Универсальность, точность размеров и высокие механические свойства - вот некоторые из общих характеристик, благодаря которым цинковое литье под давлением стало одним из наиболее широко используемых видов литья под давлением. Но когда требуется улучшить отделку поверхности, коррозионную стойкость или внешний вид, то гальваническое покрытие цинкового литья под давлением становится критически важным процессом. Такие варианты обработки поверхности, как гальваническое покрытие, открывают мир возможностей для литых под давлением цинковых деталей, поскольку эта процедура может улучшить как производительность, так и эстетику изделий для различных применений в автомобильной промышленности, электронике, бытовой технике и медицине.

Это полное руководство, которое поможет вам понять процесс нанесения покрытия на цинковое литье, подготовку этой поверхности и стоящие перед ней задачи, а также общие методы, такие как хромирование, и синергию между литьем алюминиевых сплавов под давлением, покрытием и анодированием.

Что такое цинковое литье под давлением?

Литье под давлением с цинком это вид производственного процесса, при котором расплавленный цинковый сплав под высоким давлением подается в стальной штамп. Это используется для производства сложных деталей в больших объемах с малыми допусками и хорошей повторяемостью. Низкая температура плавления, текучесть и превосходные механические качества цинка делают его во многих случаях предпочтительным металлом для формирования деталей, требующих прочности и точности по цене.

Хотя это и желательные факторы, свойства поверхности цинка обычно требуют улучшения с помощью процессов литья под давлением, чтобы удовлетворить повышенные требования, такие как износостойкость, защита от коррозии и красота. 

Что означает покрытие цинком?

Покрытие цинком означает нанесение цинка, например, в виде тонкого покрытия на поверхность второго металла или материала. Как правило, это выполняется с помощью гальваники, когда мы наносим цинк на поверхность, пропуская электрический ток через химическую ванну.

Существуют две основные области применения цинкового покрытия.

1. Цинкование (на другие металлы)

• В данном случае цинк - это отделка, которая наносится на другой материал, например, сталь или железо.
• Цель: избежать ржавчины и коррозии.
• Знаком с крепежом, болтами, гайками и автомобильными компонентами.

2. Цинковое литье под давлением Покрытие 

В этом случае цинк является основным материалом, а на него наносятся другие покрытия, например, хром или никель.

• Назначение: повышение привлекательности, защитной коррозии или прочности цинковых деталей.

• Покрытие цинкового литья под давлением относится к действию покрытия (как в хроме или никеле) цинкового сплава литой компонент для улучшения характеристик поверхности.

Причина, по которой необходимо цинковое литье под давлением

На голом цинке со временем появляются окисления, потускнения или эстетические повреждения. В этом случае необходимо покрытие цинкового литья под давлением. На цинковую деталь наносится покрытие из другого металла, например, никеля, меди или хрома, обычно гальваническим или электролитическим способом. Это может быть использовано несколькими способами:

• Устойчивость к коррозии: Материал с покрытием выступает в роли экрана, удерживающего цинковый сердечник от попадания влаги и других внешних воздействий.
• Эстетика: Нанесение покрытия усиливает блеск и отделку, придавая лучший вид компонентам изделий и более привлекательный вид изделиям, обращенным к покупателю.
• Износостойкость: Некоторые покрытия обеспечивают твердость и устойчивость к коррозии поверхности, делая ее износостойкой.

Электропроводность: В электронике некоторые металлические покрытия улучшают электрические характеристики.

Процесс литья под давлением с цинковым покрытием

Покрытие цинковым сплавом - чувствительный метод, требующий соответствующей очистки, активации и промежуточного покрытия. В общих чертах процесс выглядит следующим образом:

1. Очистка и обезжиривание поверхности

Перед нанесением покрытия цинковая литая деталь должна быть тщательно очищена. Щелочные очистители или ультразвуковые обезжириватели удаляют масла, смазку, разрыхлители и грязь. Это необходимо для того, чтобы слои гальванического покрытия хорошо сцеплялись друг с другом.

2. Кислотное травление/травление

После обезжиривания деталь очищается кислотным травлением, которое удаляет все оксидные слои и другие загрязнения на поверхности. Деталь также может быть подвергнута легкому травлению, чтобы придать поверхности немного шероховатую текстуру, которая улучшает механическое сцепление покрытия с поверхностью.

3. Активация цинка

Цинк - высокореактивный металл, который быстро образует оксиды. Деталь погружается в раствор цинкового активатора, чтобы обеспечить чистую активную поверхность, на которую будет наноситься покрытие. Это помогает избежать реакции оксида между очисткой и нанесением покрытия.

4. Медный ударный слой

Затем на цинковую поверхность наносится тонкий слой меди (который также известен как страйк). Этот слой улучшает сцепление и приводит к образованию твердой подложки, которая служит платформой для последующего нанесения покрытия. Прямое гальваническое покрытие на цинке имеет тенденцию к образованию пузырей или отслаиванию в отсутствие медной напайки.

5. Основное покрытие (никель, хром и т.д.)

Сердечник получает покрытие из основного металла после удара по меди. Это:

• Никель: быть устойчивым к коррозии и гладким
• Хром: чтобы сделать его долговечным и блестящим
• Олово или золото: электрические или косметические

Осаждение выбранного металла происходит путем гальванизации с использованием электрического тока в среде, содержащей металлические ионы.

6. Ополаскивание и нейтрализация

Между этапами детали промываются в деионизированной воде, чтобы избежать загрязнения между химическими ваннами. Нейтрализующие процедуры удаляют остатки кислот или солей, которые могут повлиять на качество покрытия.

7. Сушка/инспекция

После окончательного ополаскивания детали высушиваются с помощью воздуходувок или печей. Затем они подвергаются визуальному осмотру, проверке на толщину и адгезию, чтобы убедиться, что покрытие выдержало испытания.

Дополнительная отделка после обработки

Обычно на некоторые участки наносится дополнительное покрытие, например, прозрачный лак или герметик, для защиты от коррозии или для придания лучшего внешнего вида. Другие участки могут быть отполированы или обожжены (люстрированы), чтобы получить зеркальную поверхность.

Покрытие цинком Вызовы литья под давлением

Несмотря на свои преимущества, нанесение покрытия на цинковое литье под давлением сопряжено с рядом технических трудностей:

• Пористость поверхности: В процессе литья может возникнуть пористость в газе, из-за которой покрытие не прилипает.
• Реактивность цинка: Цинк обладает высокой реакционной способностью, поэтому его необходимо покрывать сразу же после подготовки.
• Допуски на размеры: Толщина финишного покрытия должна хорошо контролироваться, чтобы не влиять на окончательную посадку детали.

Для решения этих задач необходимы высокие стандарты точности литья под давлением и контроль процесса.

Хромирование Цинковое литье под давлением

Хромирование цинкового литья под давлением - очень популярный и востребованный процесс. Этот вид гальваники подразумевает покрытие детали хромом для улучшения ее внешнего вида и повышения износостойкости. В большинстве случаев для этого используется медный базовый слой, затем никелевый, который завершается тонким слоем хрома.

Преимущественные свойства хромированного покрытия:

• Зеркальная отделка: Типичная отделка автомобильной фурнитуры, ванных принадлежностей и фурнитуры
• Твердость: Хром очень устойчив к царапинам и износу
• Защита от коррозии: Управление машинами, частями машин или деталями, подверженными воздействию погодных условий или химических веществ
• Легкость уборки: Хром также нельзя легко испачкать или даже стереть.

Существенным недостатком является то, что при хромировании цинкового литья под давлением используются ядовитые химические вещества, такие как шестивалентный хром, которые имеют строгие экологические ограничения. Многие производители переходят на трехвалентный хром и другие экологичные варианты покрытия.

Преимущества хромированных цинковых деталей литья под давлением

1. Улучшение внешнего вида

Хромированное покрытие - яркое, блестящее и гладкое, что намного лучше, чем внешний вид цинковых литых деталей. Такая зеркальная отделка лучше всего подходит для декоративных участков производства, таких как автомобилестроение, бытовая техника и потребительские товары.

2. Лучшая устойчивость к коррозии

Цинк от природы не подвержен коррозии, но его защита усиливается при добавлении хромового слоя. Это двойное защитное покрытие предохраняет детали от воздействия воздуха, влаги, кислот, щелочей и окисления, поэтому они подходят для использования на открытом воздухе и в условиях повышенной влажности.

3. Высокая устойчивость к износу и царапинам

Хром - очень твердый металл, поэтому поверхность деталей с покрытием очень устойчива к царапинам и механическому износу. Такая прочность особенно важна для тех деталей, которые постоянно подвергаются обработке, трению или смещению.

4. Более длительный срок службы изделия

Это происходит за счет повышения твердости поверхности и коррозионной стойкости, что увеличивает срок службы литых под давлением цинковых компонентов благодаря хромированию. Компоненты служат дольше, остаются более прочными, функциональными, а также хорошо выглядят, что исключает дорогостоящую замену или ремонт.

5. Простая очистка и обслуживание

Гладкое хромированное углубление не пачкается, не оставляет пятен и отпечатков пальцев, а значит, его легко чистить и обслуживать. Это особенно важно для сантехники, больничного оборудования и электронных приборов, где чистота и эстетика имеют первостепенное значение.

6. Тонкая палочка на цинке

Детали, которые могут быть отлиты методом литья под давлением из цинка, хорошо совместимы с гальваническим покрытием. При нанесении на подготовленную поверхность с использованием медно-никелевого подслоя хром прилипает к поверхности, что снижает вероятность отслаивания или шелушения в процессе эксплуатации.

7. Это экономически выгодно для массовых производителей

Литье под давлением с использованием цинка - это очень объемный процесс, а хромирование имеет очень высокую стоимость и не приводит к резкому увеличению себестоимости продукции. Это делает возможным изготовление долговечных, хорошо выглядящих деталей в огромных количествах.

Варианты покрытия цинкового литья под давлением

1. Никелирование

Среди наиболее распространенных никелевых покрытий, наносимых на цинковые литые детали, - никелевое покрытие. Оно обеспечивает высокую коррозионную стойкость, придает гладкость и полировку, а также повышает износостойкость. Оно обычно наносится в качестве подложки под другие виды покрытий, например, под хром.

2. Хромирование

Хромирование - это процедура нанесения хромового покрытия на никелевую основу. Оно придает зеркальный блеск, превосходную твердость и устойчивость к истиранию. Оно обычно используется в ваннах, отделке автомобилей и украшениях.

3. Медное покрытие

Медное покрытие обычно наносится в качестве закрепителя между цинковой поверхностью и окончательным покрытием. Оно обеспечивает отличное сцепление и устраняет все мелкие дефекты поверхности. В электронике иногда для защиты от электромагнитных помех используется более толстый слой меди.

4. Безэлектродное никелирование

В отличие от обычного гальванического покрытия, при электролитическом никелировании не используется электричество. Оно равномерно наносит никель на деталь с помощью химической реакции. Оно лучше всего подходит для сложных форм, обладает фантастической однородностью, устойчиво к коррозии и износу.

5. Покрытие оловом

Оловянное покрытие обеспечивает мягкое, блестящее покрытие, которое не токсично и легко поддается пайке, поэтому подходит для использования с электрическими компонентами. Оно часто наносится поверх медного слоя, чтобы повысить адгезию к цинковому металлу.

6. Цинкование (на других металлах)

Хотя литые детали из цинка обычно не покрываются таким образом, другие металлы (например, сталь) могут быть покрыты цинковым напылением. Оно обеспечивает фундаментальную защиту от ржавчины и может наноситься в качестве жертвенного слоя, чтобы избежать ржавчины.

Отделка поверхности Алюминиевый сплав Литье под давлением Покрытие Анодирование

Несмотря на то, что цинковое литье имеет большое преимущество, для литья под давлением используются и другие алюминиевые сплавы, которые отличаются легкостью и превосходным соотношением прочности и веса. Однако алюминий создает новые проблемы, когда речь идет о нанесении покрытия и финишной обработке. Именно здесь на помощь приходит литье алюминиевых сплавов под давлением, процесс нанесения покрытия и анодирования.

Что означает анодирование?

Анодирование - это электрохимическое утолщение естественного оксида на алюминиевых деталях. Технология, в отличие от обычного гальванического покрытия, не добавляет к нему еще одну металлическую пластину, а изменяет поверхность самого алюминия.

Смесь гальванического покрытия и анодирования

Оба метода могут применяться в определенной отрасли, где один следует за другим или где используются разные методы. Например:

• Участки конструкции, которые должны быть тщательно обработаны против коррозии, могут быть анодированы.
• Проводимость может быть нанесена в виде никелевого или оловянного покрытия на контактирующие поверхности.
• Правильный выбор и организация процессов литья под давлением, нанесения алюминиевых покрытий и анодирования значительно улучшат условия применения и долговечность. 

Таблица технических сравнений Нанесение цинкового покрытия методом литья под давлением

В таблице ниже представлено техническое сравнение процессов цинкового литья под давлением и их важных эксплуатационных и материальных свойств, включая твердость, толщину, адгезию, коррозионную стойкость и так далее. Таблица может наилучшим образом подойти инженерам, материаловедам и другим специалистам в области производства.

Использование цинкового покрытия при литье под давлением

1. Автомобильная промышленность

Литые детали из цинка с гальваническим покрытием находят широкое применение в автомобильная промышленность, где они используются как для функциональных целей, так и для украшения. Хромированные накладки, эмблемы, дверные ручки и внутренние регулировки - лучший вариант, поскольку они устойчивы к коррозии и износу. Другие компоненты под капотом также могут быть покрыты лаком, чтобы противостоять жаре и влаге.

2. Потребительская электроника

Отливки из цинка с покрытием используются в электронике в качестве стильных корпусов, кнопок и разъемов. Нанесение покрытия улучшает эстетику, а также защищает от электромагнитных помех и повышает прочность, что очень важно для долговечных высокопроизводительных устройств.

3. Оборудование для ванной комнаты и кухни

Хромированные литые детали из цинка широко используются в смесителях, кранах, ручках и душевых лейках благодаря своей высокой водостойкости, глянцевому покрытию и легкости очистки. Эти детали недороги, привлекательны и прочны, поэтому идеально подходят для ежедневной работы во влажном помещении.

4. Медицинское оборудование

Из плакированного цинка изготавливаются детали корпусов приборов, ручки и рукоятки. Чистота и гигиеничность гладких поверхностей важны для стерилизации, а надежность обеспечивается прочным литым цинком.

5. Архитектурная фурнитура и мебель

В качестве примера можно привести точки опоры и петли, ручки, цинковое литье с хромированным покрытием и другие изделия, которые должны выглядеть элегантно и не ржаветь. Эти компоненты привлекательны и долговечны в жилых, коммерческих и рабочих помещениях.

6. Телекоммуникационные и электрические детали

В телекоммуникационных и силовых системах используются разъемы, клеммы и защитные корпуса, изготовленные из деталей с цинковым покрытием. Покрытие обеспечивает отличную проводимость, коррозионную стойкость и стабильность размеров при длительной эксплуатации.

Нормативно-правовое регулирование и экологические аспекты

1. Удаление сточных вод и химических веществ

Процессы нанесения покрытий, включающие в основном хромирование, никелирование и меднение, производят токсичные отходы в виде опасных сточных вод и шламов, которые требуют тщательной обработки, прежде чем их можно будет утилизировать. Такие регулирующие органы, как EPA (Агентство по охране окружающей среды) в США и других странах мира, требуют соблюдения высоких стандартов обработки и сброса отходов.

2. Использование шестивалентного хрома

Традиционное хромирование обычно содержит шестивалентный хром, который является высокотоксичным и канцерогенным веществом. В настоящее время его использование контролируется или ограничивается во многих странах с помощью таких правил, как REACH (ЕС) и RoHS. В связи с этим происходит медленный, но неуклонный переход промышленности на трехвалентный хром и нетоксичные вещества, безопасные для окружающей среды и работников.

3. Рабочее место и выбросы в атмосферу

Различные процессы нанесения покрытия могут выделять летучие органические соединения (ЛОС), кислотные туманы и металлические пары. Чтобы обезопасить работников и соответствовать стандартам OSHA или другим нормам безопасности на рабочем месте, эти выбросы должны сдерживаться с помощью вентиляционных систем, дымоуловителей и средств индивидуальной защиты (СИЗ).

4. Использование воды и энергии 

Процесс нанесения покрытия требует большого количества электроэнергии и воды, особенно на стадии нанесения гальванического покрытия и промывки. Большинство предприятий внедрили системы замкнутого цикла, технологии с низким энергопотреблением и рециркуляционные технологии, чтобы минимизировать экологические расходы и снизить эксплуатационные затраты.

5. Соответствие / сертификация

Местное и международное законодательство в области охраны окружающей среды должно соблюдаться производителями, поэтому часто производители стремятся получить сертификат ISO 14001 или другие сертифицированные процедуры аналогичного характера, чтобы доказать свою добросовестную и этичную работу. Предприятия по нанесению покрытий регулярно проверяются и аудируются, чтобы убедиться, что они полностью отвечают всем экологическим требованиям.

Тенденции будущего в технологии нанесения покрытий

С развитием материаловедения и природоохранных технологий будущее официальное восстановление цинкового литья под давлением и связанные с ним процессы становятся все более экологичными, экономичными и разнообразными:

• Износостойкие и термостойкие нанопокрытия
• Анодирование и нанесение гибридных покрытий
• Контроль качества в ИИ с улучшением последовательности процесса

Такие инновации будут способствовать дальнейшему росту рынка применения хромирования при литье цинка под давлением и алюминиевых сплавов под давлением, нанесении пластикового покрытия и штамповки, особенно на автомобилях EV, в аэрокосмической отрасли и элементах возобновляемых источников энергии.

Заключение

Цинковое литье под давлением традиционно покрывается для придания красоты, предотвращения коррозии или выполнения других функциональных требований в современном производственном процессе. По мере того как растет потребность в долговечных, стабильных, красивых и высокофункциональных деталях, промышленность продолжает использовать передовые методы нанесения покрытия. Будь то благородный блеск хромирования цинкового литья под давлением или высокотехнологичная защита анодированием фосфора и алюминиевых сплавов - технологии отделки поверхности развиваются стремительными темпами. Будущее обещает более чистые, более эффективные и более производительные системы нанесения покрытий, которые не только удовлетворят технические потребности, но и будут согласованы с глобальными целями устойчивого развития.

Часто задаваемые вопросы 

1. Что такое литье цинка под давлением и каково значение этого процесса?

Цинковое литье под давлением - это процесс нанесения тонкого слоя (металлического) хрома, никеля, меди и других металлов на детали из цинкового сплава, отлитые под давлением. Это повышает коррозионную стойкость детали, ее долговечность, а также красоту поверхности. Оно широко применяется в автомобильной промышленности, электронике и производстве бытовой техники для улучшения функциональности и внешнего вида.

2. Можно ли хромировать литые детали из цинка?

Нет, цинк не хромируется. Сначала на цинковое литье наносится слой меди перед слоем никеля. Затем происходит хромирование остальных слоев. Многослойное покрытие создает прочную систему и не приводит к отслаиванию или шелушению хромового покрытия.

3. В чем заключается сложность цинкового литья под давлением?

Существуют проблемы с материалом поверхностей, поскольку они могут загрязняться, становиться пористыми и иметь проблемы с плохой адгезией, если основа не подготовлена должным образом. Оксиды цинка также легко образуются, поэтому поверхность должна быть активирована и покрыта как можно раньше. Достаточная подготовка и отделка поверхности - важные шаги для получения высококачественного и стойкого покрытия без дефектов.

4. Является ли литье цинка с покрытием экологически чистым?

Да, при условии ответственного подхода. Если при традиционном нанесении покрытия используются токсичные вещества, такие как шестивалентный хром, то сейчас большинство заводов проходят строгий экологический контроль, не представляют опасности и оплачивают строительство очистных сооружений и воздухоочистителей, чтобы не оказывать негативного воздействия на природу.