Bevezetés
A fémfelületkezelés az egyik legfontosabb tudományág az anyaggyártásban, gyártás, és ipari formatervezés.
Egy fém alkatrészt ritkán ítélnek meg csak az alapötvözete alapján.
Szolgáltatási teljesítményét gyakran felületének állapota határozza meg: hogyan ellenáll a korróziónak, hogyan tükrözi vagy nyeli el a fényt, hogyan kezeli a súrlódást, hogyan kötődik a bevonatokhoz, hogyan tűri a kopást, és hogyan néz ki a végfelhasználó számára.
Gyakorlati szempontból, A felületkezelés a híd a nyersfém és a funkcionális termék között.
Ugyanaz az acél, alumínium, réz, magnézium, vagy titán alkatrész nagyon eltérően viselkedhet attól függően, hogy robbantva van-e, csiszolt, eloxált, bevont, oxidált, permetezett, bevont, vagy kerámiaszerű filmmel lerakjuk.
Ezért, a felületkezelés nem kozmetikai utólag. Ez egy alapvető mérnöki döntés.
Ez a cikk tizenhat széles körben használt fémfelület-kezelést mutat be, elmagyarázzák az elveiket, teljesítmény logika, előnyök, korlátozások, és a tipikus alkalmazások.
A cél nem csupán az egyes folyamatok meghatározása, hanem megmutatni, hogyan illeszkednek ezek a folyamatok a tartósság tágabb logikájába, gyártás, és a termék értékét.
Mik azok a fémfelület-kezelések
Fém felszíni kezelések egy sor fizikai, kémiai, vagy elektrokémiai eljárások, amelyek a fémanyagok felületét módosítják a teljesítményük javítása érdekében, funkció, vagy megjelenése – az alapfém ömlesztett tulajdonságainak megváltoztatása nélkül.
A felületkezelések alapvető céljai hármasak: védelem, fokozása, és testreszabás.
A védelem az elsődleges cél: A felületkezelések gátat képeznek a fémhordozó és a külső környezet között, a korrózió megelőzése vagy lassítása (oxidáció, rozsdásodás), viselet, erózió, és vegyi támadás.
A javítás a fém funkcionális tulajdonságainak javítására összpontosít, mint például a keménység, kenőképesség, tapadás, elektromos vezetőképesség, vagy hőellenállás.
A testreszabás magában foglalja a felület megjelenésének testreszabását (szín, struktúra, fényes) hogy megfeleljen az esztétikai vagy márkaépítési követelményeknek, vagy felületi energiájának módosítása speciális alkalmazásokhoz (PÉLDÁUL., tapadás bevonatokhoz, tapadásmentes felületek).
A felületkezelések működési elvük alapján három nagy kategóriába sorolhatók:
- Mechanikus felületkezelések: Fizikai erővel módosíthatja a felület textúráját vagy morfológiáját (PÉLDÁUL., homokfúvás, polírozás).
- Kémiai felületkezelések: Használjon kémiai reakciókat védő vagy dekoratív réteg kialakítására a fémfelületen (PÉLDÁUL., passziválás, megfeketedés, foszfátozás).
- Elektrokémiai felületkezelések: Használjon elektromos energiát a kémiai reakciók elindításához, egységes kialakítású, kiváló minőségű felületi rétegek (PÉLDÁUL., galvanizáló, Eloxálás, elektroforetikus bevonat).
A felületkezelési módszer kiválasztása több tényezőtől függ: az alapfém típusa (PÉLDÁUL., vas vs. színesfém), a tervezett alkalmazás (PÉLDÁUL., autóipar vs. űrrepülés, beltéri vs. szabadtéri),
környezeti expozíció (PÉLDÁUL., sósvízi, vegyszerek, magas hőmérséklet), teljesítményigény (PÉLDÁUL., korrózióállóság, kopásállóság), és költségkorlátozások.
Minden kezelésnek megvannak a maga egyedi előnyei és korlátai, kritikus fontosságúvá teszi, hogy a kezelést az alkalmazás speciális igényeihez igazítsák.
1. Homokfúvás
Homokfúvás, abrazív szemcseszórásnak is nevezik, egy mechanikus felületkezelés, amely sűrített levegőt vagy vizet használ a csiszolóanyag fémfelületre való gyorsítására.
Az ütés eltávolítja a rozsdát, skála, festék, olajmaradvány, és egyéb szennyeződések, miközben szabályozott érdességprofilt hoz létre, amely javítja a bevonatok és kötőanyagok tapadását.
Működési elv
Az eljárás nagy sebességű részecskék becsapódásán alapul. A koptató részecskék a felületre csapódnak, vágja le a szennyeződéseket, és mikro érdességeket generálnak.
Az érdességi értékek a csiszolóanyag típusának megváltoztatásával állíthatók be, részecskeméret, nyomás, és a fúvóka távolságát.
Kényes részekhez a lágyabb anyagokat, például az üveggyöngyöket részesítjük előnyben, míg keményebb csiszolóanyagokat, például alumínium-oxidot vagy szilícium-karbidot használnak az agresszív tisztításhoz.
Tipikus folyamat
Első, az alkatrészt zsírtalanítják és megtisztítják, hogy eltávolítsák az olajat és a laza törmeléket. Következő, a megfelelő csiszolóanyagot az alapfelület és a célfelület profilja alapján választják ki.
Ezután robbantást végeznek, általában 20-100 psi nyomástartományban, a fúvókát a felülettől nagyjából 6–12 hüvelykre tartva.
Végül, a visszamaradt közeget levegővel vagy porszívózással távolítják el, és a felületet megszárítják, hogy megakadályozzák a gyorsrozsdásodást.
Előnyök
A homokfúvás gyors, hatékony, és széles körben alkalmazható.
Egyetlen művelettel megtisztít és érdesít egy felületet, ami ideálissá teszi a későbbi festéshez, por bevonat, vagy ragasztással.
Alkalmas szabálytalan geometriákhoz, például csövekhez is, zárójel, házak, és öntött alkatrészeket. Gyártási beállításokban, lényegesen gyorsabb, mint a kézi csiszolás vagy drótkefe.
Korlátozások
Az eljárás során por keletkezik, zaj, és visszapattanó részecskék, így a szellőztetés és a PPE kötelező. A túlzott szemcseszórás eltorzíthatja a vékony fémlemezt vagy károsíthatja a precíziós felületeket.
Emellett, a hordozóanyag rossz eltávolítása bevonathibákhoz vagy helyi korrózióhoz vezethet.
Közös alkalmazások
A homokfúvást az autószekrények festése vagy bevonata előtt használják, ipari felszerelés, és szerkezeti acél.
Hajótestek rozsdamentesítésére is használják, hídtagok, és csővezetékek, valamint az építészeti fémpanelek dekoratív textúrájához.
2. Polírozás
Polírozás egy mechanikus befejező eljárás, amely a mikroszkopikus egyenetlenségek fokozatos eltávolításával simítja ki a fémfelületet.
Ellentétben a robbantással, ami növeli az érdességet, a polírozás csökkenti a felület érdességét és javítja a fényvisszaverő képességet, tisztaság, és a vizuális minőség.
Működési elv
A koptató részecskék vagy a polírozó keverékek kis mennyiségű anyagot távolítanak el a felületről.
A műveletet általában szakaszosan hajtják végre, kezdve a durva csiszolóanyagokkal és egészen a nagyon finom vegyületekig.
A felületi hibák fokozatos csökkentése fokozatosan simább felületet eredményez.
Tipikus folyamat
A felületet először megtisztítják, majd durva csiszolóanyagot használnak a megmunkálási nyomok és nagyobb hibák kiküszöbölésére.
A közbenső polírozás eltávolítja az első szakaszból származó karcolásokat, a végső polírozásnál pedig finom vegyületeket, például gyémántpasztát használnak, cérium-oxid, vagy rouge, hogy hozzon létre egy fényes, fényvisszaverődés.
A folyamat alapos tisztítással zárul a maradványok eltávolítására.
Típus
A mechanikus polírozáshoz párnát használnak, kerekek, övek, vagy automata polírozógépek.
A kémiai polírozás szelektív kémiai oldást alkalmaz a felület kiegyenlítésére.
Elektropropolising, fejlettebb elektrokémiai módszer, ellenőrzött módon távolítja el a felületi anyagokat, és széles körben használják rozsdamentes acél alkatrészekhez, amelyek simaságot igényelnek, egészségügyi felület.
Előnyök
A polírozás jelentősen javítja a megjelenést és csökkenti a súrlódást. Különösen értékes, ahol a tisztaság, fényvisszaverő képesség, vagy alacsony légellenállás számít.
Segít csökkenteni azokat a helyeket is, ahol a szennyeződések felhalmozódhatnak, amely közvetve javítja a korrózióállóságot.
Korlátozások
A jó minőségű polírozás munka- és időigényes, különösen nagy vagy összetett részeken. A túlzott polírozás csökkentheti a méretpontosságot vagy a falvastagságot.
A tükörbevonatok is könnyen karcolódnak, és gyakran folyamatos karbantartást igényelnek.
Közös alkalmazások
A polírozott felületeket széles körben használják az ékszerekben, építészeti burkolat, orvostechnikai eszközök, élelmiszer-feldolgozó berendezés, optikai alkatrészek, és mechanikai alkatrészek, például csapágyak és fogaskerekek.
3. Eloxálás
Eloxálás főként alumíniumon és ötvözeteinél alkalmazott elektrokémiai kezelés.
Ellenőrzött oxidréteget hoz létre a felületen, jellemzően alumínium-oxid, ami javítja a korrózióállóságot, felszíni keménység, és megjelenés.
Működési elv
Az alumínium alkatrészt elektrolitikus fürdőbe helyezik, és anódként használják. Amikor az áram áthalad az elektroliton, oxigén egyesül az alumínium felülettel porózus oxidréteget képezve.
Ez a réteg a hordozóval egybe van építve, nem pedig különálló film, ami erős tapadást és jó tartósságot biztosít.
A bevonat vastagsága általában kb 5 hogy 250 μm a folyamat típusától függően.
Tipikus folyamat
Az alkatrészt megtisztítják és maratják, hogy eltávolítsák az olajokat és a natív oxidszennyeződéseket.
Ezután savas elektrolitba merítik, leggyakrabban kénsav, és szabályozott feszültségen és hőmérsékleten kezeljük.
Megoxálás után, a pórusokat forró vízzel lezárjuk, gőz, vagy vegyi tömítőanyagok. Az opcionális festés a lezárás előtt elvégezhető, hogy színes felületeket, például feketét állítson elő, kék, bronz, vagy arany.
Típus
A kénsavas eloxálás a leggyakoribb ipari eljárás. A krómsavas eloxálás vékonyabb filmréteget hoz létre, és gyakran használják repülőgép-ipari alkalmazásokban.
A kemény eloxálás sokkal vastagabb és keményebb réteget hoz létre, gyakran eléri a 600-1000 HV körüli keménységi értékeket, így alkalmas a súlyos kopási körülményekre is.
Előnyök
Az eloxálás erős korrózióállóságot biztosít, jó kopási teljesítmény, és kiváló dekoratív rugalmasság. Mivel a réteg magából az alapfémből van kialakítva, nem hámlik, mint a festék.
Egyes nehézfém bevonórendszerekkel összehasonlítva széles körben tiszta és környezetkímélő eljárásnak tekintik.
Korlátozások
Elsősorban alumíniumra és ötvözeteire korlátozódik. Az oxidréteg porózus a lezárásig, és a magas hőmérséklet vagy a kopás károsíthatja.
Az acélhoz képest, Az eloxált alumínium továbbra is viszonylag puha marad.
Közös alkalmazások
Az elektronikai házakban eloxált alumíniumot használnak, autóipari burkolat, hőcsökkentés, építészeti panelek, légi jármű alkatrészek, és a tengeri hardver.
4. Elektromos bevonat
Elektromos bevonat, más néven kémiai bevonat, külső elektromos áram nélkül lerakja a fémet egy felületre.
A lerakódást egy önfenntartó kémiai redukciós reakció hajtja végre, ami különösen egységessé teszi a bevonatot, még belső üregeken és összetett geometriákon is.
Működési elv
A bevonófürdő fémionokat tartalmaz, redukálószer, és különféle stabilizátorok és gyorsítók.
A felület aktiválása után, a redukálószer a fémionokat fématomokká alakítja, amelyek egyenletesen rakódnak le az alkatrészen.
A lerakódott réteg ezután katalizálja a további reakciót, így a folyamat mindaddig folytatódik, amíg a fürdő körülményei megmaradnak.
Tipikus folyamat
Tisztítás és aktiválás után, az alkatrészt fűtött bevonófürdőbe merítjük, gyakran 80–95°C körüli az elektromos nikkelrendszereknél.
A lerakódási idő határozza meg a vastagságot, amely általában az 5-50 μm tartományba esik. A bevonatolás után, az alkatrészt leöblítjük, szárított, és, Bizonyos esetekben, hőkezelt a keménység és a tapadás javítása érdekében.
Általános változatok
Az elektromos mentes nikkelezés a legfontosabb ipari forma, és keménysége miatt értékelik, korrózióállóság, és kopásállóság.
Az elektromentes rezet vezető rétegekhez és további bevonatokhoz használják. Az elektromosság nélküli aranyat elektronikai és dekorációs alkalmazásokban használják, ahol a vezetőképesség és az oxidációval szembeni ellenállás kritikus fontosságú.
Előnyök
Ez az eljárás rendkívül egyenletes vastagságot biztosít összetett alakzatokon, beleértve a vak lyukakat és a süllyesztett elemeket.
Nem igényel elektródákat vagy egyenáramot, ami leegyszerűsít bizonyos gyártási beállításokat. Megfelelő aktiválás esetén jól tapad mind a fémhez, mind néhány nem fémes felülethez.
Korlátozások
A bevonat sebessége lassabb, mint a galvanizálás, és a fürdő kémiája érzékenyebb a szennyeződésekre és a hőmérséklet-eltolódásra.
A fürdő élettartama korlátozott, az üzemeltetési költség pedig viszonylag magas lehet a vegyszerfelhasználás és a folyamatszabályozási követelmények miatt.
Közös alkalmazások
Az elektromotor nélküli bevonat széles körben használatos a repülésben, elektronika, ipari gépek, érzékelők, műanyag alkatrészek, és precíziós szerelvények.
5. Passziválás
A passziválás egy kémiai kezelés, amelyet főként rozsdamentes acélon alkalmaznak a korrózióállóság fokozására a szabad vas eltávolításával és egy stabil, krómban gazdag oxidfilm kialakulásának elősegítésével..
Működési elv
A rozsdamentes acél természetesen passzív oxidréteget képez, hanem megmunkálás, hegesztés, vagy a szennyeződés károsíthatja.
A passziválás salétromsavat vagy citromsavoldatokat használ a szennyeződések feloldására és a tisztaság helyreállítására, egységes passzív film.
A keletkező oxidréteg rendkívül vékony, általában nanométerben mérik, de rendkívül hatékony.
Tipikus folyamat
A felületet először megtisztítják, majd egy ellenőrzött ideig passziváló fürdőbe merítjük.
A salétromsav a hagyományos módszer, míg a citromsavat környezetvédelmi és munkahelyi biztonsági okokból egyre inkább előnyben részesítik.
Kezelés után, az alkatrészt alaposan le kell öblíteni és meg kell szárítani, hogy elkerüljük a maradványokkal kapcsolatos korróziót.
Előnyök
A passziválás visszaállítja a rozsdamentes acél korrózióállóságát anélkül, hogy a méreteit vagy megjelenését megváltoztatná.
Viszonylag egyszerű, olcsó költség, és rendkívül hatékony a precíziós alkatrészekhez. A citromrendszerek tisztább alternatívát kínálnak az élelmiszer- és orvosi környezet számára is.
Korlátozások
Ez nem javítási eljárás mély karcolások vagy súlyos felületi sérülések esetén.
Főleg a krómtartalmú fémekre vonatkozik, és nem tudja kompenzálni a rossz ötvözetválasztást vagy a nem megfelelő gyártást.
Közös alkalmazások
A passziválás szabványos az élelmiszeripari berendezéseknél, gyógyszerészeti szerszámok, műtéti eszközök, tengeri rögzítők, vegyipari gépek, és rozsdamentes acél csőrendszerek.
6. Feketítés
Feketítés egy kémiai átalakító kezelés, amelyet főként acélon és vason alkalmaznak vékony fekete oxidfilm kialakítására, jellemzően magnetit, felszínen.
Ellenőrzött sötét felületet és szerény korrózióállóságot biztosít, különösen akkor, ha ezt követi az olajos impregnálás vagy viaszos tömítés.
Működési elv
A fém hő hatására reagál lúgos vagy savas oxidáló fürdővel, általában 80-100°C körül van, nagyjából 0,5-1,5 μm vastag oxidréteget képezve.
Mivel a réteg vékony és porózus, gyakran olajjal vagy viasszal lezárják a védelem javítása érdekében.
Tipikus folyamat
Zsírtalanítás és pácolás után, az alkatrészt a feketítő fürdőbe merítjük, amíg egyenletes sötét felületet nem kapunk.
Ezután leöblítik, szárított, és lezárták. A megfelelő tömítés elengedhetetlen, mert a kezeletlen fekete-oxid önmagában korlátozott korrózióállósággal rendelkezik.
Típus
A lúgos feketítés a legelterjedtebb, és alkalmas szénacélhoz és gyengén ötvözött acélhoz.
A savas feketítést speciálisabb ötvözetek esetén használják, és mélyebb tónust eredményezhet, bár az általános termelésben kevésbé elterjedt.
Előnyök
A feketedés nem drága, gyors, és dimenziósan stabil. Különösen hasznos kis hardvereknél és alkatrészeknél, amelyeknek szoros tűréshatárokat kell fenntartaniuk.
Festés nélkül is vonzó matt fekete megjelenést biztosít.
Korlátozások
Védőképessége korlátozott a bevonatokhoz vagy a horganyzáshoz képest. Főleg vasfémekhez alkalmas, és a felület elhasználódhat vagy elhalványulhat súlyos környezetben.
Közös alkalmazások
Az általános felhasználási területek közé tartoznak a rögzítők, kéziszerszámok, fogaskerék, fék alkatrészek, gépalkatrészek, és dekoratív hardver.
7. Foszfátáló
A foszfátozás egy konverziós bevonási eljárás, amely kristályos foszfátréteget hoz létre a fémfelületeken.
Széles körben használják előkezelésként, mert jelentősen javítja a festék tapadását és közepes korrózióállóságot biztosít.
Működési elv
Foszforsavas fürdőben, a felület reakcióba lép az oldott fémfoszfátokkal, és egy tapadó foszfát kristályréteget képez.
A készítménytől függően, a bevonat lehet cink-foszfát, vas-foszfát, vagy mangán-foszfát, mindegyik más-más célt szolgál.
Tipikus folyamat
Az alkatrészt először meg kell tisztítani, majd néhány percre a foszfátfürdőbe merítjük, általában 20-60°C-on.
Öblítés után, a felület tömített vagy közvetlenül bevonható festékkel vagy porral. A bevonat vastagsága általában kb 1 hogy 10 μm.
Típus
A cink-foszfátozás a legszélesebb körben használt acél- és autókarosszériákhoz. A vas-foszfátozást gyakran használják könnyű előkezelésre.
A mangán-foszfátozást a kopásállóság és a mozgó alkatrészek olajvisszatartása miatt értékelik.
Előnyök
A foszfátozás olyan felületet hoz létre, amely mechanikusan rögzíti a festékeket és bevonatokat.
Javítja a korrózióállóságot, támogatja a tömegtermelést, és több fémtípuson is működik. Számos ipari vonalon, ez az egyik legköltséghatékonyabb előkezelési módszer.
Korlátozások
A foszfátréteg porózus, és általában fedőbevonatot vagy tömítőanyagot igényel a hosszú távú védelem érdekében. Az eljárás során iszap is keletkezik, amelyet gondosan kell kezelni.
Közös alkalmazások
A foszfátozás gyakori az autók karosszériájában, gépházak, rögzítőelemek, és mozgó alkatrészek, például fogaskerekek és csapágyak.
8. Kémiai oxidáció
A kémiai oxidáció tisztán kémiai reakcióval vékony oxidfilmet képez a színesfémeken, elektromos áram nélkül.
Egyszerűbb és olcsóbb, mint az eloxálás, bár a kapott film vékonyabb és kevésbé tartós.
Működési elv
A fém felülete reagál egy oxidáló oldattal, és védőréteget képez, például alumínium-oxidot vagy réz-oxidot.
A tipikus filmvastagság mindössze 0,1-1 μm, így az eljárás a legalkalmasabb dekoratív vagy könnyű védelemre.
Tipikus folyamat
Az alkatrész meg van tisztítva, oxidáló fürdőben szobahőmérsékleten vagy enyhén emelt hőmérsékleten kezeljük, leöblítve, és adott esetben viasszal vagy átlátszó bevonattal lezárva.
Típus
Az alumínium kémiai oxidációját könnyű dekoratív védelemre vagy tapadórétegként használják.
A réz oxidációja barna színt eredményezhet, fekete, vagy zöld patina hatások. A cink oxidációja javítja a cinkbevonatú részek felületi stabilitását.
Előnyök
A folyamat egyszerű, gyors, és gazdaságos. Kicsi vagy összetett alkatrészeknél is hasznos, amelyek nem indokolnak bonyolultabb elektrokémiai folyamatokat.
Korlátozások
Az oxidfilm vékony, így a védelem korlátozott. Az eljárás elsősorban színesfémekre vonatkozik, és kevésbé tartós, mint az eloxálás vagy a bevonat.
Közös alkalmazások
Dekoratív alumínium alkatrészekhez használják, réz építészeti jellemzők, horganyzott vasalat, és festés vagy ragasztás előtti előkezelés.
9. Galvanizálás
Galvanizálás elektromos áram segítségével fémréteget rak le egy vezetőképes hordozóra. Ez az egyik legsokoldalúbb és legszélesebb körben alkalmazott felületkezelési módszer a gyártásban.
Működési elv
A munkadarab katódként működik, míg a bevonófémet vagy az anódon vagy az elektroliton keresztül táplálják be.
Amikor áramlik, a fémionok redukálódnak és vékony rétegként lerakódnak a hordozóra. A vastagságot az áramsűrűség szabályozza, idő, és fürdőkémia.
Tipikus folyamat
A munkadarabot megtisztítják, aktív, és belemerítjük a lemezelő tartályba. A lerakódás általában 1-10 A/dm² tartományban fordul elő.
A bevonatolás után, az alkatrészt leöblítjük, szárított, és néha hőkezelték a tapadás vagy a keménység javítása érdekében. A tipikus vastagság gyakran 5-50 μm, az alkalmazástól függően.
Általános típusok
A krómozás keménységet és fényes dekoratív felületet biztosít. A nikkelezést széles körben használják a korrózióvédelem és a megjelenés érdekében.
A rézbevonat javítja a vezetőképességet és alsó rétegként szolgál. Az aranyozást elektromos érintkezőkben és luxuskivitelekben használják. A horganyzást erősen használják acél kötőelemekhez és általános korrózióvédelemhez.
Előnyök
A galvanizálás rugalmas, viszonylag gyors, és kompatibilis a fémek és felületek széles skálájával.
Javítja a vezetőképességet, kopásállóság, korrózióállóság, és megjelenés, mind ugyanabban a folyamatcsaládban.
Korlátozások
Az árameloszlás egyenetlen vastagságot eredményezhet összetett geometriákon.
A folyamat gondos előkezelést és, Bizonyos esetekben, szigorú környezetvédelmi ellenőrzés a fürdő veszélyes kémiája miatt.
Közös alkalmazások
A galvanizálást az autóiparban használják, elektronikai csatlakozók, ékszerek, eszközöket, rögzítőelemek, háztartási cikkek, és precíziós hardver.
10. Hot-Dip bevonat
Hot-dip bevonat, különösen tűzihorganyzás, vastag védőbevonatot hoz létre az acél olvadt fémbe mártásával. A kapott réteg kohászatilag kötött és rendkívül tartós.
Működési elv
A megtisztított acélt olvadt cinkbe mártják, alumínium, vagy ón. Merítés közben, ötvözetréteg képződik az acél és a bevonó fém között, ezt követi magának az olvadt bevonatnak egy külső rétege.
Ez a kötés sokkal jobb tartósságot biztosít, mint egy egyszerű lerakott fólia.
Tipikus folyamat
Az acél alkatrészeket először meg kell tisztítani, pácolt, és folyósított. Ezután felmelegítik és az olvadt fürdőbe merítik, cinkrendszereknél gyakran 450°C körüli.
Eltávolítás után, az alkatrészt lehűtjük és kész. A cinkbevonatok általában az 50-150 μm tartományba esnek, amely lényegesen vastagabb, mint a legtöbb galvanizált réteg.
Típus
A tűzihorganyzás a legelterjedtebb, és kültéri korrózióállóságra használják.
A Hot-dip alumíniumozás kiváló teljesítményt nyújt magas hőmérsékleten.
A forró ónozás fontos az élelmiszerek csomagolásánál és bizonyos elektromos alkalmazásoknál.
Előnyök
A bevonat vastag, tartós, és erősen kötődik az aljzathoz.
Kültéri szerkezeti acélhoz, Az élettartam nagyon hosszú lehet, ha a tervezés és a környezet kedvező. Az eljárás gazdaságos nagyméretű acél alkatrészek esetén is.
Korlátozások
Az eljárás magas hőmérsékletet igényel, és főleg vastartalmú anyagokra korlátozódik. A felületkezelés nem olyan sima vagy dekoratív, mint néhány alternatív kezelés.
Közös alkalmazások
A tipikus felhasználási területek közé tartoznak a hidak, tornyok, pólusok, csővezetékek, kerítések, acélgerendák, rögzítőelemek, és bádogdobozok.
11. Termikus permetezés
A hőpermetezés a bevonóanyag megolvasztásával vagy lágyításával vonja fel a bevonatot, és nagy sebességgel egy előkészített felületre vetíti.. Széles körben használják, ha vastag védő- vagy funkcionális bevonatokra van szükség.
Működési elv
Hőforrás, például láng, vérplazma, vagy elektromos ív megolvasztja a bevonóanyagot, amely por formájában is szállítható, huzal, vagy rúd.
A részecskék nagy sebességgel ütköznek a szubsztrátumba, lelapul, és réteges lerakódásokká szilárdul meg. A bevonat vastagsága durván változhat 50 μm-től több milliméterig terjed.
Tipikus folyamat
Az aljzatot általában először szemcseszórással kezelik a mechanikai kötés biztosítása érdekében. Ezután a bevonóanyagot megfelelő termikus permetező rendszerrel szórják be.
Az utókezelés tömítést is tartalmazhat, hőkezelés, vagy köszörülés a sűrűség és a felületi minőség javítása érdekében.
Típus
A lángpermetezés gazdaságos és széles körben alkalmazott korrózióvédelemre.
A plazmapermetezés alkalmas nagy teljesítményű kerámiák és egyéb fejlett anyagok feldolgozására. Az ívpermetezés hatékony nagyméretű fémlerakáshoz.
Előnyök
A termikus permetezéssel sokféle anyag alkalmazható különböző aljzatokra. Különösen hasznos nagyméretű alkatrészekhez, javítási munkák, és nagy kopású környezetekben.
Ezenkívül lehetővé teszi a mérnök számára, hogy a vastagságot és az összetételt a munkához igazítsa.
Korlátozások
A berendezések speciálisak, a működési költségek jelentősek, és a bevonat porozitását kezelni kell. Maradék feszültségek jelenhetnek meg, ha a folyamatot nem megfelelően szabályozzák.
Közös alkalmazások
A hőpermetezést a repülésben használják, energiatermelés, tengeri rendszerek, kazán, motor alkatrészek, és nehézipari berendezések.
12. Permetezés / Bevonat
A permetezés vagy bevonat folyékony festék felvitelére utal, por, vagy polimer alapú anyagokat fémfelületre a védelem és a megjelenés javítása érdekében. Ez az egyik legelterjedtebb befejező eljárás az iparban.
Működési elv
A bevonatot porlasztják vagy elektrosztatikusan hordják fel a felületre, majd kikeményítik vagy szárítják, hogy folytonos filmet képezzenek.
A készítménytől függően, a bevonatot korrózióállóságra tervezték, UV stabilitás, kémiai ellenállás, vagy dekoráció.
Tipikus folyamat
A felületet először megtisztítják vagy előkezelik szemcseszórással, foszfátozás, vagy vegyi mosás. Következő, a bevonóanyagot permetezzük vagy elektrosztatikusan hordjuk fel.
Ezek után, a bevonat légszárítással vagy kemencében történő melegítéssel térhálósodik. A végső kikészítés polírozást vagy ellenőrzést foglalhat magában.
Típus
A folyékony festéket széles körben használják általános célú befejezéshez. A porbevonat jobb tartósságot és alacsony VOC-kibocsátást biztosít.
A polimer bevonatokat, például a fluorpolimereket vagy a poliuretán bevonatokat vegyszerállóság szempontjából választják ki, tapadásmentes viselkedés, vagy nagy teherbírású szolgáltatást.
Előnyök
A módszer rugalmas, költséghatékony, és sokféle aljzattal kompatibilis. Számos szín- és textúra opciót is kínál, a matttól a magasfényű és texturált felületekig.
Korlátozások
A nem megfelelő előkezelés hámláshoz vagy repedéshez vezethet. Egyes rendszerek hőkezelést igényelnek, amelyek esetleg nem illeszkednek a hőérzékeny alkatrészekhez.
Közös alkalmazások
A permetezést és a bevonatot széles körben alkalmazzák az autókarosszériákban, bútor, készülékek, épület panelek, ipari tartályok, és a fogyasztói termékek.
13. Elektroforetikus bevonat
Elektroforetikus bevonat, gyakran E-bevonatnak vagy elektrocoatingnak nevezik, egy elektrokémiai folyamat, amely egyenletesen rakja le a festékrészecskéket egy vezetőképes hordozóra.
Kiváló fedőképessége és korrózióvédelme miatt különösen fontos az autógyártásban.
Működési elv
A munkadarabot töltött festékrészecskéket tartalmazó fürdőbe helyezzük. Feszültség rákapcsolásakor, a részecskék az ellentétes töltésű szubsztrátum felé vándorolnak, és koherens filmet alkotnak.
Lerakódás után, a bevonatot kikeményítik, hogy sűrű legyen, védőréteg.
Tipikus folyamat
Az alkatrész meg van tisztítva, foszfátozott, és elmerül a bevonófürdőben. A tipikus feszültség 100-500 V között van, és a lerakódás gyakran csak néhány percet vesz igénybe.
A bevonatot ezután leöblítjük, és 160–200°C körüli hőmérsékleten megsütjük, hogy megszilárduljon. A végső vastagság általában 10-30 μm.
Típus
A kationos E-bevonat a legelterjedtebb, és széles körben használják az autók korrózió elleni védelmére.
Anionos rendszerek is léteznek, bár kevésbé elterjedtek, és gyakran használják dekoratív vagy speciális célokra.
Előnyök
Az E-bevonat rendkívül egyenletes fedést biztosít, még éles széleken is, mélyedés, és a belső üregek.
Erős korrózióállóságot is biztosít, automatizált gyártási kompatibilitás, és alacsony VOC-kibocsátás.
Korlátozások
Vezetőképes hordozókra és speciális berendezésekre van szükség. Az elérhető színválaszték korlátozott, hacsak nem követi fedőbevonat.
Közös alkalmazások
Az E-bevonatot széles körben használják járműkarosszériákhoz és alkatrészekhez, fém keretek, készülékek, rögzítőelemek, és ipari berendezések.
14. Zománcozás
Zománcozás, más néven üvegtest zománcozás, üvegszerű bevonatot visz fel a fémre, és magas hőmérsékleten megolvasztja.
Az eredmény egy kemény, sima, nem porózus felület, erős korrózióval és foltokkal szemben.
Működési elv
Az aljzatra porított üvegfritt kerül felhordásra, amelyet ezután körülbelül 700–900 °C-os kemencében égetnek el. A zománc megolvad és a fémfelülethez tapad, tartós üveges réteget képezve.
Tipikus folyamat
A fémet megtisztítják és, Bizonyos esetekben, alapozó bevonattal kezelve a tapadás javítása érdekében.
Ezután a zománcot szórással hordják fel, bemártás, vagy fogmosás. Tüzelés után, a bevonat keményre hűl, fényes felület.
Típus
A porcelán zománcot háztartási és dekorációs termékekhez használják. Az ipari zománcot a vegyszerállóság és a hosszú távú tartósság érdekében alakították ki.
Az öntöttvas zománcozás speciális alapbevonatra támaszkodik a ragasztás érdekében.
Előnyök
A bevonat rendkívül ellenálló a korrózióval szemben, melegít, és festés. Higiénikus is, Könnyen tisztítható, és számos színben és kivitelben kapható.
Korlátozások
Az eljárás nagyon magas hőmérsékletet és speciális berendezéseket igényel. A zománcréteg kemény, de törékeny, így az ütközés forgácsolást okozhat.
Közös alkalmazások
A zománcozást edényekben használják, mosogató, sütő, fürdőkádak, vegyi tartályok, készülékek, jelek, és dekoratív építészeti panelek.
15. Pvd (Fizikai gőzlerakódás)
Pvd egy vákuum alapú bevonási eljárás, amely vékonyan lerakódik, nagy teljesítményű fóliák fém vagy nem fém felületekre.
Kopásállósága miatt értékelik, alacsony súrlódás, precíziós megjelenés, és erős tapadás.
Működési elv
Vákuumkamrában, a bevonóanyag párologtatással elpárolog, fröcskölés, vagy ionozás.
Ezután a gőz lecsapódik az aljzatra, jellemzően 0,1-5 μm vastag vékony filmet képez. Mivel a folyamat vákuumban megy végbe, a szennyeződés minimális és a film minősége magas.
Tipikus folyamat
Az alkatrészeket először ultrahangos vagy plazma módszerrel tisztítják. Ezután betöltik a vákuumkamrába, amelyet nagyon alacsony nyomásra evakuálnak.
A célanyag elpárolog, és ellenőrzött körülmények között lerakódik a felületre. Az eljárással rendkívül dekoratív felületek vagy nagyon funkcionális szerszámbevonatok készíthetők.
Közös bevonatok
A titán-nitrid arany színű, kopásálló felület. A króm-nitrid kiváló korrózió- és kopásállóságot biztosít.
A gyémántszerű karbon alacsony súrlódást és erős kopásállóságot biztosít. Az arany bevonatokat vezetőképesség és prémium dekorációs alkalmazásokhoz használják.
Előnyök
A PVD filmek sűrűek, tapadó, kemény, és elég vékony a precíziós méretek megőrzéséhez.
Alkalmasak csúcsminőségű dekoratív felületkezelésre is, és kedvező környezeti profillal rendelkeznek, mivel általában elkerülik a mérgező nedves kémiai hulladékot..
Korlátozások
A berendezés beruházás magas, a lerakódás viszonylag lassú, és a film vastagsága korlátozott. A tisztaság és a porszívó minősége kritikus a teljesítmény szempontjából.
Közös alkalmazások
A PVD-t vágószerszámokhoz használják, orvosi műszerek, autóipari burkolat, elektronika, óratokok, repülőgép -alkatrészek, és precíziós mechanikai alkatrészek.
16. CVD (Kémiai gőzlerakódás)
A CVD egy fejlett bevonási eljárás, amelyben a gáz-halmazállapotú prekurzorok fűtött környezetben reagálnak, és szilárd filmet képeznek a hordozón..
Széles körben használják, ahol nagy tisztaságú, magas hőmérsékleti ellenállás, és kivételes filmminőségre van szükség.
Működési elv
A reaktív gázokat a szubsztrátumot tartalmazó kamrába vezetik.
Szabályozott hőmérséklet és nyomás alatt, ezek a gázok a felületen lebomlanak vagy reakcióba lépve szilárd bevonatot képeznek, például szilícium-karbidot, titán-karbid, alumínium -oxid, vagy gyémántszerű filmeket.
A bevonat vastagsága a mikrométer töredékétől a több tíz mikrométerig változhat, az alkalmazástól függően.
Tipikus folyamat
Az aljzatot megtisztítják, betöltötte a kamrába, és a szükséges feldolgozási hőmérsékletre melegítjük. Ezután gáznemű prekurzorokat és vivőgázokat vezetnek be.
A reakció meghatározott ideig tart, amíg el nem éri a célvastagságot. Lerakódás után, az alkatrész lehűl, és további kikészítést kaphat.
Típus
Az alacsony nyomású CVD-t széles körben használják az elektronikában és a precíziós bevonatokban. Az atmoszférikus nyomású CVD hasznos nagyobb léptékű ipari lerakáshoz.
A plazmaerősítésű CVD csökkenti a szükséges hőmérsékletet, és alkalmas hőérzékenyebb aljzatokhoz. A Diamond CVD-t extrém keménységet igénylő vágási és kopási alkalmazásokhoz használják.
Előnyök
A CVD sűrűt produkál, egyenruha, nagy tisztaságú, kiváló tapadású bevonatok.
Fejlett kerámiákat és gyémánt fóliákat tud készíteni kiváló termikus tulajdonságokkal, kémiai, és mechanikai teljesítmény.
Korlátozások
A folyamat gyakran magas hőmérsékletet igényel, kifinomult berendezés, és szigorú gázkezelési ellenőrzéseket. Egyes prekurzorok veszélyesek, és a folyamatablakok szűkek.
Közös alkalmazások
A CVD-t a félvezetőgyártásban használják, repülőgép -alkatrészek, vágószerszámok, alkatrészeket visel, vegyi berendezés, és fejlett hőzáró rendszerek.
Következtetés
A fémfelület kezelése nem kozmetikai utólagos megoldás; ez egy alapvető mérnöki tudományág, amely meghatározza, hogy egy komponens mennyire megbízhatóan teljesít a szolgáltatás során.
Az olcsó mechanikai tisztítástól a fejlett vákuumleválasztásig, minden folyamat más-más problémát old meg.
Néhány javítja a tapadást, egyesek javítják a korrózióállóságot, néhány növeli a keménységet, és mások esztétikai értéket vagy funkcionális pontosságot biztosítanak.
Gyakorlatban, a legjobb kezelés az aljzathoz illő, geometria, működési környezet, és teljesítménycél.
A rozsdamentes acél élelmiszertartály passziválást és elektropolírozást igényelhet. Egy szerkezeti acél gerenda tüzihorganyzást igényelhet. Egy alumínium repülőgép-alkatrész eloxálást igényelhet.
Egy vágószerszámhoz PVD vagy CVD szükséges. Egy dekoratív fogyasztási cikknek előnyös lehet a bevonat, bevonat, vagy zománcozás.
Ahogy a gyártási szabványok tovább emelkednek, A felületkezelés továbbra is a termékminőség központi eleme marad, megbízhatóság, és életciklus-költségszabályozás.
A kiválasztás képessége, kombájn, és a felületkezelések optimalizálása ezért a modern anyaggyártás egyik legfontosabb képessége.
