材料的表面处理工艺详解

表面处理 是在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。

表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。我们比较常用的表面处理方法是，机械打磨，化学处理，表面热处理，喷涂表面，表面处理就是对工件表面进行清洁、清扫、去毛刺、去油污、去氧化皮等。

常用表面处理的工艺有： 真空电镀、电镀工艺、阳极氧化、电解抛光、移印工艺、镀锌工艺、粉末喷涂、水转印、丝网印刷、电泳等。

  01.真空电镀  

——  Vacuum Metalizing  ——

真空电镀是一种物理沉积现象。即在真空状态下注入氩气，氩气撞击靶材，靶材分离成分子被导电的货品吸附形成一层均匀光滑的仿金属表面层。

适用材料：

1、很多材料可以进行真空电镀，包括金属，软硬塑料，复合材料，陶瓷和玻璃。其中最常见用于电镀表面处理的是铝材，其次是银和铜。

2、自然材料不适合进行真空电镀处理，因为自然材料本身的水分会影响真空环境。

工艺成本：真空电镀过程中，工件需要喷涂，装载，卸载和再喷涂，所以人力成本相当高，但是也取决于工件的复杂度和数量。 环境影响：真空电镀对环境污染很小，类似于喷涂对环境的影响。

  02.电解抛光  

——  Electropolishing  ——

电抛光是一种电化学过程，其中浸没在电解质中的工件的原子转化成离子，并由于电流的通过而从表面移除，从而达到工件表面除去细微毛刺和光亮度增大的效果。

适用材料：

1.大多数金属都可以被电解抛光，其中最常用于不锈钢的表面抛光（尤其适用于奥氏体核级不锈钢）。

2.不同材料不可同时进行电解抛光，甚至不可以放在同一个电解溶剂里。

工艺成本：电解抛光整个过程基本由自动化完成，所以人工费用很低。环境影响：电解抛光采用危害较小的化学物质，整个过程需要少量的水且操作简单，另外可以延长不锈钢的属性，起到让不锈钢延缓腐蚀的作用。

  03.移印工艺  

——  Pad Printing  ——

能够在不规则异形对象表面上印刷文字、图形和图象，现在正成为一种重要的特种印刷。

适用材料:

几乎所有的材料都可以使用移印工艺，除了比硅胶垫还软的材质，例如PTFE等。

工艺成本：模具费用低、人力成本低。 环境影响:由于此工艺只局限于溶解性油墨（其中含有害化学物质），所以对环境影响很大。

  04.镀锌工艺  

——  Galvanizing  ——

在钢铁合金材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术，表面的锌层是一种电化学保护层，可以防止金属腐坏，主要采用的方法是热镀锌和电镀锌。

适用材料：

由于镀锌工艺依赖于冶金结合技术，所以只适合钢和铁的表面处理。

工艺成本：无模具费用，周期短/人力成本中等，因为工件的表面质量很大程度上取决于镀锌前的人工表面处理。 环境影响：由于镀锌工艺增长了钢铁件40-100年的使用寿命，很好的防止了工件的生锈和腐坏，所以对保护坏境有积极的作用。另外，镀过锌的工件在使用寿命到期后，可以重新送返镀锌槽，对液态锌的反复利用不会产生化学或物理废料。

  05.电镀工艺  

——  Electroplating  ——

利用电解作用使零件表面附着一层金属膜的工艺，从而起到防止金属氧化，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用，不少硬币的外层亦为电镀。

适用材料：

1.大多数金属可以进行电镀

但是不同的金属具有不同等级的纯度和电镀效率。其中最常见的有：锡，铬，镍，银，金和铑；

2.最常用于电镀的塑料为ABS。

3.镍金属不可用于电镀接触皮肤的产品，因为镍对皮肤有刺激性且有毒性。

 

工艺成本：无模具费用，但需要夹具对零件进行固定/时间成本取决于温度和金属种类/人力成本（中-高），取决于具体电镀件的种类，例如银器和珠宝的电镀就需要极高的熟练工人进行操作，因为其对外观和耐久性的要求很高  环境影响:大量有毒物质会被用在电镀过程中，所以需要专业的分流和提取，以确保最小的环境影响。

  06.水转印  

——  Hydro Transfer Printing  ——

是利用水压将转印纸上的彩色纹样印刷在三维产品表面的一种方式。随着人们对产品包装与表面装饰要求的提高，水转印的用途越来越广泛。

适用材料：

所有的硬材料都适合水转印，适合喷涂的材料也一定适用于水转印。最常见的为注塑件和金属件。

工艺成本:无模具费用，但需要利用夹具将多件产品同时进行水转印，时间成本一般每周期不会超过10分钟。 环境影响:和产品喷涂比较而言，水转印更充分的应用了印刷涂料，减少了废料泄漏和材料浪费的可能。

  07.丝网印刷  

——  Screen Printing  ——

通过刮板的挤压，使油墨通过图文部分的网孔转移到承印物上，形成与原稿一样的图文。丝网印刷设备简单、操作方便，印刷、制版简易且成本低廉，适应性强。

常见的印刷品有：彩色油画、招贴画、名片、装帧封面、商品标牌以及印染纺织品等。

适用材料：

几乎所有的材料都可以丝网印刷，包括纸张，塑料，金属，陶艺和玻璃等。

工艺成本：模具费用低，但是还是取决于颜色的数量，因为每一种颜色都要单独制版。人力成本偏高，尤其当涉及到多彩印刷。 环境影响：浅色丝印油墨对环境影响较小，然而含有PVC和甲醛的油墨具有有害的化学物质，需及时回收和处理以防污染水资源。

  08.阳极氧化  

——  Anodic Oxidation  ——

主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3（氧化铝）膜。这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性

适用材料：

铝、铝合金等铝制品

工艺成本：生产过程中，水、电的消耗是相当大的，特别是在氧化工序。机器本身的热耗，需要不停地用循环水进行降温，吨电耗往往在1000度左右。 环境影响：阳极氧化在能效方面不算出色，同时在铝电解生产中，阳极效应还会产生对大气臭氧层造成破坏性副作用的气体。

  09.金属拉丝  

——  Metal Wired  ——

是通过研磨产品在工件表面形成线纹，起到装饰效果的一种表面处理手段。根据拉丝后纹路的不同可分为：直纹拉丝、乱纹拉丝、波纹、旋纹

适用材料：几乎所有的金属材料都可以使用金属拉丝工艺

工艺成本：工艺方法简单，设备简单，材料消耗甚少，成本比较低廉，经济效益高 环境影响：纯金属制品，表面无油漆和任何化工物质，600度高温不燃烧，不产生有毒气体，复合消防环保要求

  10.模内装饰  

——  In-Mold Decoration-IMD  ——

是将已印刷好图案的膜片放入金属模具内，将成形用的树脂注入金属模内与膜片接合,使印刷有图案的膜片与树脂形成一体而固化成成品的一种成形方法。

适用材料：塑胶表面

 

工艺成本：只需开一套模具，能降低成本与工时高自动化生产，制程简化，有一次注塑成型的工法，将成型与装饰同时达成。 环境影响：该技术绿色环保，避免了传统的喷漆电镀带来的污染

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