产品设计制造中的表面处理工艺

4、印附着力好

热烫转印箔对被装饰塑件有很高的粘附强度,覆盖于彩色和金属层的保护面漆使烫印表面能满足技术规格所要求的物理化学性能,不易起层脱落。

5、无污染

烫印采用的是干印刷法,与涂装、电镀、金属的氧化与着色处理相比,无污染,清洁卫生,大大改善了操作人员的环境和工作条件。

塑料涂装的作用

塑料易于着色,然而塑料的着色有很多局限性,如不显本色、颜料用量大、成本高等。

为了提高塑料的装饰性能,需要涂装才能实现如套色装饰、增加表面的花色品种和光泽,使工程塑料具有金属外观,遮盖塑料制品的表面缺陷(银丝、水塌坑、不明显的拼缝、色斑污点等)以及深色塑料的着色等,另外塑料冷藏还可起到保护作用和一些特种功能。塑料虽不会生锈,也不会迅速地溶解于酸类中。但是,塑料在不同程度上易受紫外线、氧、水分、沼气、溶剂及其它化学药品的腐蚀,其耐磨性能和机械性能也不如金属,易受机械损伤,因此塑料制品同样需要保护,如①防光老化和防氧化,在塑料内部混入防紫外剂和抗氧化剂,虽可提高产品耐候性,但成本极高。用抗氧化剂和防紫外线剂混入涂料,涂布于塑料制品的表面,可以屏蔽紫外线,隔绝氧气。②防溶剂腐蚀和化学药品的腐蚀和化学药品的腐蚀,除了聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯以外,许多热塑性塑料的耐深剂性较差,故这些制品同有机溶剂接触的部分,宜用合适的涂料保护。③防增塑剂挥发及渗出。④防吸湿。⑤防划伤、擦伤和磨伤。

近年来,特种功能涂料发展很快,塑料制品上涂布了这些涂料可以扩大塑料的应用范围。例如阻燃涂料和防火涂料可以防止赛璐珞制品、聚丙烯及不饱和聚酯玻璃钢瓦着火;用作透镜的光学塑料,需要涂布防反射涂料,抗静电涂料、耐磨涂料及抗划伤涂料等。

铝及其合金化学氧化工艺

化学氧化是不用外来电流而仅把制件置入适当溶液中,使其表面生成人工氧化膜。一般是将铝件浸在含有碱溶液和碱金属的铬酸盐溶液中,铝和溶液互相作用,很快生成AL2O3和AL(OH)3的薄膜。这种氧化膜具有较高的吸附能力,一般工业上作为表面涂装的底层,经化学氧化后进行涂装,可以大大地提高铝及其合金外观装饰件的搞蚀能力,使涂料的保持性增强。铝及其合金化学氧化的优点主要是生产效率高、成本低、不消耗电能,不需专门设备,适合于大批量生产。

铝及其合金的电化学氧化法

铝及其合金的电化学氧化法又称阳极氧化处理,是使铝制品获得抗腐蚀性能和装饰性表面的方法,在工业上广泛使用。该工艺像电镀的逆过程工件为电解电路的阳极,不是将一层材料(金属)加到工件表面上云,而是进行内部的反应,以增加通常存在于铝表面很薄的强保护氧化铝层的厚度。
1、 阳极氧化法

通过电解反应生成氧化膜。
2、 硫酸氧化法

广泛运用于防护装饰性的阳极氧化处理方面。
3、 铬酸氧化法

铝及铝合金用铬酸溶液阳极氧化处理的工艺过程。
4、 草酸氧化法

草酸阳极氧化工艺采用也比较广泛,它用于航空工业、电器工业、铝制品等以获得较优良的防护膜层。
5、 铝及其合金的其它阳极氧化法

(1)瓷质阳极氧化法

它又称仿釉氧化,此工艺是精饰铝及其合金的新方法,实际上是在铬酸阳极氧化法衍生而来的。当向铬酸电解液中添加草酸和硼酸后,在一定的工艺条件下,可用阳极氧化得到类似瓷釉或塘瓷乳白色氧化膜。具有良好的耐蚀性能,能着上各种颜色,有特殊的光彩(尤像塑料),可获得良好的装饰效果。瓷质氧化具有下列特点:①高的硬度和耐磨性;②优良装饰性,膜层与塑料相似,具有瓷釉般光泽、美观大方;③高耐蚀性,比一般氧化膜的耐蚀度高出1~2倍;④有良好的绝热性和电镀缘性;⑤良好吸附能力,它能染成各种颜色;⑥较好的遮盖能力,故对制件表面机械加工要求较低。适用于各种仪器、仪表、电子仪器上的零件,外观件以及日用品、食品用具的表面防护装饰层。

(2)红宝石膜氧化法

日本近来研究成阳极氧化合成红宝石膜新工艺,该工艺所得膜层外形及光学性能极为优异,用于光学、装饰等方面。这是一项新颖工艺、具有广泛应用前景的工艺方法。其方法是,首先采用常规阳极批发价格多孔膜(为无定形的AL2O3),并使多孔膜吸附铬离子,然后将吸附了铬离子的氧化膜在酸式硫酸盐熔盐中进行二次阳极氧化,借助于二次电解,使氧化膜结构从无定形向酇L2O3过渡,从而获得红宝石膜。铝氧化膜的颜色主要有:淡紫红色、浅灰黄色、浅灰色、灰色、土黄色等。氧化膜的莹光色有:深红、深紫、红、亮红色、亮紫色等。

(3)奶白仿喷漆式氧化法
其外观类似奶白的仿喷漆层。美观文雅,坚硬而耐腐蚀,尤其是在较长的时间内,膜的色泽不易消退。

(4)仿大理石色阳极氧化法

铝及其合金制件在600℃预退火1h,用氢氟酸、盐酸、硝酸及水(1∶1∶1∶1)混合剂浸蚀到出现粗结晶似的大理石花纹,然后在硫酸液中进行一般阳极氧化,并用1%~2%的苯胺染料溶液着色。由于阳极氧化时的氧化膜是在经退火、浸蚀后出现的粗结晶表面上形成的,其外观非常类似于天然的大理石,装饰性极强。

常用金属表面装饰电镀
  
镀铬

镀铬是目前产品造型设计中应用最广泛的镀层品种。铬是微带蓝色的银白色金属。不能用做防护性镀层,一般常用铜――锡合金、铜或镍层做底层、以防止基体金属遭受腐蚀。镀铬层主要有五种类型。
1、 防护――装饰镀铬

在铜、镍或合金镀层表面上镀一层铬,可获得结晶细密、美观光亮、有像镜面一样的银蓝色光泽(有的称为罩蓝),如汽车、火车、机床以及日常用具外部零件的装饰层。由于装饰镀铬层明光耀眼,因此,在产品造型中应避免用于大面积的外观装饰表面,以免由于强烈的反光刺激操作者和使用者的眼睛,而引起疲劳。
2、 镀黑铬

黑色给人一种肃穆、庄严、坚毅的感觉,在机器、仪表、建筑装饰材料、五金用具涂装零件中少不了黑色的组合匹配。表面装饰工艺获得黑色的方法很多,如涂黑漆、镀锌浸黑、铁及铜墙铁壁件的黑色氧化,铝及镁的化学和电化学氧化及染黑色、镀镍及黑铬等。从色泽均匀、耐磨、装饰――防护性等方面看,以黑铬的镀层为最佳,主要用于航空、仪表、相机等光学系统中,以及其它产品上用于装饰、作标志等场合。
3、 乳白铬

乳白铬的特点是无光泽、硬度低、无裂纹网、随镀层厚度的增加,气孔减少、抗蚀性好,在乳白铬镀层作刻度容易,且使用者不感到眼睛疲劳。乳白铬广泛用于工量具、机械设备中的分度盘、刻度盘、医疗器械等。
4、 镀硬铬

这种镀层的特点是通过厚的镀层来突出铬层本身的特殊性能。包括耐热、耐磨损、忍腐蚀,以及低的磨擦系数等。硬铬一般是直接镀在钢铁件表面,它的用途比较广泛。例如,高吨位水压机的大型柱塞等大型设备的部件用硬铬。它的用途比较广泛,许多由于腐蚀、磨损即将报废的部件、设备,如机床主轴、曲轴轴颈等,经过镀硬铬修复后可大大延长使用期限。
5、 多孔性镀铬

多孔性镀铬是耐磨镀铬的一种特殊形式,所不同的是镀层表面具有网状沟纹或点状孔隙,便于贮存润滑油,从而减小镀铬工件与其滑动配合工件间的摩擦,提高工件的耐磨性。主要用于内燃机的汽缸内腔,活塞环、滑动轴承、机床主轴等。

镀银

银是一种白色光亮、可锻、可塑及具有极强反光能力的贵金属。其硬度比铜稍低,比金高。银在碱液和某些有机酸中十分稳定,但易溶于硝酸和微溶于硫酸。在一般大气中,银是较稳定的,但在含有氧化物和硫化物的空气中,银镀层表面会很快变色,并迅速失去它的反光能力。另外银有优良的电性能,在所有金属中,银是导电性能最好的金属。由于银的导电性能好,因此它的接触电阻小,可以提高产品的电性能。
银有美丽的银白色光泽,常用于装饰的目的。银镀层主要用于仪器仪表工业、轻工产品、灯具、反光镜、探照灯等需要防护装饰性的电镀层和反光面镀层的物品表面。镀银的对象一般多是铜或铜合成金件。钢铁金属构件镀银,必须先镀上一层能防止金属受腐蚀的其它金属或合金层(如镉、黄铜、青铜等),经常与硬橡胶(含有硫)接触的零件不宜镀银。如果需要高度的光泽,则在镀前和镀后必须对零件进行精细的抛光处理。
镀银的方法主要有两大类,即氰化镀银和无氰镀银。氰化镀银是近百年来的老工艺,氰化镀银溶液稳定可靠,电流效率高,分散力和覆盖能力较好,镀层的品粒也比较细致,但由于其溶液中含有剧毒的氰化物,严重地危害电镀工人的健康,而且排出的废水会成为“公害”,这是最大的缺点。近来发展起来的无氟镀银,经过大量的试验和研究,获得了应用。

镀合金

随着工业生产和科学技术的发展,人们对金属的表面性能、外观提出了种种新的要求,如在产品大面积使用电镀时,人们越来越讨厌发光的电镀光泽,转向喜爱烟雾状的色调,以及如缎子般素雅的色调。因而开发了电镀合金。在此简单介绍几种在产品面饰中得到应用的装饰电镀合金。
1、 电镀锡――钴合金

电镀锡――钴合金与电镀钴的色调比较接近,但较为柔和而受到人们的喜爱。目前国外大都用来代替铬。电镀钴不易进行滚镀,而电镀锡――钴合金则可适用于小零件的滚镀。另外,电镀锡――钴合金具有优良均镀能力和滚镀能力,因而可适用于复杂形状的工件。如在底层上电镀双层镍,则其耐腐蚀性并不亚于电镀铬。为防止表面变色,应用浸渍铬酸盐的方法进行处理,这样还可提高它的耐腐蚀性。

它的外观呈淡玫瑰的色调,使人感到十分舒适,并具有优良的耐腐蚀性。如对有光泽的基材或在光亮镍的电镀层上,再施以锡――镍合金电镀,则可得到良好的光泽表面。如对无光泽的表面(梨纹)上进行电镀,则能重现该面的原有情况。电镀层的均镀能力非常优异,几乎完全没有整平作用,因而适用于要求极细线条及旋转加工制品的电镀。
2、 电镀铜――锡合金

低锡青铜镀层的色泽粉红色或金黄色,结晶细,它有较高的防蚀能力和良好的抛旋光性能,常作为防护――装饰性的镍底层,被广泛地用于轻工业、手工业、机械仪表工业和其它工业。中锡青铜镀层的色泽呈金黄色,防蚀能力较好。主要用做装饰性镀铬的底层。它的硬度和在空气中的稳定性比低锡青铜镀层高。但由于镀层的含锡量较高,作为防护装饰性镀层的底层在套铬后容易发花,这是中锡青铜镀层的弱点。高锡青铜镀层具有美丽的银白色光泽和良好的抛旋光性能,有较高的硬度和耐磨性,在工业设计中用来代替银或铬作为反光器械、仪器仪表、日用商品等防护――装饰性表面镀层。

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