Fortgeschrittene Oberflächenbehandlungstechniken für Aluminiumlegierungs-Druckguss

Was ist Aluminiumlegierung?

Als Leichtmetallwerkstoff ist Aluminiumlegierung eine Legierung auf Aluminiumbasis, der eine bestimmte Menge weiterer Legierungselemente zugesetzt wird.

Aluminiumlegungen sind ungiftig, leicht recycelbar, niedrig in der Dichte, gut in mechanischen Eigenschaften und Verarbeitbarkeit, gut in elektrischer Leitfähigkeit und Wärmeübertragung – und werden breit in Luft- und Raumfahrt, Schifffahrt, Metallverpackung, Chemieindustrie und anderen Bereichen eingesetzt.

In der Luft- und Raumfahrt ist Aluminiumlegierung aufgrund ihres geringen Gewichts und der guten Verarbeitbarkeit zum Hauptwerkstoff für Flugzeugbau geworden.

In der Schifffahrt reduziert Aluminiumlegierung dank ihrer niedrigen Dichte das Gesamtgewicht des Schiffs und nutzt die Geschwindigkeitssteigerung.

Bei Metallverpackungen wirkt Aluminiumlegierung durch Ungiftigkeit und leichte Recycelbarkeit umweltfreundlich. Durch gute mechanische Eigenschaften, geringes Gewicht und hohe Festigkeit begünstigt sie Lagerung und Transport. Durch gute Barriereeigenschaften verhindert sie Schäden an Gütern durch ungünstige Umgebungen – was die Haltbarkeit verlängert. Und Aluminiumverpackungen haben einen einzigartigen metallischen Glanz, gute Haptik und ansprechende Optik.

In der Chemieindustrie werden Aluminium und Aluminiumlegierungen breit in Wärmetauschern, Rohren und vielen Auskleidungen chemischer Anlagen eingesetzt.

Was ist Aluminiumlegierungs-Druckguss?

Aluminiumlegierung ist derzeit der am weitesten verbreitete Nichteisen-Metallwerkstoff in der Druckgussindustrie. Aluminiumlegierungs-Druckgussteile werden hauptsächlich in Elektronik, Automobil, Haushaltsgeräteteile, Teile der Kommunikationsindustrie sowie in großen Flugzeugen, Schiffen und anderen Bereichen eingesetzt.

Gründe für die Oberflächenbehandlung von Aluminiumlegierungs-Druckguss

Mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft, Technologie und Industrieökonomie achten Menschen zunehmend auf die Produktionsmethode von Aluminiumlegierungen und die Oberflächenbehandlungsmethoden. An der Luft wird die Oberfläche der Aluminiumlegierung schnell von einem dünnen Film überzogen, der die Korrosionsbeständigkeit der Aluminiumlegierung gewissermaßen einschränkt. Der Oxidfilm auf der Aluminiumlegierungsoberfläche oxidiert in der Atmosphäre langsam weiter, wodurch die Aluminiumlegierung korrodiert. Diese Korrosion raut nicht nur die Oberfläche auf, sondern beeinträchtigt auch die Eigenschaften der Aluminiumlegierung. Daher führen wir Oberflächenbehandlungen an Aluminiumlegierungs-Druckgussteilen durch, um die Korrosion der Aluminiumlegierungen effektiv zu verhindern.

Ursachen der Aluminiumlegierungskorrosion

Das atmosphärische Korrosionsverhalten von Aluminiumlegierungen ist eine spezielle chemische Korrosionsreaktion. In normaler Umgebung kommt das Aluminiumlegierungsmaterial mit Sauerstoff, Wassermolekülen und anderen korrosiven Substanzen in der Luft in Kontakt und reagiert chemisch – dabei bildet sich ein dünner Oxidfilm auf der Aluminiumlegierungsoberfläche. Dieser Oxidfilm trifft weiterhin auf Wassermoleküle oder andere Substanzen in der Luft, und eine komplexere chemische Reaktion findet statt, wodurch die Aluminiumlegierung korrodiert.

Faktoren der atmosphärischen Korrosion von Aluminiumlegierungen

• Luftschadstoffe

Die Luft enthält diverse Schadstoffe, die sich mit Luftkomponenten verbinden und eine Reihe chemischer Veränderungen durchlaufen.

Schwefeldioxid beispielsweise kann in Kontakt mit anderen Luftkomponenten umgewandelt werden. Schwefeldioxid lagert sich auf der Oberfläche des Aluminiumoxidfilms an, erhöht die Säure des Films und zerstört den Oxidfilm auf der Aluminiumlegierungsoberfläche – was zu fortschreitender Korrosion führt.

• Klima- und Umwelteinflüsse

Wassermoleküle in der Luft, Wasserdampf und Lufttemperatur beeinflussen ebenfalls die Korrosion von Aluminiumlegierungen.

Wassermoleküle und Wasserdampf in der Luft haften am Oxidfilm auf der Aluminiumlegierungsoberfläche, verflüssigen den Aluminiumoxidfilm und beschleunigen die Oxidation des Films – was zu fortschreitender Korrosion führt.

Je höher die Temperatur und je trockener die Umgebung, desto langsamer die Korrosion. Je niedriger die Temperatur und je feuchter die Umgebung, desto leichter wird die Oxidation des Oxidfilms beschleunigt.

Physikalische Oberflächenbehandlungsmethode

Die physikalische Behandlungsmethode führt Oberflächenbehandlung an der Aluminiumlegierungs-Druckgussoberfläche durch, ohne deren eigene Zusammensetzung zu verändern.

Sandstrahlverfahren

Sandstrahlen dient dazu, die Oberfläche von Aluminiumlegierungs-Druckgussteilen zu bearbeiten, um das Erscheinungsbild oder die Form der äußeren Werkstückoberfläche zu verändern. Allgemein werden Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid mit unterschiedlichen Korngrößen für die Oberflächenbehandlung von Aluminiumlegierungs-Druckgussteilen verwendet, um die makroskopische Rauheit zu erhöhen.

Das Sandstrahlverfahren kann die zu behandelnden Aluminiumlegierungs-Druckgussteile nicht direkt bestrahlen. Zunächst müssen Öl, Fett und andere Verunreinigungen auf der Oberfläche entfernt werden, erst dann wird sandgestrahlt. Die Qualität der Vorbehandlung beeinflusst Haftung, Erscheinungsbild, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung.

Mechanisches Schleifverfahren

Das mechanische Schleifverfahren bearbeitet die raue Oberfläche von Aluminiumlegierungs-Druckgussteilen mit rauen Substanzen. Bei der mechanischen Schleifbehandlung werden allgemein Schleifpapier, Drahtbürsten etc. verwendet, um die Aluminiumlegierungsoberfläche zu schleifen. Zusätzlich kann mechanisches Polieren als Vorbehandlungsmethode für Phosphorsäure-Eloxierung dienen.

Chemische Methode

Eloxieren (Anodisieren)

Eloxieren ist ein Prozess, bei dem Aluminium und seine Legierungen unter Einwirkung eines angelegten Stroms unter entsprechendem Elektrolyt und spezifischen Prozessbedingungen einen Oxidfilm auf Aluminiumprodukten (Anode) bilden.

Aluminium und seine Legierungen werden als Anode in einen entsprechenden Elektrolyten (z. B. Schwefelsäure, Chromsäure, Oxalsäure etc.) gegeben, und unter spezifischen Bedingungen und Einwirkung eines angelegten Stroms wird elektrolytisch bearbeitet. Dabei oxidiert das Aluminium der Anode oder seiner Legierung und bildet eine dünne Aluminiumoxidschicht auf der Oberfläche. Allgemein wird die Anode aus Aluminiumlegierung oder Aluminium gefertigt, die Kathode aus Bleiplatten, und beide werden in wässriger Lösung gemeinsam platziert. Es sind Schwefelsäure, Oxalsäure, Chromsäure etc. vorhanden, und dann wird elektrolytisch gearbeitet, um einen Oxidfilm auf der Aluminiumproduktoberfläche zu bilden. Von diesen Säuren ist die Eloxierung mit Schwefelsäure am weitesten verbreitet. Der Zweck: Korrosionsbeständigkeit verbessern, Verschleißfestigkeit und Härte erhöhen, Metalloberflächen schützen.

Mikro-Lichtbogen-Oxidation (Micro-arc Oxidation)

Mikro-Lichtbogen-Oxidation, auch Plasma-Elektrolyt-Oxidation genannt, basiert auf der Eloxiertechnologie – die resultierende Beschichtung ist der herkömmlichen Eloxierung überlegen. Korrosions- und Verschleißbeständigkeit dieses Verfahrens sind signifikant besser als bei konventionellen eloxierten Beschichtungen.

Wenn die Eloxierspannung einen bestimmten kritischen Wert erreicht, wird die Oxidschicht auf der Materialoberfläche durchbrochen und Lichtbogenentladung erzeugt – es entstehen瞬时高温高压 (augenblicklich hohe Temperaturen und Drücke). Der Oxidfilm bildet unter Einwirkung von Hochtemperatur und Hochdruck eine nicht-metallische Keramikschicht.

Elektrophoretische Beschichtung (Electro-coating)

Elektrophoretische Beschichtung bezeichnet ein Beschichtungsverfahren, das ein externes elektrisches Feld nutzt, um Partikel wie Pigmente und Harze, die in der elektrophoretischen Lösung suspendiert sind, zur Migration und Abscheidung auf der Substratoberfläche einer der Elektroden zu bewegen. Unter Einwirkung des elektrischen Felds wird die Beschichtung auf dem Werkstück abgesetzt und bildet einen gleichmäßigen Film. Elektrophoretische Beschichtung vereint die Vorteile von eloxiertem Film und Polymerbeschichtung – gleichmäßiger Lackfilm, starke Haftung, hohe Lackausbeute, schnelle Baugeschwindigkeit.

Phosphatieren

Phosphatieren ist eine gängige Vorbehandlungstechnologie, die prinzipiell zur chemischen Konversionsschichtbehandlung gehört. Hauptsächlich für Stahlphosphatierung verwendet, können auch Nichteisenmetalle (Aluminium, Zink) phosphatiert werden.

Phosphatieren ist ein chemisch-elektrochemischer Prozess zur Bildung einer Phosphat-Konversionsschicht. Hauptzweck: Metallkorrosion teilweise verhindern, als Grundierung vor Lackierung dienen, Haftung und Korrosionsschutz des Lackfilms verbessern.

Silanzieren (Silylation Treatment)

Silanzieren ist ein neuartiger Metall-Oberflächenschutzprozess, der in den letzten Jahren entwickelt wurde. Es ist ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von metallischen oder nichtmetallischen Materialien mit Organosilan als Hauptrohstoff. Es ist umweltfreundlich und bietet gute Korrosionsbeständigkeit für die behandelten Teile.

Im Vergleich zum herkömmlichen Phosphatieren hat Silanzieren folgende Vorteile: kein Phosphor, keine schädlichen Schwermetallionen, keine Erhitzung. Der Silanbehandlungsprozess erzeugt keinen Sediment, die Behandlungszeit ist kurz, die Kontrolle einfach, die Behandlungsschritte sind wenige, und das Bad kann wiederverwendet werden. Es kann die Haftung des Lacks auf dem Substrat effektiv verbessern usw.

Fazit

JTR ist ein Hersteller, der hochwertige Rapid-Prototyping- und Serienfertigungsdienstleistungen anbietet. Wir bieten Dienstleistungen einschließlich CNC-Bearbeitung, Oberflächenbehandlung, Druckguss, 3D-Druck etc. an und sind fähig zur Produktindividualisierung und -produktion.