Al efterbehandling af en CNC bearbejdet del tilføjer omkostninger og fremstillingstid til delen, men den rigtige overfladefinish har potentialet til at bringe din designvision ud i livet. Overfladebehandlinger af CNC-bearbejdede metaldele omfatter typisk forskellige mekaniske processer såsom slibning, polering og sandblæsning, men kemiske overfladebehandlinger såsom passivering og anodisering er også tilgængelige.
Kemiske overfladebehandlinger kan fjerne ufuldkommenheder på metaldele og endda ændre deres elektriske ledningsevneniveauer, forlænge deres levetid og også forbedre deres slid- og korrosionsbestandighed. Kemiske overfladebehandlinger har en række industrielle anvendelsesmuligheder: I luft- og rumfartsindustrien bruges kemiske overfladebehandlinger for eksempel til at øge holdbarheden af dele, øge den termiske stabilitet og bremse oxidation. I elektronikindustrien kan kemiske overfladebehandlinger findes i fremstillingen af alt fra mobiltelefonhylstre og spillekonsoller til billedudstyr. Selvom der er mange tilgængelige kemiske efterbehandlingsmuligheder, er de ikke nødvendigvis egnede til alle metalmaterialer. Faktisk er hver kemisk overfladebehandling normalt forbundet med et bestemt materiale og har sine egne fordele og ulemper. I denne guide vil vi udforske flere almindelige kemiske efterbehandlingsprocesser, så du kan beslutte, hvilken der er bedst til dit CNC-projekt.
Passiverings rustfrit stål
Anodisering af aluminium
Når du vælger den rigtige kemiske finish til dine metaldele, skal du overveje kompatible materialer og slutbrug. Dette betyder at overveje en række kontekstuelle faktorer, herunder:
- Miljø, hvor der anvendes metaldele
- Uanset om der kræves ledende eller isolerende egenskaber
- Hvor meget vægt skal delen understøtte
- Hvor meget slid delen skal modstå
- Tolerancekrav for metaldele
- Farve- og gennemsigtighedskrav
- Krav til overfladefinish
- Alle andre relevante eller ønskede egenskaber.
For at hjælpe dig med at vurdere dine muligheder opsummerer AN-Prototype almindelige kemiske overfladebehandlinger og deres kompatible materialer til din reference:
Anodisering: aluminium, titanium og andre ikke-jernholdige metaller
Passivering: rustfrit stål
Sort oxid: stål, rustfrit stål, kobber og andre metaller
Kemisk belægning (kromatomdannelsesbelægning): Aluminium
Elektropolering: Aluminium, stål, rustfrit stål, kobber, titan, messing, bronze, beryllium og dets galvaniseringscadmium: krom, kobber, guld, nikkel, sølv, tin aluminium, stål og andre metaller
Forkromning: Aluminium, stål, rustfrit stål, nikkellegeringer, titan, kobber og andre metaller
Belægning af polytetrafluorethylen (Teflon™).: Aluminium, stål og andre metaller
Elektrofri nikkel: Aluminium, stål og rustfrit stål
Galvaniseret: stål
Introduktion til kemisk overfladebehandling
Lad os lære om processen, hvordan disse kemiske finish virker, og hvordan de kan gavne dine CNC-projekter.
anodisering
Anodisering er en populær finishmulighed for aluminium- og titaniumdele, der tilføjer et oxidlag til overfladen af delen, hvilket skaber en anodisk oxidfilm for ekstra beskyttelse og forbedret æstetik. Til anodisering CNC aluminium dele, dypper du aluminiumsdelen i et surt elektrolytbad og bruger derefter en katode (den negativt ladede elektrode) til at få opløsningen til at frigive brintgas. Samtidig frigiver CNC-aluminiumsdelen (positivt ladet anode) ilt og danner et beskyttende oxidlag på overfladen. Efter anodisering af en aluminiumsdel vil dens overflade have små porer, der skal forsegles med en kemisk opløsning for at forhindre korrosion og opbygning af forurenende stoffer.
Anodiserede aluminiumsdele er holdbare og modstandsdygtige over for korrosion og slid, hvilket kan reducere vedligeholdelsesomkostningerne. Samtidig er det anodiserede lag ikke-ledende og tilpasser sig fuldt ud til aluminiumssubstratet, så det ikke vil skår eller skrælle som plettering og maling. Faktisk kan det porøse anodiserede lag udover tætning males eller farves og er også mere miljøvenligt, da den anodiserede finish er giftfri og kemisk stabil. Anodisering er ikke kun til aluminium: Processen er også velegnet til titanium og andre ikke-jernholdige dele.
Der er tre forskellige typer anodisering:
Type I (kromsyreanodisering) producerer det tyndeste oxidlag, hvilket betyder, at det næsten ikke ændrer delens dimensioner. Type I anodiserede komponenter vil fremstå matte i farven og vil ikke absorbere andre farver godt.
Type II (borosulfuric acid anodizing) har bedre oxidlagsadhæsion og er lidt tykkere end Type I. Med Type II anodisering kan du nemt skabe blå, røde, guld, grønne, sorte eloxerede dele.
Type III (hård svovlsyreanodisering) er den mest almindelige form for anodisering. Den har den klareste finish, hvilket betyder, at den fungerer med flere farver. Det er værd at bemærke, at Type III anodisering resulterer i en lidt tykkere finish end Type II anodisering, som skal passes på for dele, der kræver snævre tolerancer.
Den øgede holdbarhed, slid- og korrosionsbestandighed af anodiserede dele og det høje niveau af dimensionskontrol, der tilbydes af processen, har gjort anodisering særligt populær inden for rumfart, medicin, bilindustrien, elektronik og mere.
På trods af sin usædvanlige alsidighed har anodisering også ulemper:
Ændring af delens dimensioner: Anodisering af metaller ændrer delens dimensioner, så oxidlaget skal tages i betragtning ved bestemmelse af dimensionstolerancer, eller der bruges kemisk eller fysisk maskering for at sikre, at specifikke områder af delen forbliver ubehandlede, især områder som nogle huller.
Farvetilpasning er svært. Det kan være svært at opnå ensartet farvetilpasning, hvis dine anodiserede komponenter ikke behandles i samme batch.
Ikke egnet til ledende applikationer. Anodisering af metaldele øger deres elektriske og termiske modstand og er ikke egnet til ledende applikationer.
passivering
Passivering forhindrer korrosion af rustfrit ståldele og hjælper dem med at opretholde renhed, ydeevne og udseende. Ikke alene er passiverede dele mere modstandsdygtige over for rust og derfor bedre til udendørs brug, men de er også mindre tilbøjelige til at blive huller, holder længere, ser bedre ud og er mere funktionelle. Som følge heraf bruges passivering i en række forskellige industrier, fra den medicinske industri til rumfart med snævre dimensionelle tolerancer.
Passiveringsprocessen involverer tilsætning af salpetersyre eller citronsyre. Mens salpetersyre traditionelt har været det typiske valg til passivering, er citronsyre for nylig vokset i popularitet, fordi det reducerer cyklustider og er sikrere og mere miljøvenligt. Under passivering nedsænkes rustfri ståldele i en sur opløsning for at fjerne rust fra deres overflader uden at påvirke legeringselementet krom i rustfrit stål. Påføring af syre på rustfrit stål fjerner alle frie jern- eller jernforbindelser fra overfladen og efterlader et lag bestående af krom (og nogle gange nikkel). Efter udsættelse for luft reagerer disse materialer med oxygen og danner et beskyttende oxidlag.
Det er vigtigt at huske det passivering kan forlænge fremstillingstiden for en del. Inden en del passiveres, skal den rengøres for at fjerne fedt, snavs eller anden forurening, derefter skylles og gennemblødes (eller sprøjtes). Mens nedsænkning er den mest almindelige passiveringsmetode, fordi den giver jævn dækning og kan udføres hurtigt, kan syrespray også bruges som et alternativ.
Sort oxidcoating
Påført jernholdige metaller såsom stål, rustfrit stål og kobber involverer den sorte oxidbelægningsproces, at delen nedsænkes i et oxidbad for at danne et lag af magnetit (Fe 3 O 4 ), som giver en let korrosionsbestandighed.
Der er tre typer sortoxidbelægninger:
Varm sort oxid: Belægningsprocessen med varm sort oxid involverer nedsænkning af delen i et varmt bad af natriumhydroxid, nitrit og nitrat for at omdanne dens overflade til magnetit. Efter rengøring skal delene dyppes i et alkalisk rengøringsmiddel, vand og kaustisk soda og derefter overtrækkes med olie eller voks for at opnå den ønskede æstetik.
Mellemtemperatur sort oxid: Mellemtemperatur sort oxid er meget lig termisk sort oxid. Den største forskel er, at coatede dele bliver sorte ved lavere temperaturer (90 – 120 °C). Da denne temperatur er under kogepunktet for natrium- og nitratopløsninger, er der ingen grund til at bekymre sig om ætsende dampe.
Cool sort oxid: Cool Black Oxide er afhængig af aflejret kobberselen for at ændre farven på delen. Dele, der modtager en sort oxidbelægning, vil have bedre korrosions- og rustbestandighed, være mindre reflekterende og have en længere livscyklus. En olie- eller voksbelægning øger vandmodstanden og forhindrer også skadelige stoffer i at nå indersiden af metallet, hvilket gør delen nemmere at rengøre. Den sorte oxidbelægning tilføjer også tykkelse, hvilket gør den ideel til boremaskiner, skruetrækkere og andre værktøjer, der kræver en skarp kant, der ikke bliver sløv med tiden. Imidlertid er slidstyrken af køligt sort oxid dårlig.
Kemisk film
En kemisk film, også kendt som en chromatkonverteringsbelægning, er en tynd kemisk belægning, der typisk påføres aluminium (selv om den også kan påføres på andre metaller) for at forhindre korrosion og forbedre klæbemiddel- og malingsvedhæftningen. Kemiske filmfinisher har ofte proprietære formuleringer, men chrom er hovedingrediensen i hver sort. Kemisk filmfinish kan påføres ved sprøjtning, dypning eller børstning og kan, afhængigt af produktet og formuleringen, være gul, gylden, guld eller klar i farven.
Mens andre finish reducerer termisk og elektrisk ledningsevne, tillader kemiske filmfinish aluminium at bevare sine ledende egenskaber. Kemiske film er også relativt billige og giver som nævnt ovenfor et godt grundlag for maling og grunding (for den ekstra bonus for tidsbesparelse). Kemiske film er dog ikke ideelle til æstetisk orienterede CNC-projekter på grund af deres modtagelighed for ridser, skrammer og andre overfladeskader.
Elektrolytisk polering
Elektropolering er en elektrokemisk efterbehandlingsproces, der almindeligvis anvendes til at fjerne tynde lag materiale fra stål, rustfrit stål og lignende legeringer. Under elektropolering nedsænkes delen i et kemisk bad, og en elektrisk strøm påføres for at opløse dets overfladelag. Forskellige parametre påvirker delens finish, herunder den kemiske sammensætning af elektrolytopløsningen, temperatur og eksponeringstid for delen.
Elektropolering fjerner typisk 0.0002 til 0.0003 tommer fra overfladen af en genstand, hvilket efterlader en glat, skinnende og ren deloverflade. Andre fordele ved elektropolering omfatter forbedret korrosionsbestandighed, længere levetid, forbedret udmattelsesstyrke, lavere friktionskoefficient, lavere overfladeruhed og eliminering af overfladefejl såsom grater og mikrorevner.
Elektropolering er velegnet til stål, rustfrit stål, kobber, titanium, aluminium, messing, bronze, beryllium osv. Det er værd at bemærke, at elektropolering er hurtigere og billigere end manuel polering, men det fjerner ikke 100 % ru overfladefejl.
belægning
Galvanisering er faktisk den omvendte proces af elektropolering. I stedet for at fjerne et lag af metal for at opnå en endelig overflade, afsætter galvanisering et ekstra lag, der øger tykkelsen af delen. Kompatibel med cadmium, krom, kobber, guld, nikkel, sølv og tin, galvanisering producerer glatte dele, der viser mindre slid over tid på grund af ekstra beskyttelse mod korrosion, anløbning, stød og varme. Galvanisering øger vedhæftningen mellem et substrat og dets ekstra topcoat og kan, afhængigt af den anvendte type metal, gøre din del magnetisk eller ledende.
Sammenlignet med andre CNC-bearbejdede dele overfladebehandlinger er galvanisering ikke særlig miljøvenlig, fordi den producerer farligt affald, der kan forurene miljøet alvorligt, hvis det ikke håndteres korrekt. Plettering er også relativt dyrt på grund af de metaller og kemikalier (og andre nødvendige materialer og udstyr), der kræves til plettering, og kan være tidskrævende, især når dele kræver flere lag.
Chrome Plating
Forkromning, eller forkromning, er en type galvanisering, der involverer at tilføje et tyndt lag krom til en metaldel for at øge dens overfladehårdhed eller korrosionsbestandighed. Tilføjelse af et lag krom kan gøre delen lettere at rengøre og forbedre dens æstetik, og næsten alle metaldele kan belægges med krom, inklusive metaller som aluminium, rustfrit stål og titanium.
Forkromningsprocessen omfatter typisk affedtning, manuel rensning og forbehandling af dele, før de placeres i krombadet. Delen skal så forblive i tanken længe nok til, at kromlaget når den ønskede tykkelse. Fordi processen forbruger elektricitet og involverer flere trin, er forkromning en relativt dyr efterbehandlingsproces, der ikke er miljøvenlig
Polytetrafluorethylen (Teflon™) belægning
Polytetrafluorethylen (PTFE) belægninger, almindeligvis kendt som Teflon™, er tilgængelige i pulverform og flydende form og bruges i hele industrien. Nogle PTFE-applikationer kræver kun et lag, men andre kræver en primer og topcoat for at sikre maksimal beskyttelse. Denne overfladebehandling kan anvendes på en række forskellige metaller, herunder metaller som stål, aluminium og magnesium.
PTFE-belagte dele har en non-stick overflade, lav friktionskoefficient og er meget slidstærke. Fordi PTFE-belægninger har lav porøsitet og lav overfladeenergi, er belagte dele modstandsdygtige over for vand, olie og kemikalier. PTFE kan også modstå temperaturer op til 500°F, er let at rengøre og har fremragende elektrisk isolering og kemisk resistens.
På grund af dets kemiske resistens og nonstick-egenskaber bruges PTFE almindeligvis til at belægge brændstofledninger og til at isolere printkort i computere, mikrobølgeovne, smartphones og klimaanlæg. Det er også almindeligt brugt til at belægge medicinsk udstyr såvel som køkkengrej. Selvom PTFE-belægningsprocesser er populære på tværs af industrier, er de relativt dyre og ikke så langtidsholdbare som andre kemiske efterbehandlingsmuligheder.
Elektrofri nikkel
Elektroløs nikkelbelægning henviser til tilføjelsen af et beskyttende lag af nikkellegering på metaldele. I modsætning til galvaniseringsprocessen, som involverer en elektrisk strøm, involverer strømløs nikkel aflejring af et lag af nikkellegering (normalt nikkelfosfor) på delen ved hjælp af et nikkelbad og et kemisk reduktionsmiddel såsom natriumhypophosphit. Nikkellegeringer aflejres jævnt, selv på komplekse dele med huller og slidser.
Nikkelbelagte dele har højere modstandsdygtighed over for ilt, kuldioxid, saltvand og svovlbrintekorrosion. Forniklede dele har også god hårdhed og slidstyrke, og kan gøres endnu hårdere med yderligere varmebehandling. Elektrofri nikkel er kompatibel med en lang række metaller, herunder aluminium, stål og rustfrit stål.
Processen med strømløs fornikling er meget udfordrende. Almindelige problemer omfatter opbygning af forurenende stoffer i nikkelbadet, stigende fosforniveauer og efterfølgende reduktion i pletteringshastigheden. Forkert temperatur eller pH kan desuden forårsage problemer med belægningskvaliteten såsom grubetæring, sløvhed og ruhed. Elektrofri nikkel er ikke egnet til ru, ujævne eller dårligt forarbejdede overflader, og dele skal renses for olie og snavs, før pletteringsprocessen påbegyndes.
De forskellige typer strømløse nikkelbelægninger er klassificeret efter vægtprocenten fosfor i legeringen. Forskellige niveauer af fosforindhold giver også forskellige niveauer af korrosionsbestandighed og hårdhed:
Nikkel med lavt fosforindhold (2-4 % fosfor): Strømløse nikkelaflejringer med lavt fosforindhold har en hårdhed mellem 58 og 62 Rc og er meget slidstærke. Det har et højt smeltepunkt og har god korrosionsbestandighed under alkaliske forhold. Strømløse nikkelaflejringer med lavt fosforindhold belastes under tryk og er generelt dyrere end nikkel med middel og højt fosforindhold.
Mellem fosfor nikkel (5 – 9 % fosfor): Mellem fosfor Nikkelaflejringer falder mellem nikkel med lavt fosforindhold og nikkel med højt fosforindhold. Det er korrosionsbestandigt i alkaliske og sure miljøer og har en hurtig aflejringshastighed (18 til 25 µm i timen). Belægningshårdheden af medium phosphornikkel kan være en hvilken som helst værdi mellem 45 og 57 Rc, og belægningen kan nå 65 til 70 Rc gennem varmebehandling.
Nikkel med højt fosforindhold (>10 % fosfor): Da de høje fosforaflejringer af strømløst nikkel er amorfe, udviser delene ikke fasegrænser eller korn, hvilket forbedrer deres korrosionsbestandighed, hvilket gør dem ideelle til brug udendørs eller i ekstreme omgivelser. Strømløst nikkel med højt fosfor giver også duktilitet, høj tykkelse og pletbestandighed og gør slutproduktet lettere at polere eller svejse.
Galvaniseret
Galvanisering, eller zinkkromat, er en populær kemisk finish, der beskytter stålkomponenter mod fugt og korrosion. Galvaniserede dele giver længere levetid, forbedret æstetik og et mere ensartet udseende. Galvanisering kan også ændre farven på delen til sølvblå, gul, sort eller grøn. En anden væsentlig fordel ved galvanisering er, at den beskytter delens overflade i lang tid: Selvom belægningen er ridset, reagerer zinken med atmosfæren og oxiderer hurtigt. Men fordi zink er kemisk følsomt over for syrer og baser, er galvanisering muligvis ikke tilstrækkelig til dele i våde eller ekstremt våde miljøer.
Konklusion
Kemiske overfladebehandlingsmuligheder tilbyder en række forskellige metoder til at opnå den ønskede kvalitet og ydeevne for en del, men ikke enhver efterbehandlingsproces er egnet til ethvert materiale og slutanvendelse. For at afgøre, hvilken kemisk overfladebehandling der er den rigtige for din del, har du brug for en dybdegående forståelse af nøglefaktorer, såsom hvor meget korrosion, friktion og slidstyrke den endelige del har brug for, miljøet, den skal bruges i, og dens ønskede ledningsevne. eller isolerende egenskaber.
I betragtning af vigtigheden af disse overvejelser er det værd at finde en produktionspartner til at hjælpe dig med at vælge den rigtige finish og sikre, at den leverer den bedst mulige kvalitet og omkostningseffektivitet. Hos AN-Prototype kan vores ekspertteam af maskinmestre og ingeniører give indsigt ikke kun i kemiske overfladebehandlingsprocesser, men også i materialevalg, værktøj og passende CNC-teknologi. Hvis du gerne vil vide mere om efterbehandlingsmulighederne til dit næste CNC-bearbejdningsprojekt, så kontakt os i dag.