К наиболее часто используемым металлическим материалам относятся нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы, профили из чистого алюминия, цинковые сплавы, латунь и т. д. Данная статья в основном посвящена алюминию и его сплавам, в ней рассматриваются несколько распространенных методов обработки поверхности, используемых для них.
Алюминий и его сплавы обладают такими характеристиками, как простота обработки, богатый выбор методов обработки поверхности и хорошие визуальные эффекты, поэтому они широко используются во многих изделиях. Однажды я видел видео, в котором показывалось, как корпус ноутбука Apple изготавливается из цельного куска алюминиевого сплава с использованием станков с ЧПУ и подвергается многоступенчатой обработке поверхности, включающей в себя несколько основных процессов, таких как фрезерование на станках с ЧПУ, полировка, шлифовка до блеска и волочение проволоки.
Для алюминия и алюминиевых сплавов обработка поверхности в основном включает в себя шлифовку/резку для придания блеска, пескоструйную обработку, полировку, волочение проволоки, анодирование, напыление и т. д.
1. Фрезерование/резка с высоким блеском
Использование высокоточных станков с ЧПУ для обработки некоторых деталей из алюминия или алюминиевых сплавов приводит к образованию локальных светлых участков на поверхности изделия. Например, некоторые металлические корпуса мобильных телефонов обрабатываются с помощью круга светлых фасок, а некоторые небольшие металлические детали фрезеруются с одной или несколькими светлыми неглубокими прямыми канавками для повышения блеска поверхности изделия. Этот процесс высокоглянцевой фрезеровки также применяется для изготовления металлических рамок для высококачественных телевизоров. При высокоглянцевой фрезеровке/высокоглянцевой резке скорость фрезы имеет определённые параметры. Чем выше скорость, тем ярче блики на поверхности. И наоборот, если блики не образуются, могут появиться следы от инструмента.
2. Пескоструйная обработка
Пескоструйная обработка подразумевает использование высокоскоростного потока песка для обработки металлических поверхностей, включая очистку и придание шероховатости металлическим поверхностям, с целью достижения определенной степени чистоты и шероховатости на поверхности деталей из алюминия и алюминиевых сплавов. Это позволяет не только улучшить механические свойства поверхности детали, повысить усталостную прочность, но и увеличить адгезию между исходной поверхностью детали и покрытием, что более благоприятно сказывается на долговечности покрытия, а также на его выравнивании и декорировании. Было установлено, что на некоторых изделиях эффект формирования матовой перламутровой серебристой поверхности с помощью пескоструйной обработки остается очень привлекательным, поскольку пескоструйная обработка придает поверхности металлического материала более тонкую матовую текстуру.
3. Полировка
Полировка — это процесс использования механических, химических или электрохимических воздействий для уменьшения шероховатости поверхности заготовки с целью получения блестящей и ровной поверхности. Полировка корпуса изделия в основном используется не для улучшения точности размеров или геометрической формы заготовки (поскольку цель не связана со сборкой), а для получения гладкой поверхности или эффекта зеркального блеска.
К основным процессам полировки относятся механическая полировка, химическая полировка, электролитическая полировка, ультразвуковая полировка, полировка в жидкостях и магнитоабразивная полировка. Во многих потребительских товарах детали из алюминия и алюминиевых сплавов часто полируются с использованием механической и электролитической полировки или их комбинации. После механической и электролитической полировки поверхность деталей из алюминия и алюминиевых сплавов приобретает вид, похожий на зеркальную поверхность нержавеющей стали. Металлические зеркала обычно вызывают у людей ощущение простоты, моды и роскоши, пробуждая в них любовь к продукту любой ценой. Металлическое зеркало должно решать проблему отпечатков пальцев.
4. Анодирование
В большинстве случаев алюминиевые детали (включая алюминий и алюминиевые сплавы) не подходят для гальванического покрытия и не подвергаются ему. Вместо этого для обработки поверхности используются химические методы, такие как анодирование. Гальваническое покрытие алюминиевых деталей гораздо сложнее и трудоемче, чем гальваническое покрытие металлических материалов, таких как сталь, цинковый сплав и медь. Основная причина заключается в том, что алюминиевые детали склонны к образованию оксидной пленки на кислороде, что серьезно влияет на адгезию гальванического покрытия; при погружении в электролит отрицательный электродный потенциал алюминия склонен к вытеснению ионами металла с относительно положительным потенциалом, что влияет на адгезию гальванического слоя; коэффициент теплового расширения алюминиевых деталей больше, чем у других металлов, что влияет на прочность сцепления между покрытием и алюминиевыми деталями; алюминий является амфотерным металлом, который не очень стабилен в кислых и щелочных растворах для гальванического покрытия.
Анодное окисление — это электрохимическое окисление металлов или сплавов. В качестве примеров рассмотрим алюминий и изделия из алюминиевых сплавов (далее — алюминиевые изделия). Аноды из алюминиевых изделий помещают в соответствующий электролит. При определенных условиях и внешнем токе на поверхности изделий из алюминиевых сплавов образуется слой оксида алюминия. Этот слой оксида алюминия повышает твердость поверхности и износостойкость изделий из алюминиевых сплавов, улучшает их коррозионную стойкость, а также использует адсорбционную способность большого количества микропор в тонком слое оксида, окрашивая поверхность изделий из алюминиевых сплавов в различные красивые и яркие цвета, обогащая цветовую палитру и повышая их эстетическую привлекательность. Анодирование широко применяется для алюминиевых сплавов.
Анодирование также позволяет придать изделию различные цвета на отдельных участках, например, двухцветное анодирование. Таким образом, внешний вид металла изделия может отражать сочетание двух цветов и лучше подчеркивать уникальное благородство изделия. Однако процесс двухцветного анодирования сложен и дорог.
5. Проволочное волочение
Процесс поверхностной волочения проволоки — это относительно отработанная технология, позволяющая формировать ровные линии на поверхности металлических заготовок путем шлифовки для достижения декоративных эффектов. Поверхностное волочение проволоки эффективно отражает текстуру металлических материалов и широко используется во многих изделиях. Это распространенный метод обработки металлических поверхностей, пользующийся популярностью у многих пользователей. Например, эффекты волочения проволоки часто используются на таких деталях изделий, как торцевые поверхности металлических соединительных штифтов настольных ламп, дверные ручки, декоративные накладки замков, панели управления мелкой бытовой техники, плиты из нержавеющей стали, панели ноутбуков, крышки проекторов и т. д. Волочение проволоки позволяет получить матовый эффект, а также другие эффекты, которые можно получить с помощью этой технологии.
В зависимости от различных эффектов поверхности, волочение металлической проволоки можно разделить на прямое волочение, хаотичное волочение, спиральное волочение и т.д. Линейный эффект волочения проволоки может значительно варьироваться. С помощью технологии волочения проволоки на поверхности металлических деталей можно четко отобразить тонкие следы проволоки. Визуально это можно описать как блеск тончайших волосков на матовом металле, придающий изделию ощущение технологичности и стиля.
6. Опрыскивание
Целью поверхностного напыления алюминиевых деталей является не только защита поверхности, но и улучшение внешнего вида деталей. К основным методам напыления алюминиевых деталей относятся электрофоретическое покрытие, электростатическое порошковое напыление, электростатическое жидкофазное напыление и фторуглеродное напыление.
Электрофоретическое напыление может сочетаться с анодированием. Целью предварительной обработки анодированием является удаление жира, примесей и естественной оксидной пленки с поверхности алюминиевых деталей, а также формирование равномерной и высококачественной анодной пленки на чистой поверхности. После анодирования и электролитического окрашивания алюминиевых деталей наносится электрофоретическое покрытие. Покрытие, образованное электрофоретическим методом, является равномерным и тонким, обладает высокой прозрачностью, коррозионной стойкостью, высокой атмосферостойкостью и способностью к формированию текстуры металла.
Электростатическое порошковое напыление — это процесс нанесения порошкового покрытия на поверхность алюминиевых деталей с помощью порошкового распылителя, образующего слой органической полимерной пленки, которая в основном выполняет защитную и декоративную функцию. Принцип работы электростатического порошкового напыления кратко описывается следующим образом: к порошковому распылителю подается отрицательное высокое напряжение, покрывающее заготовку, и заземляется, создавая высоковольтное электростатическое поле между распылителем и заготовкой, что благоприятно сказывается на процессе порошкового напыления.
Электростатическое жидкофазное напыление — это процесс обработки поверхности, при котором жидкие покрытия наносятся на поверхность профилей из алюминиевого сплава с помощью электростатического распылителя для образования защитной и декоративной органической полимерной пленки.
Фторуглеродное напыление, также известное как «кюриевое масло», — это высокотехнологичный и дорогостоящий процесс напыления. Детали, обработанные этим методом, обладают превосходной устойчивостью к выцветанию, морозу, кислотным дождям и другим видам коррозии, высокой трещиностойкостью и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, а также могут выдерживать суровые погодные условия. Высококачественные фторуглеродные покрытия имеют металлический блеск, яркие цвета и четкое трехмерное ощущение. Процесс фторуглеродного напыления относительно сложен и обычно требует нескольких обработок. Перед напылением необходимо провести ряд предварительных обработок, что является довольно сложной и требует высоких требований.
Дата публикации: 07 мая 2024 г.