Minden befejezése a CNC megmunkálva Az alkatrész költséget és gyártási időt növel az alkatrészhez, de a megfelelő felületkezelés életre keltheti a tervezési elképzeléseit. A CNC-vel megmunkált fémalkatrészek felületkezelése jellemzően különféle mechanikai eljárásokat foglal magában, mint például csiszolás, polírozás és homokfúvás, de kémiai felületkezelések, például passziválás és eloxálás is rendelkezésre állnak.
A kémiai felületkezelések eltávolíthatják a fém alkatrészek tökéletlenségeit, sőt megváltoztathatják azok elektromos vezetőképességi szintjét, meghosszabbítva élettartamukat, valamint javítva a kopás- és korrózióállóságukat. A kémiai felületkezeléseknek számos ipari alkalmazásuk van: a repülőgépiparban például vegyi felületkezeléseket alkalmaznak az alkatrészek tartósságának növelésére, a hőstabilitás növelésére és az oxidáció lassítására. Az elektronikai iparban a kémiai felületkezelések a mobiltelefonok és a játékkonzolok burkolatától a képalkotó berendezésekig minden gyártása során megtalálhatók. Bár számos kémiai kikészítési lehetőség áll rendelkezésre, ezek nem feltétlenül alkalmasak minden fémanyaghoz. Valójában minden kémiai felületkezelés általában egy adott anyaghoz kapcsolódik, és megvannak a maga előnyei és hátrányai. Ebben az útmutatóban számos elterjedt kémiai megmunkálási eljárást vizsgálunk meg, így eldöntheti, melyik a legjobb CNC-projektje számára.
Passziválás rozsdamentes acél
Eloxáló alumínium
Amikor kiválasztja a megfelelő vegyi felületet a fémalkatrészeihez, figyelembe kell vennie a kompatibilis anyagokat és a végfelhasználást. Ez azt jelenti, hogy számos kontextuális tényezőt kell figyelembe venni, beleértve:
- Környezet, ahol fém alkatrészeket használnak
- Akár vezető, akár szigetelő tulajdonságokra van szükség
- Mekkora súlyt kell az alkatrésznek alátámasztania
- Mennyi kopást kell kibírnia az alkatrésznek
- Fém alkatrészek tűrési követelményei
- Szín- és átlátszósági követelmények
- Felületkezelési követelmények
- Bármely egyéb releváns vagy kívánt attribútum.
A lehetőségek értékelése érdekében az AN-Prototype összefoglalja az általános kémiai felületkezeléseket és a hozzájuk tartozó kompatibilis anyagokat referenciaként:
Eloxálás: alumínium, titán és más színesfémek
Passziválás: rozsdamentes acél
Fekete oxid: acél, rozsdamentes acél, réz és egyéb fémek
Vegyi bevonat (kromát konverziós bevonat): Alumínium
Elektropolírozás: Alumínium, acél, rozsdamentes acél, réz, titán, sárgaréz, bronz, berill és galvanizáló kadmium: króm, réz, arany, nikkel, ezüst, ón-alumínium, acél és más fémek
Krómozás: Alumínium, acél, rozsdamentes acél, nikkelötvözetek, titán, réz és más fémek
Politetrafluor-etilén (Teflon™) bevonat: Alumínium, acél és egyéb fémek
Elektromos nikkel: Alumínium, acél és rozsdamentes acél
Galvanizált: acél
Bevezetés a kémiai felületkezelésbe
Tanuljunk meg a folyamatról, hogyan működnek ezek a kémiai felületkezelések, és milyen előnyökkel járhatnak CNC projektjei számára.
Anodizing
Az eloxálás az alumínium és titán alkatrészek népszerű befejezési lehetősége, amely oxidréteget ad az alkatrész felületéhez, így anódos oxidfilmet hoz létre a fokozott védelem és a jobb esztétikai megjelenés érdekében. Eloxáláshoz CNC alumínium alkatrészeket, az alumínium részt savas elektrolitfürdőbe mártja, majd katóddal (a negatív töltésű elektródával) hidrogéngázt bocsát ki az oldatból. Ugyanakkor a CNC alumínium rész (pozitív töltésű anód) oxigént bocsát ki, így védő oxidréteget képez a felületén. Az alumínium alkatrész eloxálása után a felületén apró pórusok lesznek, amelyeket vegyi oldattal kell lezárni, hogy megakadályozzuk a korróziót és a szennyeződések felhalmozódását.
Az eloxált alumínium alkatrészek tartósak és ellenállnak a korróziónak és a kopásnak, ami csökkentheti a karbantartási költségeket. Ugyanakkor az eloxált réteg nem vezetőképes, és teljesen alkalmazkodik az alumínium hordozóhoz, így nem töredezett vagy hámlik, mint a bevonat és a festék. Valójában a tömítésen kívül a porózus eloxált réteg festhető vagy festhető, és környezetbarátabb is, mivel az eloxált felület nem mérgező és kémiailag stabil. Az eloxálás nem csak az alumíniumra vonatkozik: az eljárás alkalmas titán és más színesfém alkatrészekre is.
Három különböző típusú eloxálás létezik:
I. típus (krómsavas eloxálás) a legvékonyabb oxidréteget hozza létre, ami azt jelenti, hogy alig változtatja meg az alkatrész méreteit. Az I. típusú eloxált alkatrészek fakó színűek lesznek, és nem szívják fel jól a többi színt.
II (bór-kénsavas eloxálás) jobb oxidréteg tapadású, és valamivel vastagabb, mint az I. típusú. A II típusú eloxálással könnyen készíthet kék, piros, arany, zöld, feketére eloxált alkatrészeket.
Type III (kemény kénsav eloxálás) az eloxálás leggyakoribb formája. A legtisztább felülettel rendelkezik, ami azt jelenti, hogy több színnel működik. Érdemes megjegyezni, hogy a III-as típusú eloxálás valamivel vastagabb felületet eredményez, mint a II-es típusú eloxálás, amelyre a szűk tűrést igénylő alkatrészeknél ügyelni kell.
Az eloxált alkatrészek megnövekedett tartóssága, kopás- és korrózióállósága, valamint az eljárás által kínált magas szintű méretszabályozás az eloxálást különösen népszerűvé tette a repülőgépiparban, az orvostudományban, az autóiparban, az elektronikában stb.
Kivételes sokoldalúsága ellenére az eloxálásnak vannak hátrányai is:
Alkatrész méretek megváltoztatása: A fémek eloxálása megváltoztatja az alkatrész méreteit, ezért a mérettűrések meghatározásakor figyelembe kell venni az oxidréteget, vagy kémiai vagy fizikai maszkolást alkalmaznak annak biztosítására, hogy az alkatrész bizonyos területei kezeletlenek maradjanak, különösen az olyan területek, mint például néhány lyuk.
A színegyeztetés nehézkes. A konzisztens színegyeztetés elérése nehéz lehet, ha az eloxált alkatrészeket nem ugyanabban a tételben dolgozzák fel.
Nem alkalmas vezetőképes alkalmazásokhoz. A fém alkatrészek eloxálása megnöveli az elektromos és hőállóságukat, és nem alkalmas vezetőképes alkalmazásokra.
passziválás
A passziválás megakadályozza a rozsdamentes acél alkatrészek korrózióját, így segít megőrizni a tisztaságot, a teljesítményt és a megjelenést. A passzivált részek nemcsak ellenállóbbak a rozsdával szemben, és ezért jobban használhatók kültéri használatra, de kevésbé valószínű, hogy lyukasak, tovább tartanak, jobban néznek ki és funkcionálisabbak. Ennek eredményeként a passziválást számos iparágban alkalmazzák, az orvosi ipartól az űrhajózásig, szűk mérettűréssel.
A passziválási folyamat salétromsav vagy citromsav hozzáadásával jár. Míg hagyományosan a salétromsav a jellemző választás passziválásra, a citromsav az utóbbi időben egyre népszerűbb, mivel csökkenti a ciklusidőket, biztonságosabb és környezetbarátabb. A passziválás során a rozsdamentes acél alkatrészeket savas oldatba merítik, hogy eltávolítsák a rozsdát a felületükről anélkül, hogy befolyásolnák a rozsdamentes acélban lévő króm ötvözőelemet. A rozsdamentes acél savval történő felhordása eltávolítja a szabad vasat vagy vasvegyületeket a felületéről, és krómból (és néha nikkelből) álló réteget hagy maga után. Levegővel érintkezve ezek az anyagok oxigénnel reagálva védő oxidréteget képeznek.
Fontos ezt emlékezni a passziválás meghosszabbíthatja az alkatrész gyártási idejét. Egy alkatrész passziválása előtt meg kell tisztítani a zsírtól, szennyeződéstől vagy egyéb szennyeződéstől, majd le kell öblíteni és be kell áztatni (vagy permetezni). Míg a bemerítés a legelterjedtebb passziválási mód, mert egyenletes fedést biztosít és gyorsan elvégezhető, alternatívaként a savas spray is használható.
Fekete-oxid bevonat
A vasfémekre, például acélra, rozsdamentes acélra és rézre alkalmazva a fekete-oxidos bevonási eljárás során az alkatrészt oxidfürdőbe merítik, így magnetitréteget (Fe 3 O 4 ) képeznek, amely enyhe korrózióállóságot biztosít.
Háromféle fekete-oxid bevonat létezik:
Forró fekete oxid: A forró fekete-oxidos bevonási eljárás során az alkatrészt forró nátrium-hidroxid-, nitrit- és nitrátfürdőbe merítik, hogy felülete magnetitté alakuljon. Tisztítás után az alkatrészeket lúgos tisztítószerbe, vízbe és nátronlúgba kell mártani, majd olajjal vagy viasszal be kell vonni a kívánt esztétikai megjelenés érdekében.
Közepes hőmérsékletű fekete-oxid: A közepes hőmérsékletű fekete-oxid nagyon hasonló a termikus fekete-oxidhoz. A fő különbség az, hogy a bevont részek alacsonyabb hőmérsékleten (90-120 °C) elfeketednek. Mivel ez a hőmérséklet a nátrium- és nitrátoldatok forráspontja alatt van, nem kell tartani a maró hatású gőzöktől.
Cool Black Oxide: A Cool Black Oxide a lerakódott rézszelénre támaszkodik az alkatrész színének megváltoztatásához. Azok az alkatrészek, amelyek fekete-oxid bevonatot kapnak, jobb korrózió- és rozsdaállósággal rendelkeznek, kevésbé tükröződnek, és hosszabb az életciklusuk. Az olaj- vagy viaszbevonat növeli a vízállóságot, és megakadályozza a káros anyagok bejutását a fém belsejébe, így az alkatrész könnyebben tisztítható. A fekete oxid bevonat vastagságot is növel, így ideális fúrókhoz, csavarhúzókhoz és egyéb olyan szerszámokhoz, amelyek éles élt igényelnek, és nem fakulnak el idővel. A hideg fekete-oxid kopásállósága azonban gyenge.
Vegyi film
A kémiai film, más néven kromát konverziós bevonat, egy vékony kémiai bevonat, amelyet jellemzően alumíniumra visznek fel (bár más fémekre is fel lehet vinni), hogy megakadályozzák a korróziót, valamint javítsák a ragasztó és festék tapadását. A kémiai filmbevonatoknak gyakran szabadalmaztatott készítményeik vannak, de a króm az egyes fajták fő összetevője. A vegyszeres bevonatokat szórással, mártással vagy ecsettel lehet felvinni, és a terméktől és összetételtől függően lehet sárga, barna, arany vagy átlátszó színű.
Míg más bevonatok csökkentik a hő- és elektromos vezetőképességet, a kémiai filmbevonatok lehetővé teszik az alumínium vezetőképességének megőrzését. A vegyi fóliák viszonylag olcsók is, és mint fentebb említettük, jó alapot biztosítanak a festéshez és az alapozáshoz (az időmegtakarítás további előnye érdekében). A vegyi fóliák azonban nem ideálisak esztétikailag orientált CNC-projektekhez, mivel érzékenyek a karcolásokra, karcolásokra és egyéb felületi sérülésekre.
Elektrolitikus polírozás
Az elektropolírozás egy elektrokémiai befejező eljárás, amelyet általában vékony anyagrétegek eltávolítására használnak acélból, rozsdamentes acélból és hasonló ötvözetekből. Az elektropolírozás során az alkatrészt vegyi fürdőbe merítik, és elektromos árammal oldják fel felületi rétegét. Különféle paraméterek befolyásolják az alkatrész felületét, beleértve az elektrolitoldat kémiai összetételét, a hőmérsékletet és az alkatrész expozíciós idejét.
Az elektropolírozás általában 0.0002-0.0003 hüvelyket távolít el egy tárgy felületéről, így sima, fényes és tiszta részfelület marad. Az elektropolírozás további előnyei közé tartozik a jobb korrózióállóság, hosszabb alkatrész-élettartam, jobb kifáradási szilárdság, alacsonyabb súrlódási együttható, kisebb felületi érdesség, valamint a felületi hibák, például sorja és mikrorepedések kiküszöbölése.
Az elektropolírozás alkalmas acélra, rozsdamentes acélra, rézre, titánra, alumíniumra, sárgarézre, bronzra, berilliumra stb. Érdemes megjegyezni, hogy az elektropolírozás gyorsabb és olcsóbb, mint a kézi polírozás, de nem távolítja el 100%-ban az érdes felületi hibákat.
Galvanizálás
A galvanizálás valójában az elektropolírozás fordított folyamata. Ahelyett, hogy egy fémréteget eltávolítana a végső felület elérése érdekében, a galvanizálás egy további réteget rak le, amely növeli az alkatrész vastagságát. A kadmiummal, krómmal, rézzel, arannyal, nikkellel, ezüsttel és ónnal kompatibilis galvanizálás sima alkatrészeket eredményez, amelyek idővel kevésbé kopnak a korrózió, elhomályosodás, ütés és hő elleni extra védelem miatt. A galvanizálás növeli a tapadást az alapfelület és a kiegészítő fedőréteg között, és a használt fém típusától függően mágnesessé vagy vezetőképessé teheti az alkatrészt.
Más CNC megmunkálású alkatrészek felületkezeléséhez képest a galvanizálás nem különösebben környezetbarát, mert veszélyes hulladékot termel, amely nem megfelelő kezelés esetén súlyosan szennyezheti a környezetet. A bevonat is viszonylag költséges a bevonathoz szükséges fémek és vegyszerek (és egyéb szükséges anyagok és berendezések) miatt, és időigényes is lehet, különösen akkor, ha az alkatrészek több réteget igényelnek.
Krómozott lemezek
A krómozás vagy a krómozás egy olyan típusú galvanizálás, amelynek során vékony krómréteget adnak egy fémrészhez, hogy növeljék annak felületi keménységét vagy korrózióállóságát. Egy krómréteg hozzáadása megkönnyíti az alkatrész tisztítását és javítja annak esztétikai megjelenését, és szinte minden fém alkatrész krómozott, beleértve az alumíniumot, a rozsdamentes acélt és a titánt is.
A krómozási folyamat jellemzően zsírtalanítást, kézi tisztítást és az alkatrészek előkezelését foglalja magában, mielőtt azokat a krómfürdőbe helyezik. Ezután az alkatrésznek elég hosszú ideig a tartályban kell maradnia ahhoz, hogy a krómréteg elérje a kívánt vastagságot. Mivel a folyamat villamos energiát fogyaszt és több lépésből áll, a krómozás viszonylag költséges befejező eljárás, amely nem környezetbarát.
Politetrafluor-etilén (Teflon™) bevonat
A politetrafluor-etilén (PTFE) bevonatok, közismert nevén Teflon™, por és folyékony formában kaphatók, és az egész iparban használatosak. Egyes PTFE alkalmazásokhoz csak egy rétegre van szükség, míg másokhoz alapozó és fedőbevonat szükséges a maximális védelem érdekében. Ez a felületkezelés számos fémre alkalmazható, beleértve az olyan fémeket, mint az acél, alumínium és magnézium.
A PTFE-bevonatú alkatrészek tapadásmentes felülettel, alacsony súrlódási együtthatóval rendelkeznek, és nagyon kopásállóak. Mivel a PTFE bevonatok alacsony porozitással és alacsony felületi energiával rendelkeznek, a bevont részek ellenállnak a víznek, az olajnak és a vegyszereknek. A PTFE 500°F-ig is ellenáll a hőmérsékletnek, könnyen tisztítható, kiváló elektromos szigeteléssel és vegyszerállósággal rendelkezik.
Vegyszerállósága és tapadásmentes tulajdonságai miatt a PTFE-t általában tüzelőanyag-vezetékek bevonására és áramköri lapok szigetelésére használják számítógépekben, mikrohullámú sütőkben, okostelefonokban és légkondicionálókban. Gyakran használják orvosi berendezések és edények bevonására is. Míg a PTFE bevonási eljárások az iparágakban népszerűek, viszonylag költségesek és nem olyan hosszú élettartamúak, mint más kémiai befejezési lehetőségek.
Elektromos nikkel
Elektromos nikkelés nikkelötvözet védőréteg hozzáadására utal a fém alkatrészeken. Az elektromos áramot magában foglaló galvanizálási eljárással ellentétben az elektromos nikkelnél egy nikkelötvözet (általában nikkel-foszfor) réteget visznek fel az alkatrészre nikkelfürdő és kémiai redukálószer, például nátrium-hipofoszfit segítségével. A nikkelötvözetek egyenletesen rakódnak le, még az összetett lyukakkal és résekkel rendelkező részeken is.
A nikkelezett részek jobban ellenállnak az oxigén, a szén-dioxid, a sós víz és a hidrogén-szulfid korróziónak. A nikkelezett alkatrészek jó keménységgel és kopásállósággal is rendelkeznek, további hőkezeléssel még keményebbé tehetők. Az elektromentes nikkel sokféle fémmel kompatibilis, beleértve az alumíniumot, acélt és rozsdamentes acélt.
Az elektromos nikkelezés folyamata nagy kihívást jelent. A gyakori problémák közé tartozik a szennyeződések felhalmozódása a nikkelfürdőben, a foszforszint emelkedése és az ezt követő bevonási arány csökkenése. Ezenkívül a rossz hőmérséklet vagy pH-érték a bevonat minőségével kapcsolatos problémákat, például lyukfoltosságokat, tompaságot és érdességet okozhat. Az elektromentes nikkel nem alkalmas durva, egyenetlen vagy gyengén megmunkált felületekre, és a bevonat megkezdése előtt az alkatrészeket meg kell tisztítani az olajtól és a szennyeződéstől.
A különböző típusú elektromos nikkel bevonatokat az ötvözetben lévő foszfor tömegszázaléka szerint osztályozzák. A különböző szintű foszfortartalom a korrózióállóság és a keménység különböző szintjét is biztosítja:
Alacsony foszfortartalmú nikkel (2-4% foszfor): Az alacsony foszfortartalmú elektromos nikkel lerakódások keménysége 58 és 62 Rc között van, és nagyon kopásállóak. Magas olvadáspontja van, és lúgos körülmények között jó korrózióállósággal rendelkezik. Az alacsony foszfortartalmú elektromos nikkellerakódások nyomófeszültség alatt állnak, és általában drágábbak, mint a közepes és magas foszfortartalmú nikkel.
Közepes foszfortartalmú nikkel (5-9% foszfor): Közepes foszfortartalmú nikkellerakódások az alacsony foszfortartalmú nikkel és a magas foszfortartalmú nikkel közé esnek. Korrózióálló lúgos és savas környezetben, és gyors lerakódási sebességgel rendelkezik (18-25 µm/óra). A közepes foszfortartalmú nikkel bevonat keménysége 45 és 57 Rc között tetszőleges érték lehet, a bevonat hőkezeléssel elérheti a 65 és 70 Rc közötti értéket.
Magas foszfortartalmú nikkel (>10% foszfor): Mivel az elektromos mentes nikkel magas foszfortartalmú lerakódásai amorfok, az alkatrészeken nincsenek fázishatárok vagy szemcsék, ami javítja a korrózióállóságukat, így ideálisak kültéri vagy szélsőséges környezetben történő használatra. A magas foszfortartalmú elektromentes nikkel rugalmasságot, nagy vastagságot és foltállóságot is kínál, és megkönnyíti a végtermék polírozását vagy hegesztését.
Galvanizált
A horganyzás vagy a cink-kromát egy népszerű kémiai felületkezelés, amely megvédi az acél alkatrészeket a nedvességtől és a korróziótól. A horganyzott alkatrészek hosszabb élettartamot, jobb esztétikát és egyenletesebb megjelenést biztosítanak. A horganyzás az alkatrész színét is megváltoztathatja ezüstkékre, sárgára, feketére vagy zöldre. A horganyzás másik jelentős előnye, hogy hosszú ideig védi az alkatrész felületét: Még ha a bevonat megkarcolódik is, a cink reakcióba lép a légkörrel és gyorsan oxidálódik. Mivel azonban a cink kémiailag érzékeny a savakra és lúgokra, előfordulhat, hogy a horganyzás nem megfelelő a nedves vagy rendkívül nedves környezetben lévő alkatrészekhez.
Következtetés
A kémiai felületkezelési lehetőségek számos módszert kínálnak az alkatrész kívánt minőségi és teljesítményszintjének eléréséhez, de nem minden befejezési eljárás alkalmas minden anyaghoz és végfelhasználáshoz. Annak meghatározásához, hogy melyik kémiai felületkezelés a megfelelő az Ön számára, mélyrehatóan meg kell ismernie a kulcsfontosságú tényezőket, például azt, hogy mekkora korrózió-, súrlódás- és kopásállóságra van szüksége a végső alkatrésznek, milyen környezetben használják, és milyen vezetőképességgel rendelkezik. vagy szigetelő tulajdonságokkal.
Tekintettel ezeknek a szempontoknak a fontosságára, érdemes egy gyártó partnert keresni, aki segít kiválasztani a megfelelő felületet, és biztosítja, hogy az a lehető legjobb minőséget és költséghatékonyságot nyújtsa. Az AN-Prototype-nál gépészekből és mérnökökből álló szakértő csapatunk nemcsak a kémiai felületkezelési folyamatokba tud betekintést nyújtani, hanem az anyagválasztásba, a szerszámokba és a megfelelő CNC technológiába is. Ha szeretne többet megtudni a következő CNC megmunkálási projektje számára elérhető befejezési lehetőségekről, kérjük, lépjen kapcsolatba velünk még ma.