一般的な工業用金属表面処理技術とは？

金属表面処理プロセス入門

金属表面処理は、物理学、化学、冶金学、熱処理、およびプロセス方法の意図された性能要件を達成するために、ワークピースの表面の状態と性質を変更するには、基材の表面上の技術の他の分野の使用です。

表面処理の役割：

• 金属表面の硬度、耐食性、耐摩耗性を向上させ、摩擦係数を下げる；
• 素材表面の変化や損傷を緩和、除去、修復する；
• エネルギーを節約し、コストを削減し、環境を改善する；
• 外観の向上やその他の装飾効果；
• その他の特別な機能要件；

金属表面処理工程の分類

I. 表面改質技術

1.1、表面硬化

表面焼入れとは、鋼の化学成分や組織の中心を変えることなく、部品の熱処理方法の表面を強化するために、焼入れ後に急速加熱を使用してオーステナイト化することを指す。表面焼入れの主な方法は火炎焼入れと誘導加熱で、一般的に使用される熱源はオキシアセチレンやオキシプロパンなどの火炎である。

1.2 レーザーによる表面強化

レーザー表面強化は、ワークの表面が硬化し、強化されるように、非常に短時間で、温度以上の相変化または融点の温度に加熱された非常に薄い材料のワーク表面層、および冷却の非常に短い期間で、ワークの表面に撮影するために焦点を当てたレーザービームを使用することです。レーザー表面強化は、レーザー相変化強化処理、レーザー表面合金化処理とレーザークラッディング処理に分けることができます。

レーザーによる表面強化は、熱影響部が小さく、変形が小さく、操作が簡単で、主にパンチングダイ、クランクシャフト、カムシャフト、スプラインシャフト、精密機器ガイドレール、高速度鋼切削工具、歯車、内燃機関のシリンダーライナーなどの局部強化部品に使用される。

役割

• 部品の機械的強度、耐摩耗性、耐疲労性、耐食性を向上させる；
• 表面のつや消しと酸化した皮膚の除去に；
• 鋳造部品、鍛造部品、溶接部品などの残留応力の除去。

1.3.研磨

研磨とは、機械的、化学的、電気化学的な作用を利用して、加工物の表面粗さを小さくし、光沢のある（光沢をなくすこともできる）平坦な表面を得る加工方法である。現在、携帯電話などの家電製品、家電製品、自動車など、多くの産業で利用されている。

プロセス

研磨工程は多くの種類に分けられ、機械研磨、電解研磨、化学研磨、ナノ研磨などがある。その中で、機械研磨はより広く使用され、工程は主に：局部研磨、全体研磨、粗研磨、精密研磨、洗浄、検査が含まれる。

1.4.その他の技術は修正技術を示す

ショットピーニング - 表面層と塑性変形の一定量の表面下層の部品が技術の強化を達成するように、金属表面をハンマーで叩く無数の小さなハンマーのように、部品の表面に噴射された発射体の高速移動の多数。

圧延 - 表面処理プロセスで、回転するワークピースの表面に硬質ローラーまたはローラーを室温で当て、母線方向に移動させてワークピースの表面を塑性変形させ硬化させ、正確で研磨された強化表面または特定のパターンを得る。

絞り加工とは、外力下で金型を通して金属を強制的に押し出す表面処理方法であり、金属断面積が圧縮され、必要な断面積の形状とサイズが得られることから、金属絞り加工として知られている。

II.合金化技術

2.1 浸炭と窒化

被加工物を特定の媒体加熱断熱材に入れることで、活性原子の媒体が被加工物の表層に浸透し、被加工物の化学組成と組織の表層を変化させ、熱処理工程の性能を変化させる。

表面焼入れと比較して、化学表面熱処理は鋼の表面組織を変化させるだけでなく、化学組成も変化させます。浸透させる元素の違いにより、化学熱処理は浸炭、窒化、多重共浸透、他元素浸透などに分けられる。 化学熱処理プロセスには、分解、吸収、拡散の3つの基本プロセスがあります。

化学表面熱処理の最も重要な2つのタイプは、浸炭と窒化である。

III.金属表面変換フィルム技術

3.1 黒化処理とリン酸塩処理

• 黒くなる：
  鋼鉄または鋼鉄部品を空気-水蒸気または化学薬品中で適当な温度に加熱し、表面に青色または黒色の酸化皮膜を形成させる処理。ブルーイングとも呼ばれる。
• リン化：
  ワークピース（鋼またはアルミニウム、亜鉛部品）をリン酸塩溶液（一部の酸性リン酸塩溶液）に浸漬し、表面に析出させ、リン酸塩化成皮膜処理と呼ばれる不溶性の結晶リン酸塩の層を形成する。

3.2.陽極酸化処理

主にアルミニウムおよびアルミニウム合金の陽極酸化を指す。陽極酸化とは、アルミニウムまたはアルミニウム合金部品を酸性電解液に浸し、陽極として外部電流を作用させることにより、部品表面に耐食性のAl2O3（酸化アルミニウム）皮膜層を形成させ、基材と強固に接合させることである。この酸化皮膜は、保護性、装飾性、絶縁性、耐摩耗性などの特殊な特性を持っています。

プロセス

単色、グラデーションカラー：研磨/サンドブラスト/描画→脱脂→クリーニングおよびその他の前処理→陽極酸化→中和→染色→シーリング→乾燥

色は2色：

研磨・サンドブラスト・絞り →脱脂 →洗浄・その他前処理 →マスキング →陽極酸化処理1 →陽極酸化処理2 →シーリング →乾燥

研磨・サンドブラスト・絞り→脱脂→洗浄・その他前処理→陽極酸化処理1→ラジウム彫刻→陽極酸化処理2→シーリング→乾燥

技術的な特徴

• 力を高める；
• 白以外の色を実現する；
• ニッケルフリーのシーリングホールを実現し、欧州や米国などのニッケルフリーの要件を満たす。

技術的な問題点と改善のポイント

アルマイトの歩留まりは、最終製品のコストに関係するが、酸化歩留まりを向上させる鍵は、適切な酸化剤の量、適切な温度、適切な電流密度にあり、構造部品メーカーは、生産工程におけるブレークスルーを模索し、探求する必要がある。

アプリケーション

自動車や航空機の一部の特殊部品の保護処理、手工芸品や日用金物製品の装飾処理に一般的に使用されている。

IV.表面コーティング技術

4.1 溶射

溶射は部品の表面への圧縮されたガスの連続的な吹くスプレー、基質のコーティングとの固体結束の形成によって、熱され、溶ける金属または非金属材料要求された物理的な、化学特性を得るために部品の表面からのです。

溶射技術は、材料の耐摩耗性、耐食性、耐熱性、絶縁性を向上させるために利用できる。

用途：航空宇宙、原子力、エレクトロニクス、その他最先端技術を含むほぼすべての分野。

パウダーコーティング：

粉体塗装は、粉体噴霧装置（静電噴霧器）によりワークの表面に噴霧され、静電気力の作用により、粉体はワークの表面に均一に吸着され、粉体塗膜を形成する。粉体塗膜は高温で焼成され、レベリングにより硬化され、異なる効果を持つ最終塗膜に変化する（粉体塗膜の種類の違いによる効果）。

プロセス

ローディング → 静電除塵 → スプレー → 低温レベリング → ベーキング

技術的特徴：

長所だ：

1、カラフル、ハイグロス、マットオプション；

2.低コスト、家具製品やヒートシンクのシェルなどの構築に適しています；

3、高い利用率、100%の利用、環境保護；

4.欠陥をマスクする強力な能力；

5.木目効果を模倣することができる。

4.2、真空めっき、気相蒸着

気相堆積技術とは、堆積元素を含む気相物質を材料の表面に堆積させ、物理的または化学的手段によって薄膜を形成する新しいタイプのコーティング技術を指す。

蒸着プロセスの原理によって、気相蒸着技術は物理的蒸着（PVD）と化学的蒸着（CVD）の2つに大別される。

物理的気相成長法 (PVD)

物理的気相成長法とは、真空条件下で物理的手段によって材料を原子や分子に気化させたり、イオンにイオン化させたりし、気相プロセスによって材料の表面に薄膜を蒸着させる技術である。

物理蒸着技術には主に、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングの3つの基本的な方法がある。

物理気相成長法には、適用可能な基板材料と膜層材料の範囲が広い、プロセスが簡単、材料が節約できる、無公害である、膜ベースによって得られる膜層は強力な接着力、膜層の均一な厚さ、緻密、ピンホールが少ないなどの利点がある。

耐摩耗性、耐腐食性、耐熱性、導電性、絶縁性、光学性、磁気性、圧電性、滑り性、超伝導性などのフィルムを作成するために、機械、航空宇宙、電子機器、光学および軽工業で広く使用されています。

化学気相成長法 (CVD)

化学気相成長法は、ある温度で基板表面と混合ガスを相互作用させることにより、基板表面に金属または化合物の薄膜を形成する方法である。

化学蒸着フィルム層は、耐摩耗性、耐食性、耐熱性、電気特性、光学特性などの特殊特性が優れているため、機械製造、航空宇宙、運輸、石炭化学工業などの産業分野で広く使用されている。

4.3.電気めっき

電気めっきは、電気化学的かつ酸化還元的なプロセスである。ニッケルめっきを例にとると、金属部品を陰極として金属塩（NiSO4）の溶液に浸し、ニッケル金属板を陽極として使用し、直流電源を入れた後、部品にニッケル金属めっき層を析出させる。

めっき法は、一般めっきと特殊めっきに分類される。

プロセス

前処理→シアンフリーアルカリ銅→シアンフリー白銅錫→クロムめっき

技術的特徴：

長所だ：

1 の光沢度の高いめっき、良質の金属の出現；

2、母材はSUS、Al、Zn、Mgなど、PVDに比べコストは比較的低い。

欠点もある：

環境保護が不十分で、環境汚染のリスクが高い。

一般的に使用される材料の一般的な表面処理プロセスの種類の概要（更新）

• 金属：電気泳動、サンドブラスト、ショットブラスト、研磨、エッチング、電気メッキ、絞り、マイクロアーク酸化、溶射、陽極酸化、PVD、CVD真空メッキ
• プラスチック：塗装、メッキ、印刷、レーザー彫刻、ニブリング、IMD、OMD、NCVM
• ガラス：強化、研磨、印刷、コーティング、塗装、彫刻、エッチング、AFコーティング
• セラミックス：研削、研磨、AF処理、レーザー加工、PVD真空メッキ、超音波加工

この記事は、ネットワークから、照合の精神によって、誤りや侵害がある場合は、訂正または削除をご連絡ください。ありがとうございました！