Цинковое покрытие для штампованных алюминиевых деталей: руководство по процессам, материалам и характеристикам

Аннотация:Цинковое покрытие алюминиевых деталей представляет собой уникальный набор проблем и возможностей в производстве.В данном руководстве подробно рассмотрены специализированные процессы, необходимые для успешного нанесения цинка на алюминий., критическое соображение для повышения коррозионной стойкости, эстетической привлекательности и функциональной долговечности компонентов в аэрокосмической, автомобильной и электронной промышленности.В отличие от покрытия железными субстратами, комбинация алюминия и цинка требует тщательной подготовки поверхности и специальных методов для преодоления недостаточной присущей адгезии и рисков гальванической коррозии.Эта статья служит авторитетным ресурсом для инженеров, дизайнеров и производителей, стремящихся освоить эту ценную обработку поверхности.

1Введение: Проблема и необходимость цинкования алюминия

Алюминиевое штампование и цинковое покрытие являются независимыми хорошо зарекомендовавшими себя производственными процессами.Объединение цынковая облицовка алюминиевых штампованных частей цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая облицовка цынковая цынковая цынковая цынковая цынковая цынковая цынковая цынковая Алюминий естественным образом образует стойкий, пассивный слой оксида (Al2O3), который ингибирует адгезию последующих покрытий. Кроме того, алюминий и цинк находятся в разных точках в гальванической серии,который может привести к ускоренной коррозии, если не управлять им должным образом.

Несмотря на эти трудности, мотивация для покрытия цинком алюминия сильна.что делает их идеальными для стратегий облегчения в автомобильных и аэрокосмических приложенияхЦинковая облицовка обеспечивает защитный слой, повышенную электрическую проводимость для защиты от EMI и прочную, привлекательную отделку.Ключом является использование правильных процессов для обеспечения непрерывного цинкового покрытияВ этом руководстве рассматриваются методы, позволяющие сделать это возможным, от традиционной электропластики до инновационной механической пластики.

2Основные процессы и методологии пластинки

Успешное цинковое покрытие алюминия зависит от надежного и многоступенчатого предварительного обработки, за которым следует выбор подходящей техники покрытия.

2.1Критическая предварительная обработка и подготовка поверхности

Целью предварительной обработки является удаление естественного оксидного слоя и предотвращение его реформации до начала покрытия.

Обезжирение и очистка:Первый шаг включает в себя удаление всех масел, смазочных материалов и загрязняющих веществ из штамповки с помощью щелочных или кислотных очистителей.Это имеет решающее значение для обеспечения последующей химической обработки может действовать равномерно на поверхности алюминия.

Оформы:Для удаления существующего слоя оксида алюминия и микроскопической грубости поверхности используется мягкая кислотная офорта для улучшения механической адгезии.

Цинкование (погружение цинка):Это самый важный этап: очищенная и выгравированная алюминиевая часть погружается в концентрированный цинкатовый раствор (обычно цинкатовый натрий).Этот процесс заменяет атомы алюминия на поверхности атомами цинка в процессе погруженияЭта пленка цинка действует как барьер, предотвращая немедленное преобразование оксида алюминия.и обеспечивает металлургически совместимую поверхность для последующей электропластикиДвойной цинковый процесс - снятие первого цинкового слоя и повторное нанесение второго - часто используется для получения более тонкого зернистого, более равномерного покрытия, которое повышает конечную адгезию.

Альтернативные предварительные процедуры:Для некоторых применений может быть использован процесс погружения олова в качестве альтернативы цинкованию. Кроме того, существуют собственные процессы для отложения других промежуточных слоев, которые облегчают покрытие..

2.2Техники цинкового покрытия алюминия

После того, как надлежащая основа установлена посредством цинкования, можно использовать стандартные процессы цинкового покрытия.

Электропластика (без цианидов и цианидов):Цинковая часть изготавливается катодом в электролитической бане, содержащей ионы цинка.постепенно прекращаются из-за экологических и безопасностиВ настоящее время широко распространены щелочные ванны без цианидов (например, цинката) и кислотные хлоридные ванны, которые обеспечивают повышенную эффективность и экологические характеристики.

Механическое покрытие:Это неэлектролитический процесс при комнатной температуре, идеально подходящий для высокопрочных алюминиевых сплавов, восприимчивых к гидрогену при кислотной очистке или электропластировке.стеклянные шарики)Механическая энергия холодным сваркой порошка цинка на алюминиевой подложке, образуя однородное, плотное покрытие.Этот процесс отлично подходит для сложной геометрии, включая натянутые компоненты, и практически свободен от рисков разрушения водорода.

Сплавная пластика:Техники отложения цинко-никелевых или цинко-кобальтовых сплавов набирают популярность.часто в 3 - 5 раз, что делает их подходящими для суровой автомобильной и аэрокосмической среды.

3Материальные соображения и дизайн для покрытия (DfP)

Успех цинкового покрытия определяется не только процессом, но и первоначальным выбором алюминиевого сплава и конструкцией штампованной части.

3.1Выбор алюминиевого сплава

Состав алюминиевого сплава глубоко влияет на платабельность.6061) обычно хорошо подходят для покрытия из-за их более однородных микроструктур.Напротив, литые сплавы и сплавы с высоким содержанием кремния (например, 380, 413) представляют проблемы, потому что частицы кремния инертны и приводят к неравномерному покрытию и плохой адгезии.Содержание меди в сплавах, таких как 2024 также может усложнить процесс покрытия и уменьшить коррозионную производительность.

3.2Принципы критического проектирования для облицовки (DfP)

Соблюдение принципов DfP на этапе проектирования компонента имеет важное значение для достижения высококачественной, экономически эффективной отделки.

Избегайте острых углов и краев: конструкция с щедрыми радиусами. острые края действуют как области с высокой плотностью тока во время электропластики, что приводит к сжиганию и чрезмерному, хрупкому накоплению,в то время как уголки могут получать недостаточное покрытие.

Содействовать надлежащему дренажу: проектировать детали, чтобы избежать карманов или полостей, которые могут поймать растворы покрытия.Захват раствора приводит к загрязнению после обработки и коррозионному нападению на покрытие и субстратПо возможности включайте отверстия для слива.

Снижайте количество застрявших газов: аналогичным образом, конструкции, удерживающие воздух, могут создавать необработанные участки.

Укажите подходящую толщину покрытия: четко определите требуемую толщину цинка на чертеже деталя, указав различные требования к основным поверхностям по сравнению с краями/отщеплениями,и указание критических областей, которые должны быть покрыты.

Подумайте о маскировке: для компонентов с областями, которые должны оставаться незакрытыми (например, подшипниковые поверхности, области электрического контакта), укажите использование непроводящих масок или отключающих лаков во время покрытия.

4Послепластирные обработки и отделки

После цинкового покрытия почти всегда применяются дополнительные процедуры для улучшения функциональности и внешнего вида.

Покрытие преобразования хромата: это наиболее распространенное послеобразование. Покрытая часть погружается в раствор хромовой кислоты или тривалентного хрома,создание сложного слоя геля оксида хрома, который значительно улучшает коррозионную стойкость и обеспечивает основу для адгезии краскиСуществуют различные виды хроматов:

Прозрачный/синий яркий: тонкий, сохраняет металлический вид, умеренная защита.

Желтый иридит: толще, имеет более высокую коррозионную стойкость.

Оливковая трава: используется в основном для военных целей; обеспечивает отличную коррозионную стойкость и низкую отражательность.

Тривалентные хроматы: по мере ужесточения экологических правил (например, RoHS, REACH) тривалентные пассиваты хрома, которые не являются канцерогенными, в значительной степени заменили шестивалентные хроматы,Хотя они могут иметь разные характеристики производительности .

Противокоррозионные материалы и верхние покрытия: применение органического герметического средства (например, акрилового, эпоксидного) над хроматическим слоем может еще больше повысить коррозионную устойчивость, особенно для испытаний соляными спреями,и может обеспечить дополнительную смазку или эстетические свойства.

5Контроль качества, тестирование и устранение неполадок

Сохранение постоянного качества требует строгих протоколов проверки и испытаний.

Испытания сцепления:Обычные методы включают испытание лентой (ASTM B571) и испытание сжатия, при котором покрытая часть быстро нагревается и охлаждается; покрытие не должно пузыряться или очищаться.

Измерение толщины покрытия: для проверки соответствия толщины спецификациям используются магнитные/электромагнитные габариты (для стали) или габариты вихревого тока (для алюминия).

Испытание коррозии:Испытание соляным спреем (ASTM B117) является стандартным ускоренным испытанием для проверки эффективности защиты от коррозии.

Частые недостатки и решения:

Появление пузырей: вызвано плохой адгезией, часто из-за недостаточной предварительной обработки или загрязнения.

Белая ржавчина:Это продукт коррозии цинка, что указывает на то, что жертвенное покрытие потребляется, но субстрат защищен.Обычно это результат длительного воздействия влажных условий и может быть смягчено более прочным хроматическим покрытием или уплотнителем..

Пятнистое или неравномерное покрытие:Часто это происходит из-за плохой очистки, отмирающих пятен или израсходованной/загрязненной ванны.

6Промышленные применения и будущие тенденции

Автомобильная промышленность: легкие скобки, разъемы и корпуса в двигателях и интерьерах, где снижение веса имеет решающее значение для эффективности использования топлива.

Аэрокосмическая промышленность: Некритические структурные компоненты, внутренние панели и корпуса авионики, которые выигрывают от легкого веса алюминия и защитных качеств цинка.

Электроника и телекоммуникации: Защита от электромагнитных помех (ЭМИ) и защиты от коррозии.Алюминий с проводящим цинком идеально подходит..

Потребительские товары: корпуса, фитинги и оборудование приборов, где требуется сочетание эстетики, долговечности и экономичности.

Будущие тенденции сосредоточены на устойчивости и производительности:

Развитие новых анодов из сплавов: Исследования более эффективных композитных анодов для промышленности по покрытию могут привести к более стабильным и экономически эффективным процессам.

Усовершенствованные нехромные пассиваты: продолжение разработки высокопроизводительных трехвалентных хроматных альтернатив и пассиваций на основе органических ингибиторов.

Цифровизация и автоматизация процессов: интеграция датчиков IoT для контроля химии ванны в режиме реального времени и ИИ для предсказательного обслуживания и обнаружения дефектов.