金属表面处理技术介绍.pptx
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1、金属表面处理技术介绍-工业设计部铝合金:冲压不锈钢:冲压喷砂、拉丝、蚀刻、NIL、阳极氧化喷砂、拉丝、NIL、ED、PVD金属材料工艺概况铝合金:锻压铝挤喷砂、拉丝、阳极氧化铝合金:压铸阳极氧化、喷漆不锈钢:锻压压铸PVD粉末冶金:PVD喷砂拉丝NIL阳极铝合金表面处理铝合金铝合金表面处理技术表面处理技术铝合金表面处理1.喷砂制程介绍 喷砂制程输送帶素材铁砂喷枪气压治具喷砂机示意图喷砂参数控制系統 喷砂制程喷砂机铝合金表面处理喷砂定义:喷砂定义:喷砂是用机械或净化的压缩空气,将砂流强烈地喷向金属制品表面,利用磨料强力的撞击作用,打掉其上的污垢物,达到清理或修饰目的的过程;喷砂用途:喷砂用途:1
2、、除掉零件表面的锈蚀、焊渣、积碳、旧油漆层、油污等;2、除去铸件、锻件或热处理后零件表面的型砂及氧化皮;3、除去零件表面的毛刺或方向性磨痕;4、降低零件表面的粗糙度,以提高油漆和其它涂层的附着力;5、使零件呈漫反射的消光状态;喷砂种类:喷砂种类:喷砂分干喷砂和湿喷砂两种。干喷砂:干喷砂:干喷砂加工的表面较为粗糙,干喷砂分机械喷砂与空气压力喷砂两种类型,采用的喷砂机有自流式、离心式、吸入式和压力式等,生产上常用的是吸入式和压力式为主。干喷砂砂型:干喷砂砂型:干喷砂常用的砂料是氧化铝砂(含天然和人造两种)、石英砂(二氧化硅)、铁砂、碳化硅(人造金钢砂)等。以采用铝钡土(氧化铝砂)为最好。因其不易粉
3、化,劳动条件好,砂料还可以循环使用。碳化硅砂虽也有上述优点,但因过于昂贵,很少使用。国内应用最多的还是石英砂。它虽易粉化,但有不污染零件的优点。零件厚度、砂粒粒径与压缩空气压力的关系(干喷砂)零件类型石英砂粒尺寸/mm 压缩空气压力/kPa1厚度3mm的大型钢铁件2.53.52504002厚度3mm的中型钢铁件1.02.01502503小型、薄壁零件、黄铜件0.51.01001504厚1mm以下的钢铁钣金件0.5以下501005铝及铝合金零件0.5以下50100 喷砂制程湿喷砂种类及原理(湿喷砂)喷砂种类工作原理特点1雾化喷砂砂料从装有文氏管的压缩空气系统送至喷头,以雾化水-砂流冲击零件表面只
4、有通过改变砂料粒度才能改变被喷砂表面的粗糙度值2水-气喷砂由泥砂泵以高压将水-砂料经软管输送到喷头,并在喷头通入压缩空气,以喷出的高速水砂流冲击零件表面改变压缩空气压力,就能改变喷砂表面粗糙度值3水喷砂不使用压缩空气的水砂流喷砂。水、砂分装,在流向喷嘴前混合后喷向零件表面只能通过改变水压,才能改变喷砂表面的粗糙度值PS:湿喷砂所用的砂料与干喷砂相同。湿喷砂的水砂比值,一般控制在7:3为宜。320400目的水砂粒中,应加入10%的膨润土作为悬浮剂,防止砂粒沉入贮存箱底。钢铁件湿喷砂时,水中可加入0.5%碳酸钠和0.5%的重铬酸钠作缓蚀剂。湿喷砂:湿喷砂:湿喷砂是在砂料中加入定量的水,使之成为砂水
5、混合物,以减少砂料对零件表面的冲击作用,从而减少金属材料的去除量,使零件表面更光洁。湿喷砂类型:湿喷砂类型:湿喷砂通常有雾化喷砂、水-气喷砂和水喷砂三种类型,生产上最适用的是水-气喷砂。喷砂制程铁砂砂粒有很多番号,例如:80#、100#、120#.番号越小砂粒颗粒越粗,因此噴出的沙面效果越粗糙砂粒循环使用会损耗变细,达到一定程度需要通过一层层筛网,过滤后再投入使用砂粒过滤100#120#喷砂制程 喷砂制程喷砂參數:1、砂型番号2、喷砂压力(單位:KG)3、输送帶速度(單位:HZ)影响砂面的粗細影响砂面的深淺影响砂面的密度检验:可通过粗糙度仪進行检验,同塑胶件普通咬花相似。重点数据:Ra、Rz、
6、Rpc标准板样品标准板样品铝合金表面处理2.拉丝制程介绍输送帶铝材压力尼龙轮尼龙轮拉丝机示意图拉丝制程尼龙卷紧轮尼龙飞翼轮1、尼龙轮有从小到大的多种番号,例如:80#、100#、120#.此番号为尼龙轮内所含沙粒的粗细番号,而非尼龙轮表面粗糙度2、番号越小所含沙粒越粗,因此拉出的丝纹越粗。长直较深丝纹一般常用卷紧轮,短碎较浅丝纹一般常用飞翼轮拉丝制程拉丝参数:1、尼龙轮番号2、尼龙轮转速(单位:HZ)3、尼龙轮压力(单位:A或KG)4、输送带速度(单位:HZ或米/分钟)影响丝纹的粗细影响丝纹的长短比例效果影响丝纹的深浅影响丝纹的長短比例效果举例:1、尼龙轮番号、压力一定。输送速度保持不变,转速
7、越快,丝纹越长直效果;转速越慢,丝纹越短碎效果2、尼龙轮番号、输送速度、转速一定。压力越大,丝纹越深;压力越小,丝纹越浅(如图)上限(深)压力:3.6KG下限(浅)压力:2.8KG拉丝制程铝合金表面处理3.NIL制程介绍 NIL制程NIL|NanoImprintLithography(纳米压印光刻技术)NIL的基本思想是通过模版,将图形转移到相应的衬底上,转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜,通过辐照方法使衬底表面结构硬化从而保留下转移的图形,整个过程包括油墨印刷和压印两个过程。NIL制程特点1、相对阳极制程,NIL制程环保、污染小、工序简单;生产能耗小,颜色丰富;2、不同角度观看,产品光泽及图
8、案视效变化丰富;3、精炼的触觉感受;NIL Process Instruction鋁板 or SUS第一次上光透明介质层(媒介印刷一&铝板加强附着力)滚轮上色膜厚約2-3um,120180_30min印刷一 白色or灰色or其他颜色涂层,膜厚约2-3um顏色易受最终外观颜色决定滚轮上色120180_30min印刷二 颜色层的底色层,膜厚约2-3um,滚轮上色銀粉跟珍珠粉依具体状况是否在此层添加第二次上光透明介质层(媒介UV胶&印刷三加强附着力)滚轮上色120180_30minUV 胶(约20,pattern及触感)+压印(影响光泽度主要涂层)受母版所翻子版表面品质影响光泽採用子版滚轮压印印刷三
9、(主色层,也是決定金属层次感的”关键”涂层)颜色层的面色层,銀粉跟珍珠粉都会设计在这层膜厚約2-3um,120180_30min滚轮上色銀粉颗粒有可能因為过滤不均造成颗粒狀分布在表面若顏色底色确定,大批量前处理需完成到印刷二后,先確认首件,再整批往后制作影响:顏色/光泽/金属感关键的三个涂层 NIL Layers Analysis滚轮上色工站第一次上光印刷一印刷二印刷三第二次上光铝板采用滚轮前进(人工进板)NIL Rolling Print ProcessAL+前处理到上光二UV胶PET子版(透明,约2.5mm)由母板翻出,表面转印Patten;PET材质较软,通过表面涂UV胶,贴附于有pat
10、tern母版上以转印pattern。滚轮水平前进滚轮水平退回UV胶压印完成后经UVCuring后固化NIL Imprint Process紫外线照射压印PET 子板介绍紫外线照射UV胶PET材料(透明,约2.5mm)母版(表面处理出Pattern)-不锈钢(喷砂&蚀刻)-铝板(发丝&雷雕)PET子板合模脱模UV胶固化产生patternItemNILIMRAnodize设计颜色Print(颜色丰富)凹版印刷阳极染色表面处理触感丰富触感丰富(模具处理)触感受限较多制程复杂等级低中高生产MOQ烘烤靜置(如為雙面蝕刻需印刷兩次)手法相同:印刷烘烤靜置印刷烘烤靜置 感光油墨本身具有耐酸鹼特性,蝕刻製程中
11、需進行一連串化學反應程序,應採用附著性佳、品質穩定的油墨來源,避免化學反應中油墨變異造成外觀不良。感光油墨的塗佈作業會影響後續蝕刻圖紋成效,作業環境需在無塵室黃光區進行InkMetalPrinting&SprayingInkPrinting&SprayingInk 塗佈感光油墨塗佈感光油墨於黃光區進行工作InkMetalInk雙面印刷(for雙面蝕刻)單面印刷(for單面蝕刻)塗佈方式&面積壓膜網印噴墨整版需經過曝光顯影,紋路邊緣清晰需經過曝光顯影,紋路邊緣清晰需經過曝光顯影,紋路邊緣清晰局部紋路不需曝光,印刷邊緣易有毛邊蚀刻流程铝合金表面处理InkFilmUVMetal定位孔FilmUVEx
12、posure於黃光區進行工作UVExposureUVExposure 曝光曝光塗佈好的感光油墨,需經由曝光製程固化所需圖形。塗佈好感光油墨的素材,透過菲林片將所需紋路曝光於素材上,經由UV光照射形成固化。當感光膠遇上“UV紫外線”就會產生光聚合作用,目的是張產生了光聚合作用的感光膠固體化。曝光後的塑材呈現產品的紋路,但不清晰,外觀不良在曝光製程無法進行檢驗,需透過顯影才能檢測外觀狀態。感光油墨的塗佈作業會影響後續蝕刻圖紋成效,作業環境需在無塵室黃光區進行。铝合金表面处理經菲林遮蔽的紋路無法曝光固化感光油墨,所以固化所需圖形DevelopingMetalInk顯影劑DevelopingDevel
13、oping 顯影顯影入料顯影水洗全乾(吸乾+吹乾+烘乾)出料曝光好的素材,經由顯影劑確認印刷紋路。顯影線為流水線設備,透過溫度與顯影劑將感光油墨顯現於素材上。管控條件:時間(流速)、顯影液濃度及溫度條件於黃光區進行工作經顯影過的樣品铝合金表面处理Etching Etching 蝕刻蝕刻蝕刻蝕刻入料蝕刻水洗全乾(吸乾+吹乾+烘乾)出料蝕刻線分為立式與臥式兩種設備,立式採浸泡式,將工件吊掛於掛具,控制每批槽液浸泡時間,臥式採流水線,線內採噴盤設計,蝕刻液經由噴嘴連續沖蝕工件以達到腐蝕效果,噴嘴透過壓力條件均勻沖蝕工件,同時採定時噴水防止蝕刻藥液在製程中斷產生結晶。蝕刻深度主要取決於時間(流速)、蝕
14、刻液濃度及溫度條件。蝕刻過程中,蝕刻藥水隨著時間與蝕刻數量慢慢老化,蝕刻液濃度比會逐漸下降,必須定時進行濃度添加。蝕刻液主要分為氯化鐵&氯化鈉,適用於不同金屬材質氯化鐵SUS;氯化鈉AL全蝕刻於臥式流水線作業需進行兩面蝕刻,兩面蝕刻液壓力相同,造成塑材蝕穿。蝕刻線管控項目:藥劑濃度,溫度,時間(流速)MetalInk蝕刻劑Etching(半蝕半蝕)Etching(全蝕全蝕)InkMetalInk蚀刻VS冲压ChemicalEtching&LaserCuttingComparison(ForKAQB0LogicUpperMesh)ComparisonItemChemicalEtchingLase
15、rCuttingPhotoProcessDetail上料清洗印刷烘烤爆光顯影蝕刻脱膜烘烤全檢上料鐳雕下料全檢Advantage優點1.Capacity:以批次計算,產能較高2.Equipment:設備投入門檻較低3.Cost:具價格優勢4.Cosmetic:可控制較深的線段深度,線段平滑且乾淨1.Process:製程工站單純2.Quality:線段控制精準,穩定性良好3.YieldRate:良率較高(9095%)Disadvantage缺點1.Process:製程工站繁複2.Quality:線段穩定性較差,存在浮動公差3.YieldRate:良率較低(8085%)1.Capacity:以單Pa
16、rt計算,產能較低2.Equipment:鐳雕機設備投入門檻較高(且須考量機台尺寸)3.Cost:價格成本較高4.Cosmetic:線段深度受限,控制較淺,線段經高溫燒結後呈鋸齒狀ProcessControlKeyPoint1.曝光時間2.蝕刻時間3.脫膜控制1.傳導電流2.鐳射功率蚀刻VS冲压Chemical Etching holes&Stamping holes Comparison(For KAQB0 Speaker Mesh)Comparison ItemChemical Etching holesStamping holesPhotoProcessDetail上料清洗雙面印刷+雙面
17、烘烤爆光顯影雙面蝕刻脱膜烘烤全檢上料沖孔下料全檢Advantage優點1.Leadtime:開發週期短2.Cosmetic:可做到較小的孔徑&pitch(適用於特殊孔&留邊設計)3.Rework:重工性佳4.1.Process:製程工站單純2.Cosmetic:孔徑邊緣平整3.Quality:沖孔形狀單一4.YieldRate:良率高(95-97%)Disadvantage缺點1.Process:製程工站繁複2.Cosmetic:孔徑為漏斗型3.Quality:孔徑大小不一,有擴孔現象4.YieldRate:良率較低(80-85%)1.Leadtime:模具開發週期長2.Cosmetic:孔徑
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