合并始引進(jìn)或研究開發(fā)更經(jīng)濟(jì)更有效新技術(shù).工程電鍍用之化學(xué)品如進(jìn)鍍成性質(zhì)之添加劑,多為國外原料供貨商之機(jī)密,利潤甚高,若能長期研究必能研 就發(fā)展成功替代品,以減低

16、本國電鍍工業(yè)之成本. 1.6.3 鍍錫(tin plating)       鍍錫生產(chǎn)應(yīng)往高速率之連續(xù)生產(chǎn)方向發(fā)展,唯有使用高度自動化設(shè)備才能節(jié)省日益高漲之連續(xù)工資及能源.此種設(shè)備國內(nèi)無法設(shè)計(jì)制造, 需向國外引進(jìn)技術(shù),近年來使用鋁罐,鋁箔,塑料瓶罐,臘紙盒,玻璃瓶等材料越來越普遍, 占去馬口鐵很大的市場尤其一些錫生產(chǎn)的開發(fā)國家如印度尼西亞,菲律賓,泰國,馬來西亞等也開始生產(chǎn)馬口鐵,另外有逐漸改無錫鐵皮(tin free steel)之趨勢. 1.6.4 熱漫鍍鋅(zinc hot dip coating)    &

17、#160; 鍍鋅鋼片主要有電鍍式鍍鋅鋼片及熱浸式鋼片,其中以熱浸式占大多數(shù),鍍鋅鋼片具有優(yōu)良耐蝕性與低廉價格.主要用途為建筑如用在頂板(roofing),側(cè)板(siding ),廣告牌,風(fēng)管等,其次為電器及機(jī)械業(yè).國內(nèi)鍍鋅鋼片業(yè)者需淘汰更新陳舊設(shè)備,采用新式連續(xù)式熱浸鍍鋅方式生產(chǎn),產(chǎn)量大,質(zhì)量佳,產(chǎn)品適用性廣,成本低并加以配合耐高腐蝕力,鍍層延性,抗熱性,焊接性及美麗彩色涂裝之需求提高制品之質(zhì)量.如發(fā)展出來的鐵鋅合金鍍面,差別鍍鋅,單面鍍鋅及鋁鋅合金鍍面等. 1.6.5 陽極處理(anodizing)      鋁的陽極處理是鋁金屬表面藉由電流的作用形成

18、一層氧化物膜,堅(jiān)硬耐磨,抗蝕性極高,色澤優(yōu)美.鋁合金本身易于加工,強(qiáng)度高,用途很廣,磥瑣T陽處理產(chǎn)品為鋁門窗,家具,照相機(jī)及儀表外殼另件.鋁材制造極其加工業(yè)也日益擴(kuò)展,鋁陽處理有相當(dāng)市場潛力.      陽極處理之發(fā)展例如硬質(zhì)陽極處理(hard anodizing),在低溫電流亦有用交直流并用之陽極處理.這種硬化之陽極處理的鋁材可用于活塞,汽缸,汽缸內(nèi)襯,油壓機(jī)及渦輪之另件,汽閥,齒輪,'槍械另件,離合器,煞車圓片,(brake disk),機(jī)器另見及工具等.浴溫,電流密度, 溶液成份需自動控制才能嚴(yán)格管制成品之質(zhì)量以達(dá)客戶要求.自動化需引進(jìn)國外

19、技術(shù)及大量之資金,所以同時要深入了解國外市場之潛力循序達(dá)成自動化. 1.6.6 涂裝(coating)       涂裝工業(yè)之成長仍應(yīng)會繼續(xù)擴(kuò)大,應(yīng)設(shè)法取締地下工廠以減少公害保障合法廠商,避免惡性競爭.教育用戶重視表面處理技術(shù)之價值,提高涂裝質(zhì)量之要求.大廠商應(yīng)力爭上游,自行發(fā)展高級產(chǎn)品而不能只埋怨小廠之低廉競銷.發(fā)展之趨勢大多采用粉體涂裝,以節(jié)省能源和溶劑并可減少公害.非溶劑之涂裝和省能源型(紫外線硬化,低 溫硬化)之新產(chǎn)品我國涂裝工業(yè)當(dāng)然應(yīng)該迎頭趕上. 1.7 學(xué)會,雜志及參考書籍      促進(jìn)表面

20、處理工業(yè)界之聯(lián)系,技術(shù)交流,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之定訂,防止惡性競爭,市場之操縱 等應(yīng)設(shè)有功能的公會,協(xié)會以解決同業(yè)之困難.例如電鍍公會,陽極處理公會,涂裝公會等.學(xué)會及雜志社提供新知識,新科技之信息.在做研究開發(fā)工作,資料之取得是非常重要的,尤其是有關(guān)專利數(shù)據(jù)更具有價值. 1.7.1 學(xué)會 有關(guān)表面處理技術(shù)之國內(nèi)外學(xué)會有: (1) 中國材料科學(xué)學(xué)會. (2) 中國鋼鐵學(xué)會. (3) 中國化學(xué)會. (4) 中國腐蝕防蝕學(xué)會. (5) American, Electroplater Society. (6) American, Electrochemical Society. (7) American, N

21、ational Association of Corrosion Engineers . (8) 英國Institute of metal fishing. (9) 英國Corrosion Science Society. (10) 英國Corrosion and Protection Association. (11) 日本金屬表面技術(shù)學(xué)會. (12) 日本金屬學(xué)會第三分科會(金屬表面物理化學(xué)). (13) 日本鋼鐵學(xué)會. (14) 日本電器化學(xué)協(xié)會. (15) 日本化學(xué)學(xué)會. (16) 日本輕金屬學(xué)會. (17) 德國Bunsen Gesellechaff. 1.7.2 雜志  

22、   有關(guān)表面處理雜志有: (1) 國內(nèi):金屬表面技術(shù).             工業(yè)材料.表面處理工業(yè).              化工技術(shù).防蝕工程.              

23、0;      材料科技.(2) 日本:金屬表面技術(shù).              防蝕技術(shù).金屬材料.                     工業(yè)材料.(3) 美國:Plating   &

24、#160;                    Corrosion  Metal Finishing           Materials ProtectionProduct Finishing         &#

25、160; Materials and MethodsIndustrial Finishing (4) 英國:Electroplating                Metal Industry       (5) 德國:Metalloberflanche  oberflachenentechnikKorrosion und MetallschutzWer

26、kstoffe und Korrosion1.7.3 參考書籍 序號 書名   作 者  出版社 1 金屬電鍍學(xué)   林西音  五洲 2 表面處理法     正文編輯  正文 3 電鍍工程學(xué)   張金全  五洲 4  實(shí)用電鍍理論與實(shí)際  張良謙  復(fù)文 5 實(shí)用金屬表面檢查試驗(yàn)  賴耿陽 復(fù)文 6  鋼鐵表面處理學(xué) 王龍祥 復(fù)文 7   ABS 塑料電鍍   余時之 

27、60;大行   8  ABS 塑料電鍍處理   李守誠   華聯(lián)  9 最新鍍金法   宋仰恒   徐氏  10  實(shí)用電鍍學(xué)  王大倫   徐氏  11 實(shí)用電鍍技術(shù)實(shí)務(wù)   陳爾活  南臺 12 最新電鍍實(shí)務(wù)         高興   文笙  13 塑料鍍金與非導(dǎo)體表面處理法 廖明隆

28、 文笙  14  無電解鍍金     神戶德藏   復(fù)漢  15 工業(yè)廢水之理論與實(shí)務(wù)  韓麗明  徐氏 16 表面處理   馬炳琦   高立  17 鍍銅技術(shù)操作   李守誠   華聯(lián)  18 電鍍工程學(xué)   尤光先   徐氏  19 電鍍鎳光澤劑  陳宏澤     陳宏澤  20 鍍銅

29、技術(shù)處理   黃松奇   五洲  21  鍍金技術(shù)處理 楊松堅(jiān)  五洲  22 電鍍工廠的廢水處理 雍知盛    雍知盛  23  電鍍教程   白蓉生   徐氏  24 電鍍的基本原理  雍知盛     雍知盛  25    硬路電鍍之理論及應(yīng)用   雍知盛   總匯  26   鋁及其合金表面處理   陳奇松   五洲  27  鋁的表面處理   陳宏澤     陳宏澤  28 貴金屬電鍍學(xué)   白蓉生   徐氏  29    何氏槽電鍍試驗(yàn)