表面処理(その他)

表面処理(その他)

種類

<化成処理>

自動車部品で多く使用される化成処理(

リン酸マンガン被膜、リン酸亜鉛被膜、四三酸化被膜(黒染め処理))、

陽極酸化被膜(アルマイト)、エッジング、フォトエッジング

<物理的表面処理>

ショットブラスト、サンドブラスト、ショットピーニング、溶射

■化成処理

□自動車部品で多く使用される化成処理

自動車では水素脆性の懸念がないのでボルトや高強度部材などに化成処理も多用される。防錆力と耐摩耗性の性能順に、リン酸マンガン被膜、リン酸亜鉛被膜、四三酸化被膜(黒染め処理)となっている。

画像はパーカー加工製リン酸マンガン被膜。

三価クロメート 四三酸化被膜 リン酸亜鉛被膜(防錆) リン酸亜鉛被膜(塗装下地) リン酸マンガン被膜
ワーク 亜鉛メッキ品、アルミ 鋼材(炭素鋼SC、合金鋼SCM、ステンレスSUSなど) 金属(鉄、ステンレスSUS、アルミニウム、マグネシウム、銅) 金属(鉄、ステンレスSUS、アルミニウム、マグネシウム、銅)
薬品 三価クロム酸 水酸化ナトリウム NaOH(苛性ソーダ) リン酸亜鉛 リン酸マンガン
被膜 三価クロム 黒さびFe3O4 ホパイト ヒューリオライト
処理温度(℃) 22~28 140~145 50~70 80~90
時間(分) 1 10~30 5~10 数分 10~30
全硬化層深さ( μm) 0.3 3~10 1~2 5~15
表面硬度(Hv) 300~350 150 150 650
長所 光沢 プレス、冷鍛潤滑液 塗装下地 焼きつき防止
短所 クロム公害 防錆油塗布

処理時間

劇薬指定

防錆油塗布

劇薬指定 処理時間

クロメート酸処理

亜鉛メッキに適用する化成処理。耐食性の向上と装飾効果を目的に行う。特定第一種指定化学物質である六価クロムの代替えとして三価クロムが使用される。

サイズ

10㎜~1000㎜

材質(ワーク)

亜鉛メッキ、アルミニウム合金

工法

湯洗→脱脂→水洗→酸洗→高圧洗浄→塩浴炉→高圧洗浄→水洗→湯洗→乾燥→防錆

四三酸化被膜(黒染め処理)

鉄鋼材料に適用する防錆処理。黒色に着色し、耐食性が向上する。鉄鋼材を水酸化ナトリウム NaOH(苛性ソーダ)水溶液などの高濃度アルカリ溶液に浸せきすることで、表面に緻密な四三酸化鉄被膜 Fe3O4(黒錆び)を生成させる。防錆力は弱く、防錆油を塗布しておかないと錆びやすい。

サイズ

10㎜~1000㎜

材質(ワーク)

鋼材、ステンレス合金SUS、銅合金

工法

湯洗→脱脂→水洗→酸洗→高圧洗浄→塩浴炉→高圧洗浄→水洗→湯洗→乾燥→防錆

リン酸亜鉛被膜、リン酸マンガン被膜

鉄、SUS、アルミニウム、マグネシウム、銅などさまざまな材料に適用する防錆処理。防錆、塗装下地、塑性加工の潤滑として使用される。単に「リン酸塩被膜」の図面指示の場合は、リン酸亜鉛被膜を意味する。最も一般的なリン酸塩処理法。硬化層は、リン酸亜鉛 Zn3(PO4)2・4H2Oを主体とする含水リン酸亜鉛で構成される。カチオン電着塗装や粉体塗装の場合は下地が厚いと割れるため 薄膜は1~2µmと薄くする。潤滑用ではリン酸亜鉛処理された鋼板はボンデ処理鋼板と呼ばれ、冷間圧延など塑性加工に用いられる。

サイズ

10㎜~1000㎜

材質(ワーク)

リン酸マンガン被膜:鋼材、

リン酸亜鉛被膜:鋼材、アルミニウム合金、亜鉛合金

工法

湯洗→脱脂→水洗→酸洗→高圧洗浄→塩浴炉→高圧洗浄→水洗→湯洗→乾燥→防錆

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陽極酸化被膜(アルマイト)

アルミニウム合金やチタン合金の防錆に使用される。アルマイトはメッキと混同されることが多いが、原理は全く異なる。

材料の表面を陽極として、主に強酸中で電解による酸化反応で表面に安定な酸化物層を形成する。

注意点は、アルミの表面から上に成長皮膜、下に浸透皮膜というように上下に成長するため、出来上がり寸法は膜厚の半分で厚くなる。また角部はアルマイトが薄くなるので防錆の場合は角部は外隅R加工R0.25mmが必要。皮膜は一律に成長するので、元のアルミ表面の下地の凹凸の通りにアルマイトがかかり、表面粗さは梨地が鏡面になることはない。普通アルマイトの場合は硬度Hv200、膜厚5~25ミクロン程度、硬質アルマイトは硬度Hv400、膜厚20~70ミクロン、その他の注意点としては、アルマイト処理をすると、アルミニウムの表面にアルミナ皮膜が形成される。通電せず、融点は2000℃位で、融点が高すぎて溶接には向かない。

アルマイトの種類は電解液として使用する水溶液によって分類され、主なものに硫酸被膜、シュウ酸被膜などがある。アルミニウムの表面に、多孔質であるが電気絶縁性が高く耐食性、耐摩耗性の酸化膜が形成される。被膜は多孔質、繊維状で染色ができる。

構成

白アルマイト:素材色を活かした処理、硬度Hv200x膜厚5~25μm

着色アルマイト:有機染料などで染色する処理、硬度Hv200x膜厚5~25μm

硬質アルマイト:厚膜処理、硬度Hv400x膜厚20~70μm

テフロン硬質アルマイト:硬質アルマイト処理加工にて生成された「孔」にテフロン微粒子を含浸させ潤滑性能を向上させる処理

サイズ

10㎜~1000㎜

材質(ワーク)

アルミニウム合金

工法

前処理(湯洗→脱脂→エッジング→水洗→中和)→アルマイト電解処理→電解着色→水洗→乾燥

エッジング

金属やプラスチックに適用する接着面やメッキの下地処理(表面粗化)に使用する。エッチング液などの薬品による腐食作用を利用して金属を溶解加工する。

サイズ

10㎜~1000㎜

材質(ワーク)

鉄Fe、アルミニウムAl、銅Cu、ABSプラスチックなど

工法

洗浄→脱脂→浸漬→洗浄→乾燥

◆フォトエッチング

プリント基板の配線の作成や、加飾部品の模様形成に使用される。写真製版技術により形状パターンを金属上に作成し、エッチング液にて不要部分を除去する技術。

サイズ

10㎜~1000㎜

材質(ワーク)

ステンレスSUS、アルミニウムAl、ABSプラスチック、プリント基板など

工法

原版作成→湯洗→脱脂→フォトレジストのラミネート→露光でパターン焼付→現像処理→エッジング溶解除去→レジスト剥離→製品検査

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物理的表面処理

◆ショットブラスト

塗装や接着の前の下地処理に多く使用される。酸化物や汚れを除去することで、クリーンな活性面を表面に出現させ、塗装ムラや密着不良部の錆などを防ぐ。ブラスト加工をすることで表面積が増大し密着性が向上する。(アンカー効果)

【適用】塗装前処理、接着前処理、メッキ前処理、アルマイト前処理、溶射前処理、コーティング前処理、ろう付け前処理、圧接前処理、エッジング前処理

サイズ

10㎜~300㎜

構成

サンドブラスト、ショットピーニング

材質(ワーク)

鋼材(炭素鋼、合金鋼、SUS、鋳物)、ガラス、陶器

工法

工法:脱脂→乾燥→サンドブラスト→エアーブロー→防錆

サンドブラスト

表面に砂などの研磨剤をコンプレッサーの圧縮空気に混ぜて吹き付ける加工法。金属部品のバリ取り、錆び取り、各種表面処理の下地処理、接着前処理で使用する。

サイズ

サイズ:10㎜~300㎜

構成

回転テーブル式自動機、コンプレッサー、研磨材

材質(ワーク)

鋼材(炭素鋼、合金鋼、SUS、鋳物)、ガラス、陶器

工法

脱脂→乾燥→サンドブラスト→エアーブロー→防錆

ショットピーニング

高炭素鋼などの熱処理品の耐疲労強度を向上させる表層全体の処理。金属全般に使用できるが、歯車やバネなどに多く使用される。表面処理方法は40μm~1mm程度の硬質な小球を噴射させ、ワークに高速で衝突させる冷間加工法。衝突により、表面は梨子地模様となる。表層部は加工硬化され、高い圧縮残留応力が付与される。そのため、繰返し荷重に対しては表面層に付与された圧縮残留応力が相殺する形で作用し疲労強度が増す。

【適用】エンジン部品(クランクシャフト、カムシャフト)変速機(ミッションギヤ)デファレンシャルギヤ、等

サイズ

10㎜~300㎜

構成

投射装置、ショット材

材質(ワーク)

高炭素鋼、焼き入れ材

工法

前処理(脱脂→乾燥→マスキング)→ショットピーニング→エアーブロー→防錆

◆溶射

ワーク表面にセラミックス粒などの溶射剤をプラズマなどで熱噴射し、溶融・半溶融状態で衝突させて積層被膜を形成する表面処理技術。ワークの温度を300℃以下に保ちながら低温でコーティングする技術。耐熱や耐摩耗、軽量化などの性能向上の目的で使用される。音圧が高いのが欠点で、防音装置などが必要になる。

【膜厚】0.1〜0.3mm

サイズ

10㎜~300㎜

構成

溶射機、溶射材料、防音装置

材質(ワーク)

金属(鋼材、鋳鉄、アルミニウム合金、銅合金など)

材質(溶射材料)

金属、セラミック(アルミナなど)

工法

前工程(脱脂→乾燥→ショットブラスト→マスキング→ショットブラスト)→溶射→エアーブロー

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