なぜCNC加工の精密部品に表面処理が必要なのでしょうか？

現在、精密部品の多くの業界ではCNC加工による生産が行われていますが、CNC加工が完了した後も、多くの製品の表面は比較的粗いままです。そのため、二次的な表面仕上げ処理を行う必要があります。

まず、表面処理はすべてのCNC加工製品に適しているわけではありません。加工後すぐに使用できる製品もあれば、手作業による研磨、電気めっき、酸化処理、ラジウム彫刻、スクリーン印刷、粉体塗装などの特殊な処理が必要な製品もあります。ここでは、表面処理について知っておくべきことをいくつかご紹介します。

1, 製品精度の向上：製品加工完了後、一部の製品には表面が粗く、大きな残留応力が残ることがあり、これが製品の精度を低下させ、部品間の嵌合精度に影響を与えます。このような場合、製品表面処理が必要となります。

2, 製品の耐摩耗性を提供する。部品が通常使用されるシナリオで他の部品と相互作用する場合、長期使用により部品の摩耗が増加するため、部品の耐用年数を延ばすために製品表面の処理も必要となる。

3, 製品の耐食性を向上させます。腐食性の高い場所で長期間使用される部品は、特別な表面処理が必要であり、研磨と防錆剤の塗布が求められます。製品の耐食性と耐用年数を向上させます。

上記３点は、CNC精密部品加工後の表面処理の前提条件であり、以下ではいくつかの表面処理方法を紹介する。

01. 電気めっきとは何ですか？

電気めっきとは、金属基を含む塩溶液中で直流電流を流し、金属基を陰極、金属基またはその他の不活性導体を陽極として電気分解を行うことにより、基材表面に固体金属膜を得る表面工学技術を指す。

02. なぜ電気めっきを行うのか？

電気めっきの目的は、材料の外観を向上させるとともに、耐食性、装飾性、耐摩耗性、ろう付け性、電気的特性、磁気的特性、光学的特性など、材料の表面に様々な物理的および化学的特性を付与することです。

03. 電気めっきの種類と用途は何ですか？

1、亜鉛メッキ

亜鉛めっき層は高純度であり、陽極酸化皮膜である。亜鉛層は鋼材に対して機械的および電気化学的な保護作用を発揮する。

そのため、亜鉛めっき層は機械、ハードウェア、電子機器、計測機器、軽工業など幅広い分野で広く使用されており、最も広く使用されているめっきの種類の一つです。

2. 銅メッキ

銅めっきは陰極極性めっきであり、基材金属に対して機械的な保護作用しか持ちません。銅めっき層は通常、保護装飾めっきとして単独で使用されるのではなく、表面めっきと基材金属との密着性を向上させるための下層または中間層として使用されます。

電子工学分野では、プリント基板へのスルーホール銅めっきなど、ハードウェア技術、工芸品、家具装飾などの分野で用いられています。

3. ニッケルメッキ

ニッケルめっき層は負極性の保護層であり、基材金属に対して機械的な保護効果のみを発揮します。一部の医療機器や電池ケースに直接使用されるほか、ニッケルめっき層は下層または中間層としてよく用いられ、日用品、軽工業、家電製品、機械類など幅広い産業分野で利用されています。

4. クロムメッキ

クロムめっき層は負極性のコーティングであり、機械的保護の役割のみを果たします。装飾用クロムめっきの場合、下層は一般的に研磨または電着による光沢コーティングです。

計測機器、メーター、日用品、家電製品、航空機、自動車、オートバイ、自転車など、露出する様々な部品に幅広く使用されています。機能性クロムめっきには、硬質クロムめっき、多孔質クロムめっき、黒色クロムめっき、オパールクロムめっきなどがあります。

硬質クロム層は主に各種測定キャリパー、ゲージ、切削工具、各種シャフトに使用され、緩み穴クロム層は主にシリンダーキャビティピストンの破損防止に使用されます。黒色クロム層は、航空計器、光学機器、写真機器など、つや消し表面と耐摩耗性が求められる部品に使用されます。オパールクロムは主に各種測定工具に使用されます。

5. 錫めっき

鋼鉄基材と比較すると、錫は負極性コーティングであり、銅基材と比較すると陽極性コーティングである。錫めっき層は主に缶詰業界の薄板の保護層として使用され、可鍛鋳鉄の皮膜のほとんどは錫めっき鉄板でできている。錫めっきのもう一つの主要な用途は、電子産業と電力産業である。

6. 合金めっき

溶液中では、2種類以上の金属イオンが陰極上に共沈し、合金めっきと呼ばれる均一な微細コーティングを形成する。

合金めっきは、結晶密度、多孔性、色、硬度、耐食性、耐摩耗性、磁気伝導性、耐熱性において、単一金属めっきよりも優れている。

電気めっき合金には240種類以上ありますが、実際に生産に使用されているのは40種類未満です。一般的に、保護合金めっき、装飾合金めっき、機能性合金めっきの3種類に分類されます。

航空、宇宙、航海、自動車、鉱業、軍事、計測機器、メーター、視覚機器、食器、楽器などの産業で幅広く使用されています。

上記以外にも、化学めっき、複合めっき、非金属めっき、金めっき、銀めっきなどがあります。

CNC加工や3Dプリンティングで加工された製品の表面は粗い場合があり、製品の表面仕上げに対する要求水準が高いため、研磨が必要となる。

研磨とは、機械的、化学的、または電気化学的な作用を用いて加工物の表面粗さを低減し、光沢のある平坦な表面を得るための加工方法を指します。

研磨は、加工物の寸法精度や幾何学的精度を向上させるものではありませんが、滑らかな表面や鏡面光沢を得ること、場合によっては光沢を消す（消光する）ことを目的としています。

以下に、一般的な研磨方法をいくつか紹介します。

01. 機械研磨

機械研磨は、材料の表面を切削、塑性変形させて研磨された凸面と平滑面を除去する研磨方法であり、一般的には砥石、研磨ホイール、サンドペーパーなどが使用され、主に手作業で行われます。表面品質の要求が高い場合は、超精密研磨方法を使用できます。

超精密研磨とは、研磨剤を含む研磨液中で、特殊な研削工具を加工対象物の表面に密着させ、高速回転させる研磨方法です。この方法は、光学レンズの金型加工によく用いられます。

02. 化学研磨

化学研磨とは、材料表面の微細な突起部分を、凹面部分よりも優先的に化学媒体に溶解させることで、滑らかな表面を得る方法である。

この方法の主な利点は、複雑な装置を必要とせず、複雑な形状のワークピースを研磨でき、同時に多数のワークピースを高効率で研磨できることである。

化学研磨における核心的な問題は、研磨液の調製である。

03. 電解研磨

電解研磨の基本原理は化学研磨と同じで、材料表面の小さな突起部分を選択的に溶解することで表面を滑らかにする。

化学研磨と比較すると、陰極反応の影響を排除できるため、より効果的である。

04. 超音波研磨

加工対象物を研磨剤懸濁液に入れ、超音波場内に配置することで、超音波の振動を利用して加工対象物の表面を研磨する。

超音波加工における巨視的な力は小さいため、ワークピースの変形は引き起こさないが、工具の製造と設置はより困難になる。

05. 流体研磨

流体研磨は、高速で流れる液体と、その液体に含まれる研磨粒子を利用して、加工対象物の表面を洗浄し、研磨という目的を達成する。

一般的な方法としては、研磨ジェット加工、液体ジェット加工、流体研削などがあります。流体研削は、油圧を利用して研磨粒子を含む液体媒体をワークピースの表面を高速で流す加工方法です。

この媒体は主に、低圧下で良好な流動性を持つ特殊な化合物と、炭化ケイ素粉末などの研磨剤を混合して作られる。

06. 磁気研磨

磁気研削・研磨とは、磁場の作用によって磁性研磨材を研磨ブラシ状に成形し、加工対象物を研削する加工方法である。

この方法は、処理効率が高く、品質が良く、処理条件の制御が容易で、作業環境が良好であるという利点があります。

上記は、一般的な研磨工程の6つです。

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