金属表面处理--粉末冶金

金属表面处理工艺是怎么的流程?表面处理是通过一种材料经过加工转化为另一种物体表面的方式叫表面加工，主要是为了提高物体表面的美观感，金属表面工艺处理还可以保护材料不受环境污染***，目前我们常见的有烤漆和电镀两种。

一、电镀

电镀是一种化学过程，它是在外界直流电源的作用下通过两类导电在阳极和阴极两个电极上进行氧化还原反应的过程。其生产工艺流程为：

电镀工艺过程一般包括电镀前预处理﹐电镀及镀后处理(钝化处理)三个阶段。

1、镀前预处理

镀前预处理的目的是为了得到干净新鲜的金属表面﹐为***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﹕1 使表面粗糙度达到一定要求﹐可通过表面磨光﹐抛光等工艺方法来实现。下表列出了几种主要MIM粘结剂体系的优缺点：热塑性粘结剂一般由高分子聚合物、低分子物质以及必要的添加剂组成（石蜡基粘结剂、油基粘结剂等分类是根据低分子物质来区分的）。2.去油脂﹐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。

二、钝化处理

所谓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。这种方法用途很广﹐电镀后一般都可进行钝化处理。

三、烤漆

烤漆一般分为粉体和液体两种。烤漆的特点是使用性较广泛，价格相对便宜。烤漆工艺流程：

除油——除锈——水洗——中和——表调——磷化——水洗——烤干——色泽处理

喷漆前的所有工序都称为前处理，其目的是为了得到良好的涂层，由于冲压件在制造，加工搬运，保存期间会有油脂，氧化物锈皮，灰尘，锈及腐蚀物等在上面，若不去除将直接影响到涂层的性能，外观等，所以前处理在涂装的工艺中占有极为重要的地位。

金属表面处理大全

一、阳极氧化

阳极氧化：主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3（氧化铝）膜。这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。

工艺流程:

单色、渐变色：抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化→中和→染色→封孔→烘干

双色：①抛光/喷砂/拉丝→除油→遮蔽→阳极氧化1→阳极氧化2 →封孔→烘干

②抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化1 →镭雕→阳极氧化2 →封孔→烘干

技术特点:

1、提升强度,

2、实现除白色外任何颜色。

3、实现无镍封孔，满足欧、美等***对无镍的要求。

技术难点及改善关键点：

阳极氧化的良率水平关系到***终产品的成本，提升氧化良率的***在于适合的氧化剂用量、适合的温度及电流密度，这需要结构件厂商在生产过程中不断探索，寻求突破。

二、电泳 ( ED)

电泳：用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。

工艺流程：前处理→电泳→烘干

优点：

1、颜色丰富；

2、无金属质感，可配合喷砂、抛光、拉丝等；

3、液体环境中加工，可实现复杂结构的表面处理；

4、工艺成熟、可量产。

缺点：

掩盖缺陷能力一般，压铸件做电泳对前处理要求较高。

三、微弧氧化 (MAO)

微弧氧化：在电解质溶液中（一般是弱碱性溶液）施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。

工艺流程：前处理→ 热水洗→ MAO → 烘干

技术特点：

1、陶瓷质感，外观暗哑，没有高光产品，手感细腻，防***；

2、基材广泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其 合金等；

3、前处理简单，产品耐腐蚀性、耐候性***，散热性能佳。

目前颜色受限制，只有黑色、***等较成熟，鲜艳颜色目前难以实现；成本主要受高耗电影响，是表面处理中成本高的其中之一。

四、豪克能技术

豪克能技术：利用冲击能和激发能的复合能对金属零件进行加工 ，从而获得镜面零件。

优点：不需要任何化学物质，加工实现绿色无污染低能耗；可以适应多种金属材质零部件的加工；同时有提高硬度耐磨性的优点

五、电镀 (Electroplating)

电镀：是利用电解作用使金属的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用的一种技术。

工艺流程：

前处理→无青碱铜→无青白铜锡→镀铬

1、镀层光泽度高，高品质金属外观；

2、基材为SUS、Al、Zn、Mg等；成本相对PVD低。

环境保护较差，环境污染风险较大。

六、粉末喷涂 (Powder coating)

粉末喷涂：是用喷粉设备（静电喷塑机）把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层；粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异（粉末涂料的不同种类效果）的***终涂层。

上件→静电除尘→喷涂→低温流平→烘烤

1、颜色丰富，高光、哑光可选；

2、成本较低，适用于建筑家具产品和散热片的外壳等；

3、利用率高，100%利用，环保；

4、遮蔽缺陷能力强；5、可仿木纹效果。

六、金属拉丝

拉丝：是通过研磨产品在工件表面形成线纹，起到装饰效果的一种表面处理手段。根据拉丝后纹路的不同可分为：直纹拉丝、乱纹拉丝、波纹、旋纹。

拉丝处理可使金属表面获得非镜面般金属光泽，同时拉丝处理也可以消除金属表面细微的瑕疵。

七、喷砂

喷砂:是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料高速喷射到需处理工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，获得一定的清洁度和不同的粗糙度的一种工艺。

1、实现不同的反光或亚光。

2、能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的档次。

3、清楚前处理时遗留的残污，提高工件的光洁度，能使工件露出均匀一致的金属本色，使工件外表更美观，好看。

八、抛光

抛光：利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。

针对不同的抛光过程:粗抛(基础抛光过程)，中抛(精加工过程)和精抛(上光过程)，选用合适的抛光轮可以达到很好抛光效果，同时提高抛光效率。

提高工件的尺寸精度或几何形状精度，得到光滑表面或镜面光泽，同时也可消除光泽。

九、蚀刻

蚀刻：通常所指蚀刻也称光化学蚀刻，指通过***制版、显影后，将要蚀刻区域的保护膜去除，在蚀刻时接触化学溶液，达到溶解腐蚀的作用，形成凹凸或者镂空成型的效果。

***法：工程根据图形开出备料尺寸-材料准备-材料清洗-烘干→贴膜或涂布→烘干→***→显影→烘干-蚀刻→脱膜→OK

网印法：开料→清洗板材(不锈钢其它金属材料)→丝网印→蚀刻→脱膜→OK

1、可进行金属表面细微加工；

2、赋予金属表面特殊的效果；

蚀刻时采用的腐蚀液体（酸、碱等）大多对环境具有危害。

十、PVD真空镀

物***相沉积（PVD）：是一种工业制造上的工艺，是主要利用物理过程来沉积薄膜的技术。

PVD原理示意图

PVD前清洗→进炉抽真空→洗靶及离子清洗→镀膜→镀膜结束，冷却出炉→后处理（抛光、AFP）

达克罗技术的优缺点

优点

1.高耐热性：达克罗可以耐高温腐蚀，耐热温度可达300℃以上。而传统的镀锌工艺，温度达到100℃时就已经起皮报废了。

2.很好的耐蚀性能：达克罗膜层的厚度仅为4-8μm，但其防锈效果却是传统电镀锌、热镀锌或涂料涂覆法的7-10倍以上。采用达克罗工艺处理的标准件、管接件经耐盐雾试验1200h以上未出现红锈。

3.良好的渗透性：由于静电屏蔽效应，工件的深孔、狭缝，管件的内壁等部位难以电镀上锌，因此工件的上述部位无法采用电镀的方法进行保护。达克罗则可以进入工件的这些部位形成达克罗涂层。

4.无氢脆性：达克罗的处理工艺决定了达克罗没有氢脆现象，所以达克罗非常适合受力件的涂覆。同时有提高硬度耐磨性的优点五、电镀(Electroplating)电镀：是利用电解作用使金属的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用的一种技术。5.结合力及再涂性能好：达克罗涂层与金属基体有良好的结合力，而且与其他附加涂层有强烈的粘着性，处理后的零件易于喷涂着色，与有机涂层的结合力甚至超过了磷化膜。

缺点1.达克罗的烧结温度较高、时间较长，能耗大。

2.达克罗涂层的导电性能不是太好，因此不宜用于导电连接的零件，如电器的接地螺栓等。

3.达克罗中含有对环境和******的铬离子，尤其是六价铬离子具有致***作用。

4.达克罗涂层的表面颜色单一，只有银白色和银***，不适合汽车发展个性化的需要。不过，可以通过后处理或复合涂层获得不同的颜色，以提高载重汽车零部件的装饰性和匹配性。

5.达克罗的表面硬度不高、耐磨性不好，而且达克罗涂层的制品不适合与铜、镁、镍和不锈钢的零部件接触与连接，因为它们会产生接触性腐蚀，影响制品表面质量及防腐性能。

金属粉末充模模拟机理和颗粒模拟的使用

对于多相填充流，人们发现可以因为剪切力作用，或是颗粒间的相互作用而形成些独特的结构。较好的克服粉尘飞扬，减少配合剂的损失，改善产品质量与工作环境。特性使得这一现象尤为突出。这就带来了一些问题，比如：流体是否均匀，流体是否是多相的且每个组分是否都起着***的作用来影响整个流体的流动性。通过观察流道横截面上的流体可以发现许多有趣的现象。和中显示的是横截面的放大图，显示出了相的分离以及年轮一样的结构。上面图片中的白色条纹是相分离的一种表征，那里是一些粘结剂中的低熔点组分。在这样的地方很容易产生裂纹。这种结构明显表明流体是多相的，甚至可能是类固体的。所以实际上的MIM喂料熔体是非均质的流体，其运动方式和均质流体存在着差异。

　　在粉末-粘结剂两相体系中，粉末颗粒和粘结剂之间存在着强烈的相互作用，因此颗粒附近粘结剂的运动将受到一定的限制。技术特点：拉丝处理可使金属表面获得非镜面般金属光泽，同时拉丝处理也可以消除金属表面细微的瑕疵。在这个模型里，将具有不规则形状的粉末简化为规则球形的颗粒，每个颗粒周围包覆着一层粘结剂，这层粘结剂随颗粒一起运动，即将其看成一个复合单元。粘结剂的厚度假定是常数，以此确保系统质量的恒定。尽管这些复合单元的周围还有自由粘结剂的存在，且其粘性制约了粉末颗粒的运动，还是可将复合单元看成是不受外围粘结剂介质的影响。

　　修正颗粒模型颗粒模型较为充分地考虑了MIM喂料的独特性，可以描述粉末的运动情况，因此这个模型在简单计算每个粉末颗粒的实际运动情况方面较为精准，但对于实际的三维问题，颗粒模型的微观分析需要大量的单元，且容易造成计算的发散。近些年，国内长三角地区通过对MIM技术的引入，随着不断地探索实践，已经成功运用到汽车零部件、3C数码类、***器械、工具锁类等多个热门领域。很难将其应用到诸如粉末等微细粉末的分析。所以必须对已有的颗粒模型进行一定的修正。展示了通过这种颗粒模型模拟出来的MIM喂料充模的情况。从中可以较清楚地看出密度分布的不均匀性。

　　结论由于MIM喂料在模腔中的流动可以看成是固-液两相流动，所以采用传统的连续介质模型来进行流动模拟存在较大的偏差。二、电泳(ED)电泳：用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。很多研究表明，MIM喂料在充模过程中将发生粉末和粘结剂分离的现象。通过这种方法可以直接考察粉末特性（粒度、粒径分布、密度和形状等）对流动过程的影响。从而可以监视流动过程中粉末的运动、聚集以及密度变化分布情况和两相分离等特殊现象。为了简化三维问题中的计算，还在基于修正颗粒流体动力学的基础上对该模型进行了修正。