硬質アルマイト処理は、表面の耐久性、硬度、耐食性を向上させる処理です。 アルミ部品 、要求の厳しい環境でのアプリケーションに最適です。 ただし、すべてのアルミニウム合金がこのプロセスに同様に適合するわけではありません。
特定のグレードのアルミニウムは、主にその特殊な合金組成が原因で、硬質陽極酸化処理中に重大な課題を引き起こす可能性があります。
この記事では、硬質陽極酸化処理で最も課題となるさまざまなグレードの CNC 機械加工アルミニウムについて詳しく掘り下げ、根底にある要因と関連する考慮事項を調べます。
アルミニウム合金はシリーズごとに分類されており、各シリーズは主な合金元素に基づいて指定されています。 の場合 CNC加工 、最も一般的に使用されるシリーズは次のとおりです。:
- 2xxx シリーズ (アルミニウム - 銅合金)
- 5xxx シリーズ (アルミニウム - マグネシウム合金)
- 6xxx シリーズ (アルミニウム-マグネシウム-シリコン合金)
- 7xxx シリーズ (アルミニウム - 亜鉛合金)
各シリーズには独自の特性があり、これらの特性は硬質陽極酸化プロセスに大きな影響を与える可能性があります。
2024 や 2011 などの 2xxx シリーズの合金は、主に銅と合金化されています。 これらの合金は強度が高いことで知られており、航空宇宙産業の構造部品によく使用されています。
- 硬質陽極酸化における課題:
これらの合金に含まれる銅は、特有の複雑さを引き起こします。 銅はムラを引き起こす可能性があります 表面仕上げ 陽極酸化処理中に、多くの場合、暗くて一貫性のない外観が生じます。 さらに、銅は急速に酸化する傾向があり、均一な陽極酸化層の形成を妨げる可能性があります。 銅は陽極酸化時に合金の耐食性を低下させる可能性があるため、所望の厚さと硬度のレベルを達成するのは困難な場合があります。
- 追加の処理の必要性:
陽極酸化の結果を改善するには、エッチングや徹底的な洗浄などの追加の表面処理が必要になる場合があり、処理の時間とコストが増加します。
5052、5083、5754 などの 5xxx シリーズ合金には、主な合金元素としてマグネシウムが含まれています。 これらの合金は耐食性が高いため、湿気にさらされることが多い海洋用途や環境で人気があります。
- 硬質陽極酸化における課題:
5xxx シリーズ合金のマグネシウム含有量により、特にマグネシウム含有量が高い場合、陽極酸化が不均一になる可能性があります。 高レベルのマグネシウムは、陽極酸化処理中に表面の穴や縞模様を引き起こす可能性があり、コーティングの美観と保護品質を損なう可能性があります。 これらの合金では、望ましい硬度と厚さのレベルを達成することがより複雑になる場合もあります。
- 品質管理に関する考慮事項:
5xxx 合金上に均一な陽極酸化層を確保するには、多くの場合、温度、電流密度、電解質組成などの陽極酸化パラメーターを正確に制御する必要があります。
6061 や 6063 などの 6xxx シリーズ合金は、強度、耐食性、加工性のバランスが取れているため、CNC 機械加工で広く使用されています。 このシリーズの主な合金元素はマグネシウムとシリコンです。
- 硬質陽極酸化における課題:
一般に 2xxx および 7xxx シリーズの合金よりも陽極酸化処理との適合性が優れていますが、6xxx シリーズの合金はシリコン含有量により課題が生じる可能性があります。 シリコンは、表面に二酸化ケイ素粒子を形成することで陽極酸化中に問題を引き起こし、仕上げが粗くなったり、変色したりする可能性があります。 さらに、シリコンにより、滑らかで硬い陽極酸化層を実現することが困難になる場合があります。
- 追加の準備:
6xxx シリーズ合金の陽極酸化処理の結果を向上させるには、多くの場合、デスマットや酸洗浄などの前処理方法を使用してシリコンの豊富な残留物を除去し、陽極酸化処理のためのよりきれいな表面を確保します。
7075 や 7050 などの 7xxx シリーズ合金は、航空宇宙やスポーツ用品など、高い強度重量比が必要な用途で一般的に使用される高強度合金です。
- 硬質陽極酸化における課題:
亜鉛は、硬質陽極酸化プロセスにおいて最も重大な課題の 1 つを引き起こします。 亜鉛の含有量が高いと、一貫した陽極酸化層を実現することが困難になり、多くの場合、接着力が低下したり、表面が剥離したりすることがあります。 これらの合金の陽極酸化層は耐久性が低く、腐食しやすいため、保護用途での効果が低下します。
- 表面処理と制御:
7xxx シリーズ合金の陽極酸化では、多くの場合、満足のいく結果を得るために、温度、陽極酸化時間、電流密度などのプロセス条件を非常に正確に制御する必要があります。
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合金組成以外にも、特に難しいグレードの場合、他のいくつかの要因が硬質陽極酸化プロセスに影響を与えます。:
- 温度制御:
困難な合金の硬質陽極酸化では、熱変形のリスクを最小限に抑えるために通常より低い温度が必要です。 低温により酸化速度も低下し、表面仕上げの制御に役立ちます。
- 電流密度:
一貫した電流密度を維持することは、目標とする陽極酸化の厚さと表面全体の均一性の達成に役立つため、困難な合金を陽極酸化する場合には非常に重要です。
- 表面処理:
効果的な表面の洗浄と準備は、残留物を除去し、陽極酸化層が適切に密着するようにするために不可欠です。 デスマット、エッチング、研磨は、陽極酸化の前処理としてよく使用されます。
合金シリーズ | 一次合金元素 | 陽極酸化の課題 | 一般的なアプリケーション |
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2xxx | 銅 | 仕上げが不均一になり、耐食性が低下します | 航空宇宙、構造部品 |
5xxx | マグネシウム | ピッチング、スジ、不均一なコーティング | 海洋、湿気にさらされる環境 |
6xxx | マグネシウム & シリコン | 表面粗さ、シリコン系残留物 | 自動車、構造部品 |
7xxx | 亜鉛 | 密着性が悪く、表面が剥がれる | 航空宇宙、高応力用途 |
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1. 硬質陽極酸化アルミニウムにおいて銅の含有量が課題となるのはなぜですか?
銅はアルミニウムの強度を高めますが、陽極酸化中に急速に酸化する傾向もあります。 この酸化により均一な陽極酸化皮膜の形成が妨げられ、結果として仕上がりが暗くなり、場合によっては不均一になります。
2. アルミニウム合金中のマグネシウム含有量が高いと、陽極酸化処理に問題が生じる可能性がありますか?
はい、5xxx シリーズに見られるようにマグネシウム含有量が高いと、表面に穴や縞ができて陽極酸化処理がより複雑になる可能性があります。 これらの影響を軽減するには、温度、電流密度、電解液の調整が必要になることが多く、プロセスがさらに複雑になります。
3. 特定のアルミニウムグレードでは硬質陽極酸化処理のコストが高くなりますか?
はい、硬質陽極酸化処理が難しい合金は、望ましい仕上げと耐久性を達成するために特定の前処理ステップ、正確なプロセス制御、および長時間の処理時間が必要なため、コストが高くなる可能性があります。