Anodowanie, malowanie proszkowe, cynkowanie: jak wybrać obróbkę powierzchniową

Obróbka powierzchniowa zmienia „skórę” detalu bez zmiany jego ogólnej geometrii: chroni przed korozją, poprawia odporność na zużycie, nadaje kolor, izolację lub przewodność albo przygotowuje do klejenia. Wybór ułatwiają cztery pytania:

• Jaki materiał? Anodowanie dotyczy aluminium, cynkowanie ogniowe stali, pasywacja stali nierdzewnej: sam materiał wyklucza już kilka opcji.
• Jakie środowisko? Wnętrze suche, zewnętrze, atmosfera morska, kontakt z żywnością lub chemikaliami wymagają różnej ochrony.
• Jaka funkcja? Estetyka, ochrona antykorozyjna, tarcie, twardość, izolacja elektryczna.
• Jakie ograniczenia wymiarowe? Powłoka o grubości kilku mikrometrów i powłoka o grubości stu mikrometrów to nie to samo przy ciasnym pasowaniu.

Liczy się także ilość: wiele obróbek wykonuje się partiami, z minimalną kwotą rozliczenia. Zleca się je zazwyczaj wyspecjalizowanemu zakładowi obróbki powierzchniowej.

Anodowanie przekształca drogą elektrochemiczną powierzchnię aluminium w warstwę tlenku zintegrowaną z metalem. To nie jest farba: nie odpryskuje, ale można je stosować tylko do aluminium (i kilku zbliżonych metali).

Anodowanie siarkowe, ochronne i dekoracyjne

Warstwa o grubości od kilku do około dwudziestu mikrometrów chroni przed korozją i przyjmuje barwy: naturalną, czarną i wiele kolorów uzyskanych przez barwienie w kąpieli. Efekt zależy od stopu: stopy bogate w miedź lub krzem oraz odlewy dają mniej równomierne odcienie, a zespół z różnych gatunków nie barwi się jednolicie (zob. poradnik o materiałach).

Anodowanie twarde

Grubsze (kilkadziesiąt mikrometrów) i twardsze, wyraźnie poprawia odporność na zużycie i ścieranie: prowadnice, tłoki, elementy trące. Jego ciemnej barwy nie można dowolnie wybierać. W obu przypadkach tlenek jest izolatorem elektrycznym: strefy styku lub uziemienia należy zamaskować.

Pigmentowany proszek żywiczny jest nanoszony na detal elektrostatycznie, a następnie wypiekany w piecu w temperaturze około 180 do 200 °C, gdzie topi się i polimeryzuje. Powstaje ciągła powłoka odporna na uderzenia i korozję, w bardzo szerokiej gamie kolorów RAL i faktur (mat, satyna, połysk, struktura).

Stosuje się je na stali, stali ocynkowanej i aluminium, po starannym przygotowaniu powierzchni (odtłuszczenie, konwersja lub piaskowanie), ale nie na detalach, które nie znoszą wypieku. Proszki epoksydowe nadają się do wnętrz; na zewnątrz lepiej wybierać proszki poliestrowe, bardziej odporne na UV. Powłoka, zwykle rzędu 60 do 120 µm, jest gruba: gwinty, otwory i punkty styku trzeba zamaskować, a na ostrych krawędziach powłoka się ścienia. Detale wydrążone i kąty wewnętrzne trudniej pokryć równomiernie.

Cynkowanie ogniowe

Stalowy detal zanurza się w kąpieli stopionego cynku o temperaturze około 450 °C. Warstwa jest gruba (często od 45 do 100 µm, zależnie od grubości stali; norma NF EN ISO 1461), pokrywa także wnętrze profili zamkniętych i zapewnia trwałą ochronę na zewnątrz. Wygląd jest szary i czasem nierówny. Ograniczenia: rozmiar wanny, ryzyko odkształcenia cienkich blach i dużych elementów spawanych, konieczność wykonania otworów odpowietrzających i spustowych w elementach zamkniętych, gwinty i powierzchnie pasowane trzeba przewidzieć z luzem. Nadaje się do konstrukcji, wsporników i balustrad, nie do precyzyjnych detali. Można ją następnie pomalować (tzw. system duplex).

Cynkowanie galwaniczne

Cynk osadza się elektrolitycznie w cienkiej warstwie, od kilku do około dwudziestu mikrometrów. Wygląd jest błyszczący, uzupełniony pasywacją (bezbarwną lub niebieskawą, żółtą iryzującą, czarną). Ochrona jest umiarkowana: wnętrza, atmosfera mało agresywna. To typowy wybór dla śrub, elementów mechanicznych i cienkich wyrobów z blachy, ponieważ wymiary zmieniają się niewiele. Cynk-nikiel zapewnia lepszą odporność w bardziej wymagających środowiskach.

Punkt uwagi: w stalach wysokiej wytrzymałości powłoki elektrolityczne grożą kruchością wodorową, którą ogranicza wygrzewanie po osadzeniu powłoki. Proszę podać wykonawcy obróbki gatunek i twardość stali.

Pasywacja stali nierdzewnej

Kąpiel kwasowa (cytrynowa lub azotowa) usuwa wolne żelazo i zanieczyszczenia pozostałe po obróbce skrawaniem oraz sprzyja odbudowie warstwy tlenku chromu, która decyduje o odporności stali nierdzewnej. Brak powłoki, brak zmiany wymiarów i widocznego wyglądu. Zalecana w przemyśle spożywczym, medycznym, chemicznym i w środowisku morskim; norma ASTM A967 jest powszechnym odniesieniem. Nie należy jej mylić z polerowaniem elektrolitycznym, które wygładza powierzchnię.

Niklowanie chemiczne

Ta powłoka niklowo-fosforowa, wykonywana bez prądu elektrycznego, ma bardzo równomierną grubość, także w otworach i na złożonych kształtach. Zapewnia odporność na korozję i zużycie, a jej twardość można zwiększyć obróbką cieplną. Stosuje się ją na stali, aluminium (po przygotowaniu) i stopach miedzi.

Chromowanie

Chromowanie twarde zapewnia dużą twardość i niskie tarcie (tłoczyska siłowników, formy, rolki). Tradycyjne procesy opierają się na chromie sześciowartościowym, substancji objętej regulacjami europejskimi: trójtlenek chromu figuruje w załączniku XIV rozporządzenia REACH (rozporządzenie (WE) nr 1907/2006), co uzależnia jego stosowanie od zezwolenia (udzielanego dla określonych zastosowań), a inne przepisy sektorowe, jak dyrektywa RoHS dla sprzętu elektrycznego i elektronicznego, ograniczają jego obecność.

Grubości są rzędami wielkości, które należy potwierdzić u wykonawcy obróbki w zależności od stopu, geometrii i specyfikacji.

Obróbka zmienia wymiary. Trzeba to przewidzieć przed obróbką wykańczającą, a nie po fakcie:

• Anodowanie: mniej więcej połowa grubości warstwy narasta na zewnątrz, reszta wnika w metal (rząd wielkości, zależny od procesu). Średnica wałka rośnie więc w przybliżeniu o grubość warstwy, a średnica otworu maleje o tyle samo.
• Malowanie proszkowe, cynkowanie ogniowe: grube i mało precyzyjne powłoki, niezgodne z ciasnym pasowaniem. Gwinty, powierzchnie pasowane i otwory należy zamaskować lub przewidzieć luz.
• Cynkowanie galwaniczne, niklowanie chemiczne: cienkie i równomierne powłoki, które należy uwzględnić w wymiarach gwintów i powierzchni pasowanych.
• Pasywacja: brak mierzalnego wpływu.

Proszę wskazać na rysunku, czy wymiary dotyczą stanu przed czy po obróbce. Obróbkę skrawaniem i spawanie należy wykonać przed obróbką powierzchniową, a po niej poprawiać tylko wymiary krytyczne. Wreszcie proszę wskazać strefy, w których dopuszczalne są ślady po zawieszeniu. Ostre krawędzie należy złamać przed obróbką: farba i powłoki na nich się ścieniają. Co do samych tolerancji, zob. poradnik o normie ISO 2768.

Niepełne zapytanie o obróbkę daje niepodobne do siebie wyceny. Proszę określić:

• rodzaj obróbki oraz, jeśli Państwa branża ją narzuca, normę lub specyfikację odniesienia;
• docelową grubość lub dopuszczalny zakres;
• dla malowania i anodowania: kolor (numer RAL) i wygląd;
• strefy do zamaskowania lub nieobrabiane, takie jak gwinty, otwory i styki elektryczne;
• wymaganie odporności, na przykład w obojętnej mgle solnej (NF EN ISO 9227) przez określony czas;
• oczekiwane kontrole: raport z pomiaru grubości, świadectwo zgodności.

Proszę też pamiętać o terminie: obróbka dodaje etap, często transport do wykonawcy obróbki i przejście przez partię, zanim detale wrócą. Proszę to zaznaczyć już w zapytaniu i grupować detale poddawane tej samej obróbce.

Przykład zapisu: „Malowanie proszkowe poliestrowe RAL 7016 satyna, 60 do 80 µm, gwinty M8 zamaskowane”. Aby przekazać całość, dodaj zapytanie w Meaflow: dodanie jest bezpłatne i bez prowizji, a Państwo porównują oferty kilku wykonawców. W przypadku detalu z blachy zob. też poradnik o cięciu laserowym i gięciu.