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1、產(chǎn)品造型材料與工藝,第六講,第二章 金屬材料及其加工技術(shù),第一節(jié) 常用金屬材料及其特性 第二節(jié) 金屬材料成型與工藝性 第三節(jié) 金屬表面處理與裝飾技術(shù),第三節(jié) 金屬表面處理與裝飾技術(shù),一、金屬材料的表面處理 1 鋁及鋁合金的氧化與著色處理 2 鋼鐵的氧化與磷化處理 3 銅及銅合金的氧化處理 二、金屬材料的表面裝飾 1 鍍層裝飾技術(shù) 2 涂層裝飾技術(shù) 3 搪瓷被覆技術(shù) 三、其他面飾工藝,金屬表面處理與裝飾的作用？,保護產(chǎn)品外觀美，延長使用壽命 美化、裝飾產(chǎn)品 產(chǎn)品造型設(shè)計師要了解表面處理與裝飾技術(shù)的特點，會正確合理的選用。,一、金屬材料的表面處理,什么是金屬表面處理？有哪些處理方法、其特點如何？
2、指金屬表面的原子層與某些特定介質(zhì)的陰離子反應(yīng)后，在金屬表面生成膜層，該膜層叫轉(zhuǎn)化膜。 轉(zhuǎn)化膜可分為： 電化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜：氧化膜、鉻酸鹽膜、磷酸鹽膜。 特點：基體金屬直接參與成膜反應(yīng)； 應(yīng)用：電絕緣，防腐，著色、裝飾，應(yīng)用極廣。,鋁及鋁合金的氧化與著色處理,1 鋁及鋁合金的電化學(xué)氧化 定義 鋁及鋁合金零件在電解液中進行電化學(xué)氧化，因零件作為陽極，故也稱鋁陽極氧化 氧化膜的性質(zhì) 多孔性 吸附性好 硬度高、耐磨 電絕緣、絕熱 是有機涂料的良好底層,鋁及鋁合金的氧化與著色處理,1 鋁及鋁合金的電化學(xué)氧化 電化學(xué)氧化溶液的種類：以酸性電解液居多，有硫酸、鉻酸、磷酸、草酸等，其中硫酸應(yīng)用最廣（硫
3、酸陽極化）,鋁及鋁合金的氧化與著色處理,2 鋁及鋁合金的化學(xué)氧化 定義 指不用外來電流而僅把工件置入適當(dāng)溶液中，使其表面生成人工氧化膜。一般將鋁件浸入含有堿溶液和堿金屬的鉻酸鹽溶液中，鋁和溶液生成Al2O3和Al(OH)3的波膜，厚度0.54um。 特點： 強度差，易磨損，抗蝕性也差，質(zhì)柔軟，一般不易單獨使用。 但吸附性好，一般作為表面涂裝的底層。 生產(chǎn)效率高、成本低、不耗電能、不需專門設(shè)備，適合大批量生產(chǎn)，在面飾中大量采用。,鋁及鋁合金的氧化與著色處理,3 鋁及鋁合金氧化膜著色 （1）化學(xué)染色法 （2）整體著色法 （3）電解著色法 （4）干涉著色法,鋁及鋁合金的氧化與著色處理,3 鋁及鋁合金
4、氧化膜著色 （1）化學(xué)染色法 把氧化后的制件用有機染料或無機染料的水溶液來染色。 特點：目前多用有機染料，其色彩豐富、鮮艷,鋁及鋁合金的氧化與著色處理,3 鋁及鋁合金氧化膜著色 （2）整體著色法（無機著色法） 用硫酸和有機酸的混合物作氧化溶液，通以直流電，陽極氧化與著色同步進行 特點：著色膜對陽光和風(fēng)化作用穩(wěn)定性好；不足：耗電量大、成本高，已漸被電解著色取代,3 鋁及鋁合金氧化膜著色 （3）電解著色法 先在硫酸溶液常規(guī)陽極氧化，陽極氧化后的多孔性氧化膜在金屬鹽的著色液中電解著色。 特點：比染色法耐曬性好，比整體著色法能耗小、工藝條件易控制,,,3 鋁及鋁合金氧化膜著色 （4）干涉著色法 由電解
5、著色法發(fā)展而來，在陽極氧化和電解著色兩步法之間加一擴孔步驟，即先進性硫酸陽極化，然后磷酸陽極化，再電解著色 特點：顏色是由于氧化膜的上表面反射的光和氧化膜與鋁基體界面折射的光產(chǎn)生干涉的結(jié)果,,,鋁的電解著色,鋼鐵的氧化與磷化處理,1 鋼鐵的氧化處理 鋼鐵的化學(xué)氧化（發(fā)藍） 將鋼鐵零件浸在濃堿溶液中煮沸，在金屬表面生成穩(wěn)定的四氧化三鐵的過程。四氧化三鐵氧化膜呈藍黑色，故又稱“發(fā)藍” 特點： 簡便、經(jīng)濟。 膜厚0.5-1.6um,吸附性好，發(fā)藍后可浸油或填充處理，進一步提高膜層的耐蝕性。 膜薄，不影響零件的裝配尺寸；對表面光潔要求高或拋光的精密件，發(fā)藍后表面既亮又黑，可防護和裝飾。 一般不產(chǎn)生氫脆
6、現(xiàn)象，適用于高強鋼薄鋼片、氫脆敏感彈簧件等,發(fā)藍,鋼鐵的氧化與磷化處理,2 鋼鐵的磷化處理 將零件進入磷酸鹽溶液中進行化學(xué)處理，在金屬表面生成難溶于水的磷酸鹽膜的過程。 特點： 膜厚3-20um,或更厚。膜與金屬基體有較好的結(jié)合，對大氣及各種有機油類、苯、甲苯等氣體燃料有很好的耐蝕性； 對潤滑油有很好的吸附性，不粘附熔融金屬、不影響零件的焊接性能 是高電阻膜層，有很好的電絕緣性 不足：膜機械強度不高，有一定脆性，有氫的析出，應(yīng)注意氫脆問題，如對高強鋼,銅及銅合金的氧化處理,“銅綠”：銅在潮濕的大氣和海水條件下容易腐蝕，在水、二氧化碳、氧的作用下生成腐蝕產(chǎn)物堿式碳酸銅。 耐蝕處理方法： 1 過硫
7、酸鹽堿性溶液氧化法 2 銅氨溶液化學(xué)氧化法 3 古銅色化學(xué)氧化銅鍍層 4 堿性溶液電化學(xué)氧化法,銅及銅合金的氧化處理,1 過硫酸鹽堿性溶液氧化法 在由氫氧化鈉和過硫酸鹽配好的過硫酸鉀溶液中經(jīng)60-65度浸煮，生成黑色氧化膜。,銅及銅合金的氧化處理,2 銅氨溶液化學(xué)氧化法 適合含銅52%-68%的黃銅件，所得氧化膜為藍黑色。 氧化膜質(zhì)量比過硫酸鹽法氧化膜差，為提高防護能力，可再涂以清漆。,銅及銅合金的氧化處理,3 古銅色化學(xué)氧化銅鍍層 在制件鍍銅后，在硫酸溶液中活化，再以過硫酸鹽堿性溶液氧化。 色澤雅致、美觀大方、古色古香；化學(xué)氧化后，可進行機械拋光或滾光，再浸涂清漆，提高防蝕和變色能力,銅及銅
8、合金的氧化處理,4 堿性溶液電化學(xué)氧化法 以銅制件為陽極，置入氫氧化鈉熱溶液中，鋼或鍍鎳鋼板作為陰極，通以直流電，形成黑色氧化膜。 適用于各種牌號的銅合金。,二、金屬材料的表面裝飾,定義 也稱金屬材料的表面被覆處理，表面被覆處理層是一種皮膜。 1 鍍層裝飾技術(shù) 電鍍、化學(xué)鍍、真空蒸發(fā)沉積鍍、氣相鍍 2 涂層裝飾技術(shù) 3 搪瓷被覆技術(shù),二、金屬材料的表面裝飾,1 鍍層裝飾技術(shù) 在制品表面形成具有金屬特性的鍍層。 作用： 可提高制品的耐蝕性和耐磨性 增強制品的表面色彩、光澤和肌理的裝飾效果 提高制品的品位和檔次,電鍍飾品,二、金屬材料的表面裝飾,2 涂層裝飾技術(shù)（簡稱涂裝） 在制品表面形成以有機物
9、為主體的涂層，并干燥成膜的工藝。一般分三步：前處理、涂敷、涂層干燥。 作用： 保護：防腐蝕、劃傷、臟污； 裝飾：色彩、光澤、肌理； 特殊作用：隔熱、絕緣、耐輻射、阻尼、殺菌、吸收雷達波、隔音、導(dǎo)電等 缺點：工藝不當(dāng)，易出現(xiàn)劣化、脫落、起泡、膜下浸蝕等,二、金屬材料的表面裝飾,3 搪瓷被覆技術(shù) 公元前3世紀(jì)在埃及已有了銅器表面的搪瓷技術(shù)。 后來發(fā)展為景泰藍工藝，工業(yè)上稱搪瓷。 用玻璃質(zhì)材料在金屬制品表面形成一被覆層，然后在800度左右進行一定時間的燒制而成。鐵、銅、鋁、不銹鋼以及金、銀都可被覆搪瓷和景泰藍。 不足：受到?jīng)_擊、急劇溫度變化，易剝落,三、其他面飾工藝,1 切削與研削加工 2 研磨 3
10、 蝕刻 4 層壓塑料薄膜 5 熱浸涂層 6 暫時性防護涂層,三、其他面飾工藝,1 切削和研削 研削：利用砂輪對金屬表層進行加工的方法。 行磨 高精度切削加工,三、其他面飾工藝,2 研磨 通過堅硬細微的研磨料進行的機械研磨 通過電解金屬表面溶解而進行的電解研磨 通過試劑作用引起的金屬化學(xué)溶解而進行的化學(xué)研磨 電解研磨和化學(xué)研磨：金屬表面凸部選擇性溶解而使表面平滑。,三、其他面飾工藝,3 蝕刻 利用化學(xué)藥品的作用使被加工金屬表面的特定部位浸蝕溶解而形成的凹凸模樣的一種加工方法。 用耐藥品浸蝕膜（隔離模式掩蔽膜）覆蓋整個金屬表面，然后用機械或化學(xué)方法去除要求凹下去的部位的膜，最后進入藥液進行溶解。
11、例如 17世紀(jì)發(fā)明的銅板畫：涂蠟硝酸液浸蝕；,金屬刻蝕畫,三、其他面飾工藝,4 層壓塑料薄膜 用層壓法把塑料薄膜粘結(jié)在鋼板上。 利用粘結(jié)劑將鋼材基件和塑料薄膜粘結(jié)在一起，膜層上可以壓制圖案、花紋。 丙烯酸樹脂薄膜：20年不退色、脫落，75um厚，主要用于建筑裝飾層壓于鍍鋅鋼板 氯乙烯薄膜：優(yōu)良的韌性、耐候性、抗腐蝕，膜色彩鮮艷、品種繁多，厚200um，用于鋼板和鋼帶，各工業(yè)部門都有應(yīng)用 聚乙烯薄膜：100-300um厚,可壓制或印刷花紋，有良好的絕緣性和抗刮傷性，建筑上用于隔墻材料，儀表工業(yè)用于外罩 聚氯乙烯薄膜：良好的耐候性、耐熱性和耐化學(xué)藥品性能，最高持續(xù)工作溫度100度，后12-100u
12、m,可在鍍鋅鋼板和鋁板上層壓，有很強的抗老化性能，用于建筑裝飾面板和室外器材，20年不退色、脫落和開裂,三、其他面飾工藝,5 熱浸涂層 將金屬制件浸入熔融金屬中獲得金屬涂層的一種方法。 作為涂層的金屬有：鋅、錫、鋁、鉛，基體材料主要有鋼鐵、鑄鐵、銅 “純?nèi)廴诮饘偃廴诮饘倥c基體金屬的合金層基體金屬”：標(biāo)準(zhǔn)熱浸涂層組織 合金層硬度一般比基體金屬還要硬，耐相當(dāng)大的沖擊及摩擦,三、其他面飾工藝,5 熱浸涂層 熱浸鋅層：經(jīng)濟、實用，有良好的耐磨性和耐蝕性，相對于鋼鐵基體屬陽極性涂層，具有犧牲性陽極防護特性，用于在室外暴曬使用的鋼材 熱浸錫層：不具備陽極保護作用，在有機酸中穩(wěn)定、無毒、不易變色，多用于包裝
13、工業(yè)和食品罐頭工業(yè) 熱浸涂鉛： 主要用于包覆電纜及汽車汽油箱,三、其他面飾工藝,6 暫時性防護涂層 指當(dāng)需要使用金屬材料或制件時，可很容易地將防護層除掉，恢復(fù)原有金屬的表面色彩、光澤和肌理，沒有任何損傷或痕跡。 涂層：防銹油、防銹紙、可剝性塑料等非金屬材料,金屬材料表面處理的分類,在產(chǎn)品造型中如何運用金屬表面處理與裝飾技術(shù)？,陽極氧化鋁地?zé)?、頂?壓鑄陽極氧化鋁照明燈,涂漆防銹格架式鐵制長凳,紅色金屬感涂層處理的智能吸塵器,鍍鉻加工的銀色車內(nèi)吸塵器,小結(jié),一、金屬材料的表面處理 1 鋁及鋁合金的氧化與著色處理 2 鋼鐵的氧化與磷化處理 3 銅及銅合金的氧化處理 二、金屬材料的表面裝飾 1 鍍層裝飾技術(shù) 2 涂層裝飾技術(shù) 3 搪瓷被覆技術(shù),金屬表面處理與裝飾技術(shù),三、其他面飾工藝 1 切削與研削加工 2 研磨 3 蝕刻 4 層壓塑料薄膜 5 熱浸涂層 6 暫時性防護涂層,
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