化成皮膜と陽極酸化処理: 適切なアルミニウム仕上げを選択する方法

仕上げ注記に「化学フィルム」と書くべきか「陽極酸化」と書くべきか迷って図面を見つめたことがあるなら、あなたは良い仲間です。 2 つの仕上げは常に比較されますが、正直な答えは、実際には同じ仕事を競うものではないということです。アルミニウムはさまざまな方法で保護されており、正しい選択は通常 3 つの質問に帰着します。その部品は電気を通す必要があるか、公差はどれくらい厳しいか、実際にどの程度摩耗するかということです。

当社は、自動車、液冷、光学機器、電動工具、家電製品の顧客向けにアルミニウム、真鍮、ステンレス部品を機械加工しています。デスクを横切るほぼすべてのアルミニウム プリントには仕上げのコールアウトが付いています。長年にわたり、私たちは図面の段階で簡単に発見できる理由で、多くのパーツが間違った方法で仕上げられるのを見てきました。エンジニアに質問されたとき、私たちは通常次のように答えます。

それぞれの仕上げの実際の内容

化成皮膜（化成皮膜、アロジン、クロメート）

化成皮膜は単一の製品ではなく、ファミリーです。これには、化学皮膜、アロジン、イリダイト、またはボンデライトとして知られるクロメート化成コーティングのほか、多くのサプライチェーンで六価クロムに取って代わられている三価およびクロムフリーの化学薬品が含まれます。

このプロセスは電気的ではなく化学的です。洗浄後、部品は酸性バスに浸漬され、アルミニウム表面と反応して非常に薄い外層を混合酸化膜に変換します。金属の上には何も堆積しません。金属自体が変化します。フィルムの厚さは通常、およそ 0.3 ～ 3 ミクロンであり、ほとんどの公差スタックでは無視できるほど十分に薄いです。

このフィルムは薄く、わずかに多孔質であるため、導電性を保ち、塗料、プライマー、構造用接着剤に裸のアルミニウムよりもはるかに優れたグリップ力を与えます。意味のある硬度や耐摩耗性を追加することはできません。

陽極酸化処理（タイプ II およびタイプ III）

陽極酸化は電気化学的に作用します。この部品は酸性電解液中で陽極となり、電流によって酸素がアルミニウム表面に流入し、母材の上に何かを置くのではなく、母材から酸化物層を成長させます。

タイプ II 硫酸陽極酸化は、およそ 5 ～ 25 ミクロンの層を構築し、透明のままにすることも、染色することもできます。タイプ III は通常硬質陽極酸化と呼ばれ、より低温でより攻撃的な浴中で実行され、25 ～ 75 ミクロンのより高密度でかなり硬い酸化物が生成されます。どちらの場合も、コーティングは部分的に部品内に、部分的に外側に成長するため、厚さの約半分が元の表面寸法よりも上になります。

その成長は、人々をつまずかせる細部です。陽極酸化処理は剥がれたり剥げたりすることはありません。 です 部品の表面は優れた電気絶縁体であり、タイプ III は午後に化学皮膜を破壊するような摩耗を軽減します。

化成処理と陽極酸化処理: 並べて表示

以下の表は、実質的な違いを 1 か所にまとめたものです。合金、焼き戻し、浴の化学的性質、および仕上げ機のプロセス制御によって結果が変化するため、数値は保証ではなく一般的な範囲として扱ってください。

導電性と接地が他の何よりもプロジェクトを決定します

電子機器の筐体、コールド プレート、バッテリー ハードウェア、および接合が必要なあらゆるものでは、陽極酸化絶縁体や化学フィルムの導電性など、比較はすぐに終了します。ハウジングをシャーシに確実に接着する必要がある場合、またはコールド プレートが取り付け面で金属同士を接触させる必要がある場合、多くの場合、マスキング手順を追加せずに実行可能な唯一のオプションは化成コーティングです。

私たちは常にこれに遭遇します 液体冷却ハードウェア 。マニホールドまたはノズル アセンブリは通常、あらゆる表面を腐食から保護する必要がありますが、それでも取り付けボスを介して接地する必要があります。通常の妥協策は、完全な化学フィルムを使用するか、接地パッドをマスクして陽極酸化処理することです。マスキングは常にコストと処理を追加し、見逃した領域の可能性を 1 つ増やします。

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部品に両方の要件がある場合は、最初のチップを切断する前にその決定によってマスキング計画が決定されるため、どの表面が電気的でどの表面が表面であるかを早めに決定する価値があります。

厚さ、公差、マスキング

寸法の問題は、陽極酸化が静かにスクラップを生成する場所です。 25 ミクロンのタイプ II 層は、表面あたりおよそ 12 ～ 13 ミクロンの成長を意味します。直径をプラスまたはマイナス 10 ミクロンに保つと、これが許容範囲全体になります。ねじ山はきつくなり、圧入は緩くなり、小さな穴はピンゲージを拒否するほどに閉じる可能性があります。 3 ミクロン未満の化学フィルムは通常、積層では無視されます。

2 つの習慣が陽極酸化部品のトラブルを防ぎます。まず、タップ穴、ベアリングの穴、シール面、電気接触パッドなど、導電性を維持する必要があるものや寸法的に重要なものをすべてマスクします。次に、寸法が仕上げ前または仕上げ後に適用されるかどうかを印刷物に明確に記載します。弊社から外れた小さな回転部品 スイス旋盤 が良い例です。なぜなら、細いシャフトには数ミリメートル以内にネジ山、研削ジャーナル、およびシールショルダーを取り付けることができ、各機能は 25 ミクロンの酸化物層に対して少しずつ異なる反応を示すからです。

それぞれの仕上げがその場所を獲得する場所

航空宇宙および防衛の仕事は化学フィルムに大きく依存しています。これは主に機体コンポーネントの導電性と塗料の接着要件のためです。自動車のブラケット、センサー ハウジング、サスペンション ハードウェアには、電子コートやペイントのベースとして化成コーティングが施されることがよくありますが、滑り接触が見られる部品は通常、陽極酸化処理が施されます。

光学機器は興味深い中間ケースです。マットブラックの陽極酸化処理は、ハウジング内の迷光を除去する標準的な方法ですが、同じアセンブリ内のシムと取り付けインターフェイスは導電性を維持する必要がある場合があり、陽極酸化処理中にそれらが化学フィルムまたはマスキングに向かって押し付けられます。

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自動車も精神的には似ています。ショックアブソーバー スリーブや電磁センサー ハウジングは、外側が塗装され、内側が接地される場合があります。仕上げノートは、部品全体に対して 1 つの仕上げを選択するのではなく、両方の現実を反映する必要があります。

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コスト、リードタイム、プロセスの階層化

一般に、化成塗装は 2 つの方法のうち、安価で早いほうです。より低い温度で動作し、タンク内での所要時間も短縮され、マスキングの労力もはるかに少なくなります。陽極酸化処理のコストはさらに高くなりますが、硬質陽極酸化処理のコストもさらに高くなります。これは、浴の制御が難しく、部品のラッキング ポイントや後処理が必要になることが多いためです。

2 つの仕上げを組み合わせて使用​​することもできます。ベース層として適用される化学フィルムは、塗料や接着剤に強力な結合を与えます。一部の仕様では、まさにその理由から、仕上げステップが定義された順序で積み重ねられます。避けるべきことは、仕上げを見積もりの​​最後に追加された後付けとして扱うことです。仕上げステップは、支払った機械加工公差がプロセスに耐えられるかどうかを決定することがよくあるためです。

図面の仕上げを指示する方法

印刷物に数行の明確な指示があると、全員がメールをやり取りする手間が省けます。

• 「陽極酸化」だけでなく、仕様とクラスに名前を付けてください。タイプ II とタイプ III は動作が異なり、コストも異なります。
• 合金と質を記載します。一部の 2xxx および 7xxx グレードは、6061 よりも暗く均一ではない外観に陽極酸化処理されます。
• マスクされた領域とマスクされていない領域を、図面上の明確なメモまたは影付きのゾーンでマークします。
• リストされている寸法が、特にボア、ねじ、はめあいなどの仕上げ前または仕上げ後に適用されるかどうかを述べてください。
• 染料を使用するとコストとばらつきが増えるため、色が本当に重要な場合にのみ色を指定してください。

これらすべてが整うと、仕上げは議論ではなくなり、プロセスのステップになります。新しい部品を加工していて、加工計画と並行して仕上げの決定を行いたい場合は、 OEM加工 チームは、何かがカットされる前に、喜んで図面を確認させていただきます。

クイック意思決定ガイド

• 導電、接地、または接着が必要: 化成コーティング。
• 高い摩耗、滑り接触、または屋外暴露: 陽極酸化処理。最悪の場合にはタイプ III を検討してください。
• 化粧色またはマットブラックの内面: 陽極酸化処理。
• 摩耗要件のないタイトな穴とねじ山: 化成コーティングまたはマスキングを使用した陽極酸化処理。
• 部品は塗装または接着されます。化学フィルムの方が優れたプライマーです。
• さまざまな表面での保護と導電性の両方: 化学フィルム全体、またはマスクされた接触点による陽極酸化。

化成処理と陽極酸化処理はどちらも、質問に対する答えが異なるだけで、良い答えになります。部品に電流を流したり、しっかりとフィットさせたりする必要がある場合は、ほとんどの場合、化学フィルムを使用する方が安全です。摩耗、天候、または顧客の外観基準に耐える必要がある場合、陽極酸化には追加のコストがかかります。絵を描く段階で 5 分かけて、実際にどの問題を解決するのかを決定すると、残りのプロセスがかなり簡単になります。