8種類の一般的な金属材料と金属表面処理技術の紹介

- Jun 14, 2019-

8種類の一般的な金属材料と金属表面処理技術の紹介

 

一般的な8つの金属材料

 

1.鋳鉄 - 流動性

下水道LIDSは私たちの日々の環境のあいまいな部分であり、それに気づく人はほとんどいません。 主にその優れた流動性のために、鋳鉄はそのような広範囲で広範囲の用途を有し、そしてそれは様々な複雑な形態に鋳造するのが容易である。 鋳鉄は、実際には炭素、ケイ素、鉄などの元素の混合物に付けられた名前です。 炭素含有量が高ければ高いほど、注ぐ間の流動特性は良好になる。 炭素はここではグラファイトおよび炭化鉄の形で存在する。

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鋳鉄中のグラファイトの存在は下水道LIDSに優れた耐摩耗性を与える。 さびは通常最上層にのみ現れるので、それは通常磨かれます。 それにもかかわらず、注ぎプロセスにおける錆を防止するための特別な対策、すなわち、アスファルトコーティングの層が鋳物の表面に加えられ、アスファルトが鋳鉄の表面の微細な穴に浸透するようにする。さび止めの役割を果たします。 砂型用の鋳造材料を製造する伝統的な方法は現在、他のより新しくそしてより興味深い分野で多くのデザイナーによって使用されている。

材料特性:優れた流動性、低コスト、優れた耐摩耗性、低収縮、脆い、高い圧縮強度、優れた機械加工性


典型的な用途:鋳鉄は建設、橋梁、工学部品、家庭、台所用品などの分野で何百年もの間使用されてきました。

2.ステンレススチール - ステンレスラブ

ステンレス鋼は鋼中のクロム、ニッケルおよび他の金属元素の合金です。 その無錆特性は、合金中のクロムの組成に由来します。 クロムは、合金の表面に強力で自己修復性の酸化クロム膜を形成します。これは裸眼では見えません。 ステンレス鋼とニッケルの比率は、通常18:10です。 「ステンレス鋼」という用語は、単に一種のステンレス鋼を指すのではなく、それぞれがその特定の用途分野において良好な性能を有する100個を超える工業用ステンレス鋼を指す。

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20世紀の初めに、ステンレス鋼は製品設計の分野に導入されました。 設計者は、その靭性と耐食性に基づいて、これまで関与したことのない多くの分野をカバーする多くの新製品を開発しました。 設計の試みは革命的でした。例えば、滅菌された再利用可能な機器が医療業界で初めて登場したときです。

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ステンレス鋼は4つの主要なタイプに分けられます:オーステナイト、フェライト、フェライト - オーステナイト(複合)、マルテンサイト。 家庭用品に使用されるステンレス鋼は基本的にオーステナイトです。

材料の特徴:ヘルスケア、防錆、冷間加工が困難なさまざまな加工技術の成形を通じて、微細表面処理、高剛性にすることができます。

 

典型的な用途:オーステナイト系ステンレス鋼は、満足のいく色の外観と形状を得ることができる一般的な原色のステンレス鋼の中で最も適した着色材料です。 オーステナイト系ステンレス鋼は、主に装飾用建築材料、家庭用製品、工業用パイプおよび建築構造物に使用されています。 マルテンサイト系ステンレス鋼は主に切削工具やタービンブレードの製造に使用されます。 フェライト系ステンレス鋼は主に耐久性のある洗濯機やボイラー部品に使用される耐食性を持っています。 複合ステンレス鋼は、その優れた耐食性のために腐食環境でしばしば使用されます。

3.亜鉛 - 一生涯で730ポンド

亜鉛、銀、青灰色は、アルミニウムと銅に次いで3番目に広く使われている非鉄金属です。 米国の鉱物サービスによると、平均的な人は一生のうちに331キログラムの亜鉛を消費します。 亜鉛は非常に低い融点を持っているので、それはまた理想的なキャスタブル材料です。

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亜鉛鋳物は私たちの日常生活の中で非常に一般的です:表面材料、蛇口、電子部品の下のドアハンドル、亜鉛は非常に高い耐食性を持ち、この特性はそれがもう一つの最も基本的な機能を持ちます。 。 これらの機能に加えて、亜鉛は真鍮に対する銅の合金です。 耐食性は鋼鉄コーティングだけのものではありません - それは私たちの免疫システムを強化するのにも役立ちます。

 

材料の特性:ヘルスケア、耐食性、優れた鋳造性、優れた耐食性、高強度、高硬度、安価な原材料、低融点、耐クリープ性、他の金属と合金を形成しやすい、ヘルスケア、室温で脆い、約100℃の延性

 

典型的なアプリケーション:電子部品 亜鉛は青銅を形成する合金の一つです。 亜鉛はまた、清潔で衛生的、そして耐腐食性です。 亜鉛は、屋根材、写真彫刻プレート、携帯電話のアンテナ、カメラのシャッターユニットにも使用されています。

 

 

4。アルミニウム(AL) - モダンな素材

アルミニウム、白、青がかった金属は、9、000歳である金と比較して、本当に赤ん坊の金属です。 アルミニウムは18世紀の初めに発明され、命名されました。 他の金属とは異なり、アルミニウムは直接金属元素として自然界には存在しません。 この形のアルミニウムも地球上で最も豊富に生産されている金属の一つです。

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金属アルミニウムが最初に現れたとき、それはすぐに人々の生活に適用されませんでした。 後になって、その独特の機能と特性のための新製品のバッチが徐々に出てきました、そしてこのハイテク素材は徐々にますます広い市場を持っています。 アルミニウムの歴史は比較的短いですが、現在市場に出ているアルミニウム製品の生産量は他の非鉄製品を合わせたものをはるかに上回っています。

 

材料の特性:柔軟でプラスチック製、合金化しやすい、重量比に対する強度が高い、優れた耐食性、電気と熱を伝導しやすい、リサイクル可能。

 

典型的な用途:自動車の骨組み、航空機部品、台所用品、包装、家具。 アルミニウムは、ロンドンのピカデリーサーカスにあるキューピッド像やニューヨークにあるクライスラービルの上など、大きな建造物の補強にも使われています。

 

5.マグネシウム合金 - 超薄型審美的デザイン

マグネシウムは非常に重要な非鉄金属です。 アルミニウムよりも軽量で、他の金属と高強度合金をうまく形成できます。 マグネシウム合金は、軽い比重、高い比強度および剛性、良好な熱伝導性、良好な減衰および電磁遮蔽特性、容易な加工および形成、ならびに容易な回復という利点を有する。 しかし、高価格と技術の限界のために、マグネシウムとその合金は航空、航空宇宙、軍事産業では少量しか使われていません。 マグネシウムは現在、航空宇宙、自動車、エレクトロニクス、移動体通信、冶金およびその他の分野で広く使用されている鋼鉄およびアルミニウムに次いで3番目に大きい金属工学材料です。 マグネシウムは、他の構造用金属の製造コストが上昇するため、将来ますます重要になると予想されます。

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マグネシウム合金の割合は、アルミニウム合金が68%、亜鉛合金が27%、鋼が23%である。 自動車部品、3C製品シェル、建材によく使用されます。 ほとんどの超薄型ラップトップおよび携帯電話ケースはマグネシウム合金製です。 前世紀以来、人々はいまだに金属の質感と光沢に対して消去不可能な愛を持っています。 プラスチック製品は金属の外観を形成することができますが、その光沢、硬さ、温度および質感は金属とはなお異なります。 新しい金属材料として、マグネシウム合金は人々にハイテク製品の感覚を与えます。

 

マグネシウム合金の耐食性は炭素鋼のそれの8倍、アルミニウム合金のそれの4倍、そしてプラスチックのそれの10倍以上です。 一般的に使用されているマグネシウム合金は、特に自動車部品や建築材料に使用される場合は不燃性であり、瞬間的な燃焼を避けることができます。 マグネシウムは地球の地殻内で8番目に豊富な鉱物であり、その原料の大部分は海水から抽出されているので、その資源は安定して豊富です。

 

材料の特徴:軽量構造、高い剛性と耐衝撃性、優れた耐食性、優れた熱伝導性と電磁シールド、優れた引火性、劣った耐熱性、容易な回復。
代表的な用途:航空宇宙、自動車、エレクトロニクス、移動体通信、冶金などの分野で広く使用されています。

6.銅 - 男のパートナー

銅は私たちの生活に大きな影響を与える信じられないほど用途の広い金属です。 人間の初期の道具や武器の多くは銅製でした。 そのラテン名cuprumはキプロスと呼ばれる場所から来ます。 それは銅が豊富な島です。

 

 

銅は現代社会において非常に重要な役割を果たしています。それは電気の輸送手段として建築構造で広く使用されていて、さまざまな文化の人々によって身体の装飾品を作るために何千年もの間使用されています。 順応性のあるオレンジ色の赤い金属が、シンプルなデコーダとしての始まりから、複雑な現代の通信アプリケーションにおける重要な役割を果たすその後の役割まで、私たちに従ってきました。 銅は銀に次ぐ、優れた電気伝導体です。 金属材料を使用している人々の時間の歴史の点では、銅は金に次いで人間に使用される2番目に古い金属です。 これは主に銅が抽出しやすく、銅が銅から比較的分離しやすいからです。

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材料特性:優れた耐食性、優れた熱伝導率、電気伝導率、硬い、柔軟、延性、磨かれた、ユニークな効果。


典型的な用途:ワイヤー、エンジンコイル、印刷回路、屋根材、パイプ材、加熱材、宝石類、調理器具。 それはまた青銅を作るのに使用される主要な合金の一つです。

 

7.クロム - ハイフィニッシュ仕上げ

最も一般的な形態のクロムは、ステンレス鋼の硬度を高めるための合金元素としてステンレス鋼に使用されている。 クロムめっきプロセスは、一般的に3つのタイプに分類されます:装飾コーティング、硬質クロムコーティングと黒クロムコーティング。 クロムめっきは工学分野で広く利用されています。 装飾クロムコーティングは通常、ニッケル層の外側のメッキの最上層として使用されます。 コーティングは鏡面のような繊細な研磨効果があります。 装飾仕上げプロセスとして、クロムコーティングの厚さはわずか0.006 mmです。 クロムコーティングプロセスの使用を検討する際には、このプロセスの危険性を十分に検討することが重要です。 過去10年間で、6価の装飾用クロム水を、発ガン性が高く毒性の低いと考えられる3価クロム水に置き換える傾向が強まっています。

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材料の特徴:非常に高い仕上げ、優れた耐食性、硬くて丈夫、掃除が簡単、低摩擦係数。

 

典型的な用途:装飾クロムメッキは、ドアハンドルやバンパーを含む多くの自動車部品のコーティング材です。 また、自転車部品、浴室の蛇口、家具、台所用品、食器などにもクロムが使われています。 硬質クロムメッキは、ジョブ制御ブロック内のラム、ジェットエンジン部品、プラスチック金型、衝撃吸収材など、より多くの産業用途で使用されています。 ブラッククロムは主に楽器の装飾や太陽エネルギーの利用に使われています。

 

8.チタン - 軽くて強い

チタンは非常に特殊な金属で、非常に軽いだけでなく、室温でも非常に強靭で耐食性があり、寿命のために独自の色を維持します。 チタンは白金に似た融点を持つので、航空宇宙や軍用の精密部品によく使用されます。 電流と化学処理を加えると、色が変わります。 チタンは酸およびアルカリ腐食に対する優れた耐性を有する。 アクアアクアに数年間浸したチタンは、まだ輝いていて輝いています。 あなたはステンレス鋼にチタンを追加する場合は、約1%を追加するだけで、大幅に防錆性が向上します。

 

チタンは低密度、高温耐性、耐食性および他の優れた特性を有し、チタン合金の密度は鋼鉄と鋼鉄のほぼ同じ強度である。 チタンは高温と低温の両方に耐性があります。 高強度は-253 から500 までの広い温度範囲にわたって維持されます。 これらの利点は宇宙金属にとって不可欠です。 チタン合金はロケットエンジンのシェルと人工衛星を作るためのもので、宇宙船には良い素材で、「宇宙金属」と言われています。 これらの利点のために、チタンは1950年代以来の著名なレアメタルになりました。

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チタンは純金属です。 チタンは「純粋」なので、物質が接触しても化学反応は起こりません。 つまり、その高い耐食性と安定性のために、チタンは人々との長期接触の後その本質に影響を及ぼさない、それでそれは人間のアレルギーを引き起こさないでしょう。 それは人間の植物の神経や味に影響を与えない唯一の金属であり、そして「生物親和性金属」として知られています。

 

チタンの最大の欠点は、精製が難しいということです。 これは主に高温でチタンが酸素、炭素、窒素および他の多くの元素と結合することができるからです。 それで人々はチタンを「レアメタル」と考えていました。 事実、チタンは地球の地殻の重量の約6 占め、銅、錫、マンガン、亜鉛の合計の10倍以上の量を占めています

材料特性:非常に高い強度、重量比による優れた耐食性、冷間加工が困難、良好な溶接性、鋼より約40%軽量、アルミニウムより60%重い、低伝導率、低熱膨張率、高融点。


典型的な用途:ゴルフクラブ、テニスラケット、ポータブルコンピュータ、カメラ、スーツケース、外科用インプラント、航空機の骨組み、化学装置および海事装置。 チタンは紙、絵画、プラスチックの白色顔料としても使用されています。

 

金属表面処理プロセス

1.表面処理技術の紹介

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最新の物理学、化学、金属科学、熱処理およびその他の分野の技術を使用して部品の表面状態および特性を変更し、プロセス方法の所定の性能要件を満たすために最適な組み合わせを実現する、表面処理技術として知られています。

 

表面処理の機能:
表面の耐食性と耐摩耗性を向上させ、材料の表面の変化と損傷を減速、解消、修復します。
普通の材料のために特別な機能を持つ表面を得るため
エネルギーを節約し、コストを削減し、そして環境を改善する。

 

 

金属表面処理技術の分類

 

それは4つのカテゴリに分けることができます:表面改質技術、表面合金化技術、表面変換膜技術と表面ラミネート技術。

 

ワン表面改質技術

1.表面硬化

表面焼入れは、鋼の化学組成や心臓構造を変えることなく表面オーステナイト化を硬化させるために急速加熱を使用する熱処理方法です。

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表面急冷の主な方法は、火炎急冷および誘導加熱、ならびにオキシアセチレンまたはオキシプロパンなどの一般的な熱源を含む。

 

レーザー表面増強

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レーザ表面硬化は、加工物の表面上の薄い材料を非常に短時間で相転移温度または融点を超える温度に加熱し、次いで非常に短時間で冷却してその表面を硬化および強化することである。工作物。

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レーザ表面強化は、レーザ相変化強化、レーザ表面合金化、およびレーザクラッディングに分類することができる。

 

レーザー表面強化は小さい熱衝撃領域、小さい変形および容易な操作を持ち、主にブランキングダイ、クランクシャフト、CAM、カムシャフト、スプラインシャフト、精密機器ガイドレール、高速スチールカッター、ギアなどの局所強化部品に使用されます。そして内燃機関シリンダーライナー。

 

3、ショットピーニング

 

ショットピーニングは、無数の小型ハンマーが金属表面を叩いて部品の表面と表面を特定の塑性変形させ、それを実現するのと同じように、部品の表面に多数の高速発射体を射出する技術です。強化。

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関数:
部品の機械的強度、耐摩耗性、耐疲労性および耐食性を向上させる。
表面の消光と剥離に使用されます。
鋳造、鍛造、溶接の残留応力を排除します。

4、ローリング

 

圧延は、ワークピースの回転表面にハードローラまたはローラ圧力をかけて室温で行い、バスの方向に沿って移動させ、ワークピース表面を塑性変形、硬化させ、正確で、きれいで強化された表面または特定のパターンを得る。表面処理技術

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適用:シリンダー、円錐形、平面および他の簡単な形の部品。

 

5、描画

 

伸線加工は、外力の作用下で金型を通して金属を押し出し、金属の断面積を圧縮し、必要な断面積の形状およびサイズを得る、金属ワイヤと呼ばれる表面処理方法を指す。描画技術

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引き絹は装飾に従って必要である場合もありますまっすぐな穀物、ランダムな穀物、波形を作ります渦の穀物との数種類を待って下さい。

 

6、研磨

研磨は部品の表面を修正するための仕上げ方法であり、滑らかな表面しか得ることができないが、元の機械加工精度を改善することも維持することすらできない。 研磨後のRa値は前処理条件に応じて1.6〜0.008ミクロンに達することがある。

 

一般に機械研磨と化学研磨に分けられます。

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TWO。表面合金化技術

化学表面熱処理

 

表面合金化技術の典型的なプロセスは化学的表面熱処理である。 ワークピースを加熱および保温のために特定の媒体中に置き、そして媒体中の活性原子をワークピースの表面に浸透させることにより、ワークピースの表面の化学組成および組織を変化させる熱処理プロセスである。そしてそのパフォーマンスを変える。

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表面焼入れと比較して、化学的表面熱処理は鋼の表面構造を変化させるだけでなく、その化学組成も変化させる。 浸潤の異なる元素によると、化学熱処理は浸炭、窒化、多元素共浸潤、他の元素の浸潤などに分けることができます。 化学的熱処理工程は3つの基本的工程:分解、吸収および拡散を含む。
化学的表面熱処理の2つの主な方法は浸炭と窒化です。

 

三、表面変換膜技術

 

1.黒化とリン酸塩処理

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ブラック:
鋼鉄または鋼鉄部品が空気蒸気または化学薬品中で適切な温度に加熱されて、表面に青色または黒色の酸化皮膜が形成されるプロセス。 また青になります。
リン酸塩
加工物(鋼鉄、アルミニウムまたは亜鉛)をリン酸塩処理溶液(酸性リン酸塩ベースの溶液)に浸し、表面に付着させて水に不溶性の結晶質リン酸塩変換皮膜を形成するプロセスは、リン酸塩処理と呼ばれます。

 

陽極酸化

主にアルミニウムとアルミニウム合金の陽極酸化を指します。 陽極酸化は、アルミニウムまたはアルミニウム合金部品を酸性電解質中に浸漬し、外部電流の作用下で陽極として作用し、そして部品の表面上に基材にしっかりと結合した耐食酸化膜層を形成することである。 酸化膜のこの層は保護的、装飾的、絶縁的、耐摩耗性および他の特別な特性を有する。

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陽極酸化の前に研磨、脱油、洗浄などの前処理を行い、その後洗浄、着色、シールを行ってください。
適用:それは頻繁に自動車および飛行機のある特別な部分の保護そして処置、また手工芸品および日常的なハードウェア製品の装飾的な処置のために使用されます。

 

四、表面コーティング技術

1.溶射

溶射は、製品の表面から製品の表面に圧縮ガスを連続的に吹き付けて溶融させて金属または非金属材料を加熱し、必要な物理的および化学的性質を得るために製品の表面から固体コーティングを形成することである。

溶射技術は、材料の耐摩耗性、耐食性、耐熱性および断熱性を向上させることができる。
用途:航空宇宙、原子力、電子工学、その他ほとんどの分野を含む最先端の技術。

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真空メッキ

真空めっきは、真空条件下で蒸留またはスパッタリングによって金属表面に様々な金属および非金属フィルムを堆積させる表面処理プロセスを指す。
真空メッキによって非常に薄い表面コーティングを得ることができる。

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真空スパッタリングの原理
異なる方法によれば、真空メッキは、真空蒸着、真空スパッタリング、真空イオンプレーティングに分けることができる。

3、電気メッキ

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電気メッキは、電気化学的およびレドックスプロセスです。 例としてニッケルメッキを取ります。金属部品は陰極として金属塩(NiSO4)の溶液に、陽極として金属ニッケル板に浸されます。 直流電源が接続された後、金属ニッケルメッキ層が部品上に堆積される。
電気メッキ方法は通常の電気メッキと特別な電気メッキに分けられる。

 

4.蒸着

蒸着技術は、堆積元素を含む蒸気材料を材料の表面に堆積させて物理的または化学的手段によって薄膜を形成する新しいタイプの堆積技術を指す。
蒸着プロセスの原理によると、蒸着技術は物理蒸着(PVD)と化学蒸着(CVD)に分類することができる。

 

物理蒸着(PVD)

物理気相成長法(PVD)は、真空条件下で物理的方法によって材料を原子、分子に気化させるかまたはイオンにイオン化させることによって材料の表面に薄膜を堆積させる技術を指す。
物理的堆積技術は主に真空蒸着、スパッタリングおよびイオン堆積を含む。
物理蒸着法は広範囲の適切なマトリックス材料および膜材料を有する。 単純な技術、材料の節約、無公害。 得られたフィルムは、強力な接着性、均一な厚さ、緻密性およびピンホールが少ないという利点を有する。
耐摩耗性、耐腐食性、耐熱性、導電性、絶縁性、光学、磁気、圧電、平滑、超伝導、その他の薄膜を作成するために、機械、航空宇宙、エレクトロニクス、光学および軽工業などの分野で広く使用されています。

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化学気相成長(CVD)

化学気相堆積(CVD)は、ある温度で混合ガスと基板との相互作用によってマトリックスの表面上に金属または化合物の膜が形成される方法を指す。
その優れた耐摩耗性、耐食性、耐熱性ならびに電気および光学などの特殊な性質のために、CVDフィルムは、機械製造、航空宇宙、輸送、石炭化学工業および他の産業分野において広く使用されてきた。

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