Послуги з обробки поверхонь

Кілька поширених методів обробки поверхні металу та їх вибір

 

 

Будучи матеріалом, який широко використовується в промисловості та повсякденному житті, покращення та захист характеристик металу завжди було гарячою точкою досліджень у галузі матеріалознавства. Технологія обробки металевої поверхні надає металам нові властивості, такі як стійкість до корозії, зносостійкість і естетичність, змінюючи хімічний склад або фізичну структуру металевої поверхні. Нижче наведено кілька поширених способів обробки поверхні металу для довідки та вибору при проектуванні механічної конструкції.

Оцинкування

Визначення: оцинкований метал можна визначити як метал, який був оброблений процесом гальванізації для осадження шару цинку на металевій поверхні для запобігання іржі. Як правило, процес цинкування полягає в зануренні металу в гарячий цинк для утворення цинкового шару, який має хімічний зв’язок із поверхнею металу, забезпечуючи тим самим захисне покриття.

 

 

Застосування: багато металів можна оцинкувати, але найпоширенішими є сталь і залізо. Чорні метали, включаючи литу сталь, чавун, ковкий чавун, гарячекатану та холоднокатану сталь, часто оцинковують. Навпаки, кольорові метали, такі як мідь або алюміній, не утворюють оцинкованого покриття в результаті процесу цинкування.

Процес цинкування: процес цинкування складається з трьох основних етапів: підготовка поверхні, фактичне цинкування та подальша обробка. Важливо правильно підготувати поверхню та виконати правильні кроки після процесу цинкування, щоб забезпечити функціональність та естетичність покриття.

 

 

Як це працює: під час процесу гальванізації цинк взаємодіє із залізом у металі, утворюючи шар міцного сплаву. Цей захисний шар допомагає захистити основний метал від корозійних агентів, у тому числі кислот, лугів і газових середовищ, таким чином подовжуючи термін служби основного металу. Цей захисний цинковий шар також діє як жертовний шар; якщо піддаватися впливу, він кородує швидше, ніж основний метал, таким чином захищаючи його від іржі та корозії. Інші способи обробки, такі як хромування, можуть покращити захисні властивості оцинкованого металу, тому він широко використовується в будівництві, автомобільній промисловості та промисловості.

Види процесів цинкування

Гаряче цинкування

Гаряче цинкування, або гаряче цинкування, — це процес, при якому належним чином очищений метал занурюють у розплавлений цинк. Цинк зливається з металевою підкладкою, утворюючи металургійний зв’язок, утворюючи захисний шар. Цей спосіб швидкий і недорогий, але в результаті можна отримати шари різної товщини.

Попереднє цинкування

Попереднє цинкування виконується на першому етапі виробництва сталі. Металевий лист очищають, пропускають через цинкову ванну і змотують у рулон. Незважаючи на те, що це створює рівномірне покриття, воно може створити відкриті ділянки від інших виробничих процесів.

Електроцинкування

Електрогальванізація використовує електроліт і електричний струм для приєднання іонів цинку до сталі. Цей метод створює точний і рівномірний шар матеріалу покриття, але, як правило, менший, ніж гаряче цинкування.

Таким чином, кожен метод цинкування має свої переваги та недоліки, і важливо вибрати найбільш відповідну технологію для вашого проекту.

Підбір оцинкованої сталі та алюмінію

Оцинкований алюміній і сталь широко використовуються в багатьох галузях промисловості завдяки своїм унікальним фізико-хімічним властивостям. Оцинкована сталь відома своєю чудовою довговічністю та стійкістю до корозії, і часто використовується в автомобілебудуванні, будівництві дахів і огорож. У той же час алюміній виділяється своєю низькою щільністю і високою питомою міцністю, відіграючи важливу роль у таких сферах транспорту, як авіація, навігація, залізничний транспорт, а також у будівництві та електротехніці.

У виробництві лопатей вентилятора, хоча використовуються як оцинкована сталь, так і алюміній, оцинковані алюмінієві листи мають більшу перевагу через їх меншу вагу. Однак для повітроводів систем ОВК та корпусів вентиляторів кращим матеріалом є оцинкований сталевий лист через його економічну ефективність і легкість обробки.

З точки зору пластичності, алюміній виграє своєю чудовою пластичністю, і його можна легко формувати в різні форми, не втрачаючи властивої йому міцності. Для порівняння, хоча оцинкована сталь також має певний ступінь пластичності, її продуктивність трохи поступається алюмінію з точки зору формування та формування. Коли ви стикаєтеся з проектами, які вимагають складного формування або дизайну, алюміній є кращим матеріалом завдяки своїй гнучкості. Варто зазначити, що сталь також може формуватися більш вільно після термічної обробки, хоча цей процес технічно складніший.

 

 

переваги:

Шар цинку на сталевій поверхні захищає деталь від корозії, діючи як жертвувальний шар, який кородує перед підкладкою.

Він міцно зчеплений з основою. Тому немає ризику розшарування.

Металевий цинк відносно дешевший за хром і нікель. Таким чином, цинкування є більш економічно ефективним, ніж інші види гальванічного покриття.

Термічна стійкість є ще однією перевагою цинкування.

Складність геометрії підкладки не впливає на процес осадження цинку.

Використання цинкового покриття для захисту металевих частин покращує початкову провідність частини підкладки, головним чином для чорних матеріалів.

Недоліки:

Більш товсті покриття (зазвичай > 25 мкм) можуть спричинити крихкість і розтріскування цинкового шару.

Газоподібний водень може потрапити в сталь під час процесу електролізу, що може спричинити крихкість і ризик відмови.

З часом зовнішній вигляд може погіршитися.

Він обмежений середовищами, схильними до хлоридів, особливо якщо порівнювати хромування з цинкуванням.

 

 

Переваги:

Він забезпечує зносостійкість, стійкість до корозії, стійкість до подряпин, твердість і низьке тертя деталей або компонентів з покриттям.

Красиве блискуче хромоване покриття робить його придатним для покращення продуктивності та зовнішнього вигляду.

Хімічна інертність хрому до певних хімікатів, розчинників і масел може захистити компоненти під ним від цих зовнішніх факторів.

Цей тип покриття також може виправити дрібні нерівності та недоліки поверхні.

Хромована поверхня легко миється.

Недоліки:

Необроблений хром дорожчий, ніж інші покриті метали, тому ця обробка поверхні дорожча, ніж інші види обробки поверхні.

Використання шестивалентного хрому може становити ризик для здоров'я. Тому в цьому процесі потрібні жорсткі системи контролю.

Після пошкодження або відшарування покриття його важко відремонтувати.

Досягнення рівномірного хромованого покриття на складних формах може бути складним завданням.

 

 

 

Переваги:

Рекомендовані властивості нікелювання Робить основну поверхню зносостійкою, стійкою до стирання та корозії.

Це може покращити електропровідність робочого матеріалу.

Безелектричне нікелювання забезпечує рівномірне покриття навіть для складних геометрій, таких як внутрішні отвори та канавки.

Покриття нікелем забезпечує яскравий і блискучий вигляд срібла.

Завдяки тепловим властивостям нікелю нікельовані деталі витримують високі температури.

Недоліки:

Він виявляє інертність до деяких хімічних речовин, таких як луги, нафта, солона вода та деякі м’які кислоти. Цей гальванічний метал коштує дорожче, що робить процес гальванічного покриття дорогим.

Пористість нікелю спричиняє його корозійну та зносостійкість відносно нижчу, ніж у цинку та хромування.

Нікельовані поверхні потребують регулярного чищення та полірування, щоб зберегти фінішний вигляд протягом тривалого терміну.

 

 

Пасивація

Пасивація – це метод обробки поверхні від корозії, який покращує корозійну стійкість металів шляхом хімічної реакції з поверхнею металу з утворенням оксидного шару.

 

 

Сфера застосування

Пасивація зазвичай застосовується до металевих матеріалів, таких як нержавіюча сталь і алюмінієві сплави.

Характеристики процесу

Процес пасивації включає такі етапи, як очищення, замочування, обробка пасивуючим агентом, нейтралізація, очищення та сушіння повітрям. Вартість пасивації відносно низька, оскільки ціна пасиватора відносно низька, і її слід завершити. Однак після пасивації на поверхні може бути невелика кількість іонів металу, що матиме певний вплив на навколишнє середовище.

Принцип пасивації нержавіючої сталі: хром у нержавіючій сталі реагує з киснем повітря, утворюючи пасивований шар оксиду хрому з антикорозійними властивостями, тоді як вільне залізо в сплаві прискорює корозію. Це розчиняє вільне залізо та покращує шар оксиду хрому, роблячи метал більш стійким до корозії.

 

Анодування

Визначення: анодування — це електролітичний процес, який збільшує розмір оксидного шару на поверхні металу, роблячи його більш стійким до корозії. Цей метод в основному використовується для алюмінію.

 

 

процес

· Підготовка: Алюмінієвий сплав очищають і поміщають в електроліт сірчаної кислоти.

· Електролітичний процес: алюміній використовується як анод, а матеріал, який не реагує з електролітом, наприклад нержавіюча сталь, нікель або вуглець, використовується як катод.

· Утворення оксиду: коли подається напруга, анод виробляє кисень, який реагує з алюмінієм, утворюючи шар оксиду алюмінію.

Види електролітів та їх дія:

· При 10 градусах 15–25% сірчаної кислоти утворює на деталі шар оксиду приблизно 25 мкм/год.

· Щавлева кислота та сірчана кислота при 30 градусі утворюють оксидний шар приблизно 0 мм на годину.

·10% хромової кислоти при 38–42 градусах утворює оксидний шар приблизно 15 мкм/год.

Переваги

·Стійкість: Поверхня стає більш щільною і зносостійкою.

· Естетична привабливість: анодування також може створити тьмяну поверхню, але її можна тонувати до стійкого кольору.

· Покращене покриття: шорсткі поверхні також корисні для фарбування та інших форм покриття, оскільки вони краще прилипають до текстурованої поверхні.

Анодування особливо підходить для деталей, які вимагають зносостійкості, стійкості до корозії та естетики.

Вибір між анодуванням і пасивацією

1. Якщо потрібно лише запобігти іржі або корозії на поверхні металу, а зниження вартості є головним міркуванням, то пасивація є хорошим вибором. Якщо вам потрібно підвищити окислюваність, твердість і довговічність металевої поверхні, і не заперечує відносно висока вартість, ви можете вибрати анодування.

2. Поріг пошкодження лазером пасивації та мікродугового окислення вищий, тоді як поріг пошкодження хімічного нікелювання, анодованих чорних і твердих анодованих поверхонь нижчий. [Джерело літератури: China Laser 43 Том 12: Вплив процесу обробки поверхні на здатність лазерного пошкодження алюмінієвого сплаву]

Чорне анодування

Виготовлені алюмінієві деталі отримують захисну та красиву поверхню завдяки процесу чорного анодування. Він забезпечує чорне матове покриття та покращує стійкість до корозії, зносу та стирання.

(Вставте малюнок)

Чорне анодування починається зі звичайного процесу анодування, а потім анодований алюміній вбирає пігмент у чорний барвник через пори утвореного шару оксиду алюмінію.

 

Хімічна плівка

Хімічна плівка або хроматне конверсійне покриття є ще одним процесом пасивації, який використовується для алюмінію. Він включає в себе занурення металевої поверхні в хімічний розчин, а потім її розпилення або щіткою. Така обробка не змінює розміри металу і може бути використана як основа для інших органічних покриттів. Хімічна плівка також використовується для ремонту анодованих поверхонь і підготовки поверхні до подальшого анодування. Кінцевий шар може бути прозоро-жовтого або коричнево-коричневого кольору, що викликає появу жовтого відтінку на обробленому металі.

 

Гальваніка

У процесі гальванічного покриття один метал наноситься на поверхню іншого металу шляхом кислотного гідролізу. У цьому процесі метал, який має бути покритий, використовується як катод (негативно заряджений), а також використовується тимчасовий анод (позитивно заряджений), наприклад срібло. Наприклад, протекторний срібний анод може осадити сталевий або алюмінієвий катод. Гальванопластика — це процес, який допомагає підвищити стійкість до корозії та міцність деталі.

 

 

 

Порошкове фарбування - це сухий процес, коли сухий порошок наноситься на основу. Він відрізняється від рідких покриттів, для яких використовуються розчинники, що випаровуються: процес нанесення порошкового покриття передбачає електростатичне розпилення з подальшим затвердінням покриття під дією тепла або ультрафіолетового світла. Порошки, які можна використовувати, можуть бути або термопластичними, або термореактивними. Крім того, він дає твердішу та одноріднішу поверхню, ніж традиційні покриття, що робить його ефективнішим. Полімерні порошки можна легко наносити на такі метали, як алюміній і сталь, надаючи поверхні твердість і привабливість.

 

 

 

Тефлонове покриття (PTFE) пластиковий король

Тефлон, тефлонове напилення, товщина приблизно 50-100 мкм

Приклади застосування: горщики для покриття, ножі для гарячого різання, валики

Діапазон температур: довгостроково 240-260 градусів, короткочасно вище 300

Характеристики процесу:

1. Гладка поверхня. Кріплення для мобільних телефонів, запчастини для фотоапаратів, ролики

2. Самозмащення, підвищення зносостійкості. Гумові кільця, поршневі кільця, ротори, направляючі, шестерні, поршні

3. Антипригарне покриття, приклеювання ручок. Антиклейові продукти, цукор, валики для пресування плівки, машини для нанесення покриттів

4. Стійкість до високих температур, ударостійкість, ізоляція, відсутність крихкості при низькій температурі, відсутність плавлення при високій температурі

5. Стійкість до корозії, майже без корозії