Plating: een effectieve aanpak voor oppervlakteafwerking

Lagers met galvanische afwerking

oppervlaktebewerking van CNC-gefreesde onderdelen is een vitaal proces in termen van functionaliteit, duurzaamheid en uiterlijk. De bewerkte afwerking is niet acceptabel voor de meeste toepassingen en vereist nabewerkingsfasen.

Talrijke benaderingen voor oppervlakteafwerking kunnen worden toegepast voor CNC-gefreesde onderdelen op basis van de materiaal- en afwerkingsvereisten. Het typische afwerkingsproces omvat zandstralen, plateren, polijsten en schilderen. En in dit artikel, we zullen de verschillende plateerprocessen en hun belang bespreken.

Wat is een platingafwerking?

Het plateringsproces omvat het bedekken van CNC-gefreesde onderdelen met een dunne beschermlaag van een ander metaal. Het primaire doel van plateren is het veranderen van de eigenschappen van het oppervlak, zoals ruwheid, corrosieweerstand, slijtvastheid en sterkte. De oorspronkelijke eigenschappen van het substraatoppervlak (onderdelen of materiaal die moeten worden geplateerd) moeten mogelijk worden verbeterd voor toepassingen, terwijl de beplating de onderdelen naar wens kan maken.

Er zijn vier typen van het platingproces: galvaniseren, stroomloos plateren, mechanisch plateren en dompelplateren.

Meer informatie: galvaniseren versus stroomloos plateren

Galvaniseerproces

Onderdeel met gegalvaniseerde afwerkingen

Galvaniseren maakt gebruik van elektrolyse om de dunne beschermlaag over het oppervlak van onderdelen af ​​te zetten. De elektrolytische oplossing is verantwoordelijk voor elektro-afzetting op het substraatoppervlak. Galvaniseren omvat de techniek van het afzetten van een metaal op een ander door middel van hydrolyse. Deze methode wordt vaak gebruikt om de esthetiek te verbeteren of het metaal te beschermen tegen corrosie. Onder de verschillende vormen zijn koper, zilver en verchromen. De afbeelding hierboven toont een onderdeel met een verbluffende galvanische afwerking, gekenmerkt door zijn oogverblindend gladde oppervlak en lovenswaardige anti-corrosie- en anti-wrijvingseigenschappen.

Hoe werkt galvaniseren?

De werking van galvaniseren is gebaseerd op het principe van elektrolyse. Het bestaat uit anode-, kathode-, elektrolyt- en gelijkstroombronnen.

Laten we de werking van het galvaniseerproces begrijpen met een voorbeeld van verkoperen op het zinkoppervlak.

Galvaniseren van Cu op het Zn-oppervlak

Zuiver koper is aangesloten op de positieve pool (anode) en zink op de negatieve pool (kathode). Beide elektroden zijn ondergedompeld in de elektrolytische oplossing die koperionen (CuSo4) bevat. Na de toevoer van elektrische stroom gaat koper (anode) onder het oxidatieproces. De koperionen worden opgelost in de elektrolytische oplossing en reizen naar het negatief geladen zinksubstraat. De continue beweging van koperionen (kationen) naar zink vormt een koperlaag op het zinkoppervlak.

Dikte, kwaliteit en uniformiteit van de afzetting zijn afhankelijk van verschillende controlerende variabelen, zoals de stroomsterkte, de afstand tussen twee elektroden en de elektrolyttemperatuur.

• Temperatuur: De juiste elektrolyttemperatuur vergemakkelijkt de massaoverdracht en vermindert de weerstand tegen elektrolyse.
• Elektroden afstand: Na het oplossen van het plateermetaalion gaat het naar de kathode. Als de ruimte te groot is, vermindert dit de afzettingssnelheid.
• Huidige omvang: De grootte van de stroom die door het circuit vloeit, bepaalt de oxidatiesnelheid van de anode en produceert dienovereenkomstig de ionen voor afzetting.

Materialen voor galvaniseren

Galvaniseren kan worden toegepast op de CNC-gefreesde onderdelen van elk geleidend materiaal, waaronder ijzer, staal, messing, aluminium, zink en zilver. De nieuwste technologie maakt echter ook gebruik op de niet-metalen onderdelen mogelijk.

Zie ook: Gemeenschappelijke materialen voor CNC-bewerkingen

Hieronder volgen de meest populaire materialen die worden gebruikt om verschillende substraten te plateren.

• Gold
• Koper
• Zilver
• Chromium
• zink
• Messing
• Nikkel
• Titaan, enz.

Het beste materiaal voor de galvanisatie hangt af van het substraatmateriaal en de eigenschappen die u wilt toevoegen. Koper is bijvoorbeeld de beste optie om de elektrische geleidbaarheid te verhogen, terwijl goud de ideale keuze is voor decoratie.

Stroomloos plateren

Onderdelen met stroomloos geplateerde afwerking

Zoals de naam al doet vermoeden, verwijst stroomloos plateren naar het ontwikkelen van een plateerlaag op het substraatoppervlak zonder gebruik te maken van het elektrolyseproces. Electroless Plating wordt ook wel conversiecoating of autokatalytisch plateren genoemd.

Het is het proces van het creëren van een beschermende laag door gebruik te maken van de chemische afzetting van ionen. Als u het zich herinnert, werkt galvaniseren alleen goed voor geleidende substraten. Een van de belangrijkste voordelen van deze aanpak is het plateren van niet-geleidende onderdelen of materialen, zoals kunststoffen.

Hoe werkt stroomloos plateren?

Het stroomloze plateerproces gebruikt een reductiemiddel om de ionen van het plateermetaal te vormen, die door middel van katalysatormiddelen op het substraatoppervlak worden afgezet en een beschermende laag vormen.

Laten we de werking van stroomloos plateren begrijpen met een voorbeeld van vernikkelen op een stalen oppervlak. De nikkelsulfaatoplossing (NiSO₄ [H2O]₆ ) werkt als de bron van nikkelionen en het reductiemiddel natriumhypofosfiet (NaH₂PO₂ H₂O) oxideer het nikkelsulfaat om de ionen van nikkel te creëren, die op het staaloppervlak worden afgezet.

Andere oplossingen zoals tri-ammoniumcitraat [(NH₄)₃C₆H₅O₇)] worden ook in het proces gebruikt als de A-buffer of milde complexe agent (Merk, 2014)

Materialen voor stroomloos plateren

Koper, nikkel, zilver, titanium en andere metalen kunnen vele substraten bedekken, inclusief metalen en niet-metalen onderdelen. Het juiste reductiemiddel, complex middel en bufferoplossing zijn cruciaal om het kwaliteitsresultaat te verkrijgen.

Onderdompeling Plating

Onderdompeling verwijst naar het coaten van een substraat met een dunne beschermende laag van een ander metaal door het in de oplossing van dat metaal te dompelen. De primaire vereiste voor onderdompelingsplateren is dat het substraatmetaal minder edel moet zijn dan het plateringsmetaal.

Het creëert een dunne beschermlaag in vergelijking met stroomloos en galvaniseren. Deze platingbenadering is gunstig om onderdelen corrosiebestendig te maken, de hardheid te verhogen en de elektrische geleidbaarheid te veranderen.

Hoe werkt dompelbeplating?

Het onderdompelingsproces maakt gebruik van een oplossing die het coatingmetaal bevat. De coatingmetaaloplossing verdringt de substraatmetaalionen van het oppervlak. Het is ook bekend als verplaatsingsplateren, omdat één metaal wordt verplaatst om een ​​coatinglaag te vormen.

Het fenomeen treedt op vanwege het hogere oxidatiepotentieel van verdrongen metaal. Laten we eens kijken naar een voorbeeld van verkoperen op een stalen oppervlak. Wanneer het staal wordt ondergedompeld in de oplossing die koperionen bevat, verdringt het ijzer het koper uit de oplossing omdat het koper meer oxidatiepotentieel heeft dan het ijzer.

Fe + Cu²⁺ = Cu + Fe²⁺ 【door Stanley Hirsch, Charles Rosenstein]

De afzetting van coatingmetaal stopt wanneer het oppervlak van het basismetaal volledig bedekt is. De plaatdikte wordt beïnvloed door verschillende variabelen, zoals temperatuur, reactiesnelheid en oppervlaktekwaliteit.

Materialen voor onderdompeling

Veel metalen en legeringen, waaronder ijzer, staal, koper, zink en aluminium, zijn geschikt voor onderdompeling. In industriële toepassingen zijn goud, zilver, koper, tin, zink, platina, rhodium en ruthenium de meest gebruikte metalen om een ​​beschermende coating te creëren.

Mechanische beplating

Mechanisch geplateerde onderdelen

Mechanisch plateren wordt gedaan door het basismateriaal in het plateermedium te dompelen. Het is een kosteneffectieve aanpak om snel veel onderdelen te coaten, met meer voordelen dan verzinken. Dit proces vereist schone, verontreinigingsvrije metalen onderdelen en kan bij kamertemperatuur worden uitgevoerd. Een iets hogere temperatuur kan het proces echter versnellen.

Hoe werkt mechanisch plateren?

Het basismetaal wordt in de galvanisatietrommel gedompeld die het poeder/de oplossing van het coatingmetaal bevat. Er zitten ook andere materialen in de galvaniseertrommel, zoals glazen bolletjes en siliciumdeeltjes, die erop hameren coating poeder in het substraatoppervlak zodra de trommel begint te draaien.

Materialen voor mechanisch plateren

Zink, cadmium, tin, koper en aluminium zijn het gebruikelijke materiaal dat wordt gebruikt om het substraatoppervlak te coaten met een mechanische plateringsbenadering. Zink is hier echter een veelgebruikt metaal.

Verschillen tussen coating en plateren

Verschillen tussen coating en plateren

Coaten en plateren zijn twee verschillende technieken voor oppervlakteafwerking die in verschillende industrieën worden gebruikt, waaronder metaalbewerking en elektronica.

Coaten verwijst naar het proces van het aanbrengen van een dunne laag materiaal op een substraat om een ​​gewenste afwerking, bescherming of prestatieverbetering te bieden. Coatings kunnen op verschillende manieren worden aangebracht, waaronder borstelen, spuiten, dompelen of elektrostatisch aanbrengen. Voorbeelden van coatings zijn verf, poedercoating en anodiseren.

Plating omvat het afzetten van een dunne laag metaal op een substraat. Plateren wordt meestal uitgevoerd door middel van galvaniseren, waarbij een metalen voorwerp wordt ondergedompeld in een oplossing die ionen van het af te zetten metaal bevat. Vervolgens wordt er een elektrische stroom door de oplossing geleid, waardoor de metaalionen zich aan het oppervlak van het object hechten. Plateren wordt gebruikt om het uiterlijk, de corrosieweerstand en de geleidbaarheid van het substraat te verbeteren.

Belang van metaalplaten

We bespraken vier manieren om metaal te bekleden voor oppervlakteafwerking. De belangrijkste voordelen van plateren zijn onder meer corrosieweerstand, verbetering van de geleidbaarheid en esthetisch gebruik. Elk plateringsproces heeft echter unieke voordelen bij de oppervlakteafwerking van CNC-gefreesde onderdelen. Laten we het belangrijkste belang van platingafwerking bespreken.

1. Bescherming tegen corrosie

Het is het enige doel van elke plating-afwerking op de CNC-gefreesde onderdelen. Het ontwikkelen van een beschermende metaallaag met superieure corrosieweerstand maakt onderdelen bestand tegen corrosie, zelfs in een vochtige omgeving.

2. Esthetische aantrekkingskracht

Esthetiek is essentieel in de maakindustrie, van eenvoudig mechanisch gereedschap tot goed ontworpen sieraden die er aantrekkelijk uit moeten zien. Een platingafwerking kan worden aangebracht op metalen en niet-metalen onderdelen om hun uiterlijk te verbeteren. Zo zorgt verzinken op staal voor een glanzend zilveren oppervlak.

3. Slijtvastheid

Het coaten van een beschermende laag hardmetaal op het oppervlak van basismaterialen verbetert de hardheid en maakt het slijtvast. Aluminium wordt bijvoorbeeld beter bestand tegen zetmeel en slijtage na het plateren van zink op het oppervlak.

4. Verbetering van elektrische en thermische geleidbaarheid

Plateren is de meest efficiënte en economische methode om de thermische en elektrische geleidbaarheid van verschillende onderdelen te verbeteren. Zo wordt koperen beplating gebruikt in elektronische onderdelen om ze sterk elektrisch geleidend te maken.

5. Uniforme oppervlakteafwerking

Plating biedt een uniforme oppervlakteafwerking en de dikte van de plateerlaag ontwikkelde zich consistent over het substraatoppervlak. Galvaniseren maakt het mogelijk om de bekledingsmateriaallaag te creëren met de gewenste consistentie over het hele oppervlak.

Toepassing van plateren

Conclusie

Plateren is ongetwijfeld een van de meest effectieve en economische benaderingen voor oppervlakteafwerking voor een breed scala aan materialen. Op basis van de specificatie van de vereiste afwerking kunnen verschillende metalen worden geplateerd tot onderdelen die zijn gemaakt met CNC-bewerking of andere productiemethoden.

FAQ's

Wat zijn de voordelen van plating oppervlakteafwerking?

Plateren is de kosteneffectieve benadering om de oppervlakte-eigenschappen van materiaal of onderdelen aan te passen. Het biedt uitstekende corrosieweerstand, slijtvastheid, duurzaamheid en een glanzend uiterlijk.

Wat is het verschil tussen stroomloos en immersieplateren?

Het fundamentele verschil tussen onderdompeling en stroomloos plateren is dat er geen reductiemiddel of katalytische oplossing voor afzetting wordt gebruikt.

Welke plateringsaanpak is het beste voor mijn CNC-bewerkingsproject?

Het hangt af van verschillende factoren, zoals materiaalsoort, vereiste specificaties, kosten, eindtoepassingen van onderdelen en nog veel meer.

Bibliografie

1. Merk, A. (2014). Vernikkeld vernikkeld Vernikkelde koperen contacten op c-Si: van micro-elektronische verwerking tot kosteneffectieve productie van siliciumzonnecellen. Researchgate.
2. door Stanley Hirsch en Charles Rosenstein. (zn). ONDERDOMPELING PLATING. NY: Leeam Consultants Ltd., New Rochelle.