金属鋳造部品の表面処理

金属表面処理とは、金属基材の表面に、基材の機械的、物理的、化学的性質とは異なる表面層を人工的に形成する処理です。表面処理の目的は、製品の耐食性、耐摩耗性、装飾、またはその他の特別な機能要件を満たすことです。金属鋳物の場合、当社で最も一般的に使用される表面処理方法は、機械研磨、化学処理、表面熱処理、および溶射表面です。金属鋳物の表面前処理は、ワークピースの表面を洗浄、掃引、バリ取り、脱脂、脱酸することです。

表面処理には2つの説明があります。 1つは一般的な表面処理で、前処理、電気めっき、塗装、化学酸化、溶射などの多くの物理的および化学的方法が含まれます。もう一つは狭義の表面処理です。つまり、よく前処理と呼ばれる、サンドブラストや研磨などの加工のみを行います。

 

表面処理	アプリケーション
亜鉛メッキ	合金鋼鋳物、炭素鋼鋳物、粉末冶金部品
無電解亜鉛メッキ	スチール部品の無電解ジンクリッチコーティング
無電解ニッケルめっき	鋼、ステンレス、アルミニウム、銅部品への無電解ニッケルめっき
錫亜鉛めっき	スチール部品に錫亜鉛メッキ
クロムメッキ	合金鋼鋳物、銅基合金鋳物
ニッケルメッキ	鋼、ステンレス、アルミニウム部品への無電解ニッケルめっき
クロムニッケルメッキ	真鍮パーツ、ブロンズパーツ
亜鉛ニッケルメッキ	鋼鋳物、黄銅鋳物、青銅鋳物部品
銅-ニッケル-クロムメッキ	スチール、ステンレススチール、アルミニウム部品への銅ニッケルクロムメッキ
銅メッキ	スチール部分にメッキを施します
陽極酸化処理	アルミニウムプロファイル、機械加工およびダイカストアルミニウム部品の陽極酸化および硬質陽極酸化
絵画	鉄、アルミニウム、ステンレス、鋼部品への塗装およびドライフィルム
酸洗浄	ステンレス鋼鋳物、熱処理部品、超合金、アルミニウム合金、チタン合金部品の酸洗浄
不動態化	あらゆる種類のステンレス鋼の不動態化
リン酸塩処理	通常の鋳物および機械加工部品の亜鉛およびマンガンのリン酸塩処理
電気泳動	スチール部品の電気泳動
電解研磨	ステンレス部品の電解研磨
伸線	鋳造、溶接、鍛造によるステンレス鋼部品

 

1. 表面前処理

金属ワークの加工、輸送、保管等の過程において、金属ワークの表面には酸化スケール、錆び、鋳物砂、溶接ノロ、ゴミ、油等の汚れが付着することがあります。コーティングをワークピースの表面にしっかりと付着させるためには、塗装前にワークピースの表面を洗浄する必要があります。そうしないと、コーティングの金属との結合力や耐食性に影響を与えるだけでなく、コーティングを施しても地金の材質にも影響を及ぼします。層の保護下でも腐食が進行し、コーティングの剥離を引き起こし、ワークピースの機械的特性や耐用年数に影響を与える可能性があります。金属加工品の表面前処理の目的は、コーティング要件に適した良好な基材を提供し、高品質の保護層を得て、製品の耐用年数を延ばすことであることがわかります。

 

2. 機械的処理

主にワイヤーブラシローラー研磨、ショットブラスト、サンドピーニングなどを行っております。

ブラシ研磨は、モータによりブラシローラを駆動し、ブラシローラが圧延材の移動と逆方向にストリップの上下面で高速回転し、酸化スケールを除去するものである。ブラシをかけられた酸化鉄スケールは、密閉循環冷却水洗浄システムで洗い流されます。

ショットブラストは、遠心力を利用して発射体を加速し、ワークピースに発射して錆の除去と洗浄を行う方法です。しかし、ショットブラストは柔軟性に乏しく、現場によって制限されます。ワークピースの洗浄時に少し盲目になり、ワークピースの内面に洗浄できないデッドコーナーが発生しやすくなります。装置の構造が複雑で、摩耗部品が多く、特にブレードなどの部品の摩耗が早く、メンテナンス工数が多く、コストが高く、一度の投資額が大きい。表面処理にはショットブラストを使用しており、衝撃力が大きく、洗浄効果は明ら​​かです。

しかし、ショットピーニングによる薄板ワークの処理では、ワークが変形しやすく、ショットブラストやショットピーニングに関わらず、スチールショットがワーク表面に衝突して金属基材を変形させます。酸化第二鉄、酸化第二鉄は可塑性がないため割れてしまいます。剥離後は油膜が素材とともに変形するため、油汚れが付着したワークの場合、ショットブラストやショットブラストでは完全に油汚れを除去することはできません。既存のワークの表面処理方法の中で最も洗浄効果が高いのはサンドブラストです。サンドブラストは、より高い要件が要求されるワーク表面の洗浄に適しています。

 

3. プラズマ処理

プラズマは、正に帯電した正粒子と負粒子（正イオン、負イオン、電子、フリーラジカル、さまざまな活性基などを含む）の集合体です。プラスとマイナスの電荷は等しいです。したがって、固体、液体、気体の状態に加えて物質が存在する第4の状態であるプラズマ状態をプラズマと呼びます。プラズマ表面処理装置は、プラズマ発生器、ガス供給パイプライン、プラズマノズルで構成されます。プラズマ発生装置は、ノズル鋼管内に高圧・高周波エネルギーを発生させ、作動・制御され、圧縮空気によりグロー放電により低温プラズマを生成し、ワーク表面にプラズマを吹き付けます。

プラズマと処理対象物の表面が接触すると、対象物が変化し、化学反応が起こります。表面が洗浄され、グリースや補助添加剤などの炭化水素汚染物が除去され、またはエッチングされて粗面化され、または緻密な架橋層が形成され、または酸素含有極性基（ヒドロキシル、カルボキシル）が導入されており、これらのグループは各種塗料の密着促進効果があり、密着・塗装用途に最適化されています。同じ効果の下で、プラズマ処理表面を適用すると、非常に薄い高張力コーティング表面が得られ、これは接着、コーティング、印刷に有益です。接着力を高めるために他の機械、化学処理、その他の強力なコンポーネントを使用する必要はありません。

 

4. 電気化学的方法

電気化学的表面処理は、電極反応を利用して被加工物の表面に皮膜を形成するもので、主に電気めっきと陽極酸化が含まれます。

ワークピースが電解液中で陰極の場合。外部電流の作用下で表面にコーティングを形成するプロセスは、電気メッキと呼ばれます。めっき層は、金属、合金、半導体、または銅めっき、ニッケルめっきなどのさまざまな固体粒子を含むものにすることができます。

電解質溶液中にある間、ワークピースは陽極になります。アルミニウム合金の陽極酸化のように、外部電流の作用により表面に酸化皮膜を形成する処理を陽極酸化といいます。鋼の酸化処理は、化学的または電気化学的方法によって行うことができます。化学的方法は、ワークピースを酸化性溶液に置き、化学作用に基づいてワークピースの表面に酸化膜を形成するもので、鋼のブルーイングなどがあります。

 

5. 化学的方法

化学的方法による表面処理は電流の影響を持たず、化学物質の相互作用を利用してワーク表面にめっき皮膜を形成します。主な工法は化成処理と無電解メッキです。

電解液中では金属ワークに外部電流の作用がなく、溶液中の化学物質がワークと相互作用して表面に皮膜を形成する処理を化成皮膜処理といいます。金属表面のブルーイング、リン酸塩処理、不動態化処理、クロム塩処理など。電解液中では、外部電流の影響を受けることなく、ワークの表面が触媒処理されます。溶液中で化学物質の削減により、ワーク表面に特定の物質を析出させて被膜を形成する処理を、無電解ニッケルめっき、無電解銅めっきなどの無電解めっきといいます。

 

6. 熱間加工法

熱間加工法とは、高温条件下で材料を溶融または熱拡散させ、被加工物の表面に被膜を形成する方法です。主な方法は次のとおりです。

1) 溶融めっき
溶融金属の中に金属加工物を入れて表面に皮膜を形成することを溶融亜鉛めっきや溶融アルミニウムなどの溶融めっきといいます。

2) 溶射
溶融した金属を霧化し、ワーク表面に吹き付けて被膜を形成することを溶射といい、亜鉛溶射やアルミニウム溶射などがあります。

3) ホットスタンピング
ホットスタンピングアルミ箔など、被加工物の表面に金属箔を加熱・加圧して被覆層を形成する加工をホットスタンピングといいます。

4) 化学熱処理
ワークを化学物質と接触させて加熱し、高温でワーク表面に特定の元素を侵入させる処理を窒化や浸炭などの化学熱処理といいます。

 

7. 電気泳動

導電性の水溶性または水乳化塗料の中にワークを電極として入れ、塗料中でもう一方の電極と回路を形成します。電場の作用下で、コーティング溶液は電荷を帯びた樹脂イオンに解離され、カチオンはカソードに移動し、アニオンはアノードに移動します。これらの帯電樹脂イオンは、吸着された顔料粒子とともにワークピースの表面に電気泳動され、コーティングが形成されます。このプロセスは電気泳動と呼ばれます。

 

8. 静電噴霧

DC 高電圧電界の作用下で、噴霧された負に帯電した塗料粒子が正に帯電したワークピース上に飛翔し、塗膜が得られます。これを静的スプレーと呼びます。