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電鍍前處理 - 陳祖貽先生

前處理的重要 - 為求取得優質鍍層的一個重要環節

大家對「前處理」一辭絕不陌生,但又有沒有去認識了解前處理的重要性? 一連幾期學會通訊會透過訪問不同領導對象,帶大家重新探索前處理,一個表面處理不能缺少的重要環節 前處理的清洗要求同介紹 ,目的是將工件表面污垢(泛指油污,氧化物,金屬屑等) 清除,使鍍層得以沉積在機體上,有助電鍍、噴塗、真空鍍、離子鍍等等的。

學會通訊今期專訪問陳祖貽先生,他從事前處理化學劑超過二十年曾於1990年為一生產車間擴充生產時制定了前處理配備流程沿用至今,不但提升了自家生產的鋼鐵焊接件、傢俱及單車架的前處理,還增加處理外來鋼件基體后再電鍍銅鎳鉻表面處理加工的生意。當初提出擴生產時,祖貽兄已只構思將前處理從手動改為利用運輸帶,並設合需要,配備了一套完備前處理流程。就讓大家想想自己對每一個環節中理解有多少。
前處理流程的詮釋

前處理的目的及重要性
目的:- 將工件表面所附著的物質如污染物,氧化物,油污及加工刨絲切屑等除去,使金屬表面有一個清潔的表面接受電鍍的金屬粒子,不乾淨的基底會做成鍍層剥落(塗層)亦一樣,而且表面不平滑,表面耐腐蝕能力降低。

重要性:- 前處理對電鍍層的質量影響非常重要,直接關乎成品率,良好的前處理系統能有效降低廢品率,但錯配的流程,錯配的化學劑不單對鍍層或油漆層毫無好處,而且對金屬底材有破壞的影響。

前處理的不同方法
(1) 浸漬性除油 用溫度、超聲波及化學作用
(2) 電解除油 用化學作用、溫度、氣泡沖刷
(3) 酸電解 用化學作用氣泡沖刷
(4) 蒸洗 用化學方法
(5) 電漿式 電漿局部燃點、PVD、CVD
(6) 滾動式 機械沖刷為主

浸漬性(除油)清潔方法
- 主要是化學作用,濕潤性、乳化性等作用將污物移離表面,乳化作用將油污分解
- 溫度應設置在工件底材能接受的上限超越此溫度工件會被侵蝕
- 鋼鐵類工件一般可以用強碱,以提高皂化效果,加以高溫,污物可以大批量剥離
- 軟性金屬則要倚重乳化,高溫會腐蝕金屬,而且藥劑使用濃度較低
- 浸漬除油劑要求長工作壽命,強懸污能力,及可將油污分離撇去,以減低藥劑消耗,總目的是將盡量的污物在這個工序沉澱出來
為增加污物移離工件,很多時都用超聲波作用,以不同振頻將工件清潔,用超聲波時要留意工件與裝載工件框架的磨擦

電解除油
電解除油劑有優良的濕潤性能將污物濕潤而剥離,通常電解除油都是放在浸漬後,大部份油污已移除,但小部份油漬如高溫烤烘或砂輪磨過都可成為難處理的污漬。電解除油是利用水的電解,氣泡不斷沖刷表面而增加清洗效果,務其將殘留的污漬清理,即使深孔或工件夾角處都可以清理,往往是這類污漬造成鍍層缺陷。
(1) 陰極電解,氫氣造成沖刷,力道很大,而且氣泡數量很多污漬應該可全部沖去,但最大的缺點是陰極電解做成氫脆,破壞工件結構力。
(2) 陽極電解,氧氣沖刷,力道少一倍,但有部份污漬(如帶極性)可清除,不會做成氫脆,缺點是氧化工件表面。
(3) 可調電解,即一部份陰解一部份陽解,效果相當不錯,用者可控需要任意調陰陽極的比率。

酸電解清潔
酸電解是陽極使用,陽極會造成嚴重氧化,主要是除氧作用,通常是碳鋼類工件,酸電解不單除锈,而且將表面滲碳現象處理,中、高碳鋼加溫後滲碳嚴重影響鍍層質量。
氧化物亦很能處理,尤其是浮性锈蝕所留下的孔道及凹坑皆可通過酸電解處理,酸電解處理做成氫脆,比電解除油更甚,所以必須在後序工作中有一道陽極電解以將所吸的氫氧氣化成水。
以往有很多人將混合酸然後用作酸電解,結果做成嚴重的腐蝕,即使低酸濃度亦無可避免,所以後來配制酸電解的藥劑全部改為混合酸盬,以防止金屬基底受損。

其他前處理方法
(1) 蒸洗 溶解性作用,通常是可回收溶劑,一般用於電子產品除油,昂貴但效果相當良好。
(2) 電漿式 用電漿在含氧氣氛中燃點污漬,在密閉腔體內進行,清潔效果非常優異,能將徹米級污物清除,為半導體電鍍加工中通中,如PVD、PCVD皆用之。
(3) 滾動式 用六角桶滾動,並加上拋料如塑料,(以前用木粒、牛皮)將原始乳化劑放入(如茶籽、乙桂醇脂),滾動以抹去污漬,會碰傷工件。


活化、磷化

完成整個除油後,工件就可以準備活化打底,跟著落槽。若然跟著要做噴塗處理,就必須磷化,磷化的工作重點在於保護材料或鑄件,防止銹蝕在油漆底下發展腐蝕做成大平面的油漆層剝落,對於一般家庭電器,如微波爐、雪櫃等,就會採用鐵系列的磷化(鹼性金屬),磷化層相對薄,並可以跟除油過程一起處理。儲存戶外比較苛刻的環境就要用使用鋅磷化,一般應用於汽車上,除了磷化層比較厚之外,若果漆膜剝落,而磷化層並未受損,其鏽就不會橫向伸展。對於一些鑄鐵要暴露於天然多時,更要用上厚厚的磷化層以作保護,防止氧化,錳磷化就少不免了,並且再加多層油脂保護。最後還有一種重磷酸鋅的磷化處理,它的用途在於拉出幼絲,針對一些長期儲存於倉庫的來料,作一定穩妥的表面保護層,以及給一個潤滑劑的附著點。

現在很多鋼板都有滲碳現象,嚴重更有滲氫,對於被動的加工廠,根本無法控制鋼板的質量,產品最後變得劣品,出現灰膜,氫脆。因此處理鋼鐵的前處理更要掌握各式各樣前處理的獨特性。最終選擇那樣前處理的方法就要因應1. 商務、2. 功能、及3. 應用的需要。

後記

生態責任

包括磷酸、很多表面活性劑都是重點關注的化學品,從保護生態上考慮,大家在可見發展都要尋求更綠色的前處理方法,因此對現有前處理的方法要多了解,才能向前發展,履行對自然的生態責任。

另外祖貽兄笑言自己是途中轉工,所指是從本身統計專業,轉修讀化工。一轉眼多年,他在表面處理行業見解透徹,在此希望與各人一起并為行業出點力、對生態的責任,多認識各工藝,努力向前發展。


2017年2月

 
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