《鍍層腐蝕與防護》PPT課件.ppt

1,天至 TANTZ Environmental Technologies,鍍層腐蝕與防護探討,主講人：吳小明 廣州天至環(huán)保科技有限公司,天至 TANTZ Environmental Technologies,鍍層腐蝕與防護,一、關(guān)于腐蝕 二、封孔劑與鍍層防護 三、造成鍍層腐蝕的其它因素 四、微生物除油技術(shù),3,1、什么是腐蝕 2、鍍層腐蝕 3、鍍層微孔 4、腐蝕原因,天至 TANTZ Environmental Technologies,一、關(guān)于腐蝕,4,天至 TANTZ Environmental Technologies,一、腐蝕,1、金屬腐蝕 金屬受其周圍環(huán)境的作用,發(fā)生變質(zhì)或退化，喪失或減退其原有的性能,稱為金屬腐蝕。 2、非金屬腐蝕 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征和重量變化，只有性質(zhì)的變化。,5,天至 TANTZ Environmental Technologies,造成腐蝕的介質(zhì)： 1)空氣 2)水份 3)土壤 4)酸類 5)堿類 6)鹽類 7)氧化劑 8)不同金屬接觸面間 9)微生物,6,天至 TANTZ Environmental Technologies,手紋氧化,沾污后氧化,鍍層常見腐蝕現(xiàn)象,氧化變色,1、面腐蝕,7,天至 TANTZ Environmental Technologies,穿孔型的顏色一般為白色/黑色/綠色,有時有腐蝕產(chǎn)物凸顯,穿孔腐蝕,穿孔腐蝕擴散晶須,2、點腐蝕,8,天至 TANTZ Environmental Technologies,切片圖放大,鍍金層,鍍鎳層,銅基材,腐蝕產(chǎn)物？ 異物？,皮膜,？,點腐蝕切片,9,天至 TANTZ Environmental Technologies,100u鍍鎳層放大1000倍圖片,160u鍍鎳層放大5000倍圖片,鍍層表面微觀狀況,10,天至 TANTZ Environmental Technologies,6u（0.15um)電鍍金層的一組簡單統(tǒng)計數(shù)據(jù)：,為什么說微孔率在1200018000個/cm2的鍍層是品質(zhì)優(yōu)異的？ 1 cm2 =1cmx1cm=10000umx10000um=400000ux400000u =1600億（u2） 上述微孔率1200018000個/cm2的數(shù)據(jù)中，為方便計算我們?nèi)≈虚g值16000個/cm2： 16000個/cm2=1個/10000000 u2,11,天至 TANTZ Environmental Technologies,若鍍金厚度薄(30u”), 鍍層很容易產(chǎn)生針孔,環(huán)境中的濕氣或微量腐蝕氣體就容易透過此針孔對底層金屬產(chǎn)生腐蝕,形成一般常見的銅綠，鎳綠等外觀缺陷. 同時亦會形成氧化層，造成導通問題,最后導致產(chǎn)品NG.,基底金屬,鍍金層,封孔劑,鍍層孔隙,12,天至 TANTZ Environmental Technologies,金屬鍍層表面存在大量的微孔（成晶缺陷）。 成晶缺陷處于“亞穩(wěn)態(tài)” 或 “活性態(tài)”， 容易被侵蝕，成為腐蝕的活性點。 鍍層微孔內(nèi)殘留物促進腐蝕。,13,天至 TANTZ Environmental Technologies,微孔產(chǎn)生機理,孔隙,殘留物,Au,底材,Ni,孔隙,殘留物,Au,底材,Ni,鍍層表面由于金屬特性及電鍍制程的關(guān)系, 產(chǎn)生不連續(xù)的金屬層,此即為孔隙形成的原因.,鍍層孔隙形態(tài)A,鍍層孔隙形態(tài)B,14,天至 TANTZ Environmental Technologies,微孔對鍍層腐蝕的影響,Au,針孔,Ni,底材,Au,Ni,腐蝕介質(zhì),Au,鍍金部分斷面圖.,通過針孔的Galvanic型腐蝕，鍍 金層與鍍鎳層相接觸的關(guān)系,產(chǎn) 生電位差,發(fā)生腐蝕.,15,電化學腐蝕機理(Galvanic Corrosion) (a) 兩不相同金屬,會形成電位差(potential difference) (b) 若周圍有可導電溶液(空氣中濕氣跑入Au孔隙中), 三者會形成 局部電池 (c) 還原電位較低的金屬(Ni)會迅速被氧化(即腐蝕) (d) Au本身不參與反應,但表面上水分子產(chǎn)生氣體,天至 TANTZ Environmental Technologies,Ni,Au,SO2,O2,H2O,Ni Ni2+ + 2e- Ni + O2 NiO,2H+ + 2e- H2,1 若沒有Au的存在,腐蝕僅是單純的化學反應,類似放鎳塊在一般環(huán)境中,2 若沒有導電溶液, Au/Ni只是單純的不同金屬的物理擴散(溫度,壓力) 3 當三位一體時, Galvanic effect屬電化學反應,腐蝕動作是持續(xù)直到腐蝕完為止,16,天至 TANTZ Environmental Technologies,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, 金屬易于氧化, 易于失去電子, 亦即易 于腐蝕.,17,天至 TANTZ Environmental Technologies,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(huán)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(tài) (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), 即不再生銹(rust), 所以不銹鋼的 最低鉻含量 定為11%.,18,天至 TANTZ Environmental Technologies,孔隙,1.底材的平整度影響孔隙率。 2.鍍層結(jié)晶顆粒大小影響孔隙率。 3. 鍍層厚度增加，孔隙率降低。 4. 封孔劑可將孔隙填滿, 減緩腐蝕速度。,19,天至 TANTZ Environmental Technologies,二、封孔劑與鍍層防護,1、封孔劑的發(fā)展歷程 2、天至水相封孔劑的作用機理,20,天至 TANTZ Environmental Technologies,封孔劑的發(fā)展歷程, 六價鉻化合物鈍化劑 (Cr6+ & its compounds) 油相封孔劑 (Oil-based Passivator) 水相封孔劑 (Water-based Passivator),21,天至 TANTZ Environmental Technologies,六價鉻封孔劑： 六價鉻化合物是一類無機強氧化劑，它將被處理金屬氧化為相應的氧化物，同時自身被還原成惰性的三氧化二鉻，夾雜于被處理金屬的金屬氧化物之間，覆蓋在整個金屬表面，從而達到全面性防腐蝕效果。 嚴格說來，它不應該被稱為“封孔劑”，而應叫作“鈍化劑”。 六價鉻的強致癌作用，這一類物質(zhì)已在全球被嚴禁使用。,22,天至 TANTZ Environmental Technologies,有機油性封孔劑： 主要由有機溶劑、蠟類、酯類、弱極性油溶性緩蝕劑等組成。 它主要通過物理吸附作用覆蓋于金屬表面。 油性封孔劑的出現(xiàn)在電子電鍍的發(fā)展過程中起到過很重要的作用。 油性封孔劑在鍍層表面殘留、沾污吸附、高溫老化和安全環(huán)保方面存在隱患。,23,天至 TANTZ Environmental Technologies,天至水相封孔劑：,廣州天至環(huán)?？萍加邢薰臼且患乙韵冗M微生物技術(shù)為核心的高新技術(shù)企業(yè)。 天至公司在金屬表面處理行業(yè)首家提出“利用微生物技術(shù)進行金屬表面處理”這一革命性理念。積極開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，先后成功研發(fā)了環(huán)保型水相封孔劑和生物除油劑。,24,天至 TANTZ Environmental Technologies,天至水性封孔劑的作用機理,滲透交換清洗：清除鍍層微孔里的殘留物質(zhì)，從鍍層內(nèi)部消除腐蝕隱患。 逐層螯合鈍化：對微孔處存在的金屬成晶缺陷通過螯合作用消除其反應活性，從鍍層表面避免腐蝕反應的發(fā)生。 表面氫健成膜：加強金屬表面的疏水性，強化其防蝕作用。,25,不同表面活性劑的表面張力數(shù)據(jù),天至 TANTZ Environmental Technologies,一、滲透交換清洗： 天至水相封孔劑在配方中獨家引入了能提供超低表面張力的生物表面活性劑，讓整個工作液體系具有超強的滲透性與潤濕性，能深入到鍍層微孔內(nèi)部進行作用。,26,天至 TANTZ Environmental Technologies,多環(huán)生物表面活性劑結(jié)構(gòu)示意圖,由馴養(yǎng)的微生物所生產(chǎn)，保證深層快速滲透與高效清洗的生物表面活性劑。,27,二、逐層螯合鈍化：,天至 TANTZ Environmental Technologies,鰲合機理(一),配方中的活性官能團與電鍍表面缺陷處的金屬形成 雙齒或多齒螯合 結(jié)構(gòu)，鈍化金屬的反應活性，消除腐蝕隱患。,多齒螯合結(jié)構(gòu),28,天至 TANTZ Environmental Technologies,鰲合機理(二),多活性官能團的鏈狀功能組份將 雙齒或多齒結(jié)構(gòu)連接在一起，在金屬表面形成 網(wǎng)狀多配位結(jié)構(gòu)的經(jīng)、緯線，擴展點配位至線配位 直至全方位的 面配位，強化對金屬的保護力度。,網(wǎng)狀多配位結(jié)構(gòu)示意圖,29,三、表面氫健成膜：,天至 TANTZ Environmental Technologies,獨有的多環(huán)生物表面活性劑通過極性官能團與“網(wǎng)狀多配位結(jié)構(gòu)”生成氫鍵，在金屬表面形成520個分子層厚度的疏水膜，從而將對金屬的保護程度最大化。,30,天至水相封孔劑作用機理,天至 TANTZ Environmental Technologies,氫健膜對鍍件的孔隙有一定修復作用。 表面膜層不會對鍍層產(chǎn)生污染。,31,天至 TANTZ Environmental Technologies,封孔就能解決所有的問題嗎？,剝金前,剝金后,32,天至 TANTZ Environmental Technologies,三、造成鍍層腐蝕的其它因素,1、素材的影響 2、包裝材料和儲存環(huán)境 3、組裝的影響,33,天至 TANTZ Environmental Technologies,沖壓截斷的三個過程： 切：刀具縱向運動，垂直切入金屬素材使之分離。 割：刀具橫向運動，同時施加縱向向下的作用力， “割入”金屬素材使之分離。 撕：出于保護模具和刀具的目的，金屬素材最后一部分的分離是靠撕裂來實現(xiàn)的。,切斷區(qū),割斷區(qū),撕裂區(qū),1、素材影響,34,天至 TANTZ Environmental Technologies,素材比較,35,天至 TANTZ Environmental Technologies,2、包裝材料和儲存環(huán)境,直接接觸性污染：如紙帶含氯、硫、磷等有害元素。 非直接接觸性污染：如水汽、腐蝕性氣體等。,36,天至 TANTZ Environmental Technologies,3、組裝的影響,接觸性污染問題 遷移性污染問題 揮發(fā)性污染問題,37,天至 TANTZ Environmental Technologies,接觸性污染問題,手工組裝時的污染：手指、指套、金屬工件、塑膠、工具之間的交叉污染； 注塑組裝時的污染：脫模劑和塑膠粉塵對金屬工件的污染； 膠粘劑類物質(zhì)的污染：膠紙測試、電子粘結(jié)劑。 接觸性污染會導致鍍層腐蝕或?qū)ú涣肌?38,天至 TANTZ Environmental Technologies,遷移性污染,這一類污染基本上是由塑膠所造成，一樣會導致腐蝕或?qū)ú涣?。它可能在組裝過程中也可能在組裝完成后 經(jīng)過一定時間的儲存或使用才緩慢地表現(xiàn)出來。 塑膠成型加工時需要使用眾多的助劑，如抗氧劑、防老劑、阻燃劑、潤滑劑、脫模劑等。 這些助劑在塑膠中的溶解度有限，隨著時間的推移，會緩慢地遷移到工件的表面并轉(zhuǎn)移到與它相鄰的物體上。其中，脫模劑和部分潤滑劑本身就是在塑膠的表面發(fā)揮作用。 環(huán)境溫度的升高會加快這種遷移作用。,39,天至 TANTZ Environmental Technologies,揮發(fā)性污染,主要由助焊劑所導致，有兩種類型： 鹵素離子污染： 強活性的助焊劑很多時候采用鹽