表格模板-产品造型材料与工艺第6讲金属表面处理与装饰技术 精品.ppt

第二章第二章 金属材料及其加工技术金属材料及其加工技术n第一节 常用金属材料及其特性n第二节 金属材料成型与工艺性n第三节 金属表面处理与装饰技术种类种类效果效果手段手段使表面平滑光亮美观,具有凹凸肌理机械加工:切削研磨研削化学方法:研磨表面清洗蚀刻电化学抛光改变材料表面的色彩肌理及硬度,提高金属表面的耐蚀性耐磨性及着色性能化学热处理:渗碳化学转化膜:电化学阳极氧化发黑表面淬火改变材料表面的物理化学性质,赋予材料新的表面肌理色彩和辉度金属被覆:电镀有机物被覆:涂装塑料衬里陶瓷被覆:搪瓷景泰蓝第三节 金属表面处理与装饰技术n1 铝及铝合金的氧化与着色处理n2 钢铁的氧化与磷化处理n3 铜及铜合金的氧化处理n4 金属热处理n1 镀层装饰技术n2 涂层装饰技术n3 搪瓷被覆技术金属表面处理与装饰的作用？n保护产品外观美，延长使用寿命n美化、装饰产品n产品造型设计师要了解表面处理与装饰技术的特点，会正确合理的选用。一、金属材料的表面改性处理 n指金属表面的后，在金属表面生成膜层，该膜层叫转化膜。：n电化学转化膜。n化学转化膜：氧化膜、铬酸盐膜、磷酸盐膜。基体金属直接参与成膜反应膜与基体结合力大.电绝缘，防腐，着色、装饰，应用极广。铝制品阳极氧化工艺流程铝制品阳极氧化工艺流程:铝工件-机械预处理-上挂具-脱脂-水洗-碱洗-水洗-中和-水洗-水洗-去离子水洗封闭-烘干-下挂具铝及铝合金的氧化与着色处理n1 铝及铝合金的铝及铝合金的氧化与着色处理n1 铝及铝合金的铝及铝合金的氧化与着色处理n2 铝及铝合金的铝及铝合金的氧化与着色处理n3 铝及铝合金着色着色铝及铝合金的氧化与着色处理n3 铝及铝合金铝及铝合金的氧化与着色处理n3 铝及铝合金n3 铝及铝合金n3 铝及铝合金阳极氧化阳极氧化材料：铝合金 阳极氧化染色艳丽、色域宽广，染色后的产品颜色明亮、有光泽感，现被广泛运用在数码等产品中。铝制品阳极氧化工艺流程铝制品阳极氧化工艺流程:铝工件机械与处理上挂具脱脂水洗碱洗水洗中和水洗阳极氧化水洗着色去离子水洗封闭烘干下挂具钢铁的氧化与磷化处理n1 钢铁的氧化处理n钢铁的化学氧化（发蓝） n将钢铁零件浸在浓碱溶液中煮沸，在金属表面生成稳定的四氧化三铁的过程。四氧化三铁氧化膜呈蓝黑色，故又称“发蓝”n常温发黑:浸入硫酸和硫酸铜溶液,用脱水缓蚀剂、石蜡封闭。n特点：n简便、经济。n膜厚0.5-1.6um,吸附性好，发蓝后可浸油或填充处理，进一步提高膜层的耐蚀性。n膜薄，不影响零件的装配尺寸；对表面光洁要求高或抛光的精密件，发蓝后表面既亮又黑，可防护和装饰。n一般不产生氢脆现象，适用于高强钢薄钢片、氢脆敏感弹簧件等发蓝钢铁的氧化与磷化处理n2 钢铁的磷化处理n将零件进入磷酸盐溶液中进行化学处理，在金属表面生成难溶于水的磷酸盐膜的过程。n特点：n膜厚3-20um,或更厚。膜与金属基体有较好的结合，对大气及各种有机油类、苯、甲苯等气体燃料有很好的耐蚀性；n对润滑油有很好的吸附性，不粘附熔融金属、不影响零件的焊接性能n是高电阻膜层，有很好的电绝缘性n不足：膜机械强度不高，有一定脆性，有氢的析出，应注意氢脆问题，如对高强钢铜及铜合金的氧化处理“铜绿”：铜在潮湿的大气和海水条件下容易腐蚀，在水、二氧化碳、氧的作用下生成腐蚀产物碱式碳酸铜。耐蚀处理方法：耐蚀处理方法：n1 过硫酸盐碱性溶液氧化法n2 铜氨溶液化学氧化法n3 古铜色化学氧化铜镀层n4 碱性溶液电化学氧化法铜及铜合金的氧化处理n1 过硫酸盐碱性溶液氧化法n 在由氢氧化钠和过硫酸盐配好的过硫酸钾溶液中经60-65度浸煮，生成黑色氧化膜。铜及铜合金的氧化处理n2 铜氨溶液化学氧化法n适合含铜52%-68%的黄铜件，所得氧化膜为蓝黑色。n氧化膜质量比过硫酸盐法氧化膜差，为提高防护能力，可再涂以清漆。铜及铜合金的氧化处理n3 古铜色化学氧化铜镀层n在制件镀铜后，在硫酸溶液中活化，再以过硫酸盐碱性溶液氧化。n色泽雅致、美观大方、古色古香；化学氧化后，可进行机械抛光或滚光，再浸涂清漆，提高防蚀和变色能力铜及铜合金的氧化处理n4 碱性溶液电化学氧化法n以铜制件为阳极，置入氢氧化钠热溶液中，钢或镀镍钢板作为阴极，通以直流电，形成黑色氧化膜。n适用于各种牌号的铜合金。金属的热处理n在固态下进行加热、保温和冷却以获得所需组织与性能的工艺n分三大类n整体热处理：退火、正火、淬火、回火n表面热处理：表面淬火+回火，气相沉积.高硬度耐磨.n化学热处理：渗碳、渗氮等.耐磨.整体热处理 （加热保温冷却）n对工件进行整体加热，以改善整体组织和性能的处理工艺n退火退火：加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却n对钢铁，去内应力，退火温度500-650度。n正火正火：加热到临界温度以上30-50度，保温适当时间后，在空气中冷却。冷却速度比退火快，组织细小，强度、硬度、韧性都高于退火，且塑性基本不降低n淬火淬火：加热到临界温度以上，保持一定时间后快速冷却,或高硬度的组织n回火回火:钢件淬硬后加热到临界温度以下某一温度,保温一定时间后冷却到室温.将降低脆性消除残余应力,如不及时回火,工件会变形开裂.二、金属材料的表面装饰n定义 也称金属材料的表面被覆处理，表面被覆处理层是一种皮膜。n1 镀层装饰技术n电镀、化学镀、真空蒸发沉积镀、气相镀n2 涂层装饰技术n3 搪瓷被覆技术二、金属材料的表面装饰n1 镀层装饰技术n在制品表面形成具有金属特性的镀层。n作用：n可提高制品的耐蚀性和耐磨性n增强制品的表面色彩、光泽和肌理的装饰效果n提高制品的品位和档次电镀n通过电解方法在固体表面获得金属沉积层的过程。n目的：改善外观，耐蚀、耐磨n原理：电镀金属作为阳极逐渐溶解，补充镀液中的金属离子，在阴极金属离子还原反应后沉积在工件表面。n镀铬、镍n预处理（活化处理等）电镀后处理（钝化处理等）l镀层装饰采用电镀、化学镀、真空蒸发沉积镀等方式对金属表面进行处理。镀层色彩艳丽、色域宽广，装饰效果很好，并且对金属表面起到了防腐蚀、防划伤的保护作用。镀层装饰在电子产品中应用广泛，丰富绚丽的色彩满足了当今人们追求时尚感、年轻感和个性化的要求。手机手机电镀饰品二、金属材料的表面装饰n2 涂层装饰技术（简称涂装）n在制品表面形成以有机物为主体的涂层，并干燥成膜的工艺。一般分三步：前处理、涂敷、涂层干燥。n作用：n保护：防腐蚀、划伤、脏污；n装饰：色彩、光泽、肌理；n特殊作用：隔热、绝缘、耐辐射、阻尼、杀菌、吸收雷达波、隔音、导电等n缺点：工艺不当，易出现劣化、脱落、起泡、膜下浸蚀等二、金属材料的表面装饰n3 搪瓷被覆技术n公元前3世纪在埃及已有了铜器表面的搪瓷技术。n后来发展为景泰蓝工艺，工业上称。n用玻璃质材料在金属制品表面形成一被覆层，然后在800度左右进行一定时间的烧制而成。铁、铜、铝、不锈钢以及金、银都可被覆搪瓷和景泰蓝。n不足：受到冲击、急剧温度变化，易剥落n新技术 层压塑料薄膜n用层压法把塑料薄膜粘结在钢板上。n利用粘结剂将钢材基件和塑料薄膜粘结在一起，膜层上可以压制图案、花纹。n丙烯酸树脂薄膜：20年不退色、脱落，75um厚，主要用于建筑装饰层压于镀锌钢板n氯乙烯薄膜：优良的韧性、耐候性、抗腐蚀，膜色彩鲜艳、品种繁多，厚200um，用于钢板和钢带，各工业部门都有应用n聚乙烯薄膜：100-300um厚,可压制或印刷花纹，有良好的绝缘性和抗刮伤性，建筑上用于隔墙材料，仪表工业用于外罩n聚氯乙烯薄膜：良好的耐候性、耐热性和耐化学药品性能，最高持续工作温度100度，后12-100um,可在镀锌钢板和铝板上层压，有很强的抗老化性能，用于建筑装饰面板和室外器材，20年不退色、脱落和开裂n热浸涂层n将金属制件浸入另一种低熔点熔融金属中获得金属涂层的一种方法。有：锌、锡、铝、铅，基体材料主要有钢铁、铸铁、铜n“纯熔融金属熔融金属与基体金属的合金层基体金属”：标准热浸涂层组织n热浸涂层n热浸层：经济、实用，有良好的耐磨性和耐蚀性，用于在室外暴晒使用的钢材，热浸镀锌板n热浸层：在有机酸中稳定、无毒、不易变色，多用于包装工业和食品罐头工业n热浸涂： 主要用于包覆电缆及汽车汽油箱n热浸镀铝：用于汽车底盘等耐常温大气腐蚀n暂时性防护涂层n指当需要使用金属材料或制件时，n涂层：防锈油、防锈纸、可剥性塑料等非金属材料三、精加工处理n1 切削与研削加工n2 研磨n3 蚀刻n1 切削和研削n研削：利用砂轮对金属表层进行加工的方法。n行磨n高精度切削加工 n2 研磨n通过坚硬细微的研磨料进行的机械研磨n通过电解金属表面溶解而进行的电解研磨n通过试剂作用引起的金属化学溶解而进行的化学研磨n电解研磨和化学研磨：金属表面凸部选择性溶解而使表面平滑。l表面研磨抛光利用机械或手工，用研磨材料对金属表面进行处理。经过加工处理后的金属表面细腻、光感强烈，给人以精致和高品质的感觉。图中产品的材料自上而下分别是不锈钢、钛合金、银。对于不同材质的金属，由于其硬度的不同，研磨抛光使用的研磨材料也不同。其中，高级的银器均由手工打磨而成。由于银的硬度很低，又属于贵重金属，银器的研磨抛光非常考验手艺。做工精良的银器由于其美丽的光泽，常给人优雅高贵的感觉。茶壶茶壶打火机打火机容器容器l表面金属拉丝金属拉丝分为直纹、乱纹、波纹和螺旋纹四种。其中直纹拉丝在产品设计中应用最为广泛。直纹金属拉丝效果给人以强烈的速度感、科技感和时尚感，在现代产品设计，尤其是电子产品设计中应用非常广泛。例如在数码相机、手机、笔记本、MP3、MP4等中十分常见，凸显了产品时尚、简约、现代的特性。数码相机数码相机n3 蚀刻n利用化学药品的作用使被加工金属表面的特定部位浸蚀溶解而形成的凹凸模样的一种加工方法。n用耐药品浸蚀膜（隔离模式掩蔽膜）覆盖整个金属表面，然后用机械或化学方法去除要求凹下去的部位的膜，最后进入药液进行溶解。n例如 17世纪发明的铜板画：涂蜡硝酸液浸蚀；金属刻蚀画l表面蚀刻利用化学药品的作用使被加工金属表面的特定部位浸蚀溶液而形成凹凸纹样的加工方法。表面蚀刻适用于细节的处理和加工表面装饰性纹饰，有较高的加工随意度，可以加工各种复杂纹样，在产品设计中应用广泛，有很强的装饰性。手机手机金属材料表面处理的分类种类种类效果效果手段手段使表面平滑光亮美观,具有凹凸肌理机械加工:切削研磨研削化学方法:研磨表面清洗蚀刻电化学抛光改变材料表面的色彩肌理及硬度,提高金属表面的耐蚀性耐磨性及着色性能化学热处理:渗碳化学转化膜:电化学阳极氧化发黑表面淬火改变材料表面的物理化学性质,赋予材料新的表面肌理色彩和辉度金属被覆:电镀有机物被覆:涂装塑料衬里陶瓷被覆:搪瓷景泰蓝地灯、顶灯小结n1 铝及铝合金的氧化与着色处理n2 钢铁的氧化与磷化处理n3 铜及铜合金的氧化处理n4 金属的热处理n1 镀层装饰技术n2 涂层装饰技术n3 搪瓷被覆技术n4 层压塑料薄膜n5 热浸涂层n6 暂时性防护涂层金属表面处理与装饰技术n1 切削与研削加工n2 研磨n3 蚀刻