Какво се очаква да предостави Surface Engineering
Алуминиевият компонент напуска валцовата мелница с естествен пасивен оксиден филм с дебелина само няколко нанометра. Той защитава метала достатъчно дълго за транспортиране, но е твърде тънък и твърде мек за работна среда, включваща абразия, сол, химикали, многократно почистване или структурно свързване. Повърхностното инженерство заменя този естествен филм с умишлено проектиран слой или с покритие, което се нанася върху него.
Функционалните цели обикновено са комбинация от четири изисквания: устойчивост на корозия, устойчивост на износване, външен вид и адхезия за последваща боя или лепило. Тъй като тези изисквания често са в конфликт, процесите се избират като последователност, а не като отделна операция - почистване, предварителна обработка, растеж на покритието, оцветяване, където е необходимо, и запечатване или втвърдяване.
Анодиране: отглеждане на оксида вместо отлагането му
Анодирането е електрохимичен процес на преобразуване: самата алуминиева повърхност се изразходва и възстановява като порест аноден оксид. Порите са това, което прави процеса толкова гъвкав, защото те могат да приемат багрила и уплътнители.
| Процес | Типична дебелина на покритието | Типична употреба | Бележки |
|---|---|---|---|
| Анодиране със сярна киселина (Тип II) | 5-25 µm | Архитектурни и декоративни елементи, потребителски корпуси | Порести, боядисани, запечатани във вряща вода или с метална солна пломба |
| Твърдо анодиране (Тип III) | 50-100 µm | Износващи се повърхности, цилиндри, плъзгащи се части | Пуснете охладен електролит, за да ограничите изгарянето; по-плътен и по-твърд |
| Анодиране с фосфорна киселина | Тънък, контролиран | Подготовка за залепване на лепило | Създава фина, свързваща се структура, а не слой за износване |
Цветът се получава чрез абсорбиране на багрилото в отворените пори преди запечатване или чрез електролитно оцветяване, където метални соли се отлагат вътре в структурата на порите, за да се получат бронзови и черни тонове, които издържат на избледняване по-добре от органичните багрила. Запечатването хидратира оксида и затваря порите; това е стъпката, която определя дали корозионните характеристики оцеляват години на излагане на открито.
За архитектурни работи готовият аноден филм се оценява спрямо изискванията за ефективност на AAMA 611, а тестовете за корозия следват ASTM B117 или ISO 9227 неутрален солен спрей. Дебелината на покритието и качеството на запечатване се проверяват преди частите да напуснат линията, тъй като и двете са ефективно необратими, след като компонентите са сглобени.
Прахово покритие: Равномерно покритие върху сложна геометрия
Праховото покритие се нанася електростатично, така че заредените частици се увиват около ръбове, вдлъбнатини и вътрешни ъгли, които пистолет за пръскане би пропуснал. След това покритата част се втвърдява в пещ, където прахът се разтапя, тече и кръстосано-свързва в непрекъснат полимерен филм.
Прозорец за лечение.Термореактивните прахове обикновено се втвърдяват при 180-200 градуса, а комбинацията от време-температура определя крайната плътност на кръстосаните връзки.
Външна издръжливост.UV{0}}стабилни пигменти и свързващи системи поддържат цвета и гланца стабилни на открито; флуорополимерните формули увеличават устойчивостта на химикали и атмосферни влияния за индустриални среди.
Обхват на външния вид.Покритията варират от гладък висок гланц до фина текстура и ефекти на бръчки за тактилни и анти{0}}отблясъци повърхности.
Икономия на процеса.Излишният спрей може да се възстанови и използва повторно, което поддържа високо използване на материала в сравнение с течното боядисване, а емисиите на летливи органични съединения са ниски.
Конверсионни покрития и техните не-хроматни заместители
Конверсионните покрития са тънки химически филми, образувани чрез взаимодействие на почистената алуминиева повърхност с вана за обработка. Те не добавят почти никакви промени в размерите, което ги прави идеални за части с-допуски и за подготовка на повърхност за боя или лепило.
Хроматни конверсионни покритияпроизвеждат жълти до зелени филми със само-възстановяващо се поведение и са широко определени за космически алуминиеви сплави. Тяхната производителност се контролира от MIL-DTL-5541, с контрол на процеса на теглото на покритието на единица площ.
Тривалентен хромпроцесите осигуряват подобен външен вид и защита от корозия без шествалентен хром, което опростява обработката на отпадъците и защитата на работниците.
Титан-циркониеви системиосигуряват филми без{0}}хром, подходящи за архитектурни и общи промишлени части, и са съвместими с линии за прахово боядисване.
Лечение на базата на фосфорна киселинасъздават фина оксидна структура, която подобрява адхезивното свързване в автомобилните възли.
Механични повърхностни обработки
Не всяко изискване за повърхността се решава чрез химия. Механичните обработки променят топографията и състоянието на остатъчното напрежение на повърхностния слой.
| Лечение | Ефект върху повърхността | Типичен компонент |
|---|---|---|
| Прострелване | Въвежда остатъчно напрежение при натиск | Критични-умора скоби и изковки |
| Електрополиране | Премахва микро-примесите и изравнява микро-грапавините | Почистете{0}}критичния и медицински хардуер |
| Довършване с четка | Създава насочена декоративна текстура | Архитектурни панели и обшивки |
| Лазерна аблация | Генерира контролирани микро{0}}кратери | Отвори-задържащи масло цилиндри |
| Вибрационно полиране | Почиства и смесва вътрешните канали | Топлообменници и колектори |
Дробното уплътняване е единственият процес в тази група, който действа под повърхността: индуцираният компресивен слой забавя появата на пукнатини от умора, поради което е посочен за циклично натоварени алуминиеви части, а не само за външен вид.
Усъвършенствани и функционални покрития
Когато конвенционалното анодиране или боядисване не е достатъчно, плазменото електролитно окисляване превръща повърхността в дебел керамичен -оксиден слой с висока устойчивост на топлина и износване. Физическото отлагане на пари нанася твърди нитридни филми като алуминиев титанов нитрид върху режещи инструменти и износващи се части. Сол-гел химията осигурява прозрачни слоеве против-пръстови отпечатъци и лесни-почистващи се слоеве за повърхности на корпуса, докато нанокомпозитните бои повишават устойчивостта на надраскване при нанасяне на прозрачно покритие. Проводимите покрития се използват там, където е необходимо електромагнитно екраниране около чувствителната електроника.
Изборът между тези маршрути следва доминиращия режим на отказ. Част, която се поврежда поради износване, се нуждае от твърд слой; част, която се поврежда поради корозия, се нуждае от бариера или само-възстановяващ се филм; част, която се поврежда от умора, се нуждае от поле на натиск; част, която се поврежда поради загуба на боя, се нуждае от насърчаване на адхезията на интерфейса.
Често задавани въпроси
В: Как анодирането защитава алуминиева повърхност?
Електрохимичният растеж превръща повърхностния метал в порест слой от алуминиев оксид. Анодирането със сярна киселина произвежда плътни филми от приблизително 5-25 µm за архитектурни части, твърдото анодизиране в охладен електролит създава 50-100 µm износващи се слоеве, абсорбцията на багрилото добавя цвят преди запечатването, а запечатването във вряща вода хидратира оксида, за да затвори порите.
В: Какви са основните предимства на праховото боядисване?
Електростатичното приложение осигурява равномерно покритие върху сложна геометрия, втвърдяването при 180-200 градуса образува кръстосано-свързана полимерна мрежа, устойчивите на ултравиолетови лъчи пигменти поддържат външния цвят стабилен, налични са текстурирани покрития за тактилни ефекти, а флуорополимерните класове добавят химическа устойчивост за промишлени услуги.
В: Как действат преходните покрития?
Те образуват тънък, само{0}}възстановяващ се химически филм чрез реакция с повърхността. Хроматните системи се използват за космически сплави, тривалентният хром и титан-циркониевите системи са алтернативи без-хром, а обработките с фосфорна киселина подобряват адхезивното свързване в автомобилните сглобки.
В: Кои механични обработки подобряват живота при умора?
Дробно уплътняване, тъй като предизвиква компресивен слой от остатъчно напрежение, който забавя появата на пукнатини от умора. Електрополирането, довършването с четка, лазерната аблация и вибрационното полиране променят грапавостта, външния вид или отломките, а не състоянието на напрежение.
В: Несъдържащите{0}}хром предварителни обработки толкова добри ли са, колкото и хроматните конверсионни покрития?
За много архитектурни и общи промишлени части титан-циркониевите филми съответстват на хроматните системи по отношение на адхезията на боята и ефективността на корозия. За аерокосмическите сплави с високо -търсене алтернативните процеси се квалифицират спрямо същото тегло на покритието и критерии за приемане на солен спрей, преди да бъде разрешена замяната.
