涂料开发中常见金属表面处理介绍.ppt

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1、涂料开发中常见金属处理介绍研究员:郑伦生报告日期：2011年9月22日目录前言化学镀电镀PVD铝板拉丝阳极处理(氧化)电泳（电着，电着)前言金属表面常见处理工艺有印刷、电铸、铝板拉丝、阳极处理(氧化)、喷砂、高光切削、IMD、加工中心、线切割、电镀、PVD等多种工艺。本文仅从涂料开发的角度来介绍我们在开发金属表面涂料时可能遇到的一些表面处理工艺以供开发涂料过程中参考。化学镀化学镀是在无电流通过（无外界动力）时借助还原剂在同一溶液中发生氧化还原作用，从而使金属离子还原沉积在零件表面上的一种镀覆方法。所以化学

2、镀可以叙述为一种用以沉积金属的、可控制的、自催化的化学还原过程，其反应通式为：化学镀原理（1）可以在由金属、半导体和非导体等各种材料制成的零件上镀覆金属；（2）无论零件的几何形状如何复杂，凡能接触到溶液的地方都能获得厚度均匀的镀层；（3）对于自催化的化学镀来说，可以获得较大厚度的镀层，甚至可以电铸；（4）无需电源；（5）镀层致密，孔隙少；（6）镀层往往具有特殊的化学、机械或磁性能。（7）能用化学镀获得纯金属、合金及复合镀层化学镀特点1.化学镀的缺点是溶液稳定性较差，溶液维护、调整和再生等比较麻烦，成本比电

3、镀高；镀层常显示出较大的脆性。2.此外，化学镀费时较长，效率较低。3.相对而言，化学镀种类较少，常见的仅镍，此外还有Cu，Ag,Au等少数金属，总体而言，颜色较少。化学镀的缺点1.化学镀镍第一步：溶液中的次磷酸根在催化表面上催化脱氢，同时氢化物离子转移到催化表面，而本身氧化成亚磷酸根[H2PO2]－+H2O[HPO3]2-+H++2[H]（吸附于催化表面）第二步：吸附于催化表面上的活性氢化物与镍离子进行还原反应而沉积镍，而本身氧化成氢气Ni2++2[H]→Ni0+H2↑部分次磷酸根被氢化物还原成单质磷，同

4、时进入镀层H2PO2-+[H](催化表面)→P+H2O+OH-上述还原反应是周期地进行的，其反应速度取决于接口上的pH值。2.其它常见化学镀有铜、钴、银等金属化学镀应用实例电镀电镀原理利用电解在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程，其原理示意图如下：1．可获得热熔法无法得到的合金相，如铜-锡合金和锡-镍合金等2．可获得热熔法不能制取的性能优异的非晶态合金，如镍-磷和镍-硼合金等，因为非金属磷和硼是不能单独从水溶液中电沉积出来的；3．可获得在水溶液中难以单独电沉积的金属，如镍-钨合金和镍

5、-钼合金中的钨和钼等；4．容易获得高熔点金属与低熔点金属形成的合金，如锌-镍合金和锡-镍合金等；5．电镀特点电镀的缺点1.受工件表面的清洁和镀液纯净程度的影响大，造成电镀后缺陷较多2.极易受电镀挂具和在镀缸中位置不同的影响，造成均镀能力差3.对于形状复杂或有细小的深孔或盲孔的工件不能获得较好的电镀表面4.对于形状复杂、尺寸较小、数量多的生产情况下，需耗费大量的人力操作繁琐5.产生大量废水废渣污染严重且后处理麻烦，不环保。电镀和化学镀的区别(以镀Ni为例）PVDPVD是英文PhysicalVaporDepo

6、sition（物理气相沉积）的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。一般可以分为：１.真空蒸发镀、２.磁控溅射镀、３.多弧离子镀等。PVD原理1.高硬度（HighHardness）2.高密度的组织（DenseStructure）3.平滑表面（SmoothSurface）4.低磨擦率（LowFrictionCoefficient）5.化学稳定性及无反应性6.低热传导（Lowth

7、ermalcomductivity)7.密着特性（Excellentadhesion)8.缺点是由于不同粒子溅射速率不同，所以物理气相沉积薄膜组分控制比较困难。PVD的特点PVD膜种类及特性比较涂层膜颜色硬度(Hv)耐磨性耐蒸着性耐腐蚀性耐散化性使用TiN金色~2,500★★★★★★★★切割工具，金属，技能型配件，装饰TiAlN黑色~3,000★★★★★★★★★★切割工具CrNMetal~2,000★★★★★★★★★金属,机械配件(耐腐蚀性)涂层类型有TiN,AlTiN,TiAlN,CrN,CrCN,Ti

8、CN和ZrN,复合涂层包括TiAlYN或W-C:H/DLC涂层厚度一般2~5um，但在有些情况下，涂层薄至0.5um,厚至15um装载容量。PVD涂层特性铝板拉丝铝板拉丝其实是一种修复工艺，也可起美观作用。根据效果可分为直纹、乱纹、波纹、螺旋纹等。并且一般是先拉丝再电镀。铝板拉丝工艺1.直纹拉丝是指在铝板表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。连续直纹可用百洁布或不锈钢刷通过对铝板表面进行连续水平直线磨擦获得。改变不锈钢刷的钢丝直