Услуги за обработка на повърхности

Няколко често срещани повърхностни обработки на метали и техните методи за избор

 

 

Като материал, използван широко в промишлеността и ежедневието, подобряването и защитата на характеристиките на метала винаги е било изследователска гореща точка в областта на науката за материалите. Технологията за обработка на метална повърхност дава на металите нови свойства като устойчивост на корозия, устойчивост на износване и естетика чрез промяна на химическия състав или физическата структура на металната повърхност. Следното въвежда няколко често използвани повърхностни обработки на метали за справка и избор при проектиране на механична структура.

Поцинковане

Определение: Поцинкованият метал може да се дефинира като метал, който е бил обработен с процес на поцинковане, за да се отложи слой цинк върху металната повърхност, за да се предотврати ръжда. Обикновено процесът на поцинковане се състои в потапяне на метала в горещ цинк, за да се образува цинков слой, който има химическа връзка с металната повърхност, като по този начин осигурява защитно покритие.

 

 

Приложение: Много метали могат да бъдат поцинковани, но най-често срещаните са стоманата и желязото. Черните метали, включително лята стомана, чугун, ковък чугун, горещо валцувана стомана и студено валцувана стомана, често се галванизират. Обратно, цветни метали като мед или алуминий не образуват галванизирано покритие в резултат на процеса на поцинковане.

Процес на поцинковане: Процесът на поцинковане се състои от три основни етапа: включително: подготовка на повърхността, действително поцинковане и последваща обработка. Изключително важно е правилно да подготвите повърхността и да следвате правилните стъпки след процеса на поцинковане, за да осигурите функционалността и естетиката на покритието.

 

 

Как работи: По време на процеса на поцинковане, цинкът взаимодейства с желязото в метала, за да образува слой от здрава сплав. Този защитен слой помага за защита на основния метал от корозивни агенти, включително киселини, основи и газови среди, като по този начин удължава живота на основния метал. Този защитен цинков слой също действа като жертвен слой; ако бъде изложен, той ще корозира по-бързо от основния метал, като по този начин го предпазва от ръжда и корозия. Други обработки, като хромиране, могат да подобрят защитните свойства на галванизирания метал, поради което той се използва широко в строителната, автомобилната и производствената промишленост.

Видове процеси на поцинковане

Горещо поцинковане

Горещото поцинковане или горещо поцинковане е процес, при който правилно почистен метал се потапя в разтопен цинк. Цинкът се слива с металния субстрат, за да образува металургична връзка, създавайки защитен слой. Този метод е бърз и евтин, но може да доведе до слоеве с различна дебелина.

Предварително поцинковане

Предварителното поцинковане се извършва по време на първия етап от производството на стомана. Металният лист се почиства, преминава през цинкова баня и се навива. Докато това създава равномерно покритие, то може да създаде открити зони от други производствени процеси.

Електропоцинковане

Електро-поцинковането използва електролит и електрически ток, за да накара цинковите йони да се прикрепят към стоманата. Този метод произвежда точен и постоянен слой от покриващ материал, но като цяло е по-слаб от горещото поцинковане.

Следователно всеки метод на поцинковане има своите предимства и недостатъци и е изключително важно да изберете най-подходящата технология за вашия проект.

Избор на поцинкована стомана и алуминий

Галванизираният алуминий и стомана се използват широко в много индустрии поради техните уникални физични и химични свойства. Поцинкованата стомана е известна със своята отлична издръжливост и устойчивост на корозия и често се използва в производството на автомобили, изграждане на покриви и изграждане на огради. В същото време алуминият се отличава със своята ниска плътност и висока специфична якост, играейки важна роля в транспортни области като авиация, навигация, железопътен транспорт, както и в строителството и електротехниката.

При производството на лопатки на вентилатори, въпреки че се използват както поцинкована стомана, така и алуминий, поцинкованите алуминиеви листове са по-предпочитани поради по-ниското им тегло. Въпреки това, за каналите на HVAC системите и корпусите на вентилаторите, поцинкованите стоманени листове са предпочитаният материал поради тяхната рентабилност и лесна обработка.

По отношение на пластичността, алуминият печели с отличната си пластичност и може лесно да се формира в различни форми, без да губи присъщата си здравина. За сравнение, въпреки че поцинкованата стомана също има известна степен на пластичност, нейните характеристики са малко по-ниски от алуминия по отношение на оформяне и формоване. Когато се сблъскваме с проекти, които изискват сложно формоване или проектиране, алуминият е предпочитаният материал поради своята гъвкавост. Заслужава да се отбележи, че стоманата може да се формира по-свободно след термична обработка, въпреки че този процес е по-сложен технически.

 

 

Предимства:

Цинковият слой върху стоманената повърхност предпазва частта от корозия, като действа като жертвен слой, който корозира преди субстрата.

Той е силно свързан със субстрата. Поради това няма риск от лющене.

Цинкът е сравнително по-евтин от хрома и никела. Следователно, цинковото покритие е по-рентабилно от другите галванични покрития.

Термичната стабилност е друго предимство на цинковото покритие.

Сложността на геометрията на субстрата не влияе върху процеса на отлагане на цинк.

Използването на цинково покритие за защита на метални части подобрява първоначалната проводимост на субстратната част, главно за железни материали.

Недостатъци:

По-дебелите покрития (обикновено > 25 µm) могат да причинят крехкост и напукване на цинковия слой.

Водородът може да навлезе в стоманата по време на процеса на електролиза и може да причини крехкост и рискове от повреда.

Визуалният вид може да се влоши с времето.

Той е ограничен до среди, податливи на хлориди, особено когато се сравнява хромирането с цинковото покритие.

 

 

Предимства:

Осигурява устойчивост на износване, устойчивост на корозия, устойчивост на надраскване, твърдост и ниско триене на покритите части или компоненти.

Красивото блестящо и отразяващо покритие на хрома го прави подходящ за подобряване на производителността и външния вид.

Химическата инертност на хрома към определени химикали, разтворители и масла може да защити компонентите отдолу от тези външни фактори.

Този тип покритие може също да коригира дребни повърхностни неравности и несъвършенства.

Хромираната повърхност се почиства лесно.

Недостатъци:

Суровият хром е по-скъп от другите метали с покритие, така че тази повърхностна обработка е по-скъпа от другите повърхностни обработки.

Употребата на шествалентен хром може да представлява риск за здравето. Следователно в този процес са необходими строги системи за контрол.

След като покритието е повредено или отлепено, то е трудно за ремонт.

Постигането на равномерно хромирано покритие върху сложни форми може да бъде предизвикателство.

 

 

 

Предимства:

Препоръчителни свойства на никелирането Прави основната повърхност устойчива на износване, абразия и корозия.

Може да подобри електрическата проводимост на работния материал.

Безелектрическото никелиране осигурява равномерно покритие дори за сложни геометрии като вътрешни отвори и жлебове.

Покритието с никел осигурява ярък и блестящ сребърен външен вид.

Благодарение на термичните свойства на никела, никелираните части могат да издържат на високи температури.

Недостатъци:

Проявява инертност към някои химикали като основи, петрол, солена вода и някои меки киселини. Този метал с галванично покритие струва повече, което прави процеса на галванично покритие скъп.

Порьозността на никела причинява неговата устойчивост на корозия и износване да бъде относително по-ниска от тази на цинка и хромирането.

Никелираните повърхности изискват редовно почистване и полиране, за да поддържат покритието в дългосрочен план.

 

 

Пасивация

Пасивирането е метод за неръждаема повърхностна обработка, който подобрява корозионната устойчивост на металите чрез химическа реакция с металната повърхност за образуване на оксиден слой.

 

 

Обхват на приложение

Пасивирането обикновено е приложимо за метални материали като неръждаема стомана и алуминиеви сплави.

Характеристики на процеса

Процесът на пасивиране включва стъпки като почистване, накисване, обработка с пасивиращ агент, неутрализация, почистване и изсушаване на въздух. Цената на пасивирането е сравнително ниска, тъй като цената на пасивиращия агент е сравнително ниска и трябва да бъде завършена. Възможно е обаче да има малко количество метални йони на повърхността след пасивиране, което ще има известно въздействие върху околната среда.

Принцип на пасивиране на неръждаема стомана: Хромът в неръждаемата стомана реагира с кислорода във въздуха, за да образува пасивиран слой от хромен оксид с антикорозионни свойства, докато свободното желязо в сплавта ускорява корозията. Това разтваря свободното желязо и подобрява слоя хромен оксид, което прави метала по-устойчив на корозия.

 

Анодиране

Определение: Анодирането е електролитен процес, който увеличава размера на оксидния слой върху повърхността на метала, което го прави по-устойчив на корозия. Този метод се използва главно за алуминий.

 

 

Процес

·Подготовка: Алуминиевата сплав се почиства и се поставя в електролит със сярна киселина.

· Електролитен процес: Алуминият се използва като анод, а материал, който не реагира с електролита, като неръждаема стомана, никел или въглерод, се използва като катод.

· Образуване на оксид: Когато се приложи напрежение, анодът произвежда кислород, който реагира с алуминия, за да образува слой от алуминиев оксид.

Видове електролити и техните ефекти:

·При 10 градуса, 15–25% сярна киселина образува оксиден слой от около 25 µm/час върху детайла.

· Оксалова киселина и сярна киселина при 30 степен образуват оксиден слой от около 0 mm на час.

·10% хромна киселина при 38–42 градуса образува оксиден слой от около 15 µm/час.

Предимства

·Издръжливост: Повърхността става по-плътна и по-устойчива на износване.

· Естетична привлекателност: Анодирането също може да доведе до матова повърхност, но тя може да бъде тонирана до постоянен цвят.

·Подобрено покритие: Грапавите повърхности също са полезни за боядисване и други форми на покритие, защото прилепват по-добре към текстурираната повърхност.

Анодирането е особено подходящо за части, които изискват устойчивост на износване, устойчивост на корозия и естетика.

Избор между анодиране и пасивиране

1. Ако е само за предотвратяване на ръжда или корозия на металната повърхност и намаляването на разходите е основното съображение, тогава пасивирането е добър избор. Ако трябва да подобрите способността за окисляване, твърдостта и издръжливостта на металната повърхност и нямате нищо против сравнително високата цена, можете да изберете анодизиране.

2. Прагът на лазерно увреждане при пасивиране и микродъгово оксидиране е по-висок, докато прагът на увреждане при химическо никелиране, анодизирани черни и твърди анодизирани повърхности е по-нисък. [Източник на литература: China Laser 43 Том 12: Влиянието на процеса на повърхностна обработка върху капацитета за лазерно увреждане на алуминиева сплав]

Черно анодиране

Произведените алуминиеви части получават защитна и красива повърхност чрез процеса на черно анодиране. Осигурява черно матово покритие и подобрява устойчивостта на корозия, износване и абразия.

(Вмъкнете снимка)

Черното анодиране започва с нормалния процес на анодиране и след това анодизираният алуминий попива пигмента в черното багрило през порите на образувания слой от алуминиев оксид.

 

Химически филм

Химическият филм или хроматното преобразуващо покритие е друг процес на пасивиране, използван върху алуминия. Това включва потапяне на металната повърхност в химически разтвор и след това напръскване или четкане. Тази обработка не променя размерите на метала и може да се използва като основа за други органични покрития. Химическият филм се използва и за ремонт на анодизирани повърхности и подготовка на повърхността за последващо анодиране. Крайният слой може да бъде прозрачен жълт или кафяв цвят, което причинява появата на жълт оттенък върху обработения метал.

 

Галванопластика

Процесът на галванопластика отлага един метал върху повърхността на друг метал чрез киселинна хидролиза. В този процес металът, който ще бъде покрит, се използва като катод (отрицателно зареден) и се използва жертвен анод (положително зареден), като сребро. Например жертвеният сребърен анод може да отложи стоманен или алуминиев катод. Галванопластиката е процес, който помага да се подобри устойчивостта на корозия и здравината на дадена част.

 

 

 

Праховото боядисване е сух процес, при който сух прах се нанася върху субстрат. Различава се от течните покрития, които използват изпаряващи се разтворители: процесът на прахово боядисване включва електростатично пръскане, последвано от втвърдяване на покритието чрез топлина или UV светлина. Праховете, които могат да се използват, могат да бъдат или термопластични, или термореактивни. В допълнение, той осигурява по-твърда, по-равномерна повърхност от традиционните покрития, което го прави по-ефективен. Полимерните прахове могат лесно да се нанасят върху метали като алуминий и стомана, придавайки на повърхността твърд и привлекателен завършек.

 

 

 

Тефлоново покритие (PTFE) пластмасов крал

Тефлон, тефлоново пръскане, дебелината е около 50-100um

Примери за приложение: съдове за намазване, ножове за горещо рязане, ролки

Температурен диапазон: дългосрочно 240-260 градуса, краткосрочно над 300

Характеристики на процеса:

1. Гладка повърхност. Приспособления за мобилни телефони, части за камери, ролки

2. Самосмазващи се, повишават устойчивостта на износване. Гумени пръстени, бутални пръстени, ротори, плъзгащи релси, зъбни колела, бутала

3. Незалепващо, залепване на дръжките. Продукти против залепване, захар, ролки за притискане на филми, машини за нанасяне на покрития

4. Устойчивост на висока температура, устойчивост на удар, изолация, без чупливост при ниска температура, без топене при висока температура

5. Устойчивост на корозия, почти без корозия