電鍍,電鑄,電泳,濺鍍,陽極處理

--------電鍍,電鑄,電泳,濺鍍,陽極處理的區(qū)分制造產(chǎn)品的功能電鍍之一。電鑄據(jù)稱電鑄始于1８38年。當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)的Jａcoｌi臘,通過石墨使其外表具有導(dǎo)電性，然后外表鍍銅,鍍后脫模，以此制成銅的復(fù)制品。日本昭和初年，京都市工業(yè)爭論所和大板造幣司等單位就已積極開展了在石膏母型上鑄銅，在絕緣體上電鍍等方面的爭論，并制作了許多精巧的金屬工藝品。但是,以石膏或臘等作為母型模進(jìn)展電鑄時(shí)，不僅制造技藝要求高、操作麻煩,而且母型易破損,難以制出精巧的復(fù)制品,所以電鑄的應(yīng)用范圍格外有限。后來，由于塑料母型材料的問世以及電鍍水平的提高 ,電鑄技術(shù)也得到很大進(jìn)展，并廣泛應(yīng)用于制造那些承受其它方法不能制造的或加工有困難的急需產(chǎn)品。特別是最近幾年，由于電鑄用于制造宇航或原子能的某些零件，它已作為一種尖端加工技術(shù)而為人們所矚目。 (此外通過電鍍使金屬與金屬相結(jié)合的所謂“電結(jié)合技術(shù)”也進(jìn)展了爭論。這種電結(jié)合的金屬不會因熱而轉(zhuǎn)變金屬材質(zhì)的機(jī)械性能和物理性。利用金屬的電解沉積原理來準(zhǔn)確復(fù)制某些簡單或特別外形工件的特種電鍍的特別應(yīng)用。電鑄是俄國學(xué)者Б.С.雅可比于18３7年制造的。最初主要用于復(fù)制金屬藝術(shù)品和印刷版，19造唱片壓模，以后應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大。圖為電鑄的根本原理。把預(yù)先按所需外形制成的原模作為陰極，用電鑄材料作為陽極,一同放入與陽極材料一樣的金屬鹽溶液中，通以直流電。在電解作用下，原模外表漸漸沉積出金屬電鑄層 ,到達(dá)所需的厚度后從溶液中取出，將電鑄層與原模分別，便獲得與原模外形相對應(yīng)的金屬復(fù)制件。電鑄的金屬通常有銅、鎳和鐵3種,有時(shí)也用金、銀、鉑鎳－鈷、鈷－鎢等合金，但以鎳的電鑄應(yīng)用最廣。電鑄層厚度一般為 0．02~6毫米,也有厚達(dá)25毫米的。電鑄件與原模的尺寸誤差僅幾微米。電鑄的主要用途是準(zhǔn)確復(fù)制微細(xì)、簡單和某些難于用其他方法加工的特別外形模具及工件等，例如制作紙幣和郵票的印刷版、唱片壓模、鉛字字模、玩具滾塑模、模型模具、金屬藝術(shù)品復(fù)制件、反射鏡、外表粗糙度樣原模的材料有石膏、蠟、塑料、低熔點(diǎn)合金、不銹鋼和鋁等。原模一般承受澆注、切削或雕刻等方法制作，對于周密細(xì)小的網(wǎng)孔或簡單圖案 ,可承受照相制版技術(shù)。非金屬材料的原模須經(jīng)導(dǎo)電化處理，方法有涂敷導(dǎo)電承受照相制版技術(shù)。非金屬材料的原模須經(jīng)導(dǎo)電化處理，方法有涂敷導(dǎo)電粉、化學(xué)鍍膜和真空鍍膜等。對于金屬材料的原模,先在外表上形成氧化膜或涂以石墨粉，以便于剝離電鑄層。12液的恒溫、攪拌、循環(huán)和過濾等裝置組成。電鑄溶液承受含有電鑄金屬離子的硫酸鹽、氨基磺酸鹽、氟硼酸鹽和氯化物等的水溶液。電鑄的主要缺.02~0.05電鑄溶液，并適當(dāng)提高溶液溫度和加強(qiáng)攪拌等措施,可以提高電流密度，縮短電鑄時(shí)間,從而可以提高電鑄效率。這種方法在鎳的電鑄中已獲得應(yīng)用。電鑄工藝電鑄工藝屬現(xiàn)代技術(shù)，其原理與電鍍一樣。在鑄液中，陰模為鑄件，表件上，到達(dá)肯定厚度即可取出。然后打磨焊接，進(jìn)展外表處理秀麗的電鑄首飾。,即成為一件電鑄的產(chǎn)品適用行業(yè)范圍電鑄過的產(chǎn)品適應(yīng)于很多行業(yè):手機(jī)、數(shù)碼、家電、電腦、汽車、五金、玩具、高檔禮品等。電鑄過的產(chǎn)品一般不會退色 ,相當(dāng)適用于：手機(jī)按鍵、數(shù)碼按鍵、攝像頭裝飾、電腦導(dǎo)光板、汽車車燈、道路反光板、 DVD、音響、玩具、模型等。電泳涂裝(eleｃtro-coaｔing)是利用外加電場使懸浮于電泳液中的顏原理制造于是2０世紀(jì)3０年月末,但開發(fā)這一技術(shù)并獲得工業(yè)應(yīng)用是在19６3最具有實(shí)際意義的施工工藝。具有水溶性、無毒、易于自動(dòng)化掌握等特點(diǎn),快速在汽車、建材、五金、家電等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。? 電泳涂裝是把工件和對應(yīng)的電極放入水溶性涂料中,接上電源后,依靠電電化學(xué)反響過程,其中至少包括電泳、電沉積、電滲、電解四個(gè)過程。電泳涂裝〔〕；按電源可分為直流電泳和溝通電泳；按工藝方法又有泳。? 沉積槽；7-循環(huán)泵? 電泳涂裝與其他涂裝方法相比較,具有下述特點(diǎn):?90%~95％；(３)涂膜厚度均勻,附著力強(qiáng),涂裝質(zhì)量好,工件各個(gè)部位如內(nèi)層、凹陷、焊縫等?(4)生產(chǎn)效率高,施工可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn),大大提高勞動(dòng)效率；?的治理簡單，施工條件嚴(yán)格，并需進(jìn)展廢水處理;易掌握。?一、電泳涂裝的設(shè)備?? 電泳涂裝的設(shè)備是由電泳槽、攪拌裝置、涂料過濾溫度調(diào)整裝置、涂料治理裝置、直流電源裝置、電泳涂裝后的水洗裝置、超濾裝置、烘烤裝置、備用罐等組成。電泳槽槽體的大小及外形需依據(jù)工件大小、外形和施工工藝確定。在保證肯定的極間距離條件下,應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)小些。槽內(nèi)裝有過濾裝置及溫度調(diào)整裝4～６次,當(dāng)循環(huán)泵開動(dòng)時(shí),槽內(nèi)漆液液面應(yīng)均勻翻動(dòng)。涂料治理裝置的作用在于補(bǔ)充調(diào)整涂料成分,H電泳電源的選擇,一般承受直流電源。整流設(shè)備可承受硅整流器或可控硅。電流的大小與涂料的性質(zhì)、溫度、工作面積、通電方式等有關(guān)，一般為３0~５0A／m段,應(yīng)依據(jù)涂料的品種和工件的狀況制訂。??二、影響電泳涂裝的主要工藝參數(shù)??1、電壓?很大；電壓越高，電泳漆膜越厚，對于難以涂裝的部位可相應(yīng)提高涂裝力量,縮短施工時(shí)間。但電壓過高,會引起漆膜外表粗糙，烘干后易產(chǎn)生“橘皮”現(xiàn)象。6０~１0０V，70～85V。?２、電泳時(shí)間?電泳時(shí)間應(yīng)依據(jù)所用的電壓，在保證涂層質(zhì)量的條件下，越短越好。一般工件電泳時(shí)間為13至4可適當(dāng)提高電壓和延長時(shí)間。3??、涂料溫度沉積量少,成膜慢，涂膜薄而致密。施工過程中，由于電沉積時(shí)局部電能轉(zhuǎn)化成某些方面１5～3０℃。4??、涂料的固體分和顏基比? 市售的電泳涂料的固體分一般為５0%左右，施工時(shí)，需用蒸餾水將涂料10%～15%。固體含量太低，漆膜的遮蓋力不好,顏料易沉淀,涂料的穩(wěn)定性差。固體分過高，粘度提高，會造成漆膜粗糙疏松,附著力差。一般顏4涂料的顏料量會漸漸下降，必需隨時(shí)添加顏料分高的涂料來調(diào)整。沉積的涂膜會再溶解,漆膜變薄，電泳后沖洗會脫膜。PH值過低,工件外表光不全都漆液的穩(wěn)定性不好,已溶解的樹脂會析出,漆膜外表粗糙附著力降低。一般要求施工過程中,PH值掌握在7.5~８.5之間在施工工程中,由于連續(xù)進(jìn)展電泳，陽離子的銨化合物在涂料中積蓄，導(dǎo)致PＨ值的上升。可承受補(bǔ)加低ＰＨ值的原液，更換陰極罩蒸餾水，用離子交換樹脂除去銨離子,承受陽極罩等方法降低PH值。假設(shè)PH值過低時(shí)，可參加乙醇銨來調(diào)整、涂料電被涂物件從前一道工序帶入電泳槽的雜質(zhì)離子等引起涂料電阻值的下降,從而導(dǎo)致漆膜消滅粗糙不均和針孔等弊病。在涂裝施工中,需對涂料進(jìn)展凈化處理。為了得到高質(zhì)量涂膜,可承受陰極罩設(shè)備，以除去銨及鈣、鎂等雜質(zhì)正離子。?7、工件與陰極間距離?距離近,沉積效率高。但距離過近,會使漆膜太厚而產(chǎn)生流掛、橘皮等弊２0cｍ泳涂裝的方法及技巧(1〕一般金屬外表的電泳涂裝,其工藝流程為:?? →上線→除油→水洗→除銹→水洗→中和→水洗→磷化→水洗→鈍化→電泳涂裝→槽上清洗→超濾水洗→烘干→下線。?(2)被涂物的底材及前處理對電泳涂膜有極大影響。鑄件一般承受噴砂或噴丸進(jìn)展80＃~120＃砂紙去除外表殘留的鋼丸等雜物。鋼鐵外表承受除油和除銹處理，對外表要求過高時(shí),進(jìn)展磷化和鈍化外表處理。黑色金屬工件在陽極電泳前必需進(jìn)展磷化處理,否則漆膜的耐腐蝕性能均勻。?(3〕在過濾系統(tǒng)中，一般承受一級過濾，過濾器為網(wǎng)袋式構(gòu)造,孔徑為2５～75μm。電泳涂料通過立式泵輸送到過濾器進(jìn)展過濾。從綜合更換周期和漆膜質(zhì)量50μm了過濾袋的堵塞問題。??〔4〕電泳涂裝的循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)量的大小，直接影響著槽液的穩(wěn)定性和漆膜的質(zhì)量。加大循環(huán)量，槽液的沉淀和氣泡削減;但槽液老化6~８次/h狀況，逐步調(diào)高電源的工作電壓,以補(bǔ)償陽極隔膜的電壓降。?(6〕超濾系統(tǒng)掌握工件帶入的雜質(zhì)離子的濃度,保證涂裝質(zhì)量。在此系統(tǒng)的運(yùn)行的樹脂和顏料附著在超濾膜上，無法徹底清洗,將嚴(yán)峻影響超濾膜的透水率和使30～４0一次,以保證超濾浸洗和沖洗所需的超濾水。3按如下頻率測量槽液的參數(shù)：? 電泳液、超濾液及超濾清洗液、陰(陽〕極液、循環(huán)洗液、去離子清洗液的PＨ值、固體含量和電導(dǎo)率 顏基比、有機(jī)溶劑含量、試驗(yàn)室小槽試驗(yàn) 每周2次。?〔８〕對漆膜質(zhì)量的治理,應(yīng)常常檢查涂膜的均一性和膜厚,外觀不應(yīng)有針孔、檢驗(yàn)周期按生產(chǎn)廠家的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，一般每個(gè)批次都需檢測。電鍍的涵義電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬外表鍍上一薄層其他金屬或〔2?電鍍的目的主要是使金屬增加抗腐蝕力量、增加美觀和外表硬度。3、電鍍的原理?子的電解質(zhì)配成電鍍液；把待鍍金屬制品浸入電鍍液中與直流電源的負(fù)極相連，掩蓋在需要電鍍的金屬制品上。?更加重了金屬的腐蝕程度。為此,金屬外表處理工藝－-電鍍鉻技術(shù)應(yīng)用格外廣180工藝通過陽極溶解、陰極吸附的技術(shù)原理,可在各種易氧化生銹的金屬工件外表傳統(tǒng)電鍍處理工藝的缺點(diǎn)也越來越明顯，其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:投資過大。電鍍槽的制備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，要求嚴(yán)，令一般投資者望而卻步。?? 過程中需直流電,能源消耗極大。? ３、生產(chǎn)本錢高。所使用的鉻酐價(jià)格昂貴，且有很大的毒害性，故而限制其應(yīng)用范圍。? 4、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鉻廢水,排放滲入地下后不能分解，嚴(yán)峻污染地下水源。還會產(chǎn)生毒害氣體排放,污染環(huán)境和空氣危害人們的身心安康和生態(tài)環(huán)境,惡化了寬闊城鎮(zhèn)居民的居住質(zhì)量。陽極化處理以鋁或鋁合金制品為陽極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解作用,使其外表形成氧是水電解的原理。當(dāng)電流通過時(shí),將發(fā)生以下的反響:在陰極上，按以下反響H2:2H++2e→H2在陽極上,4OH–４e→2H2O＋O2,析出的氧不僅是分子態(tài)的氧〔O2),還包括原子氧(O)，以及離子氧(O-2),通常在反響中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無水的１2O3膜:４A1 +3O2 =２A1２O３+33５1J應(yīng)指出,生成的氧并不是全部與鋁作用,一局部以氣態(tài)的形式析出。陽極氧化的種類陽極氧化早就在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用冠以不同名稱的方法繁多,歸納起來有以下幾種分類方法: 按電流型式分有:直流電陽極氧化;溝通電陽極氧化以及可縮短到達(dá)要求厚度的生產(chǎn)時(shí)間膜層既厚又均勻致密,且抗蝕性顯著提高的脈沖電流陽極氧化。按電解液分有:硫酸、草酸、鉻酸、混合酸和以磺基有機(jī)酸為主溶液的自然著色陽極氧化。按膜層性質(zhì)分有:一般膜、硬質(zhì)膜(厚膜)、瓷質(zhì)膜、光亮修飾層、半導(dǎo)體作用的阻擋層等陽極氧化直流電硫酸陽極氧化法的應(yīng)用最為普遍,這是由于它具有適用于鋁及大局部鋁合金的陽極氧化處理;膜層較厚、硬而耐磨、封孔后可獲得更好的抗蝕性;膜層無色透亮、吸附力量強(qiáng)極易著色；處理電壓較低,耗電少;處理過程不必轉(zhuǎn)變電壓周期，有利于連續(xù)生產(chǎn)和實(shí)踐操作自動(dòng)化;硫酸對人身的危害較鉻酸小，貨源廣，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。近十年來，我國的建筑業(yè)逐步使用鋁門窗及其它裝飾鋁材, 它們的外表處理生產(chǎn)線都是承受這種方法。陽極氧化膜構(gòu)造、性質(zhì)與應(yīng)用1)陽極氧化膜的構(gòu)造陽極氧化膜由兩層組成,多孔的厚的外層是在具有介電性質(zhì)的致密的內(nèi)層上成長起來的,后者稱為阻擋層(亦稱活性層)。〔１)阻擋層阻擋層是由無水的Ａ1２Ｏ３所組成,薄而致密,具有高的硬度和阻擋電流通過的作用(２)多孔的外層氧化膜多孔的外層主要是由非晶型及少量的r－A1２O3．H2O還含有電解液的陰離子。氧化膜的絶大局部優(yōu)良特性，如抗蝕、耐磨、吸附、絕緣等性能都是由多孔外層的厚度及孔隙率所打算的,然而這兩者卻與陽極氧化條件親熱相關(guān),因此可通過轉(zhuǎn)變陽極化條件來獲得滿足不同使用要求的膜層。膜厚是陽極氧化制品一個(gè)很主要的性能指針,、絕緣及化學(xué)著色力量。在常規(guī)的陽極氧化過程中, 膜層隨著時(shí)間的增加而增厚。在逹到最大厚度之后,則隨著處理時(shí)因此，氧化的時(shí)間一般掌握在逹最大膜厚時(shí)間之內(nèi)。2)陽極氧化膜的性質(zhì)與應(yīng)用陽極氧化膜具有較高的硬度和耐磨性、極強(qiáng)的附著力量、較強(qiáng)的吸附力量、良好的抗蝕性和電絕緣性及高的熱絕緣性。由于這些特異的性能, 使之在各方面都獲得了廣泛的應(yīng)用以鋁或鋁合金制品為陽極置于電解質(zhì)溶液中,利用膜的過程,稱為鋁及鋁合金的陽極氧化處理。鋁陽極氧化的原理實(shí)質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過時(shí),將發(fā)生以下的反響:在陰極上，按以下反響放出H２:2Ｈ++2e→H2在陽極上，4OH–4e-2H2O＋O2,析出的氧不僅是分子態(tài)的氧(O2)，還包括原子〔O),以及離子氧(O－2),通常在反響中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無水的A1２O3膜：４A１+３O２=2A１2O3+３3５1J應(yīng)指出,生成的氧并不是全部與鋁作用，一局部以氣態(tài)的形式析出。 陽極氧化的種類陽極氧化早就在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。冠以不同名稱的方法繁多,歸納起來有以下幾種分類方法：按電流型式分有：直流電陽極氧化;溝通電陽極氧化；以及可縮短到達(dá)要求厚度的生產(chǎn)時(shí)間膜層既厚又均勻致密,且抗蝕性顯著提高的脈沖電流陽極氧化。按電解液分有:硫酸、草酸、鉻酸、混合酸和以磺基有機(jī)酸為層性質(zhì)分有:一般膜硬質(zhì)膜(厚膜)瓷質(zhì)膜、光亮修飾層、半導(dǎo)體作用的阻擋層等陽極氧化。直流電硫酸陽極氧化法的應(yīng)用最為普遍，這是由于它具有適用于鋁及大局部鋁合金的陽極氧化處理;膜層較厚、硬而耐磨、封孔后可獲得更好的抗蝕性;膜層無色透亮、吸附力量強(qiáng)極易著陽極氧化膜的構(gòu)造陽極氧化后者稱為阻擋層(亦稱活性層)。(1)A12O3濺鍍,通常指的是磁控濺鍍,屬于高速低溫濺鍍法.該工藝要求真空度在1×１0－３Toｒｒ左右，即1.3×10-３Pa的真空狀態(tài)充入惰性氣體氬氣(Ar〕,并在塑膠基材〔陽極〕和金屬靶材〔陰極〕之間加上高壓直流電 ,由于輝光放電(glｏwdｉｓcharｇｅ)產(chǎn)生的電子激發(fā)惰性氣體，產(chǎn)生等離子體,等離子體將金屬靶材的原子轟出,沉積在塑膠基材上．原理以幾十電子伏特或更高動(dòng)能的荷電粒子轟擊材料外表 ,使其濺射出進(jìn)入氣相,可用來刻蝕和鍍膜。入射一個(gè)離子所濺射出的原子個(gè)數(shù)稱為濺射產(chǎn)額〔 Yield)產(chǎn)額越高濺射速度越快,以Ｃu，Au,Ag等最高,Ti,Mo,Tａ，W等最低。一般在0．1-10原子/離子。離子可以直流輝光放電〔ｇlowdisｃｈａrgｅ)產(chǎn)生，在10－1—10Pa真空度，在兩極間加高壓產(chǎn)生放電,正離子會轟擊負(fù)電之靶材而濺射也靶材，而鍍至被鍍物上。 正常輝光放電(ｇlowdischarge〕的電流密度與陰極物質(zhì)與外形、氣體種類壓力等有關(guān)。濺鍍時(shí)應(yīng)盡可能維持其穩(wěn)定。任何材料皆可濺射鍍膜，即使高熔點(diǎn)材料也簡潔濺鍍，但對非導(dǎo)體靶材須以射頻〔RF)〔pulse)速度較低。金屬濺鍍功率可達(dá)1０W/cm2,非金屬<５W/cm2二極濺鍍射：靶材為陰極,被鍍工件及工件架為陽極，氣體(氬氣Ar〕壓力約幾Pa或更高方可得較高鍍率。磁控濺射： 在陰極靶外表形成一正交電磁場,在此區(qū)電子密度高,進(jìn)而提高離子密度,使得濺鍍率提高(一個(gè)數(shù)量級〕,濺射速度可達(dá)０.1—1um/mｉn膜層附著力較蒸鍍佳,是目前最有用的鍍膜技術(shù)之一。其它有偏壓濺射、反響濺射、離子束濺射等鍍膜技術(shù)濺鍍機(jī)設(shè)備與工藝〔磁控濺鍍)濺鍍機(jī)由真空室,排氣系統(tǒng),濺射源和掌握系統(tǒng)組成。濺射源又分為電源和濺射槍(sputteｒgun〕磁控濺射槍分為平面型和圓柱型,其中平面型分為矩型和圓型，靶材料利用率3０-４0%，圓柱型靶材料利用率>5０%濺射電源分為:直流(DＣ〕、射頻(RF)、脈沖(ｐulse)，直流:８０0-1００0V(Ｍax〕導(dǎo)體用，須可災(zāi)弧。射頻:13.５6ＭHZ，非導(dǎo)體用。脈沖:泛用，最進(jìn)展出 濺鍍時(shí)須掌握參數(shù)有濺射電流，電壓或功率，以及濺鍍壓力(5×10-11．0Pa),靶材的選擇與處理格外重要,純度要佳,質(zhì)地均勻，沒有氣泡、缺陷,外表應(yīng)平坦光滑。對于直接冷卻靶，須留意其在濺射后靶材變薄，有可能裂開特別是非金屬靶。一般靶材最薄處不行小于原靶厚之一半或５ｍ m。磁控濺鍍操作方式和一般蒸鍍相像，先將真空抽至 1×10-2Pa,再通入氬氣(Ar)離子轟擊靶材,在５×10-1—１.0Pa的壓力下進(jìn)展濺鍍其間須留意電流、電壓及壓力。開頭時(shí)濺鍍假設(shè)有打火，可緩慢調(diào)升電壓 ,待穩(wěn)定放電后再關(guān)shuｔter.在這個(gè)過程中,離子化的惰性氣體(Aｒ〕清洗和暴露該塑膠基材外表上數(shù)個(gè)毛微小空，并通過該電子與自塑膠基材外表被清潔而產(chǎn)生一自由基 并維持真空狀態(tài)