Обработка поверхности металла — это процесс искусственного формирования поверхностного слоя на поверхности металлического основного материала, отличающегося от механических, физических и химических свойств основы. Целью обработки поверхности является обеспечение коррозионной стойкости, износостойкости, декоративности или других особых функциональных требований продукта. Для металлических отливок наиболее часто используемые методы обработки поверхности: механическая полировка, химическая обработка, термическая обработка поверхности и напыление поверхности. Предварительная обработка поверхности металлических отливок заключается в очистке, зачистке, снятии заусенцев, обезжиривании и раскислении поверхности заготовки.
Есть два объяснения обработки поверхности. Одним из них является универсальная обработка поверхности, которая включает в себя множество физических и химических методов, включая предварительную обработку, гальваническое покрытие, окраску, химическое оксидирование, термическое напыление и т. д.; другой - узко определенная обработка поверхности. То есть только обработка, включающая пескоструйную очистку, полировку и т. д., то, что мы часто называем предварительной обработкой.
| Обработка поверхности | Приложения |
| Цинкование | Отливки из легированных сталей, отливки из углеродистой стали, детали порошковой металлургии. |
| Химическое цинкование | Электрохимическое цинкование на стальных деталях. |
| Химическое никелирование | Химическое никелирование деталей из стали, нержавеющей стали, алюминия и меди. |
| Оловянно-цинковое покрытие | Оловянно-цинковое покрытие стальных деталей. |
| Хромирование | Отливки из легированной стали, отливки из сплавов на основе меди |
| Никелирование | Химическое никелирование деталей из стали, нержавеющей стали и алюминия. |
| Хром-никелевое покрытие | Латунные детали, бронзовые детали |
| Цинк Никелирование | Стальное литье, латунное литье, детали из бронзового литья. |
| Медно-никель-хромирование | Медно-никель-хромирование деталей из стали, нержавеющей стали, алюминия. |
| Меднение | Покрытие стальных деталей |
| Анодирование | Анодирование и твердое анодирование алюминиевого профиля, механическая обработка и литье под давлением алюминиевых деталей. |
| Рисование | Покраска и сушка пленки на деталях из железа, алюминия, нержавеющей стали и стали. |
| Кислотная очистка | Кислотная очистка отливок из нержавеющей стали, термообработанных деталей, деталей из суперсплавов, алюминиевых и титановых сплавов. |
| Пассивация | Пассивация всех видов нержавеющей стали. |
| Фосфатирование | Фосфатирование цинка и марганца обычных отливок и обрабатываемых деталей. |
| Электрофорез | Электрофорез на стальных деталях |
| Электролитическая полировка | Электролитическая полировка деталей из нержавеющей стали. |
| Рисование проволоки | Детали из нержавеющей стали методом литья, сварки и ковки. |
1. Предварительная обработка поверхности
В процессе обработки, транспортировки, хранения и т. д. на поверхности металлических заготовок часто образуется оксидная окалина, ржавый формовочный песок, сварочный шлак, пыль, масло и другие загрязнения. Чтобы покрытие прочно держалось на поверхности заготовки, перед покраской поверхность заготовки необходимо очистить. В противном случае это не только повлияет на силу сцепления и коррозионную стойкость покрытия с металлом, но и сделает основной металл, даже если он покрыт покрытием. Он может продолжать корродировать под защитой слоя, вызывая отслоение покрытия, что влияет на механические свойства и срок службы заготовки. Видно, что целью предварительной обработки поверхности металлических заготовок является создание хорошей подложки, соответствующей требованиям к покрытию, получение защитного слоя хорошего качества и продление срока службы изделия.
2. Механическая обработка
В основном это полировка валиком с проволочной щеткой, дробеструйная обработка и пескоструйная обработка.
Полировка щеткой заключается в том, что щеточный валик приводится в движение двигателем, а щеточный валик вращается с высокой скоростью по верхней и нижней поверхностям полосы в направлении, противоположном движению прокатывающей детали, для удаления оксидной окалины. Окалина оксида железа смывается с помощью закрытой системы промывки циркуляционной охлаждающей водой.
Дробеструйная очистка — это метод использования центробежной силы для ускорения снаряда и его попадания на заготовку для удаления ржавчины и очистки. Однако дробеструйная очистка имеет низкую гибкость и ограничена площадкой. Он немного слепит при очистке заготовки, и на внутренней поверхности заготовки легко образуются мертвые углы, которые невозможно очистить. Конструкция оборудования сложна, имеется множество изнашиваемых деталей, особенно быстро изнашиваются лезвия и другие детали, много человеко-часов на техническое обслуживание, высокая стоимость и большие единовременные инвестиции. При использовании дробеструйной обработки для обработки поверхности сила удара велика, а эффект очистки очевиден.
Однако обработка тонких пластин методом дробеструйной обработки может легко деформировать заготовку, и стальная дробь ударяется о поверхность заготовки (независимо от дробеструйной обработки или дробеструйной обработки), деформируя металлическую подложку. Поскольку оксид феррожелеза и оксид феррожелеза не пластичны, они разрушаются. После отслаивания масляная пленка деформируется вместе с материалом, поэтому дробеструйная обработка и дробеструйная очистка не позволяют полностью удалить масляные пятна на заготовке с масляными пятнами. Среди существующих способов обработки поверхности деталей наилучший эффект очистки дает пескоструйная обработка. Пескоструйная очистка подходит для очистки поверхности заготовки с более высокими требованиями.
3. Плазменная обработка
Плазма представляет собой совокупность положительно заряженных положительных и отрицательных частиц (включая положительные ионы, отрицательные ионы, электроны, свободные радикалы и различные активные группы и т. д.). Положительные и отрицательные заряды равны. Поэтому ее называют плазмой, которая является четвертым состоянием, в котором существует вещество помимо твердого, жидкого и газообразного состояний – состояние плазмы. Плазменный поверхностный процессор состоит из генератора плазмы, трубопровода подачи газа и плазменного сопла. Генератор плазмы генерирует энергию высокого давления и высокой частоты в стальной трубе сопла, которая активируется и контролируется для генерации низкотемпературной плазмы в тлеющем разряде с помощью сжатого воздуха. Плазма распыляется на поверхность заготовки.
Когда плазма встречается с поверхностью обрабатываемого объекта, объект изменяется и происходят химические реакции. Поверхность была очищена, а углеводородные загрязнения, такие как жир и вспомогательные присадки, были удалены, или протравлены и приданы шероховатости, или образовали плотный сшитый слой, или были введены кислородсодержащие полярные группы (гидроксил, карбоксил), эти группы эффект усиления адгезии различных материалов покрытия и был оптимизирован для нанесения адгезии и окраски. В результате применения плазменной обработки поверхности можно получить очень тонкую поверхность высокопрочного покрытия, что полезно для склеивания, нанесения покрытия и печати. Для увеличения адгезии нет необходимости в других машинах, химической обработке и других прочных компонентах.
4. Электрохимический метод.
Электрохимическая обработка поверхности использует электродную реакцию для образования покрытия на поверхности заготовки, которая в основном включает гальваническое покрытие и анодное окисление.
При этом заготовка находится катодом в растворе электролита. Процесс формирования покрытия на поверхности под действием внешнего тока называется гальванопокрытием. Слой покрытия может быть металлом, сплавом, полупроводником или содержать различные твердые частицы, например меднение, никелирование и т. д.
Находясь в растворе электролита, заготовка является анодом. Процесс образования оксидной пленки на поверхности под действием внешнего тока называется анодированием, как и анодирование алюминиевого сплава. Окислительная обработка стали может осуществляться химическими или электрохимическими методами. Химический метод заключается в помещении заготовки в окислительный раствор и использовании химического воздействия для образования оксидной пленки на поверхности заготовки, например, воронения стали.
5. Химические методы
Поверхностная обработка химическим методом не имеет токового воздействия, а использует взаимодействие химических веществ для формирования слоя покрытия на поверхности заготовки. Основными методами являются химическая конверсионная обработка покрытия и химическое осаждение.
В растворе электролита на металлическую заготовку не воздействует внешний ток, а химическое вещество в растворе взаимодействует с заготовкой, образуя на ее поверхности покрытие, что называется химической конверсионной пленочной обработкой. Такие как воронение, фосфатирование, пассивация и обработка солью хрома на поверхности металла. В растворе электролита происходит каталитическая обработка поверхности детали без воздействия внешнего тока. В растворе из-за восстановления химических веществ процесс нанесения определенных веществ на поверхность заготовки с образованием покрытия называется химическим осаждением, например химическим никелированием, химическим меднением и т. д.
6. Метод горячей обработки
Метод горячей обработки заключается в плавлении или термической диффузии материала в условиях высокой температуры с образованием покрытия на поверхности заготовки. Основные методы следующие:
1) Покрытие горячим погружением
Процесс помещения металлической заготовки в расплавленный металл для образования покрытия на ее поверхности называется горячим погружением, например, горячее цинкование и горячее погружение в алюминий.
2) Термическое напыление
Процесс распыления расплавленного металла и распыления его на поверхность заготовки для образования покрытия называется термическим напылением, например, термическое напыление цинка и термическое напыление алюминия.
3) Горячее тиснение
Процесс нагрева и прижатия металлической фольги к поверхности заготовки с образованием слоя покрытия называется горячим тиснением, например, горячим тиснением алюминиевой фольги.
4) Химико-термическая обработка
Процесс, при котором заготовка контактирует с химическими веществами и нагревается, а определенный элемент попадает на поверхность заготовки при высокой температуре, называется химико-термической обработкой, такой как азотирование и науглероживание.
7. Электрофорез
В качестве электрода заготовка помещается в проводящую водорастворимую или водоэмульсионную краску и образует цепь с другим электродом в краске. Под действием электрического поля раствор покрытия диссоциирует на заряженные ионы смолы, катионы движутся к катоду, а анионы – к аноду. Эти заряженные ионы смолы вместе с адсорбированными частицами пигмента подвергаются электрофорезу на поверхности заготовки, образуя покрытие. Этот процесс называется электрофорезом.
8. Электростатическое распыление.
Под действием электрического поля постоянного тока высокого напряжения распыленные отрицательно заряженные частицы краски направляются на положительно заряженную заготовку, образуя пленку краски, что называется статическим распылением.
Время публикации: 12 сентября 2021 г.