第十七章 化成處理17.1化成處理的種類 化成處理是用化學或電化學(electrochemical)處理金屬表面得到金屬化合物(compound of the metal)的覆層(coating).其目的有改進耐蝕性(corrosion protection)，塗裝附著性(paint bonding)，金屬著色(metal coloring)，及化學研磨(chemical polishing)等作用.化成處理的種類 1.鉻酸鹽處理(Chromate conversion coatings) 2.磷酸鹽處理(Phosphate conversion coating) 3.金屬著色(Colaring of metals) 4.化學研磨(Chemical polishing17.2 鉻酸鹽處理(Chromate Conversion Coatings) 鉻酸鹽處理應用在鍍鋅(Zinc),鎘(Cadmium),銀(Silver),銅(Copper),黃銅(Brass), 錫(Tin)零件.鋁,鋅壓鑄品(Zinc Die-cast) 熱浸零件或其他金屬合金也有被鉻酸鹽處理的.一般採用簡單沒(immersion)在鉻酸鹽水溶液中但也有用噴霧法(spraying),刷洗法(brushing)或電解法(electrolytic method).17.3 鉻酸鹽處理的影響因素 1.基材金屬的作用(Effect of bases Metals) 2.pH的影響(Effects of pH) 3.六價鉻的濃度(Hexavalent Chromium Concentration) 4.活性度(Activators) 5.處理時間(Treatment Time) 6.溶液溫度(Solution Temperature) 7.溶液攪拌(Solution Agitation) 8.溶液雜質(Solution Contamination) 9.水洗(Rinsing) 10.乾燥(Drying)17.3.2鉻酸鹽處理的評估(Evaluation) 1.目測試驗(visual test): 用肉眼觀測顏色,均勻性(uniformity),光澤性(smoothness), 附著性(adhesion)從顏色及虹色(iridescence)可辨別覆層厚度. 2.加速腐蝕試驗(accelerated corrosion tests): 最常用的是ASTM B-117鹽霧噴射測試以 評估耐腐蝕性 3.濕度試驗(humidity tests): 此試驗較煙霧試驗更有用除非是海洋環境(marine atmospherp). 做評估較實際狀況的耐腐蝕性 4.水試驗(water tests): 浸在蒸餾水中測試腐蝕生成物的情形 5.化學分析(chemical analysis): 用化學分析法測試六價鉻的含量做為耐蝕性的評估 6.點試驗(spot tests): 用分析溶解覆層並作用基材的情形評估耐蝕性 7.塗裝性能評估(performance tests for organic finishes): 測試塗裝覆著性及耐蝕性其方法有 鉛筆硬度測定(pencil-hardness)膠帶測試(tape tests)彎曲測試(bending tests)及衝擊試驗 (impect tests)17.3.3電解鹽處理 電解鉻酸鹽處理以已經大量取代浸沒方(immersion processes)法近來用混合溶液.鉻酸鹽(Chromates),磷酸鹽(Phosphates),氟化物(Fluorides)的混合液,電壓在100200V的交流電或直流電處理,可得非常優良的硬度(hardness),耐熱性(heat resistance),厚度(thickness),及介電強度(dielectric strength).顏色從深綠色(dark green)到黑色依操作不同而改變.17.4 磷酸鹽處理(Phospate Coatings) 磷酸鹽處理是將金屬基材(metal substrates)的表面轉化成新的非金屬(non-metallic)及非導 電性(non-conductive)表面.磷酸鹽處理的主要目的有:1.塗裝的表面調節處理(precondition surfaces),使表面對塗料能接受(receive)且能保留(retain) 及防止塗料下層間之腐蝕(under-paint corrosion).2.塑膠塗裝(plastic coatings)的表面前處理以加強結合力(bonding).3.金屬成型加工(metal forming operation)的表面調節處理(precondition),以利抽製成型劑的作用. 改進腐蝕性使臘(wax)及防鏽油(rust-preventive oils)的作用更好17.4.1 磷酸鹽處理反應機構(Mechanism) 大部份金屬磷酸鹽(metal phosphates)不溶於水,但溶於礦物酸(mineral acids),當金屬浸入磷酸鹽水溶液中,輕微的酸浸漬(pickling)作用發生,金屬被溶解,氫氧產生,而酸化的濃度減少,則金屬離子轉化成金屬磷酸鹽沉積在金屬表面上.活性劑(activators)及其他添加劑可加速反應及改變造結算晶粒構造(modify microcrystalline structure)常用水的活性劑有硝酸鹽(nitrates),過氧化物(peroxides)等.磷酸鹽化成鍍層形成的反應如下:12Fe+8NaH2PO4+10H2O+7O2-2Fe3(PO4)2*8H2O+2Fe3O4+4Na2HPO4 Fe+2H3PO4-Fe(H2PO4)+H23Zn(H2PO4)-Zn3(PO4)+4H2O2Zn(H2PO4)2+Fe(H2PO4)+4H2O-Zn2Fe(PO4)2*4H2O+4H3PO417.4.2 磷酸鹽處理的流程清潔 磷酸鹽處理 水洗 酸 洗 乾 燥Clean Phosphating Rinse Acidified Dry off17.4.3 磷酸鹽處理的功能 (no 1.淨化表面及使表面成非鹼性狀態(non-alkaline condition). 2.改進表面均勻性(uniformity). 3.增加表面的接觸面積增加附著力. 4.產生微洞(micro-cavities),內鎖(interlocking)被覆層,吸收及保住(hol