Metallin pintakäsittelyllä tarkoitetaan prosesseja, joissa hyödynnetään fysiikan, kemian, metallurgian ja lämpökäsittelyn nykyaikaisia tekniikoita pinnan kunnon ja komponenttien ominaisuuksien muuttamiseksi. Näillä prosesseilla pyritään optimoimaan pinta- ja ydinmateriaalien yhdistelmä vastaamaan vaadittuja suorituskykyvaatimuksia.
Pintakäsittelyn toiminnot:
Paranna pinnan korroosionkestävyyttä ja kulutuskestävyyttä, hidasta, eliminoi ja korjaa pinnan muutoksia ja vaurioita.
Varusta tavallisilla materiaaleilla pinnat, joilla on erityistoimintoja.
Säästä energiaa, pienennä kustannuksia ja paranna ympäristövaikutuksia.
Metallin pintakäsittelyprosessien luokitus:
Pintakäsittely: Tässä menetelmässä materiaalin pinnan morfologiaa, faasikoostumusta, mikrorakennetta, vikatilaa ja jännitystilaa muutetaan fysikaalisilla tai kemiallisilla prosesseilla, jotta saavutetaan vaaditut pintaominaisuudet. Materiaalin kemiallinen koostumus pysyy ennallaan.
Pinnan modifiointitekniikka: Tämä menetelmä käyttää fysikaalisia menetelmiä lisämateriaalien lisäämiseksi substraattiin, jolloin muodostuu seostettu kerros haluttujen pintaominaisuuksien saavuttamiseksi.
Pintojen seostustekniikka: Tässä prosessissa käytetään kemiallisia menetelmiä, jotta lisätyt materiaalit saadaan reagoimaan substraatin kanssa, jolloin muodostuu muunnoskerros haluttujen pintaominaisuuksien saavuttamiseksi.
Pintamuunnospinnoitustekniikka: Tämä prosessi sisältää fysikaalisten ja kemiallisten menetelmien soveltamisen pinnoitteiden, kuten pinnoituksen tai pinnoittamisen, luomiseksi alustalle vaadittujen pintaominaisuuksien saavuttamiseksi ilman, että alusta otetaan mukaan pinnoitteen muodostukseen.
I. Pintamuutostekniikat
Pintakarkaisu Pintakarkaisu on lämpökäsittelymenetelmä, jossa teräksen pinta kuumennetaan nopeasti austeniitin muutoslämpötilaan ja sitten karkaistaan muuttamatta teräksen kemiallista koostumusta tai ydinrakennetta. Pääasiallisia pintakarkaisumenetelmiä ovat liekkikarkaisu ja induktiokuumennus käyttämällä lämmönlähteitä, kuten oksiasetyleeni- tai oksipropaaniliekkejä.
Laserpinnan karkaisu Laserpinnan karkaisussa lasersäteen fokusointi työkappaleen pintaan. Pintakerros kuumennetaan hyvin lyhyessä ajassa sen muuntumislämpötilan tai sulamispisteen yläpuolelle, mitä seuraa nopea jäähdytys. Tämä prosessi kovettaa ja vahvistaa pintaa. Lämmön vaikutusalue on pieni, muodonmuutos on minimaalinen ja prosessi on helppokäyttöinen. Sitä käytetään pääasiassa komponenttien, kuten leimaussuulakkeiden, kampiakselien, nokka-akselien, nokka-akselien, ura-akselien, tarkkuusinstrumenttien kiskojen, nopean terästyökalujen, vaihteiden ja moottorin sylinterivaipan, paikalliseen vahvistamiseen.
Haalarityöstö Shot Peening sisältää suuren määrän nopeita pellettejä ammutaan työkappaleen pintaan, kuten pienet vasarat iskevät metallipintaan. Tämä aiheuttaa plastista muodonmuutosta pinta- ja pohjakerroksissa, mikä vahvistaa komponenttia. Edut: Lisää mekaanista lujuutta, kulutuskestävyyttä, väsymiskestävyyttä ja korroosionkestävyyttä. Sitä käytetään pinnan mattaviimeistelyyn, oksidihilseilyn poistamiseen ja jäännösjännityksen poistamiseen valukappaleista, takeista ja hitseistä.
Telakiillotus Telakiillotukseen liittyy painetta kovilla teloilla tai kiillotustyökaluilla pyörivään työkappaleen pintaan huoneenlämmössä, mikä muuttaa pintaa plastisesti ja kovettaa pinnan, jolloin saadaan sileä, kiillotettu ja vahvistettu pinta, jolla on tietyt kuviot. Käyttökohteet: Sopii komponenteille, joilla on yksinkertainen muoto, kuten lieriömäiset, kartiomaiset ja tasaiset pinnat.
Langanveto Langanveto tarkoittaa metallin pakottamista muotin läpi ulkoisen voiman vaikutuksesta, jolloin metallin poikkileikkauspinta-ala pienenee halutun muodon ja mittojen saavuttamiseksi. Metalli muuttuu tämän prosessin aikana. Sovellukset: Prosessilla voidaan luoda erilaisia koristeellisia viimeistelyjä, kuten suoria viivoja, satunnaisia kuvioita, aaltoja ja spiraalikuvioita.
Kiillotus Kiillotus on pinnan viimeistelyprosessi, joka muokkaa pintaa sileäksi. Vaikka se ei paranna tai säilytä mittatarkkuutta, esikäsittelyolosuhteista riippuen kiillotetut pinnat voivat saavuttaa Ra-arvot välillä 1,6 μm - 0,008 μm.
II. Pintojen seostustekniikat
Kemiallinen pintalämpökäsittely Pintojen seostustekniikan tyypillinen prosessi on kemiallinen pintalämpökäsittely. Tässä prosessissa työkappaleet asetetaan tiettyyn väliaineeseen ja kuumennetaan, jotta väliaineen aktiiviset atomit pääsevät tunkeutumaan pintaan, mikä muuttaa työkappaleen kemiallista koostumusta ja rakennetta sen ominaisuuksien parantamiseksi.
Pintakovettumiseen verrattuna kemiallinen pintalämpökäsittely paitsi muuttaa pinnan mikrorakennetta, myös muuttaa kemiallista koostumusta. Yleisiä kemiallisia lämpökäsittelytyyppejä ovat hiiletys, nitridointi, monielementtinen yhteisdiffuusio ja muun tyyppiset elementtidiffuusiokäsittelyt. Kemiallinen lämpökäsittelyprosessi käsittää kolme päävaihetta: hajoaminen, absorptio ja diffuusio.
Mustatus: Tämä on prosessi, jossa terästä tai teräsosia kuumennetaan ilma-höyryssä tai kemiallisessa liuoksessa, jolloin pintaan muodostuu musta tai sininen oksidikalvo. Tämä prosessi tunnetaan myös nimellä "sinistäminen".
Fosfatointi: Fosfatointiin kuuluu työkappaleen (teräksestä, alumiinista tai sinkistä) upottaminen fosfatointiliuokseen, jonka pinnalle muodostuu kiteinen fosfaattikonversiopinnoite, joka on veteen liukenematon.
Anodisointi: Anodisointi tarkoittaa ensisijaisesti alumiinin ja sen seosten anodisointiprosessia. Tässä prosessissa alumiiniosat upotetaan happamaan elektrolyyttihauteeseen ja altistetaan sähkövirralle. Pinta muodostaa kestävän oksidipinnoitteen, joka tarjoaa korroosionkestävyyden, esteettisen viimeistelyn, sähköeristyksen ja kulutuskestävyyden. Käyttökohteet: Käytetään yleisesti auto- ja ilmailukomponenttien suojakäsittelyihin sekä kodin esineiden ja laitteistojen koristekäsittelyihin.
III. Pintapinnoitustekniikat
Terminen ruiskutus Lämpösuihkutukseen kuuluu metallien tai ei-metallien kuumentaminen niiden sulaan tilaan ja paineilman ruiskuttaminen alustalle. Tämä muodostaa pinnoitteen, joka on tiukasti kiinni pohjamateriaalissa ja antaa halutut fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, kuten kulumisen, korroosion ja lämmönkestävyyden sekä sähköeristyksen. Sovellukset: Käytetään useilla teollisuudenaloilla, mukaan lukien ilmailu, ydinenergia, elektroniikka ja monet muut.
Tyhjiöpinnoitus Tyhjiöpinnoitus on pintakäsittelyprosessi, jossa metallisia ja ei-metallisia ohuita kalvoja kerrostetaan substraateille tyhjiöolosuhteissa haihduttamisen tai sputteroinnin kaltaisilla tekniikoilla. Edut: Tyhjiöpinnoite mahdollistaa ohuiden kerrosten, joilla on erinomainen tarttuvuus, nopea nopeus ja minimaalinen kontaminaatio.
Galvanointi Galvanointi on sähkökemiallinen prosessi, jossa metalli kerrostetaan alustalle metalli-ioneja sisältävästä liuoksesta. Esimerkiksi nikkelipinnoituksessa metallityökappale upotetaan nikkelisuolaliuokseen (NiSO4) ja siihen kohdistetaan tasavirta, jolloin nikkeli laskeutuu työkappaleeseen. Käyttökohteet: Käytetään yleisesti sekä koriste- että toiminnallisiin pinnoitteisiin, kuten korroosionkestävyyteen ja kulumisominaisuuksien parantamiseen.
Kemiallinen höyrypinnoitus (CVD) Kemiallinen höyrypinnoitus (CVD) on menetelmä, jolla kerrostetaan ohuita kalvoja materiaaleille lisäämällä kaasumaisia kemiallisia yhdisteitä, jotka hajoavat substraatin pinnalle. Tuloksena oleva kalvo voi olla metalli- tai yhdistekerroksia kerrostuksen tyypistä riippuen. Sovellukset: CVD:tä käytetään laajalti ilmailu-, auto-, elektroniikka- ja energiateollisuudessa kulutusta kestävien, korroosionkestävien, lämmönkestävien ja sähköä johtavien pinnoitteiden valmistukseen.
Fysikaalinen höyrypinnoitus (PVD) PVD on tyhjiöpinnoitustekniikka, jossa materiaali höyrystetään atomi- tai molekyylimuotoon ja kerrostetaan sitten alustalle. Se sisältää menetelmiä, kuten tyhjöhaihdutus, sputterointi ja ionipinnoitus. PVD-pinnoitteet tunnetaan vahvasta tarttuvuudestaan, tasaisesta paksuudestaan ja kestävyydestään.
Sovellukset: PVD-pinnoitteita käytetään teollisuudenaloilla, kuten kone-, ilmailu-, elektroniikka-, optiikka- ja kevytteollisuus, luomaan ohuita kalvoja, joilla on kulumista, korroosiota, lämmönkestävyyttä ja muita erityisominaisuuksia, kuten sähkönjohtavuus, eristys ja magnetismi.
