汽车零部件制造行业,总有那么些工艺,非常复杂,很多朋友在看到这些工艺生产现场的第一眼起,就不想再多看哪怕一眼。在小唐老师看来,电镀就是其中一个,如何化繁为简,转深奥到生活,是放在我们面前的一个难题!
当遇到非常非常非常复杂的生产工艺的时候,大多数朋友总是有些懵。确实,从本性来讲,人确实愿意接收那些有趣的、生动的、生活的,而又相对简单的事物。
比如,如果你看过前段时间刚上映的大片《奇异博士》(Doctor Strange),一定会对下面这位女人有印像,知道她是一位大师。
也会被很多玄而又玄的场景所震撼到(如下图)。
那么问题来了?你还记得这位女大师的名字吗?你知道上面这些场景是如何拍摄出来的吗?相信很多朋友回答不出来。为什么?
因为名字不生动,不有趣,如何拍摄太费脑子,交给导演就好,所以我们不会记得它们,或者去花时间去搞明白拍摄的原理。
根本不用去自责,因为,这就是人的本性!
但是,如果你愿意换个角度去看的话,就很容易看到事物的本质。 PS:请不要问小唐老师上图中能看到本质的拍照APP哪里可以下载,我是不会告诉你滴:)
复杂的工艺如何打开突破口——“过程”与“结果”的转换
对于(塑料件)电镀工艺,我们先给上生产流程图,大家先感受一下。
再给大家看看生产现场照片,大家再感受一下。
眼前排开密密麻麻几十个槽,槽里装着颜色各异,还诡异的冒着泡泡的液体,顿时心里有些“方”!
在 《外行如何装内行》一篇里,小唐老师曾谈到过, 再好的生产线也是为产品服务的,这里也一样。如果 “过程”太复杂,不妨想想过程的 “结果”是什么?这里的结果其实就是“产品”,再具体一些, 产品的性能、结构、外观、尺寸等。
因为外观和尺寸,不同的电镀件差异较大,这里,小唐老师只分析性能与结构。
电镀件的性能测试项目非常多。但是让供应商非常头的测量项目,一是热存放后电镀件开裂,一是盐雾实验(比如CASS)时间通不过。
a 开裂 各大主机厂都有电镀件的冷热循环和热存放实验标准。以通用汽车为例,所有部件都要通过90±3℃,6小时的热存放实验。我们大众集团在 TL528标准里也提到了热存放的要求。
如果你玩过泥巴,你就很容易理解为什么会开裂了,如下图,当这些泥巴在身上干了之后,会很容易开裂(如上图)。为什么?
因为你的身体和泥巴(请对比塑料和表面电镀层)是完全不同物质,热胀冷缩的道理大家都懂,不同物质在受热时,膨胀的程度是不一样的,一个快,一个慢就会导致开裂。这和为什么水泥马路为什么会提前留些小的缝隙是一个道理。
开裂只是结果(产品的性能),如果你有兴趣探究其原因,就要去了解电镀的过程了。当然,了解结果最大的作用就是可以让你很快了解为什么过程这么做,和过程最重要的控制点。
电镀件开裂的的原因有很多。 (此部分原因分析非电镀行业人员可选择忽略)
一是塑料基材本身的问题,比如内部应力较大,这部分的原因非常多,比如模具结构不合理(如进浇口位置)、注塑工艺(如注射速度)等。
二是电镀前处理环节,比如粗化环节中加热的铬酸会对素材进行侵蚀。一旦侵蚀过度就有可能导致电镀后素材的开裂,裂纹延伸至镀层表面则会造成电镀开裂的不良。
三是电镀工艺。比如铜层的沉积厚度,过低会影响铜镀层的延展性;夹具设计会影响镀层厚度的均匀性等等。
b 盐雾实验
盐雾实验可以说是电镀件综合素质一个考评,至于腐蚀的原因,这里小唐老师也简单科普一下。可以这么讲,如果盐雾实验一直做,做到足够时间,目前工艺下的电镀件一定是会生锈腐蚀的。
为什么?腐蚀过程其实是一个化学反应过程,再往深里看,实际是又一个能量传递的过程。这与“水往低处走”是一个道理。
如果想让水往“高处”走,有没有办法?有!
你得拿到水泵往上抽水,水泵不会自动向上抽水的,你得插上电。最终使得水往高处走的其实是一种能量的干预,它是电能!
为什么叫“电镀”,这个“电”是什么意思?其实是说明要耗了”电“,才能“镀”上去。如果没有电呢?比如当我们电镀件投入到市场上后,没有外在能量的干预,就会一直腐蚀,只不过快慢而已。
所以电镀件的“防腐蚀”,严格意义上讲是不准确的,应该叫“延缓腐蚀”。对于美丽的脸蛋“延缓衰老”可以用化妆品、用面膜、加强锻炼。那么,电镀件的“延缓”靠什么?靠电镀件的“结构”。
关于电镀件的镀层结构,大体可分三层,如下图,从里到外,分别是铜层、镍层和铬层。
a 铜层 铜层第一大作用是就拥有非常棒的“整平”能力。啥叫整平能力,看上图就可以了解了,本来塑料基材上有着一个比较大的“坑”,铜层镀上后,“坑”就显得不那么明显了,这就是“整平”能力。可以帮助“搞定”塑料表面不太平整的情况(当然,在微观层面上)。
铜具有非常好的延展性,可作为基材和镍镀层之间的缓冲层。
有些朋友可能会问了,啥叫延展性?延展性就是指物体在外力作用下能延伸成细丝而不断裂的性质叫延性。看到这定义,想到上面提到的“开裂”缺陷了吗?
再给个生活的例子帮助理解,铜层在这里就相当于贴身穿的衣服,一方面和塑料(人的身体)贴合性要好,另一方面,与穿得外面的衣服也有很好的“配合”。
b 镍层 关于镍层,其结构就非常丰富 了,可以说,它是电镀件的精髓之所在。小唐老师在 《俄罗斯泥是什么鬼!》里提到的微孔、微裂纹讲的就是镍层。 下面分享的是三层微孔镍层结构。
每一层镍的作用今天就不谈了,后续会有更专业的电镀文章介绍。这里仅对半光镍和光亮镍简单作个对比,光亮镍硬度更大,延展性更低。 这三层镍的应用的背后其实隐藏着“分层渐变”、“隔离”的原理,比如微孔,将该层分成一个个小块,避免整体一同发生腐蚀。
c 铬层 相对于镍层,铬层要薄上许多,另外铬层的特点是透明层,且非常硬,耐磨性较好,也有一定的耐腐蚀性,一般有装饰性六价铬、三价铬、三价黑铬等种类。
如果再做个类比,可以将它比作油漆的清漆。 电镀件的结构非常复杂,现有的理论很多也是假设性的,对于它,想说爱你不容易~
任何的产品/工艺都是人设计出来的。而人的设计基础都源自于生活,通过生活中已经学习到的东西去理解这些,可以更容易一些,生动一些,也记得更牢靠一些。
产品和过程相比,产品要相对简单一点,面对复杂的过程,可以考虑下这些过程是为了保证什么样的产品性能而生的,可以有柳暗花明又一村的感觉。
一个伟大的项目都是由数不清的小细节组成的,伟大的项目深奥难懂,不妨去关注那些基本的、重要的、细节的东西,你不可能什么都懂,但是你可以懂得最关键的。
以上,共勉!
欢迎关注我们,扫下面二维码即可! |