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行業案例
CASE
行業/分類：其他手板模型加工
加工方式: 鈑金 使用材料: 鋁合金
最小精度: 0.1mm 生產周期: 2~7天
產品尺寸: 15cm*10cm*9cm
后處理: 黑色氧化
案例介紹
鈑金加工手板的黑色氧化處理通常指通過化學或電化學方法在金屬表面形成黑色氧化膜，以提升美觀度、耐腐蝕性和耐磨性。以下是常見的黑色氧化處理過程及相關要點：
一、前處理（表面準備）
1. 除油脫脂
目的：去除鈑金表面的油污、潤滑劑、指紋等，確保氧化膜與基材結合牢固。
方法：
化學除油：使用堿性溶液（如氫氧化鈉、碳酸鈉）或有機溶劑（如丙酮、乙醇）浸泡或超聲波清洗。
電化學除油：將工件作為陽極或陰極，在堿性溶液中通電，通過電解反應去除油脂。
2. 除銹與酸洗
目的：清除表面銹跡、氧化皮或加工殘留的雜質。
方法：
酸洗：用稀硫酸、鹽酸或專用除銹劑浸泡，反應后用清水徹底沖洗，避免酸液殘留。
機械除銹：對于厚銹層，可先用砂紙、拋丸或噴砂處理。
3. 中和與活化
中和：用弱酸性或堿性溶液（如 5% 碳酸鈉溶液）中和殘留酸液，防止后續處理液污染。
活化：部分工藝需用稀酸（如 1%~3% 硫酸）輕微蝕刻表面，形成微觀粗糙結構，增強氧化膜附著力。
二、黑色氧化處理工藝
根據金屬材質不同，常用的黑色氧化工藝包括：
1. 鋼鐵件（鐵、鋼）的發黑處理
高溫堿性發黑（傳統工藝）
溶液成分：氫氧化鈉（NaOH）、亞硝酸鈉（NaNO?）、硝酸鈉（NaNO?）的混合水溶液。
操作條件：
溫度：135~155℃（需維持沸騰狀態）。
時間：10~30 分鐘（根據工件厚度和表面狀態調整）。
反應原理： 通過高溫下的氧化反應，在鋼鐵表面生成致密的 四氧化三鐵（Fe?O?）黑色膜層，反應式如下：\(3Fe + NaNO? + 5NaOH \rightarrow 3Na?FeO? + H?O + NH?↑\)\(6Na?FeO? + NaNO? + 5H?O \rightarrow 3Na?Fe?O? + NH?↑ + 7NaOH\)\(Na?FeO? + Na?Fe?O? + 2H?O \rightarrow Fe?O?↓ + 4NaOH\)
特點：膜層厚（1~3μm），耐腐蝕性較好，但能耗較高，需注意廢水處理（含亞硝酸鈉，有毒）。
常溫發黑（無鉻環保工藝）
溶液成分：以銅鹽（如硫酸銅）、硒化合物、有機胺等為主，不含亞硝酸鈉和鉻酸鹽。
操作條件：
溫度：室溫（15~35℃）。
時間：3~10 分鐘。
反應原理： 通過置換反應和氧化還原反應，在鋼鐵表面沉積一層含銅、鐵、硒的復合黑色膜。
特點：環保、能耗低、速度快，但膜層較薄（0.5~1μm），耐腐蝕性略低于高溫發黑，適合裝飾性需求。
2. 鋁合金的黑色陽極氧化
目的：在鋁合金表面通過電解形成多孔的 氧化鋁（Al?O?）膜層，并吸附黑色染料實現著色。
工藝步驟：
陽極氧化：
電解液：硫酸（15%~20%）溶液。
操作條件：電壓 12~20V，溫度 15~25℃，時間 20~40 分鐘。
原理：鋁作為陽極，電解后表面生成多孔氧化膜。
染色：
染料：酸性黑染料（如酸性媒介黑 ATT）或有機染料，溶液 pH 值 4~6，溫度 40~60℃，時間 5~15 分鐘。
封孔：
熱水封孔：95~100℃去離子水浸泡 10~20 分鐘，使氧化膜微孔閉合，固定染料并提高耐腐蝕性。
鎳鹽封孔：常溫下用含鎳離子的溶液處理，形成氫氧化鎳沉積封閉微孔。
三、后處理（提升性能）
1. 清洗與干燥
氧化處理后用流動清水徹底沖洗，避免殘留藥液腐蝕膜層，然后烘干（溫度 60~80℃）或自然晾干。
2. 封閉處理（鋼鐵件發黑后）
浸油：浸入錠子油、防銹油或水溶性封閉劑中，填充膜層微孔，增強防銹能力。
涂漆：對于高腐蝕環境，可噴涂清漆或環氧樹脂漆，進一步保護表面。
3. 檢驗
外觀檢查：表面應均勻發黑，無花斑、銹跡或未覆蓋區域。
耐蝕性測試：通過鹽霧試驗（如 24 小時中性鹽霧）評估膜層抗腐蝕能力。
附著力測試：用膠帶粘貼后撕離，檢查膜層是否脫落。
四、注意事項
環保要求：
傳統發黑工藝產生的含氰、含鉻廢水需經處理達標后排放，建議優先采用無鉻環保工藝（如常溫發黑、鋁合金無鉻陽極氧化）。
工藝參數控制：
溶液濃度、溫度、時間需嚴格控制，否則可能導致膜層顏色不均或附著力差（如鋁合金氧化電壓過高會導致膜層溶解）。
材質適應性：
不同金屬（如鐵、鋁、銅合金）需選擇對應的氧化工藝，例如銅合金常用鉻酸鹽或硫化物發黑。
五、應用場景
裝飾領域：電子產品外殼（如手機中框）、家具五金件的黑色外觀處理。
工業領域：機械零件、汽車配件的耐蝕耐磨處理（如齒輪、螺栓）。
航空航天：鋁合金結構件的輕量化與耐候性提升。
通過以上流程，可在鈑金手板表面形成均勻、牢固的黑色氧化膜，兼顧美觀與性能需求。實際操作中需根據材質、成本和環保要求選擇合適的工藝。
