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為的に形成する工程です。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、より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、スイープ、バリ取り、脱脂、および脱酸することです。

表面処理には2つの説明があります。1 つは一般化された表面処理です。これには、前処理、電気めっき、塗装、化学酸化、溶射など、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、前処理と呼ばれることが多い、サンドブラスト、研磨などの処理のみです。

 

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亜鉛リッチコーティング
無電解ニッケルメッキ	鉄、ステンレス、アルミ、銅部品への無電解ニッケルメッキ
スズ亜鉛メッキ	スチール部品のスズ亜鉛メッキ
クロムメッキ	合金鋼鋳物、銅系合金鋳物
ニッケルメッキ	スチール、ステンレス、アルミ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、真鍮鋳物、青銅鋳物部品
銅ニッケルクロムメッキ	鋼、ステンレス鋼、アルミニウム部品の銅ニッケルクロムメッキ
銅メッキ	スチールパーツへのメッキ
陽極酸化	アルミニウムプロファイルの陽極酸化および硬質陽極酸化、機械加工およびダイカストアルミニウム部品
ペインティング	鉄、アルミ、ステンレス、スチール部品の塗装・乾燥皮膜
酸洗浄	ステンレス鋳物、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
パッシベーション	あらゆる種類のステンレス鋼のパッシベーション
リン酸処理	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

加工、輸送、保管などの過程で、金属加工物の表面には、酸化スケール、錆びた鋳物砂、溶接スラグ、ほこり、油などの汚れが付着していることがよくあります。コーティングをワークの表面にしっかりと付着させるには、塗装前にワークの表面をきれいにする必要があります。そうしないと、コーティングの金属への結合力や耐食性に影響を与えるだけでなく、コーティングされていても母材を作ります。層の保護下で腐食し続け、コーティングが剥がれ、ワークピースの機械的特性と耐用年数に影響を与える可能性があります。金属ワークピースの表面前処理の目的は、コーティング要件に適した優れた基材を提供し、高品質の保護層を取得し、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、サンドピーニングを行います。

ブラシ研磨とは、モーターでブラシローラーを駆動し、ブラシローラーを高速で上下面を転動体の進行方向と逆方向に回転させて酸化スケールを除去する方法です。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。

ショットブラストとは、遠心力を利用して飛翔体を加速し、ワークに噴射して錆を除去・洗浄する方法です。ただし、ショットブラストは柔軟性に乏しく、現場に制限されます。ワークを洗浄するときは少し盲目であり、ワークの内面に洗浄できないデッドコーナーが生じやすい.装置の構造が複雑で、消耗部品が多く、特にブレードなどの消耗が早く、メンテナンス工数が多く、コストが高く、一回の投資額が大きい。表面処理にショットブラストを使用すると、衝撃力が大きく、洗浄効果が明らかです。

しかし、ショットピーニングによる薄板ワークの処理は、ワークを変形させやすく、ショットブラスト、ショットピーニングに関係なく、スチールショットがワークの表面に当たり、金属基板を変形させます。酸化鉄と酸化鉄は可塑性がないため、壊れてしまいます。剥離後は油膜が素材ごと変形するため、ショットブラストやショットブラストでは油汚れが付着したワークの油汚れを完全に除去することはできません。ワークの既存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、要件の高いワーク表面のクリーニングに適しています。

 

3. プラズマ処理

プラズマは、正に帯電した正の粒子と負の粒子 (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) の集まりです。プラスとマイナスの電荷は等しい。したがって、それはプラズマと呼ばれ、物質が固体、液体、気体の状態に加えて存在する第 4 の状態 - プラズマ状態です。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、およびプラズマノズルで構成されています。プラズマ発生器は、ノズル鋼管内で高圧および高周波エネルギーを生成し、圧縮空気の助けを借りて、グロー放電で低温プラズマを生成するように活性化および制御します。プラズマはワークピースの表面に吹き付けられます。

プラズマと被処理物の表面が出会うと、被処理物が変化し、化学反応が起こります。表面は洗浄されており、グリースや補助添加剤などの炭化水素汚染物質が除去されているか、エッチングされて粗面化されているか、緻密な架橋層が形成されているか、酸素含有極性基（ヒドロキシル、カルボキシル）が導入されています。各種塗料の密着促進効果を高め、密着・塗装用途に最適化。同じ効果の下で、プラズマ処理表面の適用は、接着、コーティング、および印刷に有益な非常に薄い高張力コーティング表面を得ることができます。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は必要ありません。

 

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ワークピースの表面にコーティングを形成します。これには、主に電気めっきと陽極酸化が含まれます。

ワークが電解液中の陰極の場合。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、電気めっきと呼ばれます。メッキ層は、金属、合金、半導体、または銅メッキ、ニッケルメッキなどのさまざまな固体粒子を含むことができます。

電解液中にある間、ワークピースは陽極です。アルミニウム合金の陽極酸化のように、外部電流の作用下で表面に酸化膜を形成するプロセスは、陽極酸化と呼ばれます。鋼の酸化処理は、化学的または電気化学的方法で行うことができます。化学的方法は、ワークピースを酸化溶液に入れ、鋼のブルーイングなど、ワークピースの表面に酸化膜を形成する化学的作用に依存しています。

 

5. 化学的方法

化学的方法の表面処理は、現在の効果がなく、化学物質の相互作用を利用して、ワークピースの表面にめっき層を形成します。主な方法は、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被膜を形成すること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、クロム塩処理など。電解液中で、ワークピースの表面は、外部電流の影響を受けずに触媒処理されます。ソリューションでは、化学物質の削減により、ワークピースの表面に特定の物質を堆積させてコーティングを形成するプロセスは、無電解ニッケル、無電解銅メッキなどの無電解メッキと呼ばれます。

 

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て、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
溶融亜鉛めっきや溶融アルミニウムと同様に、金属を溶かした金属の中に入れて表面に皮膜を形成する工程を溶融めっきと呼びます。

2) 溶射
溶融した金属を霧状にしてワークの表面に吹き付けて被膜を形成する工程を溶射といい、亜鉛溶射、アルミ溶射などがあります。

3) ホットスタンプ
アルミ箔をホットスタンプするのと同じように、被加工物の表面に金属箔を加熱して押し付けてコーティング層を形成するプロセスをホットスタンプと呼びます。

4) 化学熱処理
被加工物に化学物質を接触させて加熱し、高温の被加工物の表面に特定の元素が侵入する工程を化学熱処理といい、窒化や浸炭などがあります。

 

7. 電気泳動

工作物を電極として、導電性の水溶性または水乳化塗料に入れ、塗料中でもう一方の電極と回路を形成します。電界の作用下で、コーティング溶液は帯電した樹脂イオンに解離し、陽イオンは陰極に移動し、陰イオンは陽極に移動します。これらの荷電した樹脂イオンは、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、コーティングを形成します。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、噴霧化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て、静電噴霧と呼ばれる塗膜を形成します。