К наиболее часто используемым металлическим материалам относятся нержавеющая сталь, алюминиевый сплав, профили из чистого алюминия, цинковый сплав, латунь и т. д. В данной статье основное внимание уделяется алюминию и его сплавам, а также рассматриваются несколько распространенных процессов обработки поверхности, применяемых к ним.
Алюминий и его сплавы легко обрабатываются, обладают богатым набором методов обработки поверхности и создают привлекательные визуальные эффекты, широко используемые во многих изделиях. Однажды я видел видео, где рассказывалось, как корпус ноутбука Apple изготавливается из цельного куска алюминиевого сплава на станке с ЧПУ и подвергается многочисленным видам обработки поверхности, включающим несколько основных процессов, таких как фрезерование с ЧПУ, полировка, высокоглянцевое фрезерование и волочение проволоки.
Для алюминия и алюминиевых сплавов обработка поверхности в основном включает фрезерование с высоким блеском/резку с высоким блеском, пескоструйную обработку, полировку, волочение проволоки, анодирование, распыление и т. д.
1. Высокоглянцевое фрезерование/высокоглянцевая резка
Использование высокоточного оборудования с ЧПУ для резки некоторых деталей из алюминия или алюминиевых сплавов приводит к появлению локальных ярких участков на поверхности изделия. Например, некоторые металлические корпуса мобильных телефонов фрезеруются с круговыми блестящими фасками, в то время как некоторые небольшие металлические детали фрезеруются с одной или несколькими яркими неглубокими прямыми канавками для увеличения яркости поверхности изделия. Некоторые металлические рамки телевизоров высокого класса также используют этот процесс высокоглянцевого фрезерования. При высокоглянцевом фрезеровании/высокоглянцевой резке скорость фрезы весьма специфична. Чем выше скорость, тем ярче блики на резке. И наоборот, эффект бликов не достигается, и на поверхности остаются полосы от инструмента.
2. Пескоструйная обработка
Процесс пескоструйной обработки относится к использованию высокоскоростного потока песка для обработки металлических поверхностей, включая очистку и придание шероховатости металлическим поверхностям, для достижения определенной степени чистоты и шероховатости на поверхности деталей из алюминия и алюминиевых сплавов. Это может не только улучшить механические свойства поверхности детали, повысить ее усталостную прочность, но и повысить адгезию между исходной поверхностью детали и покрытием, что в большей степени способствует долговечности пленки покрытия, а также выравниванию и декоративности покрытия. Было обнаружено, что на некоторых изделиях эффект формирования матовой перламутрово-серебристой поверхности с помощью пескоструйной обработки по-прежнему очень привлекателен, поскольку пескоструйная обработка придает поверхности металлического материала более тонкую матовую текстуру.
3. Полировка
Полирование – это процесс применения механических, химических или электрохимических воздействий для уменьшения шероховатости поверхности заготовки и получения блестящей и ровной поверхности. Полирование оболочки изделия, как правило, применяется не для повышения точности размеров или геометрической формы заготовки (поскольку оно не предназначено для сборки), а для получения гладкой поверхности или эффекта зеркального блеска.
Процессы полировки в основном включают механическую полировку, химическую полировку, электролитическую полировку, ультразвуковую полировку, жидкостную полировку и магнитно-абразивную полировку. Во многих потребительских товарах детали из алюминия и алюминиевых сплавов часто полируются с использованием механической и электролитической полировки, или комбинации этих двух методов. После механической и электролитической полировки поверхность деталей из алюминия и алюминиевых сплавов может приобрести внешний вид, похожий на зеркальную поверхность нержавеющей стали. Металлические зеркала обычно создают у людей ощущение простоты, модности и высокого качества, вызывая у них чувство любви к изделиям любой ценой. Металлическое зеркало должно решать проблему отпечатков пальцев.
4. Анодирование
В большинстве случаев алюминиевые детали (включая алюминий и алюминиевые сплавы) не подходят для гальванопокрытия и не покрываются гальваническим способом. Вместо этого для обработки поверхности используются химические методы, такие как анодирование. Гальванопокрытие на алюминиевых деталях намного сложнее и комплекснее, чем гальванопокрытие на металлических материалах, 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, тем самым влияя на адгезию гальванического слоя; Коэффициент расширения алюминиевых деталей больше, чем у других металлов, что будет влиять на силу связи между покрытием и алюминиевыми деталями; Алюминий является амфотерным металлом, который не очень стабилен в кислых и щелочных гальванических растворах.
Анодирование относится к электрохимическому окислению металлов или сплавов. Если взять в качестве примера изделия из алюминия и алюминиевых сплавов (далее – алюминиевые изделия), алюминиевые изделия помещаются в соответствующий электролит в качестве анодов. Под действием определенных условий и внешнего тока на поверхности алюминиевых изделий образуется слой оксидной пленки алюминия. Этот слой оксидной пленки алюминия повышает твердость поверхности и износостойкость алюминиевых изделий, повышает их коррозионную стойкость, а также использует адсорбционную способность большого количества микропор в тонком слое оксидной пленки, окрашивая поверхность алюминиевых изделий в различные красивые и яркие цвета, обогащая цветовую экспрессию алюминиевых изделий и повышая их эстетичность. Анодирование широко применяется для алюминиевых сплавов.
Анодирование также позволяет придать определённым участкам изделия разные цвета, например, двухцветное анодирование. Таким образом, внешний вид металла изделия может отражать сравнение двух цветов и лучше отражать его уникальное благородство. Однако процесс двухцветного анодирования сложен и дорогостоящ.
5. Волочение проволоки
Процесс поверхностного волочения проволоки – это относительно зрелый процесс, позволяющий формировать ровные линии на поверхности металлических заготовок посредством шлифования для достижения декоративных эффектов. Волочение проволоки позволяет эффективно воссоздать текстуру металла и широко применяется во многих изделиях. Это распространённый метод обработки поверхности металла, любимый многими пользователями. Например, эффекты волочения проволоки широко используются на таких деталях изделий, как торцевые поверхности металлических шарниров настольных ламп, дверные ручки, панели замков, панели управления небольшой бытовой техникой, плиты из нержавеющей стали, панели ноутбуков, крышки проекторов и т. д. Волочение проволоки позволяет создавать эффект сатинирования, а также другие эффекты, готовые к волочению проволоки.
В зависимости от различных поверхностных эффектов волочение металлической проволоки можно разделить на прямое, неупорядоченное, спиральное и т.д. Линейный эффект волочения может быть самым разным. Тонкие следы проволоки можно четко визуализировать на поверхности металлических деталей с помощью технологии волочения. Визуально это можно описать как тонкий волосяной блеск, сияющий на матовом металле, придавая изделию ощущение технологичности и модности.
6. Опрыскивание
Целью поверхностного напыления алюминиевых деталей является не только защита поверхности, но и улучшение внешнего вида. Напыление на алюминиевые детали в основном включает электрофоретическое напыление, электростатическое порошковое напыление, электростатическое жидкофазное напыление и напыление фторуглерода.
Электрофоретическое напыление можно комбинировать с анодированием. Целью предварительной обработки перед анодированием является удаление жира, загрязнений и естественной оксидной пленки с поверхности алюминиевых деталей и формирование равномерной и высококачественной анодированной пленки на чистой поверхности. После анодирования и электролитического окрашивания алюминиевых деталей наносится электрофоретическое покрытие. Покрытие, полученное электрофоретическим методом, получается равномерным и тонким, обладает высокой прозрачностью, коррозионной стойкостью, атмосферостойкостью и сродством к металлической текстуре.
Электростатическое порошковое напыление – это процесс нанесения порошковой краски на поверхность алюминиевых деталей с помощью порошкового распылителя, в результате чего образуется органическая полимерная плёнка, выполняющая преимущественно защитную и декоративную функцию. Принцип работы электростатического порошкового напыления заключается в подаче отрицательного высокого напряжения на порошковый распылитель, что приводит к заземлению окрашиваемой детали и образованию высоковольтного электростатического поля между распылителем и деталью, что благоприятно влияет на процесс порошкового напыления.
Электростатическое распыление жидкой фазы представляет собой процесс обработки поверхности путем нанесения жидких покрытий на поверхность профилей из алюминиевого сплава с помощью электростатического распылительного пистолета для формирования защитной и декоративной органической полимерной пленки.
Фторуглеродное напыление, также известное как «кюриевое масло», — это высокотехнологичный и дорогостоящий процесс напыления. Детали, изготовленные с использованием этого метода напыления, обладают превосходной устойчивостью к выцветанию, морозу, кислотным дождям и другим видам коррозии, высокой трещиностойкостью и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, а также способны выдерживать суровые погодные условия. Высококачественные фторуглеродные покрытия обладают металлическим блеском, яркими цветами и чётким трёхмерным эффектом. Процесс напыления фторуглерода относительно сложен и, как правило, требует нескольких этапов напыления. Перед напылением необходимо провести ряд предварительных процессов, что довольно сложно и предъявляет высокие требования.
Время публикации: 22 мая 2024 г.