混合腐蝕性氣體(MFG)測試簡介,MAIN ITEM,第一部分 電鍍原理簡介,第二部分 腐蝕原理介紹,第三部分 Porosity測試介紹,第四部分 MFG測試要項,END,電鍍原理簡介,第一部分,一. 何為電鍍,二. 電鍍的方法,三. 電鍍工程,一.何為電鍍?電鍍是1)加與製品美觀(鍍金,銀,銠,鎳,鉻)2)防止製品的生鏽(鍍鋅,鎘,鎳,錳)3)防止製品的磨耗(鍍硬質錳)4)提高必要的製品的導電(鍍銀,銅)5)提高製品表面的潤滑性(鍍銀,錫,鉛)6)提高必要的製品的強度(塑膠製品的各種電鍍)7)為了其他製品的耐熱性的提高,或者防止浸炭,氮化 等諸目的而實施.,電鍍原理簡介,一.何為電鍍?簡言之,電鍍即將各種的電鍍之金屬離子含於溶液中,把 欲電鍍製品置於陰極(-)浸澤,同此相對適當的可溶性或不 溶性的陽極(+)浸澤且通上電流,而使金屬膜電解析出於製 品的表面之方法.,電鍍原理簡介,二.電鍍的方法能生成各種的金屬被膜於製品上有如下述各種方法,依其 各種的特徵而在用途及單價方面有所不同.2.1 電氣鍍(electro plating)在前述所知溶有金屬之溶液中,把製品置於陰極(-)通上 電流,而得到金屬薄膜被覆在製品的表面的方法.在各種電鍍方 法中被使用最廣,幾乎所有的情形皆可由水溶液而實施電鍍.在 目前知道70種金屬中,約有30種的金屬,可以由水溶液而行電鍍.,電鍍原理簡介,二.電鍍的方法2.2 化學鍍(chemical plating, electroless plating)是把金屬鹽水溶液中的金屬離子置換反應或籍氧化,還 原反應得到金屬膜使之析出於材質表面.計有鎳,鈷,鈀,銅,金,銀 等已被實用化了.目前廣用於電氣鍍無能為力的塑膠,玻璃,陶瓷等不導體 物質為基物之受鍍或鐘錶零件等之特殊目的上.,電鍍原理簡介,二.電鍍的方法2.3 溶融鍍(hot plating)把熔點高的材質浸澤於熔點較低的被覆金屬之融體中, 使之融著,浸透到表面上的方法.鐵板上防鏽用鋅(白鐵皮),錫 (鍍錫鐵皮)錫鉛(均質合金),耐熱用鋁等的物皆已經實用化.主要是被利用於使用在屋外等腐蝕激烈環境下的製品.,電鍍原理簡介,二.電鍍的方法2.4 溶射鍍(metallikon)溶射鍍是利用瓦斯或電狹將溶融金屬以高壓氣體或高 壓空氣吹向製品的表面而鍍之的方法.利用此方法可得微細得 金屬離子積層於製品表面,故同電氣鍍等相比較.微粒被氧化而 成多孔質的鍍物.主要用途:除鋼鐵防鏽,耐熱耐磨耗處理,賜與導電性或裝 飾等.,電鍍原理簡介,二.電鍍的方法2.5 氣相鍍(gas-phase plating, vapor plating)2.5.1真空蒸鍍(vacuum evaporation,metallizing)在真空中(10-4mm Hg程度)把金屬或金屬化合物加熱 使之蒸發,把蒸發分子被覆至金屬或非金屬的方法.2.5.2 陰極飛濺塗膜(scthode sputtering)在真空中(封入氬,氣壓10-310-1mm Hg)置有電壓 (1.51.7kv)於一對的電極上,電離殘留氣體分子,使產生 的陽離子衝擊到陰極,將陰極作機械的破壞,把被破壞的 游散粒子衝擊目的物使之形成薄金屬膜的方法.皮膜同 材質的密著性幾乎是機械性的.,電鍍原理簡介,二.電鍍的方法2.5 氣相鍍(gas-phase plating, vapor plating)2.5.3 離子鍍(ion plating)又被稱為離子化靜電鍍,系前述真空蒸鍍及陰極飛濺 塗膜合在一起的方法,在525-3mm Hg的氬氣中,製品帶有(-)500(-)5000V的負電壓使其於周圍產生電輝放電,並在等離子區或加速厲起生成的氣體或金屬離子而在製品面上凝固成皮膜的方法.,電鍍原理簡介,二.電鍍的方法2.6 擴散滲鍍法(peen plating)把金屬粒同衝擊物放入滾桶之中,而與製品一起迴轉,籍 衝擊把金屬皮膜被覆到製品的表面之方法.不使用熱或電氣,特 別如燒結金屬制件等具多孔性,而用電氣鍍等困難的情形下,此 方法被使用上.,電鍍原理簡介,三.電鍍工程將實際上所行電鍍行業的工程依工段順序分列為(1)研磨;(2)前處理;(3)電鍍;(4)後處理;(5)乾燥.1.研磨因為製造要經過衝模加工或鍛造,鑄造等種種的工程,首先要把污垢除去,把表面作平滑研磨.又由於鍍件的材質,尺寸,形狀,精密度等而有各種機械,化學,電解等的研磨方法.,電鍍原理簡介,三.電鍍工程2.前處理鍍件表面除了一般上受外來附著污染如油性污及塵埃,研磨材的黏附等外,存在金屬材質自身的炭素,矽,鈣等的化合物及酸處理後的污垢及加工變質層,歪斜,細隙等之存在,這些表面性質於各種的時候,種類及程度不同,而例如金屬鍍件因加工生產外翹的某一鍍件如將之電鍍, 則於前處理工程中或電鍍工程中,電鍍後等產生裂痕,塑膠鍍件上有成型歪斜的殘留時就會產生電鍍的密,電鍍原理簡介,三.電鍍工程著性不良等的事故,於鍍前必要實施預先熱處理等以便消除之.依照鍍件的材質及表面的不純物的混合狀態,污染的種類程度而實施溶劑脫脂,乳劑脫脂,鹼脫脂,酸洗(浸澤,電解)等的預備清洗及電解洗淨,除污處理,弱酸處理,氰化物溶液浸澤等的加工洗淨或表面的活性處理等幾種.,電鍍原理簡介,三.電鍍工程3.電鍍小物鍍件主要是以滾桶電鍍,其他者籍垂掛而行電鍍,兩者其自動化皆已普及,而本廠目前已採行連續式電鍍.4.後處理電鍍後所實施的磨光,消光,鍍鉻處理等的表面加工及耐蝕性的加與,磷酸皮膜等的塗料的止著性及耐蝕性的付予,其他的著色,化成要理,變色防止處理,籍熱處理應力的消除等電鍍的加工工程總稱謂後處理.,電鍍原理簡介,三.電鍍工程5.乾燥也可以說成電鍍的後處理的一種,但電鍍後也有水洗直接乾燥完成全部工程情形是故為獨立的工程.電鍍的乾燥法:(1) 利用熱風乾燥(2) 利用紅外線乾燥(3) 離心分離及熱風一並使用,電鍍原理簡介,腐蝕原理介紹,第二部分,一. 金屬腐蝕,二. 腐蝕的分類,三. 腐蝕的形式,腐蝕原理介紹,一.金屬腐蝕金屬受其周圍環境的反應,發生變質或退化(deteriorrtion), 因而喪失或減退其原有的性能,稱為金屬腐蝕.非金屬材料亦可遭受腐蝕,如混凝土,木材,陶瓷和塑膠,這 些材料的腐蝕,可能沒有金屬腐蝕的外觀象徵和重量變化,只 有性質的變化.,腐蝕原理介紹,一.金屬腐蝕1. 製造腐蝕的媒體1)空氣 2)water3)土壤 4)acid5)鹼類 6)鹽類7)氧化劑 8)不同金屬接觸面間9)微生物,腐蝕原理介紹,一.金屬腐蝕2.影響腐蝕的因素2.1 主要與金屬本身有關的:金屬在腐蝕溶液中的有效電位;金屬表面化學的,物理的均質性;有無循環性應力或腐蝕疲勞;不同的金屬,接觸面間引起局部腐蝕的可能性;,腐蝕原理介紹,一.金屬腐蝕2.影響腐蝕的因素2.2 主要與腐蝕環境有關的: 周圍環境的溫度 溶液的氫離子濃度(即pH值) 溶液中離子的濃度和特性 與金屬接近處,溶液的含氧量 與金屬接近處,溶液的流速 腐蝕環境在金屬表面能否生成有保護性的沉積層,腐蝕原理介紹,二.腐蝕的分類腐蝕的分類有很多種,舉例如下:1.以溫度來分1.1 常溫腐蝕 1.2 高溫腐蝕2.以腐蝕的反應來分2.1直接化合,如氧化,硫化2Fe+O2 2FeOFe+SO2 FeS+O2,腐蝕原理介紹,二.腐蝕的分類2.2電化反應發生於離子化的電解質溶液中,活性金屬是陽極,惰性金屬是陰極,形成一個封閉電路,電流由陽極發出進入溶液,經過溶液至陰極,再經過金屬本體回到陽極,實際電子運行的方向正好相反.以Zn與HCl的腐蝕反應為例:Zn+2HClZnCl2+H2實際的電化反應過程是稀鹽酸是離子化的溶液:2HClH+Cl2-2,腐蝕原理介紹,二.腐蝕的分類陽極反應,金屬失去電子,變成金屬離子,進入溶液,是氧化作用,金屬被腐蝕.ZnZn2+2e-陰極反應,電子由陽極運行至陰極,與氫離子結合,放出氫氣,是還原作用,金屬無損失.2H+2e- H2,腐蝕原理介紹,二.腐蝕的分類3.以腐蝕的環境狀況來分由是否含有水分分為干腐蝕與溼腐蝕:3.1干腐蝕溫度在露點以上,腐蝕媒體是蒸氣或氣體,干腐蝕在常溫多不嚴重,所以大多是高溫腐蝕.3.2溼腐蝕溫度在露點以下,有液體,或者含有溼氣,也能改變媒體的腐蝕性能,例如干氯氣對普通鋼都不具有腐蝕性,但溼氯氣或溶於水的氯氣,就具有極強的腐蝕性,能侵蝕多數的金屬(對於鈦卻正好相反,干氣的腐蝕勝過溼氣).,腐蝕原理介紹,二.腐蝕的分類4 由腐蝕媒體來分4.1 氣體腐蝕清潔大氣,污染大氣,燃氣.4.2 溶液腐蝕水,海水,水溶液,溶體金屬.4.3 酸類有機酸,無機酸4.4 鹼類,腐蝕原理介紹,二.腐蝕的分類4.5 土壤或地下腐蝕5. 其他5.1 由應力引起的腐蝕應力腐蝕破裂SCC(stress corrosion cracking),疲勞腐蝕破壞(fatigue corrosion failure)5.2 由微生物引起的腐蝕或稱為微生物腐蝕,腐蝕原理介紹,三.腐蝕的形式金屬的腐蝕由其外觀視之,最常見的有8種形式.1.均一腐蝕或稱為全面腐蝕均一腐蝕是全面的,大多數是化學反應所引起,是腐蝕中最普遍的一種,不鏽鋼在強酸強鹼中的腐蝕,大多是均一腐蝕.2.電流腐蝕兩個不同的金屬,在電解質溶液中接觸,兩者的電位不同,活性較大的金屬成為陽極,較小的成為陰極,形成一個封閉電路,兩極間即有電流流動,造成腐蝕,稱為電流腐蝕.,腐蝕原理介紹,三.腐蝕的形式電流腐蝕是典型的電化學反應腐蝕,陽極金屬的腐蝕率大,比單獨存在時的腐蝕率還大,陰極金屬的腐蝕很小,或甚至不腐蝕.,鋼被覆錫或鋅發生電流腐蝕的區別,鋼,鋼,錫,鋅,腐蝕原理介紹,三.腐蝕的形式,常見元素的電化反應與電位表(25),注:表列金屬 元素之活性愈 大,其負電位 愈大, 金屬易於氧化, 易於失去電子, 亦即易 於腐蝕.,腐蝕原理介紹,三.腐蝕的形式,常見金屬在海水中的電化順序(Galvanic Series),注:表 中非 活性或鈍化 (passivity)的意義: 有些金屬如鋁,鐵,鉻,鈦, 鎳等在氧化環境中,會生 成一層氧化層,可增加 金屬的耐蝕性,此時的 金屬,稱為在鈍化狀態 (passive states) 鐵的鈍化性很弱,如添 加鉻,其鈍化性會大增, 如鉻含量增 加到11%,在大氣中 或淡水中(fresh water), 即不再生鏽(rust), 所以不鏽鋼的 最低鉻含量 定為11%.,腐蝕原理介紹,三.腐蝕的形式,3.罅隙腐蝕罅隙腐蝕是發生在罅隙處的局部腐蝕,常見的罅隙有搭接面,止洩墊面螺釘頭下,鉚釘頭下間隙以及沉積物下等,不論是金屬與金屬或金屬與非金屬結合面間隙,都可能發生罅隙腐蝕.,金屬離子及氧因濃度不均引起罅隙腐蝕示意圖,腐蝕原理介紹,三.腐蝕的形式,4.孔蝕孔蝕正如其名,是局部的穿孔腐蝕,在金屬表面生成一個個或許多密集的坑坑洞洞,深淺不一,看起來像個粗糙的表面,不過也是一個小片,一小片的,並不是整個表面.,a.窄而深,b.橢圓形,c.寬而淺,d.表面下的,e.凹陷,f.水平,g.垂直,孔蝕的形狀,腐蝕面上孔蝕深度與個數的關係,腐蝕原理介紹,三.腐蝕的形式,5.粒界腐蝕晶粒邊界是液體金屬最後凝結的部分,其熔點較低,固體金屬溶解時,此部份最先熔解,晶粒邊界也是高能量區,富有化學活性,所以金屬腐蝕時,也是先由晶粒邊界開始,並且腐蝕的較快.,晶粒邊界,金屬結晶的晶粒邊界平面示意圖,腐蝕原理介紹,三.腐蝕的形式,