さまざまな材料の黒い表面処理技術の完全な分析

工業製造、精密部品処理、および家電の分野では、機能性と美学を組み合わせているため、黒表面処理技術が非常に好まれています。 さまざまな材料（鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンなど）の黒い処理プロセスは大きく異なり、製品の耐性、硬度、コストに直接影響します。 この記事では、8つの主流の黒表面処理ソリューションを体系的に分析し、材料の選択、プロセス特性、および業界アプリケーションのシナリオをカバーして、ニーズを正確に一致させるのに役立ちます。

鉄ベースの材料の黒い表面処理スキーム

1. 鉄 +黒亜鉛処理

コアプロセス ：黒い外観は、電気循環後に染色するパッシベーションによって達成されます。

重要なパラメーター :

• 材質グレード ：鉄部品の機械的性能グレードを明確にする必要があります（グレード4.8、グレード8.8、グレード10.9、グレード12.9）。 高グレード（グレード12.9など）は、水素包摂に対するコーティングの感度を予測する必要があります。
• 塩水噴霧試験 ：従来の黒亜鉛処理の塩スプレー試験は24時間であり、ハイエンドの需要は48〜120時間に増加する可能性があります（パッシベーション液式とシーリングプロセスを調整する必要があります）。

産業用途 ：自動車ファスナー、屋外ハードウェア（フェンスヒンジなど）。

2. 鉄 +黒化治療

プロセス原則 ：アルカリ性高温酸化または室温の化学酸化により、フェロファリック酸化物膜層を生成します。

長所と短所分析 :

• 低コストと簡単な動作ですが、弱い摩耗抵抗性（フィルムの厚さはわずか0.5-1です。5μm)。
• ツールハンドルやギア表面など、非高負荷シナリオに適しています。

3. 鉄 +亜鉛ニッケル合金電気めっき

技術的なハイライト ：亜鉛ニッケル合金（通常は12〜15％のニッケルを含む）の塩スプレー抵抗は、通常の亜鉛メッキをはるかに超える720時間以上に達する可能性があります。

デザインポイント :

• めっき溶液のpH値と電流密度を制御する必要があります。
• 船のバルブやオイルパイプラインジョイントなど、軍事および海洋工学の最初の選択肢。

4. 鉄 +ブラックニッケル電気めっき

外観の特性 ：コーティングは黒灰色で、マット/セミグロス効果でカスタマイズできます。

処理の問題 ：硫黄含有ニッケル塩の電気めっき溶液が必要であり、治療後は腐食抵抗を改善するために微小孔を閉じる必要があります。

典型的な用途 ：光学機器ブラケット、ハイエンドの家具ハードウェア。

ステンレス鋼用の黒い治療技術

1. ステンレス鋼 +ブラック酸化

プロセス分類 :

• 化学酸化：黒い酸化物膜は、クロム酸塩またはモリブデート溶液を介して生成され、フィルムの厚さは約0.2-0です。5μM。
• 高温酸化：フィルムは溶融二クロム酸塩で処理され、膜層はより密度が高い（316L手術器具に適用）。

物質的適応 :

• 303/304ステンレス鋼（A2標準）は、一般的に食品機械で使用されています。 316ステンレス鋼（A4標準）は塩化物腐食に耐性があり、海洋環境に適しています。

2. ステンレス鋼 +ブラック電気泳動

プロセスの利点 :

• 電気泳動塗装膜は複雑な構造を均等にカバーし、マット（RAL 9005）または高光沢（RAL 9006）にすることができます。
• ステンレス鋼基板の耐食性と組み合わせることで、全体的な塩スプレー抵抗は1000時間に達する可能性があります。

コストに関する考慮事項 ：電気泳動ラインには高い投資があり、消費者の電子ハウジング（ヘッドフォン充電ボックスなど）の大量生産に適しています。

アルミニウム合金の黒い陽極酸化溶液

1. タイプII通常の陽極酸化

プロセスパラメーター :

• 硫酸電解質、フィルムの厚さ3-6μM、約200〜400HV。
• 濃い黒に染色することができます（染料濃度とシーリング温度を制御する必要があります）。

該当するシナリオ ：3C製品シェル（ラップトップAサイドなど）、ドローンフレーム。

2. タイプIIIハード陽極酸化

パフォーマンスのブレークスルー :

• フィルムの厚さ20-50μM、表面硬度500-800HV（セラミックに近い）。
• 低温電気分解が必要です（ - 5°Cから 10°c）、高エネルギー消費。

産業用途 ：航空油圧コンポーネント、銃レール。

チタン合金のPVDブラックコーティング技術

1. プロセス原則と利点

• 物理的蒸気堆積（PVD）は、2000HVを超える硬度でチタン表面にスズやTICNなどの黒いセラミックフィルムを生成できます。
• 水素包発、良好な生体適合性のリスクはなく、医療インプラント基準（チタンGR5人工関節など）を満たしています。

2. ハイエンドの業界​​アプリケーションケース

• 航空宇宙 ：TC4チタン合金エンジンブレードPVDコーティング、温度抵抗 600°C.
• 高級品 ：Titanium Ta1 Watchケースは、軽さと耐摩耗性を組み合わせた黒メッキです。

選択決定ツリー：最適なブラックトリートメントソリューションを選択する方法

非金属材料の黒い加工技術

エンジニアリングプラスチックの表面処理

PVDコーティング技術

• 中頻度マグネトロンスパッタリングを使用して、覗き見の表面にCRCNブラックフィルムを堆積し、摩擦係数を0.3から0.12に減らします。 半導体機器メーカーは、これを使用して、ウェーハ移動群の静電吸着の問題を解決します。

 レーザー炭化修飾

• 1064NMファイバーレーザーは、ABSの表面にマイクロナノ構造の黒層を生成し、VDA 230-209スクラッチ抵抗テストはレベル4に到達します。 この技術は、自動車のインテリア部品の生産に成功裏に適用されています。

セラミック材料処理

ゾルゲル法

• テトラブチルタイタン酸前駆体によって調製された黒いgl薬は、1300℃で焼結した後、絹のような光沢を示します。 ハイエンドの食器ブランドは、3％酸化物を追加することにより、冷たい光と温かい光の色を変える効果を得ます。

プラズマニトリッド

• si₃n₄セラミックは800個の血漿で処理され、表面にシンキソイブラック層を形成し、硬度が30％増加します。 このテクノロジーは、精密ベアリング製造の分野で使用されています。

結論

黒い表面処理技術の選択は、基板、作業環境、コスト予算の特性を包括的に考慮する必要があります。 たとえば、医療機器はバイオセーフティを確保するためにチタン + PVDを好みますが、屋外の鉄の部品は、塩スプレー腐食に抵抗するために亜鉛ニッケル合金で電気めっきする必要があります。 技術的なソリューションの正確な実装を確保するために、材料パラメーター（ステンレス鋼のA2/A4分類など）およびテスト基準（塩スプレー期間）についてHonscnと深く通信することをお勧めします。
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