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CNC加工金屬表面處理的12種常用方法

2024-07-30 閱讀 1281


一、標(biāo)準(zhǔn)表面處理:

主要是以清潔和去毛刺處理,銑削和工具痕跡可能會遺留。最大表面粗糙度為Ra 125微英寸。所有CNC加工零件默認(rèn)都是這種表面處理方式,不額外應(yīng)用其他表面處理。在機(jī)械加工中銑削后的標(biāo)準(zhǔn)表面處理適用于所有加工材料。

標(biāo)準(zhǔn)表面處理在清潔過程中旨在徹底去除零件表面的油污、銹斑、塵埃、切削液殘留等雜質(zhì),這不僅有助于提升后續(xù)處理的附著力和效果,還能確保零件在使用過程中的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)與性能穩(wěn)定。而去毛刺處理則聚焦于消除零件在加工過程中產(chǎn)生的尖銳邊緣和微小凸起,這些毛刺不僅影響零件的外觀質(zhì)量,還可能在使用過程中造成磨損、劃傷甚至安全隱患。通過精細(xì)的去毛刺工藝,如機(jī)械打磨、電化學(xué)去毛刺或超聲波清洗等方法,可以確保零件表面更加平滑,提升整體加工精度與使用壽命,為后續(xù)的表面處理如涂裝、電鍍等奠定堅實的基礎(chǔ)。

去毛刺

去毛刺3


二、陽極氧化處理:

   1、透明陽極氧化:透明陽極氧化是一種利用電化學(xué)反應(yīng)對鋁型材等金屬表面進(jìn)行處理的工藝,其主要目的是在金屬表面生成一層透明且致密的氧化膜,以提高金屬的耐腐蝕性和美觀度。以下是關(guān)于透明陽極氧化的詳細(xì)解釋:

1.1)定義與原理

定義:透明陽極氧化是將金屬(主要是鋁及其合金)置于適當(dāng)?shù)碾娊庖褐?,通過外加電流的作用,使金屬表面形成一層無色透明的氧化膜的過程。涂層厚度通常在0.0002至0.0012英寸之間,這種處理可能會使零件顏色略微變深。

原理:基于電化學(xué)反應(yīng),當(dāng)金屬置于電解液中時,金屬表面會吸附一層離子(如氧離子、氫離子等)。在外部電流的作用下,這些離子逐漸發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),形成一層氧化膜。這個過程中,電流的極性起著關(guān)鍵作用,使得氧化膜在金屬表面形成一層保護(hù)層。


導(dǎo)電氧化黃


1.2)特點與優(yōu)勢

透明性:生成的氧化膜無色透明,保持了金屬原有的光澤和顏色,同時提高了金屬的美觀度。

耐腐蝕性:氧化膜具有較高的耐腐蝕性,能夠有效抵抗環(huán)境侵蝕,延長金屬的使用壽命。

硬度與耐磨性:氧化膜具有較高的硬度和耐磨性,能夠保護(hù)金屬表面免受機(jī)械損傷。

吸附性:氧化膜表面具有微孔結(jié)構(gòu),能夠吸附各種物質(zhì),如潤滑劑、染料等,從而拓展其應(yīng)用范圍。

環(huán)保性:透明陽極氧化工藝相對環(huán)保,不會對環(huán)境造成污染。


1.3)應(yīng)用領(lǐng)域

透明陽極氧化工藝在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,包括但不限于:

建筑裝飾:用于鋁合金門窗、幕墻等建筑材料的表面處理,提高美觀度和耐腐蝕性。

交通工具:用于汽車、飛機(jī)等交通工具的零部件表面處理,提高耐磨性和抗腐蝕性。

電子產(chǎn)品:用于手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品的外殼表面處理,增加美觀度和質(zhì)感。

日常生活用品:用于鍋碗瓢盆等日用品的表面處理,提高耐腐蝕性和使用壽命。


1.4)注意事項

電解液的選擇:不同的電解液會影響氧化膜的性質(zhì)和顏色,因此需要根據(jù)具體需求選擇合適的電解液。

工藝參數(shù)的控制:電流大小、電壓、溫度、時間等工藝參數(shù)對氧化膜的質(zhì)量和厚度有重要影響,需要嚴(yán)格控制。

后續(xù)處理:為了進(jìn)一步提高氧化膜的性能和應(yīng)用效果,可能需要進(jìn)行封孔、染色等后續(xù)處理。


 三、黑色和彩色陽極氧化

這是兩種不同的金屬表面處理技術(shù),主要應(yīng)用于鋁及其合金等金屬材料上,以提高其耐腐蝕性、耐磨性和美觀度。以下是關(guān)于這兩種陽極氧化技術(shù)的詳細(xì)解析:

色陽極氧化

1.1)定義與原理

黑色陽極氧化是指通過電解作用,在鋁材表面形成一層致密、均勻、微孔的黑色氧化膜的過程。這個過程通常包括標(biāo)準(zhǔn)陽極氧化和電解染色兩個步驟。在標(biāo)準(zhǔn)陽極氧化階段,鋁材表面會形成一層半多孔的氧化鋁層;隨后,通過電解染色技術(shù),將金屬鹽、無機(jī)染料或有機(jī)染料滲透進(jìn)氧化鋁層的孔隙中,形成黑色氧化膜;最后,進(jìn)行密封處理,以關(guān)閉孔隙并捕獲染料,提高氧化膜的硬度和耐腐蝕性。

1.2). 特點與優(yōu)勢

耐腐蝕性:黑色陽極氧化形成的氧化膜具有良好的抗腐蝕能力,能夠抵御多種化學(xué)物質(zhì)的侵蝕,包括常溫下的水、氣體、堿、酸等。

耐熱性:經(jīng)過黑色陽極氧化處理并正確密封的鋁材具有耐熱性,不會因高溫而腐蝕或變色。

美觀性:黑色陽極氧化賦予鋁材漂亮的啞光黑色表面,具有良好的裝飾效果,適用于多種應(yīng)用場景。

耐磨性:氧化膜具有較高的硬度和耐磨性,能夠保護(hù)鋁材表面免受機(jī)械損傷。

手板3


2、彩色陽極氧化

2.1)定義與原理

彩色陽極氧化是指在鋁合金表面通過電解作用形成一層不規(guī)則、多孔、無規(guī)則厚度的氧化膜,并通過控制氧化時間和溫度等參數(shù),使氧化膜表面呈現(xiàn)出不同顏色(如金、銀、青、紫、紅等)的技術(shù)。這種技術(shù)同樣包括陽極氧化和染色兩個步驟,但染色過程中使用的染料和工藝條件與黑色陽極氧化有所不同。

2.2). 特點與優(yōu)勢

裝飾性:彩色陽極氧化賦予鋁材豐富多彩的表面顏色,具有良好的裝飾效果,適用于電子器件、手表、珠寶等領(lǐng)域。

抗腐蝕性:雖然彩色陽極氧化形成的氧化膜厚度較薄,抗腐蝕性能相對較弱,但仍能在一定程度上抵御輕度腐蝕環(huán)境的侵蝕。


彩色氧化


四、硬質(zhì)陽極氧化(Type III)

硬質(zhì)陽極氧化是一種高級的表面處理技術(shù),它能夠在鋁及其合金表面生成一層遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)陽極氧化的厚實、堅硬的氧化膜。這層涂層顯著增強(qiáng)了零件的耐磨性、耐腐蝕性和抗刮擦能力,從而大幅提升了零件的耐用性和使用壽命。此外,硬質(zhì)陽極氧化處理還可作為濕油漆、涂層或其他進(jìn)一步表面處理工藝的理想基底,增強(qiáng)了涂層與基材之間的結(jié)合力。

值得注意的是,盡管硬質(zhì)陽極氧化過程允許一定程度的顏色選擇,但由于其涂層厚度較大(通常達(dá)到0.002英寸至更厚),這可能會使得顏色表現(xiàn)相較于薄涂層更為暗淡或不如預(yù)期鮮艷。然而,這種犧牲在顏色表現(xiàn)上的結(jié)果,換來了更高的物理保護(hù)性能和耐久性,對于許多工業(yè)應(yīng)用來說,這是非常有價值的特點。


硬質(zhì)陽極氧化2

硬質(zhì)陽極氧化(Type III)嚴(yán)格遵循MIL-A-8625標(biāo)準(zhǔn),這是美國軍方制定的一套關(guān)于陽極氧化處理的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,確保了處理過程的質(zhì)量控制和最終產(chǎn)品的性能一致性。符合該標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)陽極氧化處理,廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、國防、重型機(jī)械等領(lǐng)域,對于需要承受極端工作環(huán)境和高強(qiáng)度使用的部件尤為重要。


五、噴丸處理:

噴丸處理是一種精密的表面處理技術(shù),旨在通過精細(xì)的物理沖擊作用來改善零件的表面質(zhì)量和性能。該過程首先涉及對零件進(jìn)行徹底的清潔,以去除表面的油污、銹蝕及雜質(zhì),并同時進(jìn)行去毛刺處理,確保表面平滑無瑕疵。隨后,零件被置于噴丸機(jī)內(nèi),該機(jī)器利用高壓氣流將細(xì)小的玻璃珠或其他硬質(zhì)顆粒(如鋼丸、陶瓷珠等)高速噴射至零件表面。


噴砂


這種高壓噴射過程不僅能夠有效去除表面沉積物、氧化層及舊涂層,還能夠平滑表面粗糙度,消除加工過程中留下的刀痕、模具痕跡及其他細(xì)微不平整。重要的是,噴丸處理過程中施加的沖擊力是經(jīng)過精確控制的,僅達(dá)到足以改善表面質(zhì)量而不至于損傷零件基體材料的程度,從而保證了處理后的零件既具有美觀的啞光外觀,又保留了原有的強(qiáng)度和完整性。

噴丸處理的優(yōu)勢在于其能夠顯著提升零件的耐腐蝕性、疲勞強(qiáng)度以及涂層的附著力。同時,通過調(diào)整噴丸介質(zhì)的類型、尺寸、噴射速度和角度等參數(shù),可以精確控制處理后的表面粗糙度和紋理,以滿足不同應(yīng)用場景對零件表面性能的具體要求。此外,噴丸處理還常被用于零件的預(yù)處理階段,以提高后續(xù)涂層、鍍層或其他表面處理工藝的附著力和均勻性。


六、化學(xué)膜處理(Chem Film):

化學(xué)膜處理:化學(xué)膜處理是一種通過化學(xué)反應(yīng)在金屬表面形成一層薄而致密的保護(hù)膜的技術(shù),該膜層顯著提升了零件的耐腐蝕性,并保持了優(yōu)異的導(dǎo)電性能。這種處理不僅能夠有效阻擋外部腐蝕介質(zhì)的侵蝕,延長零件的使用壽命,還因其良好的導(dǎo)電性而廣泛應(yīng)用于電子、電氣及通訊等領(lǐng)域,確保電流或信號的順暢傳輸。


化學(xué)鍍


作為粉末涂層等后續(xù)涂裝工藝的理想底層,化學(xué)膜處理增強(qiáng)了涂層與基材之間的附著力,提高了涂層的整體穩(wěn)定性和耐久性。值得注意的是,化學(xué)膜處理后的零件表面可能會根據(jù)處理配方和條件的不同,呈現(xiàn)出淡黃色至金色的微妙變化,為零件增添了一抹獨特的金屬光澤。

化學(xué)膜處理所形成的涂層厚度極為微小,通??刂圃?.00001至0.00004英寸之間,這種超薄的膜層幾乎不影響零件的尺寸精度和機(jī)械性能,同時卻能顯著提升其防護(hù)能力。此外,該處理技術(shù)嚴(yán)格遵循MIL-DTL-5541等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),確保了處理質(zhì)量的可靠性和一致性,使得經(jīng)過化學(xué)膜處理的零件能夠滿足各種嚴(yán)格的應(yīng)用要求。


七、無電解鎳鍍層

無電解鎳鍍層(也稱為化學(xué)鍍鎳或自催化鎳鍍):無電解鎳鍍層技術(shù)通過化學(xué)反應(yīng)而非傳統(tǒng)的電解過程,在金屬基材表面均勻沉積一層致密的鎳鍍層。這種處理方式特別適用于形狀復(fù)雜或難以通過電解方法有效鍍覆的不規(guī)則表面,為其提供了卓越的防腐蝕、抗氧化以及耐磨保護(hù)。


無電解鎳鍍層


完成無電解鎳鍍層處理的零件將展現(xiàn)出明亮的鎳色,該鍍層不僅賦予零件美觀的外觀,還能在一定程度上輕微改善底層表面的粗糙度,使整體表面更為平滑。這種平滑度的提升有助于后續(xù)的加工、裝配以及涂裝等工藝步驟的順利進(jìn)行。

在涂層厚度方面,無電解鎳鍍層具有高度的可控性,其厚度可以從0.0001英寸起,根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行調(diào)整。這種靈活性確保了無論是對于需要超薄鍍層以維持零件尺寸精度的場合,還是對于需要更厚鍍層以增強(qiáng)防護(hù)性能的領(lǐng)域,無電解鎳鍍層都能提供理想的解決方案。

此外,無電解鎳鍍層的性能和質(zhì)量嚴(yán)格符合MIL-C-26074等軍事和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)對鍍層的成分、結(jié)構(gòu)、厚度、附著力、耐腐蝕性以及外觀等方面都做出了詳細(xì)的規(guī)定,從而確保了無電解鎳鍍層處理零件在極端環(huán)境下的可靠性和耐久性。


八、電化學(xué)拋光

電化學(xué)拋光是一種先進(jìn)的表面處理技術(shù),它利用電化學(xué)原理結(jié)合機(jī)械作用,對鋼制零件進(jìn)行精細(xì)清潔與拋光處理。該過程通過施加特定電流于零件與電解液之間,促使零件表面金屬原子在電化學(xué)作用下發(fā)生溶解,從而有效減少表面粗糙度、微裂紋、氧化物及其他污染物,達(dá)到減少腐蝕風(fēng)險并顯著提升外觀質(zhì)量的目的。


電解拋光


電化學(xué)拋光不僅能夠使金屬表面呈現(xiàn)出均勻、平滑且高度光亮的鏡面效果,還能夠精確控制去除零件金屬表面的材料厚度,通常在0.0001至0.0025英寸之間,這一精確控制確保了處理后的零件在保持原有尺寸精度的同時,獲得理想的表面質(zhì)量。

此外,電化學(xué)拋光處理過程符合ASTM B912等國際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)對電解液的組成、處理條件、表面質(zhì)量評估等方面做出了詳細(xì)規(guī)定,確保了電化學(xué)拋光處理的一致性和可靠性。因此,電化學(xué)拋光技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械、精密儀器、珠寶飾品等領(lǐng)域,以滿足對零件表面質(zhì)量有極高要求的行業(yè)應(yīng)用。


九、熱處理:

熱處理是一種重要的金屬加工技術(shù),通過加熱和冷卻的方式改變金屬零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu),從而顯著改善其材料性能。這一過程能夠增強(qiáng)金屬的硬度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性等關(guān)鍵屬性,使零件更加適應(yīng)復(fù)雜多變的工作環(huán)境。

值得注意的是,熱處理過程中,金屬零件的顏色可能會發(fā)生變化,這種變化通常比原始材料更深沉,但具體表現(xiàn)取決于所選用的熱處理類型、加熱溫度、保溫時間以及冷卻速度等參數(shù)。這種顏色變化往往是金屬微觀結(jié)構(gòu)變化的直觀反映,但并不直接影響零件的使用性能。


熱處理


熱處理技術(shù)涵蓋了多種類型,其中洛氏硬度熱處理(雖然通常指的是硬度測試而非特定的熱處理工藝,但可能指通過熱處理提高洛氏硬度的過程,如淬火)和退火是兩種常見的代表。淬火等提高硬度的熱處理通過快速冷卻使金屬獲得高硬度和強(qiáng)度;而退火則通過緩慢冷卻來消除應(yīng)力、降低硬度并增加韌性,使金屬更容易加工。

此外,熱處理過程嚴(yán)格遵守ASTM B917等國際標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了熱處理的溫度范圍、時間控制、冷卻方式等關(guān)鍵參數(shù),以確保熱處理結(jié)果的一致性和可靠性。遵循這些標(biāo)準(zhǔn),能夠有效地控制金屬零件的性能變化,滿足特定應(yīng)用的需求。


十、鈍化處理

鈍化處理是一種專為增強(qiáng)不銹鋼及其他特定金屬材料耐腐蝕性能而設(shè)計的表面處理技術(shù)。該處理特別適用于200、300和400系列不銹鋼,以及沉淀硬化、高耐腐蝕性的特殊鋼材。通過在金屬表面形成一層極薄且致密的鈍化膜,鈍化處理有效地隔絕了金屬與環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)(如氧氣、水、酸、堿等)的直接接觸,從而顯著提升了材料的耐腐蝕性能。


鈍化


作為金屬加工流程中的一個重要環(huán)節(jié),鈍化處理往往被安排在包裝前作為最終的清潔和防護(hù)步驟。這一步驟確保了金屬零件在運輸、儲存及使用過程中能夠保持其優(yōu)異的耐腐蝕性能,避免因環(huán)境因素導(dǎo)致的早期腐蝕。

值得注意的是,鈍化處理所形成的鈍化膜厚度極薄,通常僅為約0.0000001英寸(即納米級),盡管厚度微小,但其防護(hù)效果卻極為顯著。這種超薄的鈍化膜不僅不會改變金屬零件的尺寸精度和機(jī)械性能,反而能夠顯著提升其表面質(zhì)量和耐腐蝕性。

鈍化處理過程嚴(yán)格遵循ASTM A967等國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)對鈍化處理的工藝參數(shù)、膜層質(zhì)量、耐腐蝕性能測試等方面都做出了詳細(xì)規(guī)定,確保了鈍化處理的一致性和可靠性。因此,經(jīng)過鈍化處理的金屬零件能夠在各種惡劣環(huán)境下保持長期穩(wěn)定的性能,廣泛應(yīng)用于化工、石油、海洋工程、食品加工等領(lǐng)域。


十一、鍍金:

通過在金屬零件表面沉積一層薄薄的純金/金合金,賦予其卓越的耐腐蝕性和防變色性能。金作為一種貴金屬,不僅擁有迷人的金色外觀,還具備低接觸電阻、出色的導(dǎo)電性和優(yōu)異的可焊性,這些特性使得鍍金處理在電子、通訊、珠寶及精密儀器制造等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。


鍍金2


鍍金處理的規(guī)格和性能參數(shù)遵循MIL-G-45204等國際標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了鍍金層的厚度、純度、附著力、外觀質(zhì)量等關(guān)鍵指標(biāo),以確保鍍金處理的一致性和可靠性。在實際應(yīng)用中,鍍金處理的具體規(guī)格和等級會根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制,常見的分類包括I型、II型或III型,以及A、B或C等級,這些分類主要基于鍍金層的厚度、外觀和性能要求。此外,鍍金處理還會根據(jù)零件的用途和工作環(huán)境被劃分為00、0或1類,以進(jìn)一步滿足特定的應(yīng)用需求。

關(guān)于鍍金處理的涂層厚度,通常控制在0.00002至0.00005英寸之間,這一厚度范圍既能保證鍍金層的良好性能,又能避免不必要的材料浪費。鍍金層的厚度會直接影響其耐腐蝕性、導(dǎo)電性和外觀質(zhì)量,因此在實際操作中需要精確控制鍍金過程中的各項參數(shù)。

最后,鍍金處理的價格和交貨時間會受到多種因素的影響,包括鍍金層的厚度、等級和類別、零件的尺寸和形狀、生產(chǎn)批量以及市場供需狀況等。因此,在訂購鍍金處理服務(wù)時,建議與供應(yīng)商進(jìn)行詳細(xì)的溝通和協(xié)商,以確保獲得滿意的產(chǎn)品和服務(wù)。


十二、粉末涂層

粉末涂層是一種先進(jìn)的表面處理方法,它利用靜電原理將均勻分布的干粉狀涂料(即粉末涂料)吸附到待涂零件表面,隨后通過熱固化過程使涂料熔融并緊密附著于基材上,從而形成一層連續(xù)、保護(hù)性強(qiáng)的彩色表面層。

表面效果多樣化:根據(jù)客戶需求,粉末涂層技術(shù)可輕松實現(xiàn)半光澤至光澤不等的表面效果,為產(chǎn)品增添豐富的視覺層次與質(zhì)感。半光澤效果賦予產(chǎn)品低調(diào)而優(yōu)雅的外觀,而光澤效果則使產(chǎn)品更顯亮麗與高端。


噴粉1


應(yīng)用前提:值得注意的是,粉末涂層技術(shù)通常要求基材表面具備一定的導(dǎo)電性,以確保粉末涂料能夠均勻且有效地附著。這一要求對于選擇合適的基材及進(jìn)行必要的預(yù)處理步驟至關(guān)重要。

啞光與光澤并存:盡管粉末涂層常以其獨特的啞光外觀受到青睞,但現(xiàn)代粉末涂層技術(shù)同樣支持定制化的光澤效果。通過調(diào)整粉末涂料的配方及固化工藝參數(shù),可以精確控制涂層的最終光澤度,滿足客戶的多樣化需求。

涂層厚度控制:粉末涂層的典型厚度范圍在0.006至0.012英寸之間,這一厚度既保證了涂層的防護(hù)性能,又避免了過厚導(dǎo)致的材料浪費和可能影響的功能性問題。精確的涂層厚度控制是粉末涂層技術(shù)的一大優(yōu)勢,它有助于確保涂層質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。

符合國際標(biāo)準(zhǔn):粉末涂層處理嚴(yán)格遵循ASTM D7803等國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)對粉末涂料的性能要求、涂層質(zhì)量、測試方法等方面進(jìn)行了全面規(guī)定,為粉末涂層技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支撐和質(zhì)量保障。


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