Do powszechnie stosowanych materiałów metalowych należą stal nierdzewna, stopy aluminium, profile z czystego aluminium, stopy cynku, mosiądz itp. W tym artykule skupiono się głównie na aluminium i jego stopach, omawiając kilka powszechnie stosowanych procesów obróbki powierzchni.
Aluminium i jego stopy charakteryzują się łatwością obróbki, bogatymi metodami obróbki powierzchni oraz atrakcyjnymi efektami wizualnymi i są szeroko stosowane w wielu produktach. Widziałem kiedyś film prezentujący, jak obudowa laptopa Apple jest obrabiana z pojedynczego kawałka stopu aluminium za pomocą obrabiarki CNC i poddawana wielokrotnej obróbce powierzchni, obejmującej kilka głównych procesów, takich jak frezowanie CNC, polerowanie, frezowanie na wysoki połysk i ciągnienie drutu.
W przypadku aluminium i stopów aluminium obróbka powierzchni obejmuje głównie frezowanie/cięcie na wysoki połysk, piaskowanie, polerowanie, ciągnienie drutu, anodowanie, natryskiwanie itp.
1. Frezowanie/cięcie na wysoki połysk
Wykorzystanie precyzyjnego sprzętu CNC do obróbki niektórych detali z aluminium lub stopów aluminium skutkuje powstaniem lokalnych jasnych obszarów na powierzchni produktu. Na przykład, niektóre metalowe obudowy telefonów komórkowych są frezowane z okręgiem jasnych faz, podczas gdy niektóre małe elementy o wyglądzie metalu są frezowane z jednym lub kilkoma jasnymi, płytkimi, prostymi rowkami, aby zwiększyć jasność powierzchni produktu. Proces frezowania na wysoki połysk jest również stosowany w niektórych metalowych obudowach telewizorów wysokiej klasy. Podczas frezowania/cięcia na wysoki połysk prędkość frezu jest dość specyficzna. Im większa prędkość, tym jaśniejsze są cięte refleksy. Z drugiej strony, nie powstaje żaden efekt rozjaśnienia i istnieje podatność na powstawanie linii narzędzi.
2. Piaskowanie
Proces piaskowania polega na użyciu strumienia piasku o dużej prędkości do obróbki powierzchni metalowych, w tym czyszczenia i szorstkowania powierzchni metalowych, w celu uzyskania określonego stopnia czystości i chropowatości powierzchni elementów aluminiowych i ze stopów aluminium. Może to nie tylko poprawić właściwości mechaniczne powierzchni elementu, zwiększyć jej odporność na zmęczenie, ale także zwiększyć przyczepność między oryginalną powierzchnią elementu a powłoką, co korzystnie wpływa na trwałość powłoki oraz jej wyrównywanie i dekorację. Stwierdzono, że w przypadku niektórych produktów efekt formowania matowej, perłowo-srebrnej powierzchni poprzez piaskowanie jest nadal bardzo atrakcyjny, ponieważ piaskowanie nadaje powierzchni metalu bardziej subtelną, matową fakturę.
3. Polerowanie
Polerowanie odnosi się do procesu polegającego na wykorzystaniu efektów mechanicznych, chemicznych lub elektrochemicznych w celu zmniejszenia chropowatości powierzchni przedmiotu obrabianego, aby uzyskać jasną i płaską powierzchnię. Polerowanie powłoki produktu nie służy głównie poprawie dokładności wymiarowej ani dokładności kształtu geometrycznego przedmiotu obrabianego (ponieważ jego celem nie jest montaż), lecz uzyskaniu gładkiej powierzchni lub efektu lustrzanego połysku.
Procesy polerowania obejmują głównie polerowanie mechaniczne, chemiczne, elektrolityczne, ultradźwiękowe, płynne i magnetyczno-ścierne. W wielu produktach konsumenckich części aluminiowe i ze stopów aluminium są często polerowane metodą mechaniczną i elektrolityczną lub kombinacją tych dwóch metod. Po polerowaniu mechanicznym i elektrolitycznym powierzchnia części aluminiowych i ze stopów aluminium może uzyskać wygląd zbliżony do lustrzanej powierzchni stali nierdzewnej. Metalowe lustra zazwyczaj dają ludziom poczucie prostoty, mody i luksusu, wzbudzając w nich miłość do produktów za wszelką cenę. Metalowe lustra muszą rozwiązać problem odcisków palców.
4. Anodowanie
W większości przypadków części aluminiowe (w tym aluminium i stopy aluminium) nie nadają się do galwanizacji i nie są poddawane tej metodzie. Zamiast tego do obróbki powierzchni stosuje się metody chemiczne, takie jak anodowanie. Galwanizacja części aluminiowych jest znacznie trudniejsza i bardziej złożona niż galwanizacja materiałów metalowych, takich jak stal, stop cynku i miedź. Głównym powodem jest to, że części aluminiowe są podatne na tworzenie warstwy tlenków na tlenie, co poważnie wpływa na przyczepność powłoki galwanicznej. Po zanurzeniu w elektrolicie ujemny potencjał elektrody aluminium jest podatny na wypieranie jonów metalu o względnie dodatnim potencjale, wpływając tym samym na przyczepność warstwy galwanicznej. Współczynnik rozszerzalności cieplnej części aluminiowych jest większy niż innych metali, co wpływa na siłę wiązania między powłoką a częściami aluminiowymi. Aluminium jest metalem amfoterycznym, który nie jest bardzo stabilny w kwaśnych i zasadowych roztworach galwanicznych.
Utlenianie anodowe odnosi się do elektrochemicznego utleniania metali lub stopów. Biorąc za przykład produkty z aluminium i stopów aluminium (zwane dalej „produktami aluminiowymi”), produkty aluminiowe umieszcza się w odpowiednim elektrolicie jako anody. W określonych warunkach i pod wpływem prądu zewnętrznego na powierzchni produktów aluminiowych tworzy się warstwa tlenku glinu. Ta warstwa tlenku glinu poprawia twardość powierzchni i odporność na zużycie produktów aluminiowych, zwiększa ich odporność na korozję, a także wykorzystuje zdolność adsorpcyjną dużej liczby mikroporów w cienkiej warstwie tlenku. Barwi powierzchnię produktów aluminiowych na różnorodne, piękne i żywe kolory, wzbogacając ekspresję kolorystyczną produktów aluminiowych i podnosząc ich estetykę. Anodowanie jest szeroko stosowane w stopach aluminium.
Anodowanie pozwala również nadać produktowi różne kolory na określonym obszarze, na przykład anodowanie dwukolorowe. W ten sposób metaliczny wygląd produktu może odzwierciedlać kontrast dwóch kolorów i lepiej oddawać jego wyjątkową szlachetność. Jednak proces anodowania dwukolorowego jest złożony i kosztowny.
5. Przeciąganie drutu
Proces ciągnienia drutu powierzchniowego to stosunkowo dojrzały proces, który polega na formowaniu regularnych linii na powierzchni metalowych elementów poprzez szlifowanie w celu uzyskania efektów dekoracyjnych. Ciągnienie drutu powierzchniowego pozwala na skuteczne odzwierciedlenie tekstury materiałów metalowych i jest szeroko stosowane w wielu produktach. Jest to popularna metoda obróbki powierzchni metalowych, ceniona przez wielu użytkowników. Na przykład, efekty ciągnienia drutu metalowego są powszechnie stosowane na częściach produktów, takich jak czołowe powierzchnie metalowych bolców lamp biurkowych, klamki, listwy wykończeniowe zamków, panele sterowania małych urządzeń AGD, kuchenki ze stali nierdzewnej, panele laptopów, obudowy projektorów itp. Ciągnienie drutu może tworzyć efekt satyny, a także inne efekty gotowe do ciągnienia.
Ze względu na różne efekty powierzchniowe, ciągnienie drutu metalowego można podzielić na drut prosty, drut nieuporządkowany, drut spiralny itd. Efekt liniowy ciągnienia drutu może być bardzo zróżnicowany. Technologia ciągnienia drutu pozwala na wyraźne uwidocznienie drobnych śladów drutu na powierzchni elementów metalowych. Wizualnie można to opisać jako delikatny połysk mieniący się na matowym metalu, nadający produktowi nowoczesny i nowoczesny charakter.
6. Opryskiwanie
Celem natryskiwania powierzchniowego elementów aluminiowych jest nie tylko ochrona powierzchni, ale także poprawa efektu wizualnego. Obróbka natryskowa elementów aluminiowych obejmuje głównie powlekanie elektroforetyczne, elektrostatyczne natryskiwanie proszkowe, elektrostatyczne natryskiwanie fazą ciekłą oraz natryskiwanie fluorowęglowodorów.
W przypadku natrysku elektroforetycznego, można go połączyć z anodowaniem. Celem anodowania wstępnego jest usunięcie tłuszczu, zanieczyszczeń i naturalnej warstwy tlenków z powierzchni elementów aluminiowych oraz utworzenie jednolitej i wysokiej jakości powłoki anodowej na czystej powierzchni. Po anodowaniu i elektrolitycznym barwieniu elementów aluminiowych nakładana jest powłoka elektroforetyczna. Powłoka utworzona metodą elektroforezy jest jednorodna i cienka, charakteryzuje się wysoką przezroczystością, odpornością na korozję, wysoką odpornością na warunki atmosferyczne oraz powinowactwem do tekstury metalu.
Elektrostatyczne natryskiwanie proszkowe to proces natryskiwania powłoki proszkowej na powierzchnię elementów aluminiowych za pomocą pistoletu proszkowego, tworząc warstwę organicznego polimeru, która pełni głównie funkcję ochronną i dekoracyjną. Zasada działania elektrostatycznego natryskiwania proszkowego jest w skrócie opisana jako przyłożenie ujemnego napięcia wysokiego do pistoletu proszkowego, uziemienie powlekanego przedmiotu obrabianego i wytworzenie wysokiego pola elektrostatycznego między pistoletem a przedmiotem obrabianym, co jest korzystne dla natryskiwania proszkowego.
Natryskiwanie elektrostatyczne fazą ciekłą odnosi się do procesu obróbki powierzchni polegającego na nakładaniu powłok ciekłych na powierzchnię profili ze stopu aluminium za pomocą pistoletu natryskowego elektrostatycznego w celu utworzenia ochronnej i dekoracyjnej powłoki z polimeru organicznego.
Natryskiwanie fluorowęglowodorami, znane również jako „olej kiurowy”, to zaawansowany proces natryskiwania o wysokich kosztach. Elementy pokryte tą metodą charakteryzują się doskonałą odpornością na blaknięcie, mróz, kwaśne deszcze i inne rodzaje korozji, wysoką odpornością na pękanie i promieniowanie UV oraz są odporne na trudne warunki atmosferyczne. Wysokiej jakości powłoki fluorowęglowodorowe charakteryzują się metalicznym połyskiem, żywymi kolorami i wyraźnym efektem trójwymiarowości. Proces natryskiwania fluorowęglowodorami jest stosunkowo złożony i zazwyczaj wymaga wielokrotnych natrysków. Przed natryskiwaniem konieczne jest przeprowadzenie szeregu procesów obróbki wstępnej, które są stosunkowo złożone i wymagają spełnienia wysokich wymagań.
Czas publikacji: 07-05-2024