6 распространенных методов нанесения покрытий на цветные металлы

Введение

Цветные металлы, включая алюминий, медь, цинк и титан, ценятся за свои уникальные свойства, такие как малый вес, высокая электропроводность и отличная коррозионная стойкость. Чтобы еще больше улучшить эти свойства и продлить срок службы цветных металлов, на них наносятся различные виды покрытий. Эти покрытия обеспечивают дополнительную защиту от факторов окружающей среды, улучшают эстетический вид и свойства поверхности. В этом руководстве мы рассмотрим распространенные типы покрытий, используемых для цветных металлов, и их преимущества на конкретных примерах.

1. Анодирование

Анодирование - это электрохимический процесс, используемый преимущественно для алюминия и его сплавов. В процессе анодирования поверхность металла превращается в прочное, устойчивое к коррозии анодное оксидное покрытие. Этот процесс включает в себя погружение алюминия в электролитический раствор, где он выступает в качестве анода. Когда через раствор пропускается электрический ток, ионы кислорода высвобождаются из электролита и соединяются с атомами алюминия на поверхности, образуя толстый оксидный слой.

[1]

Преимущества анодирования:

- Устойчивость к коррозии: Анодный оксидный слой очень устойчив к коррозии, что делает его идеальным для применения на открытом воздухе и в суровых условиях.

- Твердость поверхности: Анодирование значительно повышает твердость поверхности алюминия, улучшая его износостойкость.

- Эстетическая привлекательность: Пористая природа анодированного слоя позволяет окрашивать его с помощью красителей, предлагая широкий спектр эстетических возможностей.

- Теплоизоляция: Анодированный слой обеспечивает теплоизоляцию, что делает его пригодным для применения в областях, требующих термостойкости.

Например, в бытовой электронике анодирование обычно используется для алюминиевых корпусов смартфонов, ноутбуков и планшетов. Этот процесс не только обеспечивает гладкую и прочную отделку, но и повышает устойчивость к царапинам, гарантируя, что устройства сохранят свою эстетическую привлекательность с течением времени.

2. Гальваническое покрытие

Гальваника подразумевает нанесение тонкого слоя металла на поверхность другого металла с помощью электрохимического процесса. Обычно для гальванического покрытия цветных металлов используются никель, хром, медь и золото. Процесс подразумевает погружение металла (катода) и металла покрытия (анода) в электролитический раствор. Затем подается электрический ток, в результате чего металл покрытия растворяется и осаждается на катоде.

Преимущества гальванического покрытия:

- Улучшенный внешний вид: Гальваническое покрытие может обеспечить блестящую, привлекательную отделку, улучшая эстетическую привлекательность металла.

- Устойчивость к коррозии: Гальванический слой обеспечивает дополнительную защиту от коррозии и окисления.

- Улучшенные свойства поверхности: Гальваническое покрытие может улучшить проводимость, твердость и износостойкость поверхности, что делает его пригодным для электрических компонентов и декоративных элементов.

- Снижение трения: Некоторые гальванические материалы могут снижать трение, что полезно для механических компонентов.

Например, гальваническое покрытие золотом и серебром широко используется в ювелирной промышленности для придания роскошной отделки цветным металлам, таким как медь и латунь. Этот процесс позволяет создавать недорогие, но высококачественные изделия, которые сохраняют свой блеск и устойчивы к потускнению.

3. Порошковое покрытие

Порошковая окраска - это сухой процесс отделки, широко используемый для алюминия, магния и других цветных металлов. Он предполагает нанесение сухого порошка, обычно состоящего из термопластичного или термореактивного полимера, на металлическую поверхность электростатическим способом. Затем металл с покрытием отверждается под воздействием тепла, в результате чего порошок плавится и образует твердое, однородное покрытие.

Преимущества порошкового покрытия:

- Долговечность: Порошковая окраска обеспечивает толстое, прочное покрытие, которое очень устойчиво к сколам, царапинам и выцветанию.

- Устойчивость к коррозии: Покрытие обеспечивает отличную защиту от коррозии, что делает его пригодным для использования на открытом воздухе и в морской среде.

- Экологичность: Порошковое покрытие выделяет минимальное количество летучих органических соединений (ЛОС) по сравнению с традиционными жидкими покрытиями.

- Разнообразие отделок: Порошковое покрытие, доступное в широком диапазоне цветов и текстур, обеспечивает универсальность дизайна и эстетики.

Если говорить об автомобильных деталях, то порошковое покрытие обычно используется для таких деталей, как колеса, рамы и компоненты подвески. Покрытие обеспечивает долговечную и эстетически привлекательную отделку, которая выдерживает суровые дорожные условия.

4. CVD И PVD

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и физическое осаждение из паровой фазы (PVD) - это передовые процессы нанесения покрытий, используемые для нанесения тонких пленок различных материалов на цветные металлы. CVD включает химические реакции, происходящие в паровой фазе, а PVD - физическое осаждение материала из паровой фазы.

Преимущества CVD и PVD:

- Превосходное качество покрытия: Оба процесса обеспечивают высококачественные, однородные покрытия с отличной адгезией.

- Улучшенные свойства поверхности: Эти покрытия могут значительно повысить твердость, износостойкость и коррозионную стойкость.

- Универсальность: CVD и PVD могут использоваться для нанесения широкого спектра материалов, включая металлы, керамику и полимеры.

- Высокая точность: Эти процессы обеспечивают точный контроль над толщиной и составом покрытия, что делает их идеальными для специализированных применений.

Например, в аэрокосмической промышленности CVD и PVD используются для нанесения покрытий на лопатки турбин и другие компоненты, чтобы повысить их производительность и долговечность в экстремальных условиях.

5. Пассивация

Пассивация - это процесс химической обработки, используемый для повышения коррозионной стойкости нержавеющей стали, титана и других сплавов. Процесс включает в себя удаление свободного железа с поверхности металла и содействие образованию тонкого инертного оксидного слоя. Этот оксидный слой действует как барьер, предотвращая дальнейшее окисление и коррозию.

Преимущества пассивации:

- Улучшенная коррозионная стойкость: Пассивированный слой значительно повышает устойчивость металла к коррозии.

- Чистота поверхности: Пассивация удаляет загрязнения с поверхности, обеспечивая чистоту и пассивность покрытия.

- Эстетический вид: Процесс помогает сохранить естественный вид металла и предотвращает потускнение.

- Долговечность: Предотвращая коррозию, пассивация продлевает срок службы металлических компонентов.

Например, пассивация крайне важна для медицинских приборов из нержавеющей стали, таких как хирургические инструменты и имплантаты. Этот процесс гарантирует, что устройства не будут подвергаться коррозии и сохранят свою биосовместимость.

6. Органические покрытия

Органические покрытия включают в себя краски, лаки и полимеры, которые наносятся на цветные металлы для обеспечения защиты и декоративной отделки. Эти покрытия образуют защитный барьер, ограждающий металл от воздействия таких факторов окружающей среды, как влага, химические вещества и ультрафиолетовое излучение.

Преимущества органических покрытий:

- Универсальность: Органические покрытия доступны в различных составах, цветах и отделках, что обеспечивает гибкость дизайна.

- Устойчивость к коррозии: Они обеспечивают эффективный барьер против коррозии и разрушения окружающей среды.

- Простота нанесения: Органические покрытия легко наносятся распылением, кистью или окунанием.

- Экономичность: Эти покрытия относительно недороги и представляют собой быстрое и эффективное решение для защиты цветных металлов.

Например, органические покрытия широко используются в архитектуре, включая оконные рамы, двери и фасады. Эти покрытия улучшают внешний вид зданий, одновременно защищая основной металл от атмосферных воздействий и коррозии.

Заключение

Выбор покрытия для цветных металлов зависит от конкретных требований, включая желаемый уровень коррозионной стойкости, эстетическую привлекательность и свойства поверхности. Выбрав подходящее покрытие, производители могут значительно повысить производительность, прочность и долговечность компонентов из цветных металлов, обеспечив их соответствие требованиям различных отраслей промышленности и окружающей среды. Надеемся, что вы сможете найти идеальные продукты с покрытием в Stanford Advanced Materials (SAM).

Ссылки:

[1] Ahmad, Hafiz Imran & Sharif, Muhammad & Hussain, Safdar & Badar, M. & Afzal, H. (2013). Спектроскопическое исследование радиочастотного барьерного диэлектрического разряда при атмосферном давлении с анодным глиноземом в качестве диэлектрика. Plasma Science and Technology. 15. 900. 10.1088/1009-0630/15/9/13.

[2] Гальваника. (2024, 16 мая). В Britannica. https://www.britannica.com/technology/electroplating