一般的に使用される金属材料には、ステンレス鋼、アルミニウム合金、純アルミニウムプロファイル、亜鉛合金、真鍮などがあります。この記事では主にアルミニウムとその合金に焦点を当て、それらに使用されるいくつかの一般的な表面処理プロセスを紹介します。
アルミニウムとその合金は、加工が容易で、表面処理方法が豊富で、視覚効果に優れているという特徴があり、多くの製品に広く使用されています。かつて、Appleのノートパソコンの筐体が、CNC加工機を用いて一枚のアルミニウム合金から加工され、CNCフライス加工、研磨、高光沢フライス加工、伸線加工といった複数の主要工程を含む複数の表面処理が施される様子を紹介するビデオを見たことがあります。
アルミニウムおよびアルミニウム合金の場合、表面処理には主に高光沢フライス加工/高光沢切断、サンドブラスト、研磨、伸線加工、陽極酸化処理、スプレー加工などが含まれます。
1. 高光沢フライス加工/高光沢切削
高精度CNC加工機を用いてアルミニウムまたはアルミニウム合金部品の細部を切削加工することで、製品表面に局所的な明るい部分が生じます。例えば、携帯電話の金属シェルの一部には、円状の明るい面取りが施され、また、金属の外観を損なわない小さな部分には、1つまたは複数の明るい浅い直線溝が切削加工され、製品表面の輝度が向上します。一部の高級テレビの金属フレームにも、この高光沢フライス加工が施されています。高光沢フライス加工/高光沢切削加工におけるフライスカッターの速度は非常に重要で、速度が速いほど切削ハイライトは明るくなります。逆に、ハイライト効果が得られず、工具跡が残りやすくなります。
2. サンドブラスト
サンドブラスト加工とは、高速の砂の流れを用いて金属表面を処理することを指し、金属表面の洗浄や粗面化などを行い、アルミニウムおよびアルミニウム合金部品の表面に一定の清浄度と粗さを実現します。部品表面の機械的性質を向上させ、部品の耐疲労性を向上させるだけでなく、部品の元の表面とコーティングとの密着性を高め、コーティング膜の耐久性やコーティングの平滑化、装飾性にもより効果的です。一部の製品では、サンドブラストによるマットパールシルバーの表面形成効果が依然として非常に魅力的であることが分かっており、サンドブラストは金属材料の表面に繊細なマットな質感を与えます。
3. 研磨
研磨とは、機械的、化学的、または電気化学的作用を用いてワークピースの表面粗さを低減し、明るく平坦な表面を得るプロセスを指します。製品シェルの研磨は、主にワークピースの寸法精度や幾何学的形状精度を向上させるためではなく（組み立てを考慮していないため）、滑らかな表面や鏡面光沢の外観効果を得るために使用されます。
研磨工程には、主に機械研磨、化学研磨、電解研磨、超音波研磨、流体研磨、磁気研磨などがあります。多くの消費財において、アルミニウムおよびアルミニウム合金部品は、機械研磨と電解研磨、あるいはこれら2つの方法の組み合わせで研磨されています。機械研磨と電解研磨を経たアルミニウムおよびアルミニウム合金部品の表面は、ステンレス鋼の鏡面のような外観を実現できます。金属製の鏡は、人々にシンプルさ、ファッション性、高級感を与え、何としても製品に愛着を感じさせます。金属製の鏡は、指紋がつきにくいという課題を解決しなければなりません。
4. 陽極酸化処理
ほとんどの場合、アルミニウム部品（アルミニウムおよびアルミニウム合金を含む）は電気めっきに適していないため、電気めっきは行われません。代わりに、表面処理には陽極酸化などの化学的方法が使用されます。アルミニウム部品への電気めっきは、鋼、亜鉛合金、銅などの金属材料への電気めっきよりもはるかに困難で複雑です。主な理由は、アルミニウム部品は酸素上に酸化膜を形成しやすく、これが電気めっきコーティングの密着性に重大な影響を与えるためです。電解液に浸漬すると、アルミニウムの負極電位は比較的正の電位を持つ金属イオンと置換されやすく、それによって電気めっき層の密着性に影響を与えます。アルミニウム部品の膨張係数は他の金属よりも大きく、コーティングとアルミニウム部品間の結合力に影響を与えます。アルミニウムは両性金属であり、酸性およびアルカリ性電気めっき溶液中ではあまり安定していません。
陽極酸化とは、金属または合金を電気化学的に酸化することを指します。アルミニウムおよびアルミニウム合金製品（以下、アルミニウム製品）を例にとると、アルミニウム製品は対応する電解質に陽極として配置されます。特定の条件と外部電流の下で、アルミニウム製品の表面にアルミニウム酸化物の膜層が形成されます。このアルミニウム酸化物の膜層は、アルミニウム製品の表面硬度と耐摩耗性を向上させ、アルミニウム製品の耐食性を高めるとともに、酸化膜の薄層にある多数の微細孔の吸着能力を利用して、アルミニウム製品の表面をさまざまな美しく鮮やかな色に着色し、アルミニウム製品の色彩表現を豊かにし、美観を高めます。陽極酸化はアルミニウム合金で広く使用されています。
陽極酸化処理は、製品の特定の領域に異なる色を付与することもできます。例えば、2色陽極酸化処理などです。これにより、製品の金属外観は2色の違いを反映し、製品独自の高級感をよりよく表現することができます。しかし、2色陽極酸化処理のプロセスは複雑でコストがかかります。
5. 伸線加工
表面伸線加工は、金属ワークピースの表面に研磨により規則的な線を形成し、装飾効果を実現する比較的成熟した加工方法です。金属表面伸線加工は、金属素材の質感を効果的に反映できるため、多くの製品に広く利用されています。一般的な金属表面処理方法であり、多くのユーザーに愛されています。例えば、電気スタンドの金属ジョイントピンの端面、ドアハンドル、錠前トリムパネル、小型家電製品のコントロールパネル、ステンレス製ストーブ、ノートパソコンのパネル、プロジェクターカバーなど、金属の伸線加工効果は製品部品によく使用されています。伸線加工は、サテンのような効果だけでなく、伸線加工に適した他の効果も形成できます。
金属伸線加工は、表面効果の違いによって、直線伸線、乱線伸線、螺旋伸線などに分けられます。伸線加工の線効果は大きく異なります。伸線加工技術を用いることで、金属部品の表面に微細な線跡を鮮明に表現することができます。視覚的には、マットな金属に輝く細い毛髪のような光沢を放ち、製品にハイテク感とファッション感を与えます。
6. スプレー
アルミニウム部品への表面塗装の目的は、表面を保護するだけでなく、アルミニウム部品の外観効果を高めることにあります。アルミニウム部品の塗装処理には、主に電気泳動塗装、静電粉体塗装、静電液相塗装、フッ素樹脂塗装などがあります。
電気泳動塗装は、陽極酸化処理と組み合わせることができます。陽極酸化処理の前処理は、アルミニウム部品の表面から油脂、不純物、自然酸化膜を除去し、清浄な表面に均一で高品質な陽極酸化皮膜を形成することを目的としています。アルミニウム部品に陽極酸化処理と電解着色を施した後、電気泳動塗装を施します。電気泳動塗装によって形成される皮膜は均一で薄く、高い透明性、耐腐食性、耐候性、金属の質感との親和性を備えています。
静電粉体噴霧法は、粉体噴霧ガンを用いてアルミニウム部品の表面に粉体塗料を噴霧するプロセスであり、主に保護および装飾の役割を果たす有機ポリマー膜層を形成します。静電粉体噴霧法の動作原理を簡単に説明すると、粉体噴霧ガンに負の高電圧を印加し、塗布されたワークピースを接地することで、ガンとワークピースの間に高電圧の静電場を形成し、粉体噴霧に有利な効果をもたらします。
静電液相噴霧とは、静電噴霧ガンを使用してアルミニウム合金プロファイルの表面に液体コーティングを塗布し、保護および装飾用の有機ポリマーフィルムを形成する表面処理プロセスを指します。
フッ素樹脂スプレー塗装は「キュリウムオイル」とも呼ばれ、高価な高級スプレー塗装プロセスです。この塗装プロセスを採用した部品は、優れた耐退色性、耐霜性、酸性雨などの腐食耐性、強力な耐亀裂性、耐紫外線性を備え、過酷な気象環境にも耐えることができます。高品質のフッ素樹脂コーティングは、金属光沢、鮮やかな色彩、そして鮮明な立体感を備えています。フッ素樹脂スプレー塗装プロセスは比較的複雑で、通常は複数回のスプレー塗装が必要です。また、スプレー塗装前には、比較的複雑で高度な要件を伴う一連の前処理プロセスを実行する必要があります。
投稿日時: 2024年5月22日