金屬表面精飾ppt課件-資料下載頁

　　

【正文】 。 銅的沉積也認為是 H+與 Cu2+作用的結果 。 ? 化學鍍的反應必須在具有催化性能的表面上進行 ， 因此 ， 原則上具有催化作用的金屬才能進行化學鍍 。 化學鍍原理 ? 通常次外層的 d軌道上容易得到電子的金屬能從其他物質上奪取電子 ，故容易化學吸附 ， 有催化作用 。 ? 因此在周期表中 ， 符合此條件的是具有催化作用的第 V族到第 VIII族的過渡金屬 。 ? 另外 ， IIB族的銅 、 銀 、 金雖與此條件不合 ， 但是這些金屬次外 d電子躍遷到外層軌道所需的能量不大 ， 故在 d軌道上有可能造成電子空穴 ，因而也有催化作用 。 ? 據此 ， 可能進行化學鍍的金屬有 Fe、 Co、 Ni、 Pd、 Ir、 Pt、 Cu、 Ag、Au、 Cr等 ， 它們的合金也可進行化學鍍 。 甚至一些本來不能直接依靠自身催化而沉積出來的金屬和非金屬亦可夾在上述金屬中 ， 化學沉積出合金層或復合鍍層 。 化學鍍優缺點 ? 化學鍍具有許多優點： ? ① 無論零件幾何形狀如何 ， 均可得到均勻鍍層； ? ② 設備簡單 ， 操作方便 ， 而且能鍍特殊性能的膜； ? ③ 可在塑料 、 陶瓷 、 玻璃等非金屬和半導體基體上進行 。 ? 化學鍍鎳已應用于機械工業 、 汽車工業 、 電子工業 ， 應用前景寬廣 。但是化學鍍也有不少缺點： ? ① 隨著化學鍍反應的進行 ， 反應物濃度不斷下降 ， 反應速度隨之下降 ， 以致反應停止 ， 金屬離子未能充分利用； ? ② 鍍液的穩定性 、 化學鍍的速度與鍍層密切相關 ， 鍍層質量不容易控制； ? ③ 對于非金屬材料上的化學鍍 ， 還存在鍍件表面預處理問題 。 對非金屬電鍍 ? 隨著近代科學技術和工業生產的不斷發展，各種工程塑料、陶瓷、玻璃、石英、玻璃鋼等非金屬材料，在越來越多的領域里得到廣泛地應用，但是，非金屬材料存在不導電、不導熱、不易焊接和易變形等缺陷，不能滿足某些產品的特殊要求。因此，往往對其進行某種表面加工處理，來賦予非金屬制品的某種特殊理化性能，這就要對非金屬電鍍，而其前處理的關鍵是制件表面導電膜的制備和金屬鍍層與基體的結合力。 ? 化學鍍在其中占據重要的工藝程序。非金屬材料制品在進行電鍍以前，要經過多道工序處理，其中主要的工序是：機械處理 → 化學除油 → 化學粗化 → 敏化 → 活化 → 還原 → 化學鍍。 塑料的金屬化涂裝 ? 要在塑料表面實現金屬化涂裝必須具備兩個條件 ， (1)鍍層與基底之間不是簡單的結合 ， 而必須牢固 、 堅實 ， 經久耐用； (2)外觀及成本必須符合使用要求 。 ? 塑料的金屬化涂裝一般以 ABS及其混合材料為基材 ， ABS是丙烯腈單體 (A)、 丁二烯單體 (B)和苯乙烯單體 (S)共聚而得到 ， ABS實施全屬化涂裝前先經過化學浸蝕 ， 此時 B首先溶解 ， 形成許多凹坑 ， 而其他基料不具備這種特件 ， 故 ABS塑料的金屬化涂裝仍占 95％ 以上 。 ? 聚丙烯塑料要實現金屬化涂裝 ， 必須采用以下方法：在聚丙烯中混入丁二烯單體 ， 然后經過化學浸蝕 ， 這種球狀微粒溶解而形成凹坑狀微觀粗糙面 ， 使基底表面積大大增加 ， 從而可實現金屬化涂裝 。 。 塑料的金屬化涂裝 ABS塑料金屬化涂裝的 Futuron工藝： ? Futurcon 工藝： ABS成型品 → 檢驗 (無變形 、 缺陷和氣泡 ) → 除油 →賦予親水性 （ 加入少量表向活性劑 ） → 粗化 → 六價鉻還原 → 預浸→ Futuron活化 → Culink銅置換錫 → 電鍍 。 ? Futuron活化原理： Futuron活化液中含有被氯化亞錫覆蓋的鈀錫膠體復合物 、 這種膠體粒子帶負電性 ， 當活化時 ， 即吸附于經粗化處理 、 具有極性基團的塑料表面上 。 膠體中的 Sn2+反應 ， 錫被氧化為Sn4+， 而銅被還原為 Cu+或金屬銅 ， 因而形成銅與鈀膠體的連接 。 鈀核上銅的積累使表面獲得一個良好的導電層 。 導電層形成之后即可直接電鍍酸性光亮銅 。 — 般 3~5min銅層即可完全覆蓋 ， 接著就可以和一般金屬 — 樣進行電鍍 。 ABS塑料金屬化涂裝的新發展 ? 塑料電鍍以 ABS塑料為主 。 自 20世紀 60年代人們成功實現 ABS塑料電鍍以來 ． 塑料電鍍基本上采用的工藝方法為：除油一粗化一六價鉻還原一預浸一鈀錫活化一除去氫氧化錫一化學沉鎳 (或銅 )一預鍍一電鍍 。該工藝存在 下問題： (1)采用了 Pd／ Sn貴金屬； (2)采用了 HCHO為還原劑 ， 操作環境差 ， 危害健康； (3)采用了與銅相關的配體 ， 廢水處理困難 。 ? 鑒于化學鍍銅的工藝控制和環境保護問題 ， 人們從 20世紀 80年代開始就進行取代化學鍍銅的直接電鍍工藝方法研究：美國 、 日本 、 德國等國家的研究部門均推出了自己的研究成果 ， 主要以專利報道為主 。 特別是美國 ， 提出了許多省略活化和化學鍍的金屬化工藝 。 該類工藝無須化學鍍而直接電鍍 。 直接電鍍工藝方法根據采用的導電性物質不同 ，大致可分為三種： (1)采用導電性高分子聚合物體系； (2)采用 Pd／ Sn體系； (3)采用碳黑懸浮液體系 。 金屬的陽極氧化 ? 處于一定介質條件下的金屬 ， 由于熱力學上的不穩定性 ， 總會自發地發生溶解或變為相應的鈍化物 ， 而為了防止金屬腐蝕的發生 ， 人們總是希望在金屬表面生成鈍化物 。 金屬表面上鈍化物的形成通常可通過化學方法或電化學方法氧化得到 ， 亦可通過鉻酸鹽處理 、 磷酸鹽處理和草酸鹽處理得到 。 ? 金屬的陽極氧化是指通過電化學氧化使金屬表面生成一層氧化物膜的過程 。 這種生成的氧化物膜依靠降低金屬本身的化學活潑性來提高它在環境介質中的熱力學穩定性 ， 從而達到作為金屬制品防護層的目的 。 此外 ， 陽極氧化得到的氧化物膜也可用于增加金屬制品的耐磨性和提高金屬制品的絕緣性等 。 金屬陽極氧化原理 ? 金屬的陽極氧化是以金屬作為陽極 ， 根據電解條件的不同 ， 可能經歷下列幾個不同的過程： ? （ 1） 金屬的陽極溶解 ， 如 Fe → Fe2+＋ 2e ? （ 2） 陽極表面形成極薄的鈍化膜 。 ? （ 3） 陽極表面形成鈍化膜的同時 ， 伴隨著膜的溶解 ， 金屬以高價離子的形式轉入溶液中；同時 ， 如果達到了氧的析出電勢 ， 則陽極還要析出氧氣 。 鋁的陽極氧化 ? 通過陽極氧化方法在鋁及其合金表面形成的氧化物膜 ， 不但具有良好的機械性能 ， 而且耐蝕性和吸附涂料與顏料的能力都十分優異 ，已在許多領域得到了應用 。 ? 與金屬表面氧化物膜的形成一樣 ， 氧化鋁膜的形成不僅與電勢有關 ，還與溶液的 pH值有關 ， 其有效的 pH范田為 ~ 。 ? 鋁及其合金的陽極氧化視生成的氧化膜用途的不同 ， — 般可分為防護裝飾陽極化 、 電絕緣性陽極化 、 抗磨陽極化和氧化著色等 。 對于防護裝飾型鋁及其合金的陽極化 ， 要求產生的氧化物膜達到 — 定厚度以上才能具有一定的防護性能 。 ? 這類具有防護性能的厚的氧化物膜的形成 ， 一般是在溶解能力高的硫酸 、 鉻酸 、 草酸或磷酸等電解液中實現的 ， 在這些電解液中鋁及其合金的陽極氧化厚度有時可達到 500μm。 鋁的陽極氧化 ? 對于電絕緣型鋁及其合金的陽極化 ， 要求產生的氧化物膜薄且致密 ，具有高的絕緣性 ， 一般用作電解電容器的介電材料 。 這類氧化物膜的形成一般是在溶解能力十分低的電解液 ， 如硼酸 、 酒石酸 、 檸檬酸和其他弱酸或它們的鹽溶液中實現的 。 ? 對于抗磨型鋁及其合金的陽極化 ， 要求產生的氧化物膜硬度高 ， 耐磨性好 。 這類氧化物膜一般可通過在低濃度的硫酸 (或草酸 )電解液和低的工作溫度下陽極氧化而得到 。 ? 鋁及其合金的陽極氧化著色是指通過陽極氧化方法得到多孔的氧化物膜后 ， 利用膜表面的吸附性能 、 吸附無機顏料或有機染料 ， 使膜表面染色 。 電泳涂裝技術 ? 電泳涂裝 (Electrophoretic coatings， 簡稱 EC)技術是把水溶性的帶有正電荷或負電荷的陽 、 陰離子樹脂的電泳漆通過類似金屬電鍍的方法疆到金屬表面 ， 從而對金屬進行精飾的一種電鍍方法 。 ? 與金屬電鍍不同的是 ， 電泳漆溶液中待鍍的陰 、 陽離子是有機樹脂 ，而不是金屬離子 。 電泳涂裝以水為溶劑 ， 價廉易得；有機溶劑含量少 ， 減少了環境污染和火災；得到的漆膜質量好且厚度易控制 ． 沒有厚邊 、 流掛等弊病 ， 同時涂料利用率高 ， 易于自動化生產 。 ? 正是由于這些優點 ， 電泳涂裝已廣泛應用于汽車 、 自行車 、 電風扇等金屬表面的精飾 。 電泳涂裝分為陽極電泳和陰極電泳兩大類 。 電泳涂裝原理 ? 電泳涂漆所用的涂料由水溶性樹脂 、 色料 、 填料 、 助溶劑配制而成 。電泳漆分為陽極電泳漆和陰極電泳漆兩種 。 陽極電泳漆用陰離子型樹脂 ， 工件為陰極 ， 陰極電泳漆用陽離子型樹脂 ， 工件為陰極 。 在電泳槽中通電涂漆之后 ， 工件出槽經水淋除去表面浮漆和氣泡 ， 再放入烘箱在一定溫度下烘烤一定時間 ， 便可得到平滑的漆膜 。 ? 電泳漆中樹脂的膠粒直徑為 ~?m， 其水溶性主要借助于聚合物分子鏈上相當數量的強親水基團 ， 例如 COOH、 OH、 NHO、 CONH2 等 。 這些聚合物多數只能形成乳濁液 ， 用氨水 （ 或胺 ）或有機酸中和成鹽后有較好的水溶性 ， 才可使用 。 電泳涂裝原理 ? 例如帶羧基的陽極電泳漆的樹脂用胺中和 ， 而帶氨基的陰極電泳漆的樹脂用羧酸中和： 電泳涂裝 ? 陽極電泳涂漆時 ， 陰離子在作為陽極的工件上沉積成膜；陰極電泳涂漆時 ， 陽離子在作為陰極的工件上沉積成膜 ， 如左圖所示 。 ? 沉積作用以電場最強的部件開始 ， 首先形成點狀漆膜 。 由于漆膜的電絕緣性 ， 隨著沉積的進行電場分布發生變化 ， 漆膜逐漸擴展 ， 最后把整個工件覆蓋 。 右圖表示電場的變化情況 。 (a) 陽極電泳涂漆 。 (b) 陰極電泳涂漆 (a) 集中 。 (b) 分散 陽極電泳涂裝 ? 陽極電泳涂裝 (Anodic electrophoretic coatings， 簡稱 AEC)是以被鍍金屬基底作為陽極 ， 帶電的陰離子樹脂在電場作用下進行定向移動 ，從而在金屬表面實現電沉積的方法 。 陽極電泳涂裝的陰離子樹脂主要為丙烯酸系列 。 ? 對于陽極電泳過程 ， 陽極反應可能伴隨合氧氣的析出和金屬的氧化 。 ? 陽極電泳涂料的使用源于 20世紀 60年代 ， 開始應用于汽車的底漆 。現在 — 般用途是取代烤漆 ， 可作為各種家用電器 、 五金零件等的良好面漆 ， 尤其是作為需要較高光澤的產品如排油煙機 、 烘干機 、 鋁門窗和工具箱等的面漆 。 ? 目前陽極電泳涂料仍占電泳該市場的三分之一左右 。 陰極電泳涂裝 ? 陰極電泳涂裝 (Cathodic electrophoretic coatings， 簡稱 CEC)是以水溶性陽離子樹脂為成膜基料 ， 以工件作為陰極 ， 從而在金屬表向實現電沉積的一種電鍍方法 。 ? 陰極電泳涂裝的陽離子樹脂電泳漆主要為環氧樹脂系列和異氰酸脂的混合物 。 環氧樹脂中含有活潑環氧基團 ， 易與有機胺形成環氧加成物 ， 而這些環氧胺加成物具有堿性 ， 與酸類物質形成溶于水的銨鹽 ， 這樣可得到陽離子樹脂 。 ? 同時 ， 環氧樹脂中還含有大量活潑羥基 ， 易與異氰酸脂中的異氰酸根反應 ， 這樣漆膜的性能可得到進一步加強 。 ? 環氧型陽離子樹脂在陰極還原時形成不溶于水的涂層 。 陰極電泳涂裝 ? 陰極電泳涂裝是 20世紀 70年代美國率先開發成功的 ， 已被廣泛用于汽車的底漆和面漆 ， 也可作為各種家具電器 、 五金零件等的良好底漆或作為不反光產品的面漆 。 ? 陰極電泳漆除具有電泳涂裝的一般優點之外 ， 與上述以工件作陽極的電泳涂裝技術相比 ， 既避免了金屬離子滲入涂層 ， 從而可得到各種雅致的淺色漆 ， 又避免了金屬表面的氧化 ， 因而進一步提高防腐蝕性能 。 ? 同時 ， 電沉積樹脂為堿性 ， 防銹性能佳 。 該技術在汽車上已得到大規模應用