アルミニウム合金ダイカスト部品の先進表面処理技術

アルミニウム合金とは？

軽金属材料として、アルミニウム合金はアルミニウムを基盤とし、一定量の他の合金元素を添加した合金です。

アルミニウム合金は無毒、リサイクル容易、低密度、優れた機械的特性と加工性、良好な導電性と熱伝導性を持ち、航空宇宙、海洋、金属包装、化学工業などの分野で広く使用されています。

航空宇宙分野では、アルミニウム合金は軽量で加工が容易なため、航空機製造の主要材料となっています。

海洋産業では、アルミニウム合金は低密度により船舶の全体重量を軽減し、船速向上に寄与します。

金属包装において、アルミニウム合金は無毒でリサイクルしやすいため環境汚染削減に貢献します。優れた機械的特性、軽量、高強度により保管と輸送に有利です。優れたバリア性能により、悪環境から商品の損傷を防ぎ、賞味期限延長に寄与します。また、アルミニウム合金包装は独特の金属光沢、良好な手触り、美しい外観を持ちます。

化学工業では、アルミニウムとアルミニウム合金は熱交換装置、配管、化学装置の多くのライニングに広く使用されています。

アルミニウム合金ダイカストとは？

アルミニウム合金は現在、ダイカスト業界で最も広く使用されている非鉄金属材料です。アルミニウム合金ダイカスト製品は主に電子機器、自動車、家電部品、一部通信産業、大型航空機、船舶などの分野で使用されています。

アルミニウム合金ダイカストの表面処理理由

科学技術と産業経済の急速な発展に伴い、人々はアルミニウム合金の製造方法と表面処理方法にますます注目しています。大気中では、アルミニウム合金表面が薄い膜で速やかに覆われ、アルミニウム合金の耐食性をある程度制限します。アルミニウム合金表面の酸化膜は大気環境でゆっくり酸化され、アルミニウム合金が腐食されます。この腐食はアルミニウム合金表面を粗くするだけでなく、アルミニウム合金の特性にも一定の影響を与えます。したがって、アルミニウム合金ダイカスト部品に表面処理を施し、アルミニウム合金の腐食を効果的に防止します。

アルミニウム合金腐食の原因

アルミニウム合金の大気腐食挙動は特殊な化学腐食反応です。通常環境では、アルミニウム合金材料が空気中の酸素、水分子、その他の腐食性物質と接触し化学反応し、アルミニウム合金表面に薄い酸化膜を形成します。これらのアルミニウム合金表面の酸化膜は、空気中の水分子やその他の物質とさらに接触し、より複雑な化学反応を起こし、アルミニウム合金の腐食を引き起こします。

アルミニウム合金大気腐食の要因

• 大気汚染物質

空気には様々な汚染物質が含まれ、空気成分と結合して一連の化学変化が起こります。

例えば、二酸化硫黄は空気中の他の成分と接触して変換されます。二酸化硫黄がアルミニウム酸化膜表面に蓄積すると、膜の酸性度が高まり、アルミニウム合金表面の酸化膜を破壊し、アルミニウム合金を徐々に腐食させます。

• 気候と環境の影響

空気中の水分子、水蒸気、気温もアルミニウム合金の腐食に影響します。

空気中の水分子と水蒸気がアルミニウム合金表面の酸化膜に付着し、酸化膜を液化させ膜の酸化を加速させ、アルミニウム合金を徐々に腐食させます。

温度が高く乾燥した環境では腐食が遅くなります。温度が低く湿度が高い環境では、酸化膜の酸化が加速しやすくなります。

物理的表面処理法

物理的処理法は、アルミニウム合金ダイカスト部品の組成を変えずに表面処理を行う方法です。

サンドブラストプロセス

サンドブラストは、アルミニウム合金ダイカスト部品の表面をブラストし、ワーク外表面の外観や形状を変えるものです。一般的に、異なる粒子サイズの酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素を使用してアルミニウム合金ダイカスト部品の表面処理を行い、マクロな粗さを増加させます。

サンドブラスト手順では、処理対象のアルミニウム合金ダイカスト部品を直接ブラストすることはできません。 サンドブラスト前に表面の油分、グリース、その他の汚染物質を除去し、汚染除去後にサンドブラストを行う必要があります。ブラスト前処理の品質は、コーティングの密着性、外観、耐湿性、耐食性に影響します。

機械研磨法

機械研磨法は、粗い表面物質を使用してアルミニウム合金ダイカスト部品の粗い表面を研削するものです。アルミニウム合金ダイカスト部品を機械研磨で処理する際、一般的にサンドペーパー、ワイヤーブラシなどを使用してアルミニウム合金表面を研削します。また、機械研磨はリン酸陽極酸化の前処理方法としても使用できます。

化学的方法

陽極酸化

陽極酸化は、対応する電解質と特定のプロセス条件下で印加電流の作用により、アルミニウムとその合金がアルミニウム製品（陽極）上に酸化膜を形成するプロセスです。

アルミニウムとその合金を陽極として対応する電解質（硫酸、クロム酸、草酸など）に入れ、特定条件と印加電流の作用下で電気分解を行います。このプロセスで、陽極のアルミニウムまたはその合金が酸化し、表面に薄い酸化アルミニウム層を形成します。一般的に、陽極はアルミニウム合金またはアルミニウム、陰極は鉛板を選択し、アルミニウムと鉛板を水溶液に一緒に入れます。硫酸、草酸、クロム酸などがあり、電気分解を行ってアルミニウム製品表面に酸化膜を形成します。これらの酸の中で、硫酸による陽極酸化が最も広く使用されています。目的は耐食性向上、耐摩耗性と硬度の向上、金属表面の保護です。

マイクロアーク酸化

マイクロアーク酸化はプラズマ電解酸化とも呼ばれ、陽極酸化技術を基盤に発展したもので、得られるコーティングは陽極酸化より優れています。この方法の耐食性と耐摩耗性は、従来の陽極酸化コーティングより著しく優れています。

陽極酸化電圧がある臨界値に達すると、材料表面の酸化層が破壊されアーク放電が発生し、瞬時の高温高圧が生成されます。酸化膜は高温高圧の作用下で非金属セラミック層を形成します。

電気泳動塗装

電気泳動塗装とは、外部電場を利用して電気泳動溶液中に懸濁する顔料、樹脂などの粒子を電極の一方の基材表面に移動・堆積させる塗装方法です。電場の作用下で塗料がワークに堆積し、均一な膜を形成します。電気泳動塗装は陽極酸化膜とポリマーコーティングの利点を兼ね備え、塗膜均一、密着性強い、塗料利用率高い、施工速度速いなどの利点があります。

リン酸塩処理

リン酸塩処理は一般的に使用される前処理技術で、原理的には化学変換膜処理に属します。主に鋼表面のリン酸塩処理に使用されますが、非鉄金属（アルミニウム、亜鉛など）にも使用できます。

リン酸塩処理は、リン酸塩化学変換被膜を形成する化学的・電気化学的反応プロセスです。 リン酸塩処理の主な目的は、金属がある程度腐食されるのを防ぎ、塗装前のプライマーとして使用し、塗膜の密着性と防食性を向上させることなどです。

シリラン処理

シリラン処理は近年開発された新しいタイプの金属表面保護プロセスです。有機シランを主原料として金属または非金属材料の表面処理を行うプロセスです。無公害で、処理部品に良好な耐食性があります。

従来のリン酸塩処理と比較して、シリラン処理には以下の利点があります：リンフリー、有害重金属イオンフリー、非加熱。 シリラン処理プロセスは沈殿物を生成せず、処理時間が短く、制御がシンプル、処理ステップが少なく、浴液を再利用できます。塗料の基材への密着性を効果的に向上させるなどの効果があります。

結論

JTRは高品質な試作と量産サービスを提供するメーカーです。CNC加工、表面処理、ダイカスト、3Dプリンティングなどのサービスを提供し、製品カスタマイズと生産に対応可能です。