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電鍍與陽極處理:主要差異解釋

作者: 鄧耀祖
發表於:2024-10-04

在金屬表面的精加工過程中,電鍍和陽極氧化可提高其品質。基本上,它們是標準的精加工程序,有助於提高表面的抗腐蝕能力、耐久性和品質。 因此,重要的是要認識到它們之間的差異和相似之處,以便充分利用這兩種方法。

 在這篇文章中,我們討論“電鍍與陽極處理”。它解釋了這兩種方法的多種類型以及它們的優點、缺點和類型。

 

電鍍與陽極氧化有什麼不同?

這兩種方法之間最重要的區別是它們的程序不同。儘管電鍍過程涉及用另一種金屬絡合物覆蓋金屬​​表面,但另一方面,陽極氧化涉及增厚金屬表面上的自然氧化物。

加工方法

讓我們來了解一下電鍍與陽極氧化的加工方法。在電鍍中,金屬被稱為基材並連接到陰極。電鍍的溶液是其上含有金屬離子的電解液。直流電流流過溶液,導致金屬離子從陽極溶解並注入到基板上。需要涉及兩種獨特的材料:需要電鍍的物質和塗層材料。就像涉及鈹銅和鎳的電鍍技術一樣,電鍍層稱為鎳,基材簡稱為鈹銅。

陽極氧化是將電化學層施加到金屬表面以形成薄膜塗層。當電解質通電時,會在經過處理的材料表面形成薄塗層,作為陽極。當鋁被氧化時,工件表面會形成鋁的氧化層。

氧化鋁以其化學強度、防止氧化和酸鏽以及染色能力而聞名。

塗層物體

大量金屬是電鍍物品。最常用的電鍍金屬是鎳、鉻、錫、銅、銀和金。基本上,這種方法常用於鍍金、鉻、鎳等。鈦和鋁等常用金屬使用適當的電解質進行陽極處理。

工作原則

在陽極氧化中處理的物質稱為陽極。雖然該物質的陰極在電鍍中用於塗層。電鍍過程的電荷效應使金屬陽極離子將電子沉積在陰極上。陽極金屬溶解後離子立即恢復。由於其高反應性,陽極氧化製程通常用於鋁表面,這會快速形成堅固的氧化層。 

重量結果

陽極氧化過程會在鋁表面添加一層約 0.0001-0.001 英吋的薄層,這將導致重量增加可忽略不計的 1% 或更少。儘管電鍍會沉積約 0.005 英吋的厚度,使產品變得更重,這有助於在金屬上增加 10% 的重量。

強度

電鍍透過在其表面連續塗覆其他金屬來幫助增加金屬物質的拉伸能力。根據塗佈物質和厚度,電鍍可將金屬的抗拉強度提高高達 20%。另一面的陽極氧化過程也可以增加表面特性,例如硬度和防銹性。然而,它並不能顯著提高金屬的強度。

 

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什麼是陽極氧化?

陽極氧化是為金屬表面提供陽極氧化表面的電化學過程。鋁是最適合陽極氧化的金屬,但非金屬,例如 鈦陽極氧化 鎂也可進行類似處理。鋁基板的製程提供了形成陽極氧化結構的完整氧化鋁。這種鋁陽極氧化不是像油漆或電鍍那樣局部放置,而是與下面的金屬基材完全融合,使其不易碎裂和剝落。其結構良好的滲透性結構也有利於必要的塗漆和密封程序。我希望這個概念能幫助您了解什麼是陽極氧化。

陽極處理機構 

陽極氧化的目的

陽極氧化服務過程可提高金屬材料表面的耐用性、性能和結構。此方法使自然氧化物層變厚,防止金屬磨損和腐蝕。此外,它還有助於提高油漆和黏合劑的附著力,這兩者對於金屬表面處理都至關重要。

陽極氧化金屬可產生著色和其他美觀效果,例如減少螺紋部分的磨損。它透過增加金屬表面的硬度和厚度來保護金屬表面免受腐蝕。陽極氧化用於建築、航空航天和汽車等行業,以提高金屬零件的效率、美觀性和耐用性。

陽極氧化如何進行?

鋁合金通常用於陽極氧化,因為它們很容易氧化,可以更好地控制氧化層的生長。

陽極氧化工藝

首先,對金屬進行清潔和蝕刻以去除缺陷。如果需要,可以對金屬進行電化學著色,以在其孔中沉積有色離子,這是該過程的第二步。隨後金屬部件(陽極)暴露在電流中,從而氧化其表面。每當電荷通過時,金屬表面就會與溶液中的氧離子相互作用,在金屬上形成氧化層(Al2O3 或 TiO2)。隨著更多離子的沉積,這些層繼續形成,厚度增加。此後,孔隙率增加,允許染料和其他化學物質沉積。

陽極氧化的最後一步是用溫水封閉縫隙,以獲得持久、無孔的表面。這樣就形成了一種不導電、耐磨損、耐腐蝕的陽極氧化物品。

陽極氧化工藝的類型

這是多種形式的概述 陽極處理工藝:

鉻酸 

鉻酸陽極氧化(I型)是三種主要陽極氧化製程中表面最輕的,氧化層密度範圍為0.00002至0.0001英吋。由於鉻酸陽極氧化過程中形成的氧化層,在正確密封的情況下,鋁幾乎不會生鏽。

第一種類型的氧化物塗層具有淺灰色調,並且由於塗層的密度較薄,因此在染色時顏色較少。淺灰色鑄件限制了鉻酸陽極氧化作為裝飾面漆的應用。

鉻酸陽極氧化的一些主要優點是其不導電的特性以及對其他物體的強大附著力。鉻酸陽極氧化通常用於為後續噴漆準備焊接元件和航空材料。

硫酸陽極氧化

最常見的陽極氧化製程是 II 型,通常稱為硫酸。硫酸陽極氧化技術產生的層厚度約為 0.0002 和 0.001 英吋。氧化物沉積物會改變零件的表面,使其適合需要耐磨性和耐用性的應用。

利用硫酸的多孔性質,封閉前的塗層可在鋁和類似金屬上形成彩色的成品表面。氧化鋁是多孔的,可以快速吸收染料。塗上有色物質後,密封陽極氧化塗層有助於防止組件在使用過程中褪色。這種陽極氧化工藝可讓您從多種顏色中進行選擇,包括紅色、黑色、灰色和棕色;這些經常被考慮 陽極處理顏色.

與其他陽極氧化方法相比,硫酸陽極氧化成本較低,並且需要更短的時間才能達到所需的厚度。 II 型陽極氧化通常應用於光學和電子零件、液壓閥、車身零件以及電腦和電子容器。

硬塗層陽極氧化或硬質陽極氧化

硬質陽極氧化 通常使用硫酸基電解液進行應用。與硫酸陽極氧化相比,它產生更厚、更緻密的氧化層。

硬質陽極氧化通常會產生 0.0005 至 0.002 英吋的塗層。對於在腐蝕環境下需要優異的耐磨性的情況,建議採用嚴格的陽極氧化方法。它在需要更好電絕緣的情況下也可能有用。由於 III 型陽極氧化塗層可能會因多層氧化而變厚,因此有助於重新製造不合格設備和翻新舊塗層。

適合陽極氧化的金屬類型

 鋁和鋁合金是最常見的陽極氧化材料,但鈦、錳、鎂、鋅和不銹鋼也是可以陽極氧化的材料。陽極氧化鋁的表面比普通鋁的表面堅固三倍,即使在著色後也保持堅不可摧。

陽極氧化的優點

  • 保護產品免受腐蝕: 陽極氧化產生的額外材料塗層有助於防止金屬生鏽和腐蝕,延長其使用壽命。
  • 增強耐用性: 陽極氧化可提高金屬表面的耐磨性,進而延長物體的使用壽命。
  • 增強外觀: 陽極氧化改變了金屬的化學成分,使其表面更有利於塗漆和染色。

陽極氧化的局限性

  • 可見修飾: 陽極氧化彩色塗層不耐刮。這些刮痕摸起來很明顯。
  • 有限的顏色選擇: 陽極氧化金屬的色譜受到陽極氧化過程中使用的化學物質的嚴重限制。因此,可用的顏色可能性越來越少,使得金屬幾乎沒有油漆或染色的替代品。

常見的陽極處理應用

陽極氧化可增強物體的外觀,此優點及其耐用性使該技術適用於廣泛的業務。

建造業

建築區域採用了陽極氧化製品,例如鋁製欄桿系統、燒烤棚和格架。由於塗層鋁會生鏽,陽極處理可延長建築物的使用壽命。此外,陽極氧化物品在暴露於海水或紫外線時不會變質。

航空航天業

鋁飾面應用於航空航天工業中的鋁型材(例如桁架),以防止生鏽和材料降解。具有陽極氧化表面處理的桁架可提供更好的折射和熱管理。

醫療行業

陽極氧化有助於醫療設備的生產,為醫療產業提供多種功能。例如,大多數陽極氧化物品用於醫療設備,作為關節和手術工具的替代品。

汽車產業

陽極氧化在汽車工業中用於提高引擎缸體和車輪的耐腐蝕性。它還使外部烤架、手柄和裝飾件具有更吸引人的表面效果,從而改善其外觀。

 

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什麼是電鍍?

您想了解什麼是電鍍嗎?讓我們抓住概念硬衣。在電鍍過程中,一種金屬的鍍層被放置在另一種金屬(稱為基材)的頂部。透過此技術可以改善基材的導電性、外觀、耐腐蝕性和美觀性。 

電鍍工藝

可電鍍以下金屬:鎳、金、銀、銅、鉻和鋅。 此外,金屬經常被電鍍並用於珠寶、汽車和航空航天領域,以增強基材的功能。它可以應用於金屬,以提高其接受率,以進一步提供保護塗層以防止磨損和腐蝕。

電鍍的目的

可透過電鍍在導電表面上施加一薄層金屬,以增強其導電性、抗腐蝕能力、耐用性或外觀。這對於滿足珠寶、電子和汽車生產領域等行業的特定功能或美學要求可能是必要的。

金屬的物理特性也可以透過電鍍製程得到增強。它具有耐腐蝕性,可延長多個行業中使用的金屬部件的使用壽命。由於電鍍可增強導電性,因此非常適合電氣和電子用途。此外,它還具有華麗的表面,可增強珠寶和汽車裝飾等物體的視覺吸引力。

電鍍是如何工作的?

電解池透過電鍍的電化學過程將離子金屬塗層施加到導電表面。在浸入電解溶液之前,先清潔基材(金屬物體),為沉積過程做準備。

隨後,將溶液與直流電混合,電鍍材料連接到陽極,基材連接到陰極。當電流運作時,金屬離子從陽極溶解到水溶液中並沉積在附著在陰極上的金屬上。

結果,電鍍物質均勻而薄薄地塗覆在金屬上。可以控制電解質成分、密度和電鍍時間來影響層厚度。

電鍍技術的類型

電鍍有多種形式,每種形式都是針對特定材料和用途量身定制的。電鍍的種類如下:

鍍鎳

鑑於它經常與銅和鋁形成連接,這種鍍層可以充當鉻的底鍍層。在化學鍍鎳製程中使用鎳和磷的合金很容易提高硬度和耐腐蝕性。無論從功能上或美觀上來說,它都被廣泛應用於電子、汽車和航空航天等多個領域。

鍍鉻

這種電鍍涉及將鉻應用於另一種金屬部件的表面以增強其外觀。汽車行業中最有吸引力的汽車零件都採用鍍鉻,因為它能夠提供光亮的表面並恢復損壞零件的公差。

鍍銅

這需要在金屬物品上電鍍銅塗層。它通常用於電子零件金屬,是其他金屬電鍍的理想預備塗層。印刷電路板、電氣工業和電子元件是鍍銅的良好選擇。

鍍金

在鍍金過程中,微量的金會沉積在另一種金屬零件的表面上。它用於電子、珠寶和裝飾藝術領域。

適合電鍍的不​​同金屬

目的和必要的材料表面處理決定了電鍍技術中使用哪些金屬。鋅、金、銅、鎳、鉻、鎘、銀、鋅和黃銅是一些常見的金屬。每種金屬都具有獨特的品質和屬性,對最終產品有貢獻。

例如,鋅是一種較便宜的替代品,有助於阻止鋼鐵零件的腐蝕。在電鍍中使用鉻可以賦予基材光澤的外觀,同時保持其防腐性能。

電鍍的優點

  • 透過將基材應用於金屬外觀,電鍍可以形成防止變質或腐蝕的塗層;
  •  它延長金屬或材料的壽命並增強其實用性;
  • 金屬材料透過塗層可以提高導電能力;
  • 當金屬部件在電鍍過程中結合在一起時,金屬物品的裝飾效果會得到改善,使它們看起來更具吸引力。

電鍍的局限性

  •  電鍍是一種成本高昂的工藝,因為它需要多種金屬元素、化學物質和其他昂貴的成分;
  •  隨著額外的金屬層和組件被應用到金屬表面,該過程變得緩慢且漫長;
  •  污染是由將危險元素釋放到環境中的過程引起的。

 

電鍍和陽極氧化之間的相似之處

我們已經了解了電鍍與陽極氧化的差異。也許這兩種金屬塗層方法之間有一些相似之處,儘管也存在許多差異。事實上,它們都是利用化學底物的電化學過程,這是它們明顯的共同點之一。此外,陽極氧化和電鍍都涉及在金屬表面沉積材料,因為它們是塗層過程。

在這兩個過程中,陽極和陰極都存在於電解溶液中。這些程序也用於改善金屬產品的功能和外觀。陽極氧化和電鍍製程在沉積金屬和氧化層的同時增強了耐磨、腐蝕和損壞的能力。

 

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結論

電鍍與陽極氧化的選擇始終基於最終產品的功能和相關材料。這完全取決於您的需求和品味;兩種金屬塗層方法都有優點和缺點。 此外,在比較這兩種程序時,重要的是要優先考慮金​​屬的性質。

 

常見問題

經過電鍍或陽極處理的表面是否更耐用? 

由於陽極氧化表面具有保護性氧化物塗層,因此它們自然更耐腐蝕。經過電鍍的表面具有更好的耐磨性。

經過電鍍和陽極處理的表面應如何保養?

維護已陽極氧化或電鍍表面的最簡單方法是用肥皂和水清洗以除去任何碎屑,然後用柔軟的超細纖維布擦拭。

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