1、材料與加工 授課者：郭鶴琳郭鶴琳班級：班級：工設四進二A -102下 103/06/07103/06/07表面加工技術 自動塗裝 電鍍 真空電鍍第第16週週自動塗裝(Screen Printing) 許多塑膠射出消費品，如電視機，行動電話和MP3播放器表面上的高亮澤度，高光澤和金屬飾面都是徑由自動噴漆所產生。溶劑型基底和水基噴塗系統都常被使用，雖然最近基於環境因素常選用後者。 第第16週週自動塗裝 什麼是自動塗裝？ 自動化系統是相當快速而生產是連續性的。產品或經由輸送帶移動並通過噴頭下方（如圖），或產品堆疊在旋轉夾具上經由和靜電噴塗槍漆上塗層。 壓縮空氣經過噴霧槍使塗料噴射霧化成細霧狀。霧化塗
2、料以橢圓形由噴嘴吹出。該塗料以重疊模式噴覆於工件表面。噴漆速度配合適當的輸送速度，或旋轉夾具，可提高噴塗效率至最大。第第16週週噴嘴供給加壓空氣 噴霧自動噴槍供給噴漆 工件由輸送系統移動 自動塗裝 什麼是自動塗裝？(續) 傳統的塗料是由顏料、粘合劑、稀釋劑和添加劑所組成。粘結劑的作用是使顏料被塗與表面結合。粘結劑決定被塗的耐久性、成品表面質感、乾燥速度和耐磨強度。這些混合物溶解或分散於水或溶劑。 第第16週週噴嘴供給加壓空氣 噴霧自動噴槍供給噴漆 工件由輸送系統移動 自動塗裝Notes for Designers 給設計師的提醒品質噴塗塗料是以薄層方式堆積建立，通常介於5至100微米（0.00
3、02-0.004英寸）厚。塗料光澤級別的歸類分為霧面（也稱為平光），半光面(35%光澤)，絲緞面（也稱為絲）和亮面。 環境衝擊水性塗料的毒性比溶劑型低。噴塗通常是在封閉的塗裝室或塗裝艙內進行，使油漆回收和處理具安全性。 成本與生產速度不需模具費用，但需要夾具。若是自動化的過程生產週期相當快速。人工成本是微乎其微的。一般應用噴漆有亟廣泛的應用，包括所有需要防鏽、美觀、改變質感等方面之應用。可單件生產，也可小批量和大批量的生產 。 材料幾乎所有的材料可以噴漆。有些表面必須塗有一個中間層，兼容於工件和面漆。 第第16週週自動塗裝 應用案例包括不同的材料，內外面皆可塗裝而表現無縫的外觀。或者單一材料可
4、以在部分遮蔽下塗裝以呈現對比材料的效果。這個電視外殼是單一的塑膠射出成型件（課本第40頁）(右下圖)部分遮蔽下噴塗亮黑色和亮銀色。另一種方法來實現這種效果可運用多段射出成型（頁 44）。 第第16週週自動塗裝 案例研究案例研究 塑膠成型件噴漆Spray Painting an injection-molded Part 提供廠商Young Sung Tis ww.youngsungtis.co.kr 許多大量生產的消費品都是以這種方式作為表面。噴漆用以塗上顏色，並提供表面保護。塑膠成型件堆放準備塗層（如圖1）。此自動噴漆系統由三噴槍安裝到一個旋轉軸（如圖2）。當產品移動至下方時，噴霧槍旋轉迅速
5、並以均勻的塗料塗層覆蓋工件（如圖3）。第第16週週（圖1）（圖2）（圖3）自動塗裝案例研究塑膠成型件噴漆Spray Painting an injection-molded Part提供廠商Young Sung Tis ww.youngsungtis.co.kr 移動工件通過烘箱，除可降低油漆乾燥時間，並提高表面光潔度。最後，在明亮的燈下仔細檢查工件，以剔除不良的工件並回收（如圖 4）。 第第16週週（圖 4）電鍍 電鍍是一種較複雜的製程可用於產品之功能性表面與裝飾飾面。 使用電化學沉積原理，在工件表面製作薄金屬表面，其厚度可從1微米(0.000039英吋)至25微米(0.0098英吋)厚。
6、電鍍過程會在基材的表層形成強固的電鍍薄膜。第第16週週電鍍 什麼是電鍍? 電鍍為一種電化學過程，陽極為提供鍍層金屬的金屬片，陰極為被鍍物。電解液通常為鍍著金屬的離子溶液。將陽極與陰極置於其中，當輸入電壓後，吸引電解液中的金屬離子游至陰極，還原後即鍍著於工件表面上，形成金屬薄膜；同時陽極的金屬會被溶解，提供電解液更多的金屬離子。第第16週週電鍍 什麼是電鍍? 某些情況下使用不溶性陽極，電鍍時需添加新群電解液補充鍍著金屬離子。位於陰極之工件其電鍍薄膜沉積的速度與電鍍層厚度會受到電流密度、電鍍液是否攪拌、電鍍液溫度、電鍍液添加劑、工件材料和表面狀況等因素的影響。電鍍層厚度取決於工件之功能，例如作為一
7、般產品外殼時的鍍鎳，可達10微米；作為裝飾用的飾品鍍金則只需1微米。 第第16週週電鍍Notes for Designers 給設計師的提醒第第16週週一般應用電鍍金屬產品包括飾品、獎盃和餐具；應用實例包括：汽車塑膠裝飾、浴室配件、消費電子產品與化妝品的包裝。材料大多數金屬皆可電鍍。最常見電鍍的塑膠是ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯) ，它能夠承受攝氏60度(華氏140度)的加工溫度，並可以蝕刻到表面與電鍍的金屬形成相當緊密的結合。成本與生產速度雖沒有模具成本但必須有夾具週期時間的長短取決於需要完成的準確度。生產週期時間從30分鐘到幾個小時的範圍。人工成本低。品質 電鍍薄膜為金屬離子形成的純金屬合金
8、。工件和金屬表層之間能形成完整強固的結合薄層。環境衝擊 所有電鍍工法使用許多有害化學物質。有害化學物質需要加以小心地控制，萃取和過濾，以確保對環境影響降到最低。電鍍 案例研究 電鍍原料 純銅和鎳是利用金屬在電鍍過程、形成表層的兩個典型材料。 它們通常當作中間層已產生一個非常明亮的表面因為他們提供了一定程度的表面修補。 電鍍也可以使用薄表層材料如錫、鉻、銀、金及銠等。 這些材料被放置在電鍍液中隨著工件然後電解成正離子金屬離子溶解於電鍍液中電鍍層在帶負電的工件上形成第第16週週(圖1)(圖2)(圖3) 案例研究珠寶金屬電鍍。提工廠商 Daedo Inc 量產電鍍是一種快速的製程，工件高速經過清潔液
9、和電鍍液。 首先在鑄鋅工件鍍上一層薄薄的銅(如圖1) ，這中間層提供了強力和兼容的功能，讓鋅和另一層金屬鍍層形成冶金結合。 中間層合金可以是鋅、鉛和錫。然後再以電化學增加一層薄金，完成後將這些工件從電鍍液中取出， 再以高速離心乾燥後厚堆疊(如圖2) 。電鍍第第16週週(圖2)(圖1) 案例研究珠寶金屬電鍍。提工廠商 Daedo Inc 接著將每個工件從夾具小心取下放在托盤上準備噴漆(如圖3) 。最後使用PU噴塗工件已形成保護層防止氧化和變色(如圖4) 。電鍍第第16週週(圖4)(圖3)電鍍其他應用範例第第16週週X, y和z軸真空電鍍 真空電鍍製程廣泛應用於產生金屬材料塗層 目的在於使材科外觀
10、和感覺(質感)接近陽極化鋁，鉻，黃金，白銀和其他金屬的表面 。 第第16週週真空電鍍什麼是真空電鍍？ 工件裝載在旋轉夾具上（依工件客制化）依序在轉輪上旋轉。組件懸吊在框架內框架也能旋轉。總之，工件圍繞在三個同時旋轉平行軸，進行電鍍作業。目的是為了確保塗層均勻塗佈在視線可及的幾何面上 。第第16週週工件：陽極(+)夾具陰極 稀硫酸電解液10-1毫巴真空吸引 工件架在旋轉夾具，夾具在轉輪上依序旋轉外框同時旋轉真空槽金屬蒸氣擴散 電極 螺旋線載體 鋁(或其他金屬)線真空電鍍 什麼是真空電鍍？ 在金屬電鍍艙內產生真空。然後通過導線的鋁（或其他金屬）的電極放電。電流和高真空的環境下，純金屬幾乎在瞬間蒸發
11、。爆發成羽絨狀的金屬蒸汽凝結在相對較泠的工件表面上。第第16週週工件：陽極(+)夾具陰極 稀硫酸電解液10-1毫巴真空吸引 工件架在旋轉夾具，夾具在轉輪上依序旋轉外框同時旋轉真空槽金屬蒸氣擴散 電極 螺旋線載體 鋁(或其他金屬)線真空電鍍Notes for Designers 給設計師的提醒第第16週週品質真空金屬電鍍是用以提高反射率，耐磨性和耐腐蝕性來提高工件表面品質。它也提高了著色能力 。一般應用裝飾性用途應用包括珠寶，雕塑，獎杯，原型，廚房用具和五金製品。電鍍可以為功能性，以提供電磁干擾（EMI）或射頻（RF）的屏蔽，提高耐磨性，減少熱變形或光線反射（如火炬，汽車反光鏡） 。材料適用於許
12、多材料，包括金屬，硬質和軟質塑膠材料，樹脂，複合材料，陶瓷和玻璃。一般不適合天然纖維，因為有水分存在時是非常困難抽真空 。成本與生產速度真空電鍍沒有模具的成本。週期時間適中（最多6個小時）。製程是一個相當勞力密集的過程，工件要噴塗，加載，卸載，再噴塗 。環境衝擊真空電鍍過程產生非常少的廢棄物。真 空電鍍可以增加工件抗腐蝕和磨損，用來延長產品的壽命。真空電鍍應用案例 真空電鍍按鍵組 真空金屬電鍍可應用在複雜及精緻的形狀，如技術的消費電子產品零件。這些塑膠成型按鍵組經由真空金屬電鍍後呈現閃亮的金黃色。 第第16週週真空電鍍 應用案例 彩色真空金屬電鍍 在鮮豔的色彩應用方面可獲得如陽極氧化處理的鋁，
13、鉻，銀，金，銅或青銅等的質感。 真空金屬電鍍的優點是，使用相對便宜的材料，使工件外觀和感覺像金屬。第第16週週工件：陽極(+)夾具陰極 稀硫酸電解液真空電鍍 案例研究真空電鍍銅支架vacuum Metalizing Brass Hinges提供廠商VMC www.vmclimited.co.uk 安裝到夾具上工件先噴上一底塗再裝上旋轉夾具（如圖 1）。在連接正和負的極螺旋線圈支架上裝上鋁導線（圖 2），整個組合裝入真空室（圖 3）。第第16週週工件：陽極(+)夾具陰極 （圖 1）（圖 2）（圖 3）真空電鍍 案例研究真空電鍍銅支架vacuum Metalizing Brass Hinges提供廠商VMC www.vmclimited.co.uk 一旦達到足夠的真空度，通過鋁導線放電，使鋁蒸發（圖片 4）。這些工件表面在真空金屬電鍍之前和之後出現了顯著的不同（圖 5）。 第第16週週夾具陰極 稀硫酸電解液（圖 4）（圖 5）真空電鍍其他應用案例第第16週週工件：陽極(+)夾具陰極 稀硫酸電解液END感謝您的聆聽感謝您的聆聽!
