Alsidigheden, dimensionsnøjagtigheden og de høje mekaniske egenskaber er nogle af de fælles egenskaber, der har gjort zinkstøbning til en af de mest udbredte trykstøbningstyper. Men når kravet er at forbedre overfladebehandlingen, korrosionsbestandigheden eller udseendet, bliver plettering af zinkstøbning en kritisk proces. Overfladebehandling som f.eks. galvanisering giver en verden af muligheder for zinkstøbte dele, da denne procedure kan forbedre både produkternes ydeevne og æstetik, så de passer til forskellige anvendelser i bilindustrien, elektronik, hardware til hjemmet og den medicinske sektor.

Dette er en komplet guide, der hjælper dig med at forstå processen med plettering af zinkstøbegods, forberedelsen af overfladen og de udfordringer, den står over for, samt de almindelige metoder som forkromning og synergien mellem trykstøbning af aluminiumslegeringer, plettering og anodisering.

Hvad er trykstøbning i zink?

Trykstøbning af zink er en type fremstillingsproces, hvor en smeltet zinklegering under højt tryk presses ind i en stålform. Det bruges til at fremstille komplekse dele i store mængder med små tolerancer og god repeterbarhed. Zinkens lave smeltepunkt, smidighed og fremragende mekaniske egenskaber gør det i mange tilfælde til det foretrukne metal til fremstilling af dele, der kræver styrke og præcision til en rimelig pris.

Selv om det er ønskede faktorer, skal zinkens overfladeegenskaber normalt forbedres ved hjælp af zinkstøbningsprocesser for at opfylde højere krav som slidstyrke, korrosionsbeskyttelse og skønhed. 

Hvad menes der med zinkbelægning?

Plettering af zink betyder plettering med zink, f.eks. i form af en tynd belægning på overfladen af et andet metal eller materiale. Det sker som regel ved elektroplettering, hvor vi afsætter zink på overfladen ved at lade en elektrisk strøm løbe gennem et kemisk bad.

Der er to hovedformål med zinkbelægning.

1. Zinkbelægning (på andre metaller)

• I dette tilfælde er zink den overfladebehandling, der lægges på et andet materiale, f.eks. stål eller jern.
• Hensigt: at undgå rust og korrosion.
• Kendskab til fastgørelsesmidler, bolte, møtrikker og bilkomponenter.

2. Zink trykstøbning Plettering 

I dette tilfælde er zink det underliggende materiale, og andre materialer er belagt på det, f.eks. krom eller nikkel.

• Formål: At gøre zinkkomponenter mere attraktive, korrosionsbeskyttende eller stærke.

• Plettering af zinkstøbning henviser til belægning (som krom eller nikkel) af en trykstøbt komponent af zinklegering for at forbedre overfladeegenskaberne.

Årsagen til, at plettering af zinkstøbning er nødvendig

Den nøgne zink indeholder oxidering, anløbning eller æstetiske skader med tiden. Der er det nødvendigt at plettere zinkstøbningen. Zinkdelen får en belægning af et andet metal, f.eks. nikkel, kobber eller krom, normalt ved enten galvanisering eller kemisk plettering. Dette kan bruges på flere måder:

• Modstandsdygtighed over for korrosion: Et belagt materiale fungerer som et skjold, der holder zinkkernen indkapslet i fugtige og andre miljømæssige projektiler.
• Æstetik: Plettering forbedrer glansen og finishen, hvilket giver komponenterne i produkterne et bedre udseende og gør dem mere attraktive for de produkter, der vender opad mod kunden.
• Modstandsdygtighed over for slid: Visse belægninger giver hårdhed og modstandsdygtighed over for korrosion af overfladen, hvilket gør den slidstærk.

Elektrisk ledningsevne: I elektronik forbedrer nogle metalbelægninger den elektriske ydeevne.

Overfladebehandling af zink trykstøbningsproces

Plettering af zinklegeringer er en følsom metode, og den kræver passende rengøring, aktivering og midlertidig belægning. Processen kan skitseres som følger:

1. Rengøring og affedtning af overflader

Den trykstøbte zinkdel skal rengøres grundigt før plettering. Alkaliske rengøringsmidler eller ultralyds affedtningsmidler fjerner olier, fedt, slipmidler og snavs. Det er afgørende for, at belægningslagene kan hæfte godt.

2. Syrebejdsning/ætsning

Efter affedtning renses emnet ved syrebejdsning, som fjerner eventuelle oxidlag eller andre forureninger på overfladen. Den kan også lysætses for at give overfladen en lidt ru struktur, som forbedrer pletteringens mekaniske binding til overfladen.

3. Aktivering af zink

Zink er et meget reaktivt metal, der hurtigt danner oxider. Delen nedsænkes i en opløsning af zinkaktivator for at skabe en ren, aktiv overflade, som pletteringen skal foregå på. Dette hjælper med at undgå oxidreaktion mellem rengøring og plettering.

4. Lag af kobber

Zinkoverfladen elektropletteres derefter med et fint lag kobber (som også er kendt som en strike). Dette lag forbedrer bindingen og fører til dannelsen af et fast substrat, der fungerer som en platform for den efterfølgende plettering. Direkte plettering på zink har en tendens til at danne blærer eller afskalning, hvis der ikke er et kobberlag.

5. Hovedbelægning (nikkel, krom osv.)

Kernen får belægningen af hovedmetallet efter kobberslaget. Sådan er det:

• Nikkel: at være korrosionsbestandig og glat
• Krom: for at gøre det langtidsholdbart og skinnende
• Tin eller guld: enten elektrisk eller kosmetisk

Aflejring af det valgte metal sker ved elektroplettering med brug af elektrisk strøm i et medium, der indeholder metalioner.

6. Skylning og neutralisering

Emnerne skylles derefter i deioniseret vand mellem trinene for at undgå forurening mellem kemibadene. Neutraliseringsprocedurer fjerner de resterende syrer eller salte, der kan påvirke pletteringens kvalitet.

7. Tørring/inspektion

Delene tørres efter den sidste skylning ved hjælp af luftblæsere eller ovne. Derefter underkastes de en visuel undersøgelse, tykkelses- og vedhæftningstest for at sikre, at belægningen består testene.

Valgfri efterbehandling

Normalt kan der også påføres en yderligere topcoat, f.eks. en klar lak eller forseglingsmiddel, på nogle områder for at modstå korrosion eller for at opnå et bedre udseende. Andre kan poleres eller brændes (lustered), så der er en spejlfinish.

Udfordringer med plettering af zinkstøbning

Selv om det er en fordel, er der flere tekniske vanskeligheder ved plettering i zinkstøbning:

• Overfladens porøsitet: Støbning kan forårsage porøsitet i gassen under støbningen, hvilket gør, at belægningen ikke kan sidde fast.
• Zink-reaktivitet: Zink er meget reaktivt og skal belægges, så snart det er klargjort.
• Dimensionelle tolerancer: Pletteringens tykkelse skal være velkontrolleret, så den ikke påvirker emnets endelige pasform.

For at løse disse problemer er det nødvendigt med høje standarder for præcisionsstøbning og proceskontrol.

Forkromning Zink trykstøbning

Forkromning af trykstøbt zink er en meget populær og eftertragtet proces. Denne type galvanisering indebærer, at man belægger en del med krom for at øge dens udseende og holdbarhed. I de fleste tilfælde udføres det med en kobberbasisbelægning, derefter nikkel, som afsluttes med et tyndt lag krom.

Fordelagtige egenskaber ved forkromning:

• Spejllignende finish: En typisk finish på bilbeklædning, badeværelsesarmaturer og hardware
• Hårdhed: Krom er meget ridsefast og slidstærkt
• Beskyttelse mod korrosion: Styring af maskiner, maskindele eller dele, der er udsat for vejrlig eller kemikalier
• Let at rengøre: Krom kan heller ikke nemt blive plettet eller endda tørret af.

Den store ulempe er, at forkromet zinkstøbning bruger giftige kemikalier som hexavalent krom, som har strenge miljømæssige restriktioner. Mange producenter skifter til trivalent krom og andre miljøvenlige belægningsmuligheder.

Fordelene ved trykstøbte dele i forkromet zink

1. Forbedring af udseendet

Kromfinishen er lys, skinnende og glat, hvilket er langt bedre end udseendet af trykstøbte komponenter i zink. En sådan spejllignende finish passer bedst til dekorative dele af produktionen, som f.eks. biler, apparater og forbrugerprodukter.

2. Bedre modstandsdygtighed over for korrosion

Zink er fra naturens side ikke korroderende, men beskyttelsen bliver stærkere, når der tilføjes et kromlag. Denne dobbelte beskyttelse beskytter komponenten mod luft, fugt, syrer, baser og oxidering, så den er velegnet til udendørs brug og høj luftfugtighed.

3. Meget modstandsdygtig over for slid og ridser

Krom er et meget hårdt metal, og det gør de belagte dele meget modstandsdygtige over for ridser og mekanisk slid. En sådan styrke er især nyttig for de komponenter, der konstant håndteres, gnides eller forskydes.

4. Længere produktlevetid

Det sker ved at øge overfladehårdheden og korrosionsbestandigheden og forbedre de trykstøbte zinkkomponenters levetid ved hjælp af forkromning. Komponenterne lever længere, forbliver stærkere, er funktionelle og ser også godt ud, hvilket eliminerer dyre udskiftninger eller reparationsarbejde.

5. Enkel oprydning og vedligeholdelse

Den har en glat kromfordybning, der ikke bliver snavset, ikke tager imod pletter og ikke efterlader fingeraftryk, hvilket betyder, at den nemt kan rengøres og vedligeholdes. Det er især vigtigt i badeværelsesinventar, hospitalsudstyr og elektroniske kasser, hvor renlighed og æstetik betyder mest.

6. Fin pind på zink

Dele, der kan støbes i zinkstøbning, har en god kompatibilitet med plettering. Når det påføres en forberedt overflade med et kobber-nikkel-underlag, klæber krom fast på overfladen og reducerer dermed risikoen for afskalning under brug.

7. Det er omkostningseffektivt for masseproducenter

Zinkstøbning er en produktproces med meget store mængder, og forkromning har en meget høj værdi og har ikke den effekt, at produktionsomkostningerne stiger drastisk. Det gør det muligt at fremstille langtidsholdbare, flotte komponenter i stort antal.

Muligheder for plettering af zinkstøbning

1. Nikkelbelægning

En af de mest almindelige nikkelbelægninger, der anvendes på trykstøbte zinkdele, er nikkelbelægning. Det giver også stor korrosionsbestandighed, giver en glat og poleret fornemmelse og forbedrer slidstyrken. Det anvendes ofte som underlag for andre typer belægning, f.eks. krom.

2. Forkromning

Forkromning er en procedure, hvor man belægger krom med en nikkelbase. Det giver en spejllignende, blank finish, fremragende hårdhed og slidstyrke. Det bruges normalt i badekar, bilbeklædning og ornamenter.

3. Kobberbelægning

Kobberbelægning anvendes normalt som et fix-up mellem zinkoverfladen og den endelige belægning. Det forbedrer en fremragende binding og børster eventuelle små overfladefejl af. I elektronik er EMI-afskærmningen nogle gange forsynet med et tykkere kobberlag.

4. Elektroløs nikkelbelægning

I modsætning til konventionel galvanisering involverer kemisk nikkelbelægning ikke elektricitet. Den påfører nikkel på emnet på en ensartet måde ved hjælp af en kemisk reaktion. Det fungerer bedst med komplicerede former, det har en fantastisk ensartethed, og det er modstandsdygtigt over for korrosion og slid.

5. Tinbelægning

Fortinning giver en blød, skinnende overflade, som ikke er giftig og let at lodde, og som derfor er velegnet til elektriske komponenter. Det lægges ofte over et kobberlag for at forbedre vedhæftningen til zinkmetallet.

6. Zinkbelægning (på andre metaller)

Selvom zinkstøbte dele normalt ikke er belagt på denne måde, kan andre metaller (som f.eks. stål) være belagt med zink. Det giver en grundlæggende rustsikkerhed, og det kan anvendes som et offerlag for at undgå rust.

Overfladebehandling af aluminiumslegering Trykstøbning Plettering Anodisering

Selv om zinkstøbning har en stor fordel, udføres trykstøbning også med andre aluminiumlegeringer, som er lette og har et fremragende forhold mellem styrke og vægt. Aluminium giver dog nye problemer, når det gælder plettering og efterbehandling. Det er her, trykstøbning af aluminiumslegeringer, processen med plettering og anodisering, kommer ind i billedet.

Hvad betyder anodisering?

Anodisering indebærer en elektrokemisk fortykkelse af naturligt oxid på aluminiumskomponenter. I modsætning til konventionel plettering tilføjer teknologien ikke en anden metalplade, men ændrer selve aluminiumsoverfladen.

En blanding af plettering og anodisering

Af ovenstående har begge metoder anvendelser i en bestemt branche, hvor den ene følger efter den anden, eller hvor der bruges forskellige metoder til den enkelte del. For eksempel:

• Områder af strukturen, der skal hærdes omhyggeligt mod korrosion, kan anodiseres.
• Ledningsevne kan påføres som nikkel- eller tinbelægning på kontaktfladerne.
• Et passende valg og arrangement af legeringsstøbning, aluminiumsbelægning og anodiseringsprocesser vil gøre en stor forskel med hensyn til anvendelse og lang levetid. 

Teknisk sammenligningstabel Galvanisering Zinkstøbning

Tabellen nedenfor viser en teknisk sammenligning af zinkstøbningsprocesser og deres vigtige ydeevne og materialeegenskaber, herunder hårdhed, tykkelse, vedhæftning, korrosionsbestandighed og så videre. Tabellen passer bedst til ingeniører, materialeforskere eller andre produktionsspecialister.

Anvendelser af plettering af zinkstøbning

1. Bilindustrien

De belagte zinkstøbte dele finder bred anvendelse i bilindustrien, hvor de bruges både til at tjene et funktionelt formål og til dekoration. Kromlister, emblemer, dørhåndtag og indvendige justeringer er en bedre løsning, da de modstår korrosion og slid. Andre komponenter under motorhjelmen kan også belægges for at modstå varme og fugt.

2. Forbrugerelektronik

Trykstøbte emner i pletteret zink bruges i elektronik som stilfulde huse, knapper og stik. Pletteringen har også forbedret æstetikken sammen med EMI-afskærmning og holdbarhed, hvilket er af største betydning for højtydende enheder med lang levetid.

3. Hardware til badeværelse og køkken

Forkromede trykstøbte zinkdele bruges ofte i vandhaner, greb og brusehoveder på grund af deres høje vandmodstand, blanke finish og det faktum, at de er nemme at rengøre. Disse komponenter er billige, tiltalende og robuste og derfor ideelle at have med på arbejde hver dag på et fugtigt sted.

4. Medicinsk udstyr

Platineret zink består af komponenter til instrumenthuse, knopper og håndtag. De glatte overfladers rengøringsvenlighed og hygiejniske karakter er vigtig for steriliseringen, og den stærke trykstøbte zink giver pålidelighed.

5. Arkitektonisk hardware og møbler

Eksempler er støttepunkter og hængsler, knopper, zinkstøbegods med forkromning og andre R'er, der skal have et elegant og rustfrit udseende. Disse komponenter er både attraktive og holdbare i boliger, erhverv og på arbejdspladser.

6. Telekommunikation og elektriske dele

Telekommunikations- og strømsystemer involverer stik, terminaler og beskyttelseshuse lavet af belagte zinkdele. Belægningen giver fremragende ledningsevne, korrosionsbestandighed og dimensionsstabilitet under langvarig brug.

Lovgivningsmæssige og miljømæssige overvejelser

1. Bortskaffelse af spildevand og kemikalier

Pletteringsprocesser, som hovedsageligt omfatter forkromning, fornikling og kobberplettering, producerer giftigt affald i form af farligt spildevand og slam, som kræver omhyggelig behandling, før det kan bortskaffes. Myndigheder som EPA (Environmental Protection Agency) i USA og andre lande i verden kræver høje standarder for affaldsbehandling og udledning.

2. Brug af hexavalent krom

Traditionel forkromning indeholder ofte hexavalent krom, som er meget giftigt og kræftfremkaldende. Brugen af det bliver i øjeblikket kontrolleret eller begrænset i mange lande med regler som REACH (EU) og RoHS. Derfor er der en langsom, men støt overgang i industrien til trivalent krom og ugiftige stoffer, som er sikre for miljøet og for arbejderne.

3. Arbejdsplads og luftemissioner

De forskellige pletteringsprocesser kan udlede flygtige organiske forbindelser (VOC'er), syretåger og metaldampe. For at beskytte medarbejderne og kunne arbejde i henhold til OSHA eller andre sikkerhedsstandarder på arbejdspladsen skal disse emissioner inddæmmes ved hjælp af ventilationssystemer, røgvaskere og personlige værnemidler (PPE).

4. Vand- og energiforbrug 

Pletteringsprocessen kræver en masse elektricitet og vandforbrug, især i galvaniseringsfasen og skyllefasen. De fleste anlæg har indført lukkede kredsløbssystemer, lavenergiteknologier og genbrugsteknologier for at minimere miljøbelastningen og reducere driftsomkostningerne.

5. Overholdelse/certificering

Lokal og international miljølovgivning skal overholdes af producenterne, og det er almindeligt, at producenter søger ISO 14001-certificering eller andre certificerede procedurer af lignende art for at bevise deres sunde og etiske præstationer. Pletteringsanlæg inspiceres og revideres regelmæssigt for at sikre, at de fuldt ud opfylder alle miljøkrav.

Fremtidens tendenser inden for pletteringsteknologi

Med udviklingen af materialevidenskab og miljøteknologi bliver den fremtidige officielle renovering af zinkstøbegods og de tilhørende processer mere miljøvenlige, omkostningseffektive og varierede:

• Slid- og varmebestandige nanobelægninger
• Anodisering og plettering af hybridbelægninger
• Kvalitetskontrol i AI med forbedret konsistens i en proces

Sådanne innovationer vil yderligere øge markedsanvendelsen af forkromning ved brug af zinkstøbning og trykstøbning af aluminiumslegeringer, plastbelægning og udstansning, især på elbiler, rumfart og elementer af vedvarende energianvendelser.

Konklusion

Zinkstøbning er traditionelt belagt for at forbedre skønheden, forhindre korrosion eller opfylde andre funktionelle krav i den moderne fremstillingsproces. I takt med at behovet for langtidsholdbare, stabile, smukke og velfungerende dele stiger, bliver industrien ved med at bruge avancerede pletteringsteknikker. Uanset om det drejer sig om den ædle glans ved forkromning af zinkstøbegods eller den højteknologiske beskyttelse ved anodisering af fosfor- og aluminiumslegeringer, så udvikler overfladebehandlingsteknologierne sig i et højt tempo. Fremtiden er lovende med renere og mere effektive overfladebehandlingssystemer, som ikke kun opfylder tekniske behov, men også er i overensstemmelse med globale bæredygtighedsmål.

Ofte stillede spørgsmål 

1. Hvad er zinkstøbning, og hvilken betydning har processen?

Zinkstøbning er en proces, hvor man tilføjer et tyndt lag (metallisk) af krom, nikkel og kobber, blandt andre metaller, til trykstøbte komponenter af zinklegering. Dette forbedrer delens korrosionsbestandighed, dens holdbarhed på overfladen samt dens skønhed. Det anvendes ofte i bil-, elektronik- og hjemmehardwareindustrien for at forbedre funktionaliteten og udseendet.

2. Er det muligt at forkromede trykstøbte zinkdele?

Nej, zink bliver ikke forkromet. Til at begynde med gennemgår zinkstøbningen et kobberlag før nikkellaget. Derefter tages kun resten af forkromningen. De mange lag får systemet til at stå fast, og det giver ingen afskalning eller afsmitning af krombelægningen.

3. Hvad er vanskeligheden ved zinkstøbning?

Der er problemer med overfladernes materiale, da de kan blive forurenede, porøse og få problemer med dårlig vedhæftning, hvis underlaget ikke er tilstrækkeligt forberedt. Der dannes også let oxider af zink, og derfor bør overfladen aktiveres og belægges så hurtigt som muligt. Tilstrækkelig overfladeforberedelse og efterbehandling er vigtige trin for at få en modstandsdygtig plettering af høj kvalitet uden defekter.

4. Er trykstøbning i belagt zink miljøvenlig?

Det er det, forudsat at det gøres ansvarligt. Hvor konventionel plettering involverer giftige stoffer som hexavalent krom, er de fleste anlæg nu underlagt strenge miljøkontroller, er ufarlige og betaler for at opføre spildevandsrensning og luftrensningsanlæg, så der ikke er nogen negativ effekt på naturen.