表面处理基本知识

表面处理基本知识

前言

用物理或化学方法来改变工件表面的状态，通过去除或添加一定的材料对工件表面进行一定的处理，从而获得所需要的一些表面的性能，如除油，防锈，装饰，抗氧化等等统称表面处理。由于表面处理种类较多且受篇幅限制，仅对以下几种我司常见的表面处理作基本介绍。

第一章 拉丝

拉丝是一种砂带磨削加工，通过砂带对金属表面进行磨削加工，以去除金属表面缺陷, 并形成具有一定粗糙度，纹路均匀的装饰表面。工作原理见下图：

从上图可以看出，当工作台面带动工件移动(速度为V1) ，同时砂纸也以一定的速度(V2)在转动，但V1和V2速度不相等，存在有一定的速度差。砂纸与工作台之间的间隙预先已调整好，当工件被送到工作台和砂纸之间。砂纸与工件产生相对的运动，工件就被拉出沿运动方向的纹路。 一、加工范围参数：

拉丝机有效拉丝最大宽度(指垂直于拉丝方向的外形尺寸) 为850mm 。 拉丝方向最小外形尺寸要大于235mm 。

若长度不够，则需要作拉丝治具。治具使用规范：用两层板焊接起来，其中下层为2.0mm 厚的平板，上层为套材料的治具，但板厚略小于所需拉丝材料的板厚。 拉丝机适用最小料厚：0.5mm 。 二、加工特性：

砂纸有不同的型号规格﹐其主要参数指针为每平方英寸所包含的砂粒的数目﹐如

180#,220#砂纸, 数值越大﹐表示单位面积所含的砂粒越多﹐所形成的纹路也就越细越浅, 反之, 砂纸的型号越小, 砂粒越粗所形成的纹路也就越粗越深. 因此在工程图面上必须注明砂纸型号. 如果没有特别说明和要求﹐一般选用220#砂纸。

拉丝具有方向性:工程图面上必须注明是直纹还横纹拉丝(用双箭头表示)

拉丝工件的拉丝面不能有任何凸起部分, 否则会将该凸起部分拉平. 非拉丝面允许出现凸起﹐但前题是在拉丝时能避开此凸起或者做治具将工件垫起。

由于拉丝也属于一种磨削式加工﹐工件表面有去除材料﹐所以一般情况下拉丝工艺应该优先于其它表面处理进行﹐拉丝后再作电镀, 氧化﹐烤漆等处理。 三、表面共性：

材料拉丝后表面纹向与图面要求一致，纹路均匀一致，无深浅不一、局部无拉丝的现象， 拉丝后的表面缺陷根椐不同客户的标准进行判定。

第二节 砂喷

一、定义：

利用压缩气体或高速旋转的叶轮, 将磨料加速冲墼基体表面, 去除油污, 锈及残留物, 使基体表面清洁, 粗化, 还能使表面产生内应力, 对提高疲劳强度有利. 二、砂粒的种类及主要成分:

注: 非喷涂区涂砂防粘涂料, 以便喷砂完毕后, 此位置的涂层能够迅速去除.

喷砂工艺处理注意事项:

◆喷砂前表面必须清洁, 无油, 不潮湿, 以免污染砂粒.

◆喷砂受高压气体冲击, 使工件容易变形, 因此要有坚实的治具作支撑体, 强大的气流导至砂粒四浅, 薱接触面的五金零件有一定的影响.

◆在外力的作用下(如折弯, 模具成形等) 易使已喷砂工件的砂粒脱落或造成明显的压痕. ◆砂粒的型号与规格的种类比较多, 应根据客户的要求及零件的尺寸, 形状及硬度进行选择.

第三节 电镀与化学镀

一、定义：

电镀（electroplating ）：是指在含有欲镀金属的盐类溶液中﹐以被镀基体金属为阴极﹐通过电解作用﹐使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来﹐形成镀层的一种表面加工方法。 二、镀前预处理﹕

目的是为了得到干净的金属表面﹐为最后获得高质量镀层作准备。主要进行脱脂﹑去锈蚀﹑去灰尘等工作。步骤如下

第一步﹕ 使表面粗糙度达到一定要求﹐可通过表面磨光﹑拋光等工艺方法来现。 第二步﹕ 去油脱脂﹐可采用溶剂溶解以及化学﹑电化学等方法来实现。 第三步﹕ 除锈﹐可用机械﹑酸洗以及电化学方法除锈。

第四步﹕ 活化处理﹐一般在弱酸中侵蚀一定时间进行镀前活化处理。 三、镀后处理﹕ （一）钝化处理﹕

是指在一定的溶液中进行化学处理﹐在镀层上形成一层坚实致密的、稳定性高的薄膜的表面处理方法。钝化使镀层耐蚀性大大提高并能增加表面光泽和抗污染能力。镀Zn ﹑Cu 及Ag 等后﹐都可进行钝化处理。 （二）除氢处理﹕

如锌等金属﹐在电沉积过程中﹐除自身沉积出来﹐还会析出一部分氢﹐这部分氢渗入镀层中，使镀件产生脆性，称为氢脆。为了消除氢脆，在电镀后，使镀件在一定的温度下热处理数小时，称为除氢处理。

四、电镀金属种类（港艺常用的电镀）﹕ ①镀锌（ZINC ）﹕

镀锌主要用于钢铁金属等黑色金属的防腐。电镀锌工艺可采用酸性和碱性电镀液两种﹐阳极使用纯锌。酸性电镀液价廉且电流效率高，电镀速度快，缺点是均镀能力差。碱性电镀液价格虽高，但均镀能力好。按颜色的不同镀锌共分以下几种：

●彩锌：带绿色、黄色、紫色的光亮彩虹色。 ●蓝锌：呈光泽的蓝白色。 ●白锌：呈光泽的青白色。 ●黑锌：呈黑色。 ②镀铜(COPPER)﹕

镀铜用作防护装饰性镀层体系的底层﹐也可以用来改善基体与镀层间的结合力。此外，镀铜还可以用于钢铁件的防渗碳。 ③镀镍（NICKEL ）﹕

镀镍可用作表面镀层，也可作为多层电镀的底层或中间层。 ●光镍：浅黄银白色。 ●哑镍：无光泽的银白色。 ④镀铬（CHROMATE ）﹕

镀铬层具有美丽的光泽、耐腐蚀、硬度高且摩擦系数小，故可用于装饰、耐磨和耐蚀。根据使用要求，可分为防护-装饰性镀铬和镀硬铬。铬的颜色一般为淡青银白色。

⑤化学镀﹕

化学镀是在没有外电流通过的情况下，利用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法。

●化学镀镍 ●化学镀铜 五、电镀方式：

◆滚镀（barrel plating）：制件在回转容器中进行电镀。适用于小型零件。 ◆挂镀（rack plating）：利用挂具吊挂制件进行的电镀。 六、影响产品电镀质量的主要因素： 1、电镀厂采取的挂镀方式； 2、电镀厂采取的电镀工艺； 3、电镀厂的除油方式； 4、电镀过程中的电流大小； 5、电镀时间的长短。

七、表面镀覆和化学处理的表示方法﹕

以下是GB/T 13911-92规定的金属镀覆和化学处理的表示方法。适用于金属和非金属制件上进行电镀、化学镀、化学处理和电化学处理的表示。 对金属镀覆和化学处理有本标准未予规定的要求时﹐允许在有关的技朮文件中加以说明。 1、金属镀覆的符号按下列顺序表示

基体材料在图样或有关的技朮文件中有明确规定时，允许省略。

由多种镀覆方法形成镀层时﹐当某一镀覆层的镀覆方法不同于最左侧标注的”镀覆方法”时，应在该镀覆层名称的前面标出其镀覆方法符号及间隔符号”‧”。

镀覆层特征﹑镀覆层厚度或后处理无具体要求时，允许省略。 例1. Fe/Ep ‧ Cu10Ni15bCr0.3mc

(钢材﹐电镀铜10μm 以上﹐光亮镍15μm 以上﹐微裂纹铬0.3μm 以上) 例2. Fe/Ep ‧ Zn7 ‧

c2C

(钢材﹐电镀锌7μm 以上﹐彩虹铬酸盐处理2级C 型)

例3. Cu/Ep ‧ Ni5bCr0.3r

(铜材﹐电镀光亮镍5μm 以上﹐普通铬0.3μ

m 以上) 例4. Fe/Ep ‧ Cu20Ap ‧ Ni10Cr0.3cf

(钢材﹐电镀铜20

μm 以上﹐化学镀镍10μm 以上﹐电镀无裂纹0.3μm 以上)

2、化学处理和电化学处理的符号按下列顺序表示：

基体材料在图样或有关的技朮文件中有明确规定时﹐允许省略。

若对化学处理或电化学处理的处理特征﹑后处理或颜色无具体要求时﹐允许省略。 例1. Al/Et ‧ A ‧ Cl(BK)

(铝材﹐电化学处理﹐阳极氧化﹐着黑色﹐对阳极氧化方法无特定要求) 例2. Cu/Ct ‧ P

(铜材﹐化学处理﹐钝化) 例3. Fe/Ct ‧ MnPh

(钢材﹐化学处理﹐磷酸盐处理) 例4. Al/Et ‧ Ec

(铝材﹐电化学处理﹐电解着色) 3、表示符号：

(1)基体材料表示符号:

金属材料用化学元素符号表示; 合金材料用其主要成分的化学元素符号表示; 非金属材料用国际通用缩写字母表示。

(2)镀覆方法﹑处理方法表示符号见下表:

(3)镀覆层表示符号

●镀覆层名称用镀层的化学元素符号表示。

●合金镀覆层的名称以组成该合金的各化学元素符号和含量表示。合金元素之间用连字符"-"

相连接。合金含量为质量百分数的上限值﹐用阿拉伯数字表示﹐写在相应的化学元素符号之后﹐并加上圆括号。含量多的元素成分排在前面。二元合金标出一种元素成分的含量﹐三元合金标出二种元素成分的含量﹐依此类推。合金成分含量无需表示或不便表示时﹐允许不标注。 例1. Cu/Ep ‧ Sn(60)-Pb15 ‧ Fm

(铜材﹐电镀含锡60%的锡铅合金15μm 以上﹐热熔) 例2. Al/Ep ‧ Ni(80)-Co(20)-P3

(铝材﹐电镀含镍80%﹐钴20%的镍钴磷合金3μm 以上) 例3. Cu/Ep ‧ Au-Cu 1~3

(铜材﹐电镀金铜合金1~3μm)

●如果需要表示某种金属镀覆层的金属纯度时﹐可在该金属的元素符号后用括号( )列出质量百分数﹐精确至小数点后一位。 例. Ti/Ep ‧ Au(99.9)3

(钛材﹐电镀纯度过99.9%的金3μm 以上)

●进行多层镀覆时﹐按镀覆先后﹐自左至右顺序标出每层的名称﹑厚度和特征﹐每层的标记之间应空出一个字母的宽度。也可只标出最后镀覆层的名称与总厚度﹐并在镀覆层名称外加圆括号﹐以与单层镀覆层相区别﹐但必须在有关技朮文件中加以规定或说明。

例1. 见B. 1.3例1﹑例2﹑例3﹑例4﹑例5 例2.Fe/Ep ‧ (Cr)25b

(钢材﹐表面电镀铬﹐组合镀覆层特征为光亮﹐总厚度25μm 以上﹐中间镀覆层按有关规定执行)

(4)镀覆层厚度表示符号

镀覆层厚度用阿拉伯数字表示﹐单位为μm 。厚度数字标在镀覆层名称之后﹐该数值为镀 覆层厚度范围的下限。必要时﹐可以标注镀层厚度范围。 例 Cu/Ep ‧ Ni5Au1~3

(铜材﹐电镀镍5μm 以上﹐金1~3μm)

(5)化学处理和电化学处理名称的表示符号见下表

注﹕对磷阳极氧化无特定要求时﹐允许只标注Ph(磷酸盐处理符号) 或A(阳极氧化符号) 。 (6)镀覆层特征﹑处理特征表示符号

注﹕

1) 无特别指定的要求﹐可省略不标注﹐如常规镀铬。 2) 指弥散镀方式获得的镀覆层﹐如镍密封。 (7)后处理名称表示符号

后处理名称表示符号见下表

(8)电镀锌和电镀镉后铬酸盐处理的表示符号 八、常见电镀表面缺陷：

1、针孔：从镀层表面贯穿到镀层底部或基体金属的微小孔道； 2、麻点：在电镀过程中由于种种原因在电镀表面形成的小坑； 3、起皮：镀层呈现片状脱离基体的现象；

4、起泡：在电镀层中因镀层与底金属之间失去合力而引起的一种凸起状缺陷；

5、剥离：由于某些原因（例如不均匀的热膨胀或收缩）引起的镀层表面的碎裂或脱落；

6、阴阳面：指镀层表面局部亮度不一或色泽不均匀的缺陷，多数情况下在同类产品中表现出一

定的规律性；

7、斑点：指镀层表面的色斑等缺陷，它是由于电镀过程中沉积不良，异物粘附或钝化液清洗不

净造成；

8、烧焦镀层：在过高电流密度下形成的黑暗色、粗糙松散、质量差的沉积物，其中含有氧化物

或其它杂质；

9、雾状：指镀层表面存在程度不一的云雾状覆盖物, 多产生于光亮镀层表面；

10、树枝状结晶：电镀时在阴极上（特别是边缘和其他高电流密度区）形成的粗糙、松散的树枝状或不规则突起的沉积物；

11、海绵状镀层：与基体材料结合不牢固的疏松多孔的沉积物。 九、镀层性能检测：

1、外观：镀层结晶均匀、细致、连续。

2、镀层厚度：同一平面内，选择平均分布的十个点进行厚度测量，所测厚度的算术平均值即为平均厚度。

3、结合强度：(百格试验) ：在试样表面划出1mm 见方的100个小格，然后用标准胶带拉扯，没有钝化膜或镀层脱落的现象。

4、耐蚀性（中性盐雾实验）：根椐不同电镀种类，中性盐雾试验所要求的时间也不同。

一、定义﹕

第四节:喷涂(烤漆)

用有机涂料通过一定方法涂覆于材料或制件表面﹐形成涂膜的全部工艺过程﹐称为涂装。

涂装用的有机涂料是涂于材料或制件表面而能形成具有保护﹑装饰或特殊性能(如绝缘﹑防腐﹑标志等) 固体涂膜的一类液体或固体材料之总称。

表面涂敷技朮中最常见到的为烤漆﹐俗称喷油或喷粉﹐即在工件的表面喷上一层漆. 二、涂料的主要组成

涂料主要由成膜物质﹑颜料﹑溶剂﹑和助剂四部分组成﹐如下表﹕

成膜物质是在涂料组成中能形成涂膜的主要物质﹐是决定涂料性能的主要因素。树脂熔化或溶解后粘结性很强﹐涂覆于制件表面干燥后能形成具有较高硬度﹑光泽﹑抗水性﹑耐腐蚀等性能的涂膜。

颜料能使涂膜呈现颜色和遮盖力﹐还可增强涂膜的耐老化性和耐磨性以用增强膜的防蚀﹑防污能力。

溶剂使涂料保持溶解状态﹐调整涂料的粘度﹐以符合施工要求﹐同时可使涂膜具有均衡的挥发速度﹐以达到涂膜的平整和光泽﹐还可消除膜的针孔﹑刷痕等缺陷。

助剂在涂料中用量虽小﹐但对涂料的储存性﹑施工性以及对所形成涂膜的物理性质有明显的作用。

三、喷涂前的表面处理:

除锈, 除油, 磷化处理. 磷化处理见前述“金属的化学处理”第三点”磷化处理” 四、喷涂对工件一般要求及工艺处理:

烤漆后的工件一般不能受外界的冲击力, 如折弯, 冲压等. 以避免烤漆层脱落.

在要求的烤漆面上如有通孔, 工艺安排时须对该孔作单边加0.1mm 处理, 以避免因烤漆导致该孔减小。网孔﹐烤漆保护区域孔﹐压铆五金件底孔不需要加余量。另外有公差的折弯也需要加烤漆余量。

烤漆对工件表面要求平整, 凹凸不平会影响外观, 主要有以下几类﹕

如果烤漆件有压铆件(如铆螺柱﹐铆螺钉) ﹐在压铆件的背面相对于板材会有突起现象﹐烤完漆后会很明显的看到差异﹐此时若工件为面板类工件或露在外面比较重要的A 级面﹐则不允收。遇到此类工件﹐要在图面或工艺卡说明要打磨平整。

对比较软的材料在折弯成型时会出现较深的压痕﹐烤漆会遮不住。如果图面明确某面为A 级面﹐不允许出现缺陷﹐则需要在图面特别注明不许出现压痕﹐现场加工会采取垫优力胶等措施来避免﹐或者由工艺人员在工艺卡安排打磨工序通过以消除折痕在烧焊过程当中产生的飞溅、焊瘤、熔渣等会粘结在工件表面﹐烤漆前必须去处。

在点焊时﹐点焊电极头因为有瞬时大电流通过﹐与电极头接触的被焊接的工件表面会有些许熔化﹐形成表面凸凹不平的疤状圆面﹐其大小等同于电极头大小。当此处有烤漆需求时必须打磨。

五、喷涂表面常见的缺陷：

1、起泡：涂层局部粘附不良引起涂膜浮起； 2、针孔：涂层表面上可看见类似针刺成的微小孔； 3、桔皮：喷涂涂料时产品的凹凸，象桔皮一样的斑点； 4、异物：空气中的灰尘、喷涂机污物等夹杂物； 5、凹痕：喷涂前基材上的伤痕使涂装后该处出现凹陷； 6、浅划痕：涂层表面有伤痕，但看不见底层表面； 7、深划痕：涂层表面有伤痕，且伤及底层表面；

8、厚边：喷涂时在产品边缘或内折弯角处的涂料堆积现象，(包括因局部保护不良而产生的毛

边) ；

9、流挂：喷涂时涂层流动产生的堆积；

10、 露底：局部无涂层或涂料覆盖不严等现象，常见于内折弯处、孔的边缘截面、基材切口

边缘截面等部位；

11、 剥落：一道或多道涂层脱离下涂层，或涂层完全脱离基材的现象；

12、 缩孔：涂层干燥后仍滞留的若干大小不等、分布各异的圆形小坑等，俗称麻点； 13、 开裂：涂层出现不连续的外观开裂变化，通常由于涂层老化而引起的；

14、 粉化：涂层表面由于一种或多种漆基的降解及颜料的分解而呈现出疏松附着细粉的现象； 15、 修补：遮盖涂层残缺处。 六、喷涂特性检验：

1、颜色：以客户标准板为标准, 自然光线下目视无明显色差为合格，目视有色差或产生争议时采用色差仪测试；

浅色差：色差要求△E ≦0.8

深色差：色差要求△E ≦1.5，但客户特别要求除外；

2、涂层厚度：在零件的平面区域(在距涂层边缘大于10mm) ，测量涂层厚度，在不同区域选取

6个以上位置用涂层测厚仪测其厚度，取平均值。

3、附着力：

3.1 用切刀在涂层表面以1.0mm 为间隔从垂直交叉方向切划下100个方格，切刀也一定要切透涂层到金属表面，(若涂层厚度超过60微米，则切线间隔应为2mm) ；

3.2 用透明胶带沿一切划方向贴在有方格的涂层上(胶带不能起皱) ，用手指压紧胶带使其与涂层紧密接触(透过胶带可见涂层颜色) ，5分钟后以垂直表面方向迅速拉起胶带。以1个方格中20%面积被撕下为此方格被撕下，有方格被撕下为不良。 3.3 丝印附着力检测只用3M 胶粘即可。 4、耐溶剂性：

4.1 将折叠成8层的白色棉质软布(或脱脂棉) 捆绑在端面直径为6.3mm 、长40mm 的圆柱木棒的一端，再将无水乙醇倒于木棒端面的白色软布（或脱脂棉）上；

4.2 如图所示方向，室温下在涂层表面上以1kg 力和以1秒钟往返1次的速度摩擦20次，目视表面状态有变化或涂层较为明显迁移到软布上（或脱脂棉上）上均为不良，如目测表面状态无变化，但有少量涂层迁移到软布（或脱脂棉）上为合格。

5、耐摩擦性：

5.1 以直径6.35mm 的圆形橡皮放置于涂层表面并垂直加载约1.6kg ，在25.4mm 的行程内以每分30次往返的速度摩擦20次, 试验后的表面状态变化部分长度大于2mm 为不良。 6、耐水性（仅对用户外型粉料）

施力方向

施力约1公斤

6.1 按GB9274-88中的甲法（浸泡法）将试样浸入符合GB6682-92的实验水中,96小时后取出观察，应没有失光、变色、起泡、起皱、脱落、腐蚀等现象。 7、抗冲击性

7.1 按GB/T-1732-93进行试验，要求每一试样上的涂层都应达到50kg.cm 。 8、涂层硬度

8.1 按GB/T6739-1993测定涂层的铅笔硬度，要求不低于2H 。 9、表观品质标准

9.1 表面共性：涂层均匀、连续、色泽一致、无夹杂外来物、无缩孔、起泡、针孔、开裂、剥落、粉化、颗粒、流挂、露底及缺陷; 无特殊处理要求时不能出现桔皮现象;

一、定义:

第五节:丝 印

通过丝网利用丝印油将所要求文字或图案印在工件上.

二、丝印的工艺要求及注意事项:

丝印工序通常为最后一道加工工序(下一道工序为组装), 而在丝印前都有经过表面处理. 如:电镀, 烤漆, 氧化等表面处理.

丝印工件的表面虽可有凸起部分, 但要求在丝印网板覆盖区域内不允许有凸凹不平的现象和突起的物体﹐如压铆螺母和压铆螺钉等。丝印中碰到的典型工艺问题就是丝印面有压铆五金件时﹐先安排压了五金件﹐结果对丝印造成干涉﹐需要重工处理。另在丝印区域附近不能又有锋利棱角以免丝印时导致丝网破裂.

工件的丝印必须要有定位, 工艺安排时有必要考虑丝印时能否定位. 必要时可追加定位治具. 丝印后的工件必须经过烤炉烤, 因此工件上不能有任何经高温而受损伤的物体. 三、丝印常见的缺陷：

1、线细：印刷文字或图案线条局部未印刷充满而宽度变小的现象。

2、残缺：刷文字或图案线条局部未印刷上而出现残缺的现象，包括出现在墨膜的边缘或中间。 3、断线：印刷线条中断、无墨迹（露出基底）的现象。 4、龟裂：印刷墨膜表面出现的细小裂纹及粗糙现象。

5、网痕：因油墨流动性差而在印刷墨膜上显露出丝网网纹痕迹的现象。 6、毛刺：因油墨悬空渗透而在印刷线条边缘出现锯齿状墨膜的现象。 7、洇墨：指在印刷线条外侧有油墨溢出的现象。

8、橘皮：印刷墨膜表面不平滑，出现橘皮状凹凸不平的现象。 9、叠印：即重叠的墨膜，多出现在套色印刷上。

10、滋墨：印刷图文部分和暗调部分出现的斑点状印迹。

11、飞墨：当网版与承印物脱离时，油墨没有及时断开而被拉成细丝，慢慢拉断后再倒向两边，从而形成与印迹相垂直的细丝的现象。 四、丝印物性检验：

1、表观品质标准：印刷文字、图案上不允许出现颗粒、针孔、气泡、夹杂外来物、断线、网痕、龟裂、橘皮、飞墨等缺陷。

2、颜色：同标准色卡或色板比较，目视无明显差异。

3、附着力：用标准胶带（附着强度为10±1N/25MM，如3M 公司的Scotch 600# 胶带）紧密地贴在印刷文字或图案上，5分钟后以与印刷表面成60º方向迅速拉起胶带，印刷文字或图案表面不能有任何脱落的迹象。

拉起方向

4、耐溶剂性：在室温下，用无水乙醇润湿脱脂棉球或白色棉质软布，然后以1KG 压力和每秒钟往返一次的速度来回擦拭印刷表面同一位置10次后，目测印刷墨膜表面应无任何变化为合格。

5、耐磨擦性：以直径为6.35mm 的圆形橡皮放置于印刷墨膜表面并垂直加载约1.6kg 的力，在25.4mm 的行程内以每分30次往返的速度摩擦30次。试验后的表面无明显的变化。 6、硬度：进行墨膜的铅笔硬度测量，要求不低于H 级。 7、耐手汗性（仅对于按键类产品的丝印）