Zu den gängigen Metallwerkstoffen gehören Edelstahl, Aluminiumlegierungen, Reinaluminiumprofile, Zinklegierungen, Messing usw. Dieser Artikel konzentriert sich hauptsächlich auf Aluminium und seine Legierungen und stellt einige gängige Oberflächenbehandlungsverfahren vor, die bei diesen Werkstoffen angewendet werden.
Aluminium und seine Legierungen zeichnen sich durch gute Verarbeitbarkeit, vielfältige Oberflächenbehandlungsmöglichkeiten und ansprechende Optik aus und finden daher breite Anwendung in zahlreichen Produkten. Ich habe einmal ein Video gesehen, das die Herstellung des Gehäuses eines Apple-Laptops aus einem einzigen Stück Aluminiumlegierung mithilfe von CNC-Maschinen und die anschließende Oberflächenbehandlung mit verschiedenen Hauptprozessen wie CNC-Fräsen, Polieren, Hochglanzfräsen und Drahtziehen zeigte.
Bei Aluminium und Aluminiumlegierungen umfasst die Oberflächenbehandlung hauptsächlich Hochglanzfräsen/Hochglanzschneiden, Sandstrahlen, Polieren, Drahtziehen, Anodisieren, Sprühen usw.
1. Hochglanzfräsen/Hochglanzschneiden
Durch den Einsatz hochpräziser CNC-Bearbeitungsmaschinen werden Details an Aluminium- oder Aluminiumlegierungsteilen bearbeitet, wodurch lokal glänzende Bereiche auf der Produktoberfläche entstehen. Beispielsweise werden manche Metallgehäuse von Mobiltelefonen mit einem Kreis aus glänzenden Fasen gefräst, während kleinere Metallteile mit einer oder mehreren flachen, geraden Nuten versehen werden, um die Oberflächenhelligkeit zu erhöhen. Auch einige hochwertige TV-Gehäuse werden mit diesem Hochglanzfräsverfahren bearbeitet. Die Drehzahl des Fräsers ist beim Hochglanzfräsen entscheidend. Je höher die Drehzahl, desto heller die Glanzlichter. Umgekehrt entstehen bei zu niedriger Drehzahl keine Glanzlichter, und es können Werkzeugspuren sichtbar werden.
2. Sandstrahlen
Das Sandstrahlverfahren bezeichnet die Behandlung von Metalloberflächen mit einem Hochgeschwindigkeits-Sandstrahl. Dabei werden die Oberflächen gereinigt und aufgeraut, um einen bestimmten Reinheitsgrad und eine gewisse Rauheit auf Aluminium- und Aluminiumlegierungsteilen zu erzielen. Dies verbessert nicht nur die mechanischen Eigenschaften und die Dauerfestigkeit der Bauteiloberfläche, sondern erhöht auch die Haftung zwischen der Oberfläche und der Beschichtung. Dadurch wird die Haltbarkeit des Beschichtungsfilms sowie dessen Verlauf und die Oberflächenstruktur optimiert. Bei manchen Produkten ist der Effekt einer matten, perlmuttartigen Silberoberfläche durch Sandstrahlen nach wie vor sehr ansprechend, da das Verfahren der Metalloberfläche eine feinere, matte Textur verleiht.
3. Polieren
Polieren bezeichnet den Prozess, bei dem durch mechanische, chemische oder elektrochemische Verfahren die Oberflächenrauheit eines Werkstücks reduziert wird, um eine glänzende und ebene Oberfläche zu erzielen. Das Polieren des Produktgehäuses dient hauptsächlich nicht der Verbesserung der Maß- oder Formgenauigkeit (da die Montage nicht im Vordergrund steht), sondern der Erzielung einer glatten Oberfläche oder eines spiegelglatten Aussehens.
Zu den wichtigsten Polierverfahren zählen mechanisches, chemisches, elektrolytisches, Ultraschall-, Flüssig- und Magnetpolieren. In vielen Konsumgütern werden Aluminium- und Aluminiumlegierungsteile häufig mechanisch, elektrolytisch oder in Kombination beider Verfahren poliert. Nach dem Polieren weisen die Oberflächen ein spiegelglattes Aussehen auf, ähnlich dem von Edelstahl. Metallspiegel vermitteln ein Gefühl von Schlichtheit, Eleganz und Exklusivität und wecken die Begeisterung für das Produkt. Allerdings muss bei Metallspiegeln das Problem der Fingerabdruckempfindlichkeit gelöst werden.
4. Anodisieren
In den meisten Fällen eignen sich Aluminiumteile (einschließlich Aluminium und Aluminiumlegierungen) nicht für die Galvanisierung und werden daher nicht galvanisiert. Stattdessen werden chemische Verfahren wie die Anodisierung zur Oberflächenbehandlung eingesetzt. Die Galvanisierung von Aluminiumteilen ist deutlich schwieriger und komplexer als die von Metallen wie Stahl, Zinklegierungen und Kupfer. Der Hauptgrund dafür ist, dass Aluminiumteile zur Bildung einer Oxidschicht neigen, was die Haftung der Galvanisierungsschicht stark beeinträchtigt. Beim Eintauchen in den Elektrolyten kann das negative Elektrodenpotenzial von Aluminium durch Metallionen mit einem relativ positiven Potenzial verdrängt werden, was ebenfalls die Haftung der Galvanisierungsschicht beeinträchtigt. Der Ausdehnungskoeffizient von Aluminiumteilen ist größer als der anderer Metalle, was die Haftkraft zwischen Beschichtung und Aluminiumteilen beeinflusst. Aluminium ist ein amphoteres Metall und daher in sauren und alkalischen Galvanisierungslösungen nicht sehr stabil.
Anodische Oxidation bezeichnet die elektrochemische Oxidation von Metallen oder Legierungen. Am Beispiel von Aluminium und Aluminiumlegierungen (im Folgenden: Aluminiumprodukte) werden die Aluminiumprodukte als Anoden in den entsprechenden Elektrolyten eingelegt. Unter bestimmten Bedingungen und bei Anlegen eines externen Stroms bildet sich auf der Oberfläche der Aluminiumprodukte eine Aluminiumoxidschicht. Diese Schicht verbessert die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit der Aluminiumprodukte, erhöht deren Korrosionsbeständigkeit und nutzt die Adsorptionskapazität zahlreicher Mikroporen in der dünnen Oxidschicht. Dadurch erhalten die Aluminiumprodukte vielfältige und lebendige Farben, was ihre Farbpalette erweitert und ihre Ästhetik steigert. Das Anodisieren findet breite Anwendung bei Aluminiumlegierungen.
Durch Anodisieren lassen sich bestimmte Bereiche eines Produkts unterschiedlich einfärben, beispielsweise durch Zweifarbenanodisierung. Dadurch kann die Metalloptik des Produkts den Kontrast der beiden Farben widerspiegeln und seine einzigartige Wertigkeit besser zur Geltung bringen. Allerdings ist die Zweifarbenanodisierung ein komplexes und kostspieliges Verfahren.
5. Drahtzeichnung
Das Drahtziehen ist ein relativ ausgereiftes Verfahren, bei dem durch Schleifen regelmäßige Linien auf der Oberfläche von Metallwerkstücken erzeugt werden, um dekorative Effekte zu erzielen. Das Drahtziehen bringt die Textur von Metallwerkstoffen wirkungsvoll zur Geltung und findet breite Anwendung in vielen Produkten. Es ist eine gängige Methode der Metalloberflächenbehandlung und erfreut sich großer Beliebtheit. Beispielsweise werden Drahtzieheffekte häufig bei Produktteilen wie den Stirnflächen von Tischlampen-Gelenkstiften, Türgriffen, Türschlossblenden, Bedienfeldern von Haushaltsgeräten, Edelstahlherden, Laptop-Gehäusen, Projektorabdeckungen usw. eingesetzt. Durch Drahtziehen lassen sich neben anderen, für das Verfahren geeigneten Oberflächen auch satinartige Effekte erzielen.
Je nach Oberflächeneffekt lässt sich das Drahtziehen von Metall unterteilen in gerades, unregelmäßiges und spiralförmiges Drahtziehen. Die Linienführung kann stark variieren. Feine Drahtspuren lassen sich mithilfe der Drahtziehtechnik deutlich auf der Oberfläche von Metallteilen darstellen. Optisch ähnelt dies einem feinen Haarglanz auf mattem Metall und verleiht dem Produkt einen technologischen und modernen Charakter.
6. Sprühen
Die Oberflächenbeschichtung von Aluminiumteilen dient nicht nur dem Schutz der Oberfläche, sondern auch der Verbesserung ihres Erscheinungsbildes. Zu den wichtigsten Beschichtungsverfahren zählen die elektrophoretische Beschichtung, die elektrostatische Pulverbeschichtung, die elektrostatische Flüssigphasenbeschichtung und die Fluorcarbonbeschichtung.
Beim elektrophoretischen Sprühen kann es mit dem Anodisieren kombiniert werden. Die Anodisierungsvorbehandlung dient dazu, Fett, Verunreinigungen und die natürliche Oxidschicht von der Oberfläche der Aluminiumteile zu entfernen und eine gleichmäßige und hochwertige Anodisierungsschicht auf einer sauberen Oberfläche zu erzeugen. Nach dem Anodisieren und der elektrolytischen Farbgebung der Aluminiumteile wird die elektrophoretische Beschichtung aufgebracht. Die so erzeugte Beschichtung ist gleichmäßig und dünn, hochtransparent, korrosionsbeständig, witterungsbeständig und weist eine gute Affinität zur Metallstruktur auf.
Das elektrostatische Pulverspritzen ist ein Verfahren, bei dem Pulverbeschichtungen mittels einer Spritzpistole auf die Oberfläche von Aluminiumteilen aufgebracht werden. Dabei bildet sich ein organischer Polymerfilm, der hauptsächlich Schutz- und Dekorationsfunktionen erfüllt. Das Funktionsprinzip des elektrostatischen Pulverspritzens lässt sich kurz wie folgt beschreiben: An die Spritzpistole wird eine negative Hochspannung angelegt, das zu beschichtende Werkstück geerdet. Dadurch entsteht zwischen Pistole und Werkstück ein elektrostatisches Hochspannungsfeld, das den Pulverauftrag begünstigt.
Bei der elektrostatischen Flüssigphasenspritzung handelt es sich um ein Oberflächenbehandlungsverfahren, bei dem flüssige Beschichtungen mittels einer elektrostatischen Spritzpistole auf die Oberfläche von Aluminiumlegierungsprofilen aufgebracht werden, um einen schützenden und dekorativen organischen Polymerfilm zu bilden.
Fluorcarbon-Spritzlackierung, auch bekannt als „Curiumöl“, ist ein hochwertiges und kostenintensives Spritzverfahren. Die so beschichteten Teile weisen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Ausbleichen, Frost, sauren Regen und andere Korrosionsarten, eine hohe Rissbeständigkeit und UV-Beständigkeit auf und trotzen extremen Witterungsbedingungen. Hochwertige Fluorcarbon-Beschichtungen zeichnen sich durch metallischen Glanz, leuchtende Farben und eine ausgeprägte Dreidimensionalität aus. Das Fluorcarbon-Spritzverfahren ist relativ komplex und erfordert in der Regel mehrere Spritzgänge. Vor dem eigentlichen Spritzen sind verschiedene Vorbehandlungsprozesse notwendig, die ebenfalls aufwendig sind und hohe Anforderungen stellen.
Veröffentlichungsdatum: 22. Mai 2024