本部落公告

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2014/02/25

表面處理的目的及重要性

表面處理( Surface Treatment )

表面處理的對象非常廣泛,從傳統工業到現在的高科技工業,從以前的金屬表面到現在的塑膠,非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕 ,更耐磨耗,更耐熱,它使材料之壽 延長,此外改善材料表面之特性,光澤美觀等提高產品之附加價值,所有這些改變材料表面之物理,機械及化學性質之加工技術統稱為表面處理 (surface treatment) 或稱為表面加工(surface finishing).

金屬表面處理(metal surface treatment)

金屬經初步加工成型後需修飾金屬表面,美化金屬表面 ,更進一步改變金屬表面的機械性質及物理化學性質等之各種操作過程,稱之為金屬表面處理.或稱之金屬 表面加工(metal surface finishing).
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2014/02/24

變速箱齒輪軸的表面優化處理: 去毛刺, 平滑化, 研磨與拋光的重要性

 

特殊表面優化處理改進齒輪的性能 

特殊表面處理對於減少滑動和滾動接觸的摩擦和磨損是非常有效的。這樣的特殊表面處理為齒輪的磨損問題提供了一個好的解決方案。有很多不同的機理限制了齒輪組的轉矩能力。這些曲線的實際形狀將取決於具體的齒輪應用。

 


gear shaft polising 


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2014/02/19

多晶鑽石刨平器:拋光墊的精密修整及硬脆材料的延性切割

切削刀具(Cutting Tools)乃以個別的尖點或切刃切削加工。超高壓燒結的多晶鑽石(Polycrystalline Diamond,PCD)複合片(Compact)是切削刀具的極品,在切削耐磨的材料(如A390高矽鋁合金)時,其壽命可達碳化鎢刀具的數十倍。世界最大的PCD Compact圓片(100 mmφ)已首次做成平坦的刨平器(Planer),其表面可形成極多尖點或平面的切刃。這種PCD刨平器可用以修整化學機械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)的拋光墊(Polishing Pad),修整後的拋光墊其表面微細結構的均勻程度會遠勝於傳統鑽石修整器(Diamond Dresser)。PCD Planer 是製造半導體奈米級積體電路(Integrated Circuit 或IC)晶片的尖端利器。PCD刨平器也可用以刨削(Shave)硬脆材料(如矽晶圓及陶瓷基板),當刺入深度僅數奈米時,硬脆的物質具延展性,因此可刨削出平坦而光滑的加工面。以這種新技術加工硬脆材料的速度會比傳統的研磨後再拋光操作簡單也快速得多。
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2014/02/19

鈦金屬的表面處理技術

鈦在高溫下易於與空氣中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素發生反應,在鑄件表面形成表面污染層,使其優良的理化性能變差,硬度增加、塑性、彈性降低,脆性增加。

鈦的密度小,故鈦液流動時慣性小,熔鈦流動性差致使鑄流率低。 鑄造溫度與鑄型溫差(300℃)較大,冷卻快,鑄造在保護性氣氛中進行,鈦鑄件表面和內部難免有氣孔等缺陷出現,對鑄件的質量影響很大。
因此,鈦鑄件的表面處理與其它牙用合金相比顯得更為重要,由於鈦的獨特的理化性能,如導熱係數小、表面硬度、及彈性模量低,粘性大,電導率低、易氧化等,這對鈦的表面處理帶來了很大的難度,採用常規的表面處理方法很難達到理想的效果。 必須採用特殊的加工方法和操作手段。


鑄件的後期表面處理不僅是為了得到平滑光亮的表面,減少食物及菌斑等的積聚和粘附,維持患者的正常的口腔微生態的平衡,同時也增加了義齒的美感;更重要的是通過這些表面處理和改性過程,改善鑄件的表面性狀和適合性,提高義齒的耐磨、耐蝕和抗應力疲勞等理化特性。 


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2014/02/19

電鍍前處理之化學拋光

在電鍍生產線上,工件在電鍍前進行的一係列前處理都是為了得到更好的鍍層,那麼化學拋光在整個前處理中也是很重要的,下面我們就來了解一下電鍍前處理的化學拋光。

    化學拋光是指在合適的溶液中,不使用外接電源,依靠化學浸蝕作用對工件進行的拋光。在化學拋光過程中,由於金屬微觀表面形成了不均勻的鈍化膜,或由於形成了類似電解拋光過程中所形成的稠質黏膜,從而使表面微觀凸出部分的溶解速度顯著大於微觀凹入部分,因此降低了零件的表面顯微粗糙程度,使零件表面比較光亮和平整。化學拋光廣泛應用於不銹鋼、銅及鋁合金等的拋光,還用於對一些零件做裝飾加工。化學拋光可作為電鍍前的處理工序,也可在拋光後輔以必要的防護措施而直接使用。

    與電拋光相比,化學拋光不需要電源和導電挂具,可對形狀復雜的各種尺寸的零件進行拋光,生產效率高。其缺點是溶液使用壽命短,濃度的調整和再生比較困難,通常還會析出一些有害氣體。化學拋光的拋光質量也比電拋光差,這主要是因為在化學拋光中,由於材料的質量不均勻,會引起局部電勢高低不一,產生局部陰陽極區,形成局部短路的微電池,使陽極發生局部溶解。而在電拋光中,由於外加電勢的作用可以完全消除這種局部的陰極區,從而進行全面的電解,因而效果更好。
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2014/02/19

鋁和鋁合金的化學拋光原理

    鋁和鋁合金的化學拋光是以70%(質量百分數)的磷酸為基礎的溶液。常用的是磷酸、硝酸、硫酸混合液,當合金成分變化時,硫酸含量(質量百分數)在9%。l5%之間變化,硝酸含量(質量百分比)在3%~9%之間變化。由於工作溫度在105℃左右,大量產生氮氧化物污染環境。因此,在磷酸和硫酸混合液基礎上用S類酸銅光亮劑作添加劑,產生了無黃煙化學拋光工藝。但這種無黃煙化學拋光只適用於純鋁或鋁鎂合金,對其他鋁合金效果較差。後來又有只加2%硝酸的配方出現,也用類似的添加劑,沒得到擴大適用範圍。但是,至今磷酸、硝酸、硫酸混合液因為適應性強,還是主流配方。
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2014/02/19

電解拋光技術

半導體氣體供應零組件要求高潔淨性、表面平滑性、抗蝕性、低洩漏率等,目前適用於半導體元
件的表面處理方法有:機械拋光法+化學鈍化法、化學抛光法(chemicalpolishing, CP)、光輝熱
處理(bright annealing, BA)與電解拋光法(electro-polishing,EP)等。由於電解拋光法具有以下
幾種特性,衍然已成為半導體製程中重要閥件與零組件處理流道表面的主要方法。


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2014/02/19

電解拋光及不鏽鋼材質的使用

  • 電解拋光 :


可使沃斯田鐵組織顯現,改善表面粗度,使表面趨於平滑光亮;並移除表面殘留物及雜質,增加氧化層厚度,提高耐蝕性、減少積垢,清洗容易,提高工作效率。在拋光時,機器會不停的轉動,把物體表面越拋越光亮。但因為手工拋光很耗時,一般是用在機器拋不到的小面積或是較小的物體上。拋光的使用上因其潔淨、平滑、抗腐蝕之特性,廣泛應用於半導體、光電廠、生化科技、航太工業、醫療以及食品等精密儀器的設備及管路上。「噴沙」則是和「拋光」相反,是把物體表面噴成霧面。把物體放到機器中,噴鐵沙,讓物體表面磨成霧狀,如霧狀玻璃。拋光與噴沙常用於金屬、壓克力、樹脂、玻璃...等材質。 


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2014/02/19

不銹鋼管內表面研磨拋光處理的方式

不銹鋼管內表面處理簡介
酸洗處理(Acid pickling):俗稱AP管
利用硝酸與氫氟酸等酸性溶液來除去鋼管的表面厚實的氧化層。雖便宜快速,但易造成晶界腐蝕,且鋼管內外表面較粗糙,易有懸浮雜質附著。

機械拋光(Mechanical Polishing):假的BA管
常用於除去鋼管表面的氧化層、孔洞與刮痕。其亮度與效果,則取決於加工方式的種類。另外機械拋光後,雖較美觀但也會降低抗蝕性,所以當用在腐蝕環境下,需再經過鈍化處理。而且,鋼管表面也常會有拋光材料殘留。

化學拋光(Chemical Polishing):假的BA管
化學拋光是另種更簡單便宜的表面高光法,其藉由調配適當的酸性混合液(磷酸、硝酸、硫酸、鹽酸以及其他有機酸),以有效地使鋼管表面均勻地產生滑順與亮化的外觀。雖然此法所用的酸液不會如酸洗或化學清洗等方法般強烈,但也會有部份的沿晶腐蝕(Intergranular corrosion)或晶界腐蝕(Grain boundary corrosion)的現象,而且會破壞鋼管表面的氧化層,所以美國SEMI規範並不建議在半導體業使用此種管材。
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2014/02/17

超精密拋光

電解拋光(Electrolytic Polishing)

所謂電解拋光,即是將工件放置陽極,於電解液中通電,在適當操作參數下,使工件發生電解反應(亦稱反電鍍),工件表面而因電場集中效應而產生溶解作用,因而可達成工件表面平坦與光澤化之加工技術。電解拋光機制示意圖如圖(十五)所示:

 

 

圖(十五)電解拋光機制示意圖

 

電解拋光技術於1931年,由D.A.Jacquet發明採行。「電解拋光」技術可廣泛運用在半導體製程設備、化工、航太以及其他高精密等表面處理加工。

 

電解拋光應用範圍:

(1) 可處理銅、黃銅、鉛、鎳、鈷、鋅、鍚、鋁、不銹鋼、鐵、鎢等材料。

(2) 電解拋光技術廣泛應用於半導體/LCD等級閥件、管配件、接頭、IGS之表面處理。

(3) 電解拋光可達鏡面級光澤,拋光後產品表面可達Ra=0.2~0.5μm。

(4) 不銹鋼電解拋光表面可生成鈍化層,有效提昇抗腐蝕能力。

電解拋光成品如相片(一)所示:

 

相片(一)電解拋光成品

 

工研院機研所,兩年來,在沒有技術引進情況下,自行設計、開發夾治具、電解液和設立實驗室,摸索出世界最新穎的表面處理「電解拋光」關鍵技術。機械所目前已建立電解拋光實驗室,擁有內外孔電解拋光設備,除開發閥件內孔電解拋光技術外,更將觸角延伸至管件內孔電解拋光高級技術發展,期能建立我國紮實的電解拋光加工能力。

        近年,國內半導體製造業蓬勃發展,但半導體製程設備工業卻遠遠落後,詳究其原因,主要在於國內缺半導體製程設備所需的精密表面加工技術。電解拋光應用於半導體製程設備中的控制閥內流道、廠務配管流道、反應腔壁表面之處,凡與製程氣體接觸之處理都需要電解拋光加工處理,應用範圍多且廣。將電解拋光應用於半導體製程設備的目的有三,一為可生成抗蝕鈍化層,二為可產生高度潔淨表面,三為可鏡面拋光降低粗糙度。為建立電解拋光操作參數,機械所是從電流密度、電壓、通電時間、溫度、流速、電解液配方、比例、添加劑等,來了解其對鈍化抗蝕性的影響,並委託清華大學進行電解拋光試片抗蝕性研究,已實驗完成且有不錯的成果。機械所在電解拋光高度潔淨表面研究方面,則從製程和步驟著手,包括前處理溶液清洗、鹼洗除油、酸洗除銹、電解液潔淨和控制、後處理化學清洗,以及在無塵室進行超化學液配方、溫度、操作時間、角度等研究。


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2014/02/10

鋁合金多孔閥體的內孔去毛刺處理

材料: 鋁合金 6061 T6 

加工: CNC 機械加工

問題: 機械加工鑽孔後的兩孔或多孔貫穿交接處會產生毛刺, 需要去除毛邊與銳角

 

加工處理前的外表: 


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2014/02/03

日本成功研發3D列印動脈 4年後可望應用於人體治療

 
▲日本成功研發3D列印動脈技術。(圖/翻攝自YouTube)
國際中心/綜合報導
3D列印又有突破!日本佐賀大學和東京生物風險投資企業cyfuse聯合研發,以患者皮膚等作為原料,利用3D列印技術製作出人體動脈血管。這是日本首次開發出這項技術,目前佐賀大學醫學部正在進行動物體內移植實驗,經臨床評估與試驗後預計2018年可以正式應用於人體治療。
日本《產經新聞》報導指出,研究團隊在3D印表機上安裝大量的金屬針頭,長10公厘、粗0.1公厘,藉由調整針的形狀、大小等,改變血管的寬度與長短,只要10天就可以列印出2到3公厘的動脈血管,而且還可以使用在人體透析(洗腎)及心臟冠狀動脈搭橋手術的移植。

 

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2014/01/27

CNC 機械鋁合金加工件: 高級光學望遠鏡筒的表面優化處理

工件: 精密光學望遠鏡筒
材料: 鋁合金  AL 6061 and AL 7075
機械加工: 車铣複合加工 
需求: 去毛刺, 去除加工刀痕 (表面平滑); 拋光

表面優化的結果: 

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2014/01/27

不鏽鋼 630 的醫療齒科鑽頭刀具的特殊表面優化處理技術



處裡後的表面情況: edge honing + ECP + Passivation 
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