铝、镁、钛等金属材料的表面处理加工

Jun 19 2015 点击:1424

      苹果公布的零部件供应商和外包制造商供应商名单中有150多家企业,其中日本厂商大概有30家。多数都是大型电子产品厂商和材料厂商,但有两家企业与众不同,它们分别是东阳理化学研究所(TOYO RIKAGAKU KENKYUSHO)和钱屋铝制作所(METAPHYS)。

      这两家都是从事由金属冲压成形、机械加工直到表面处理一条龙加工的企业,是外装部件加工领域的专业厂商,几乎从事过与笔记本电脑、手机和数码相机等几乎所有日本的数字产品外装部件。其在这些工作中培育出来的技术,对于实现苹果公司讲究得可以说超乎常理的产品设计而言,是不可缺少的。

      METAPHYS的iPhone保护套“haku”,如下图。钱屋铝制作所(METAPHYS)负责钛冲压加工和基于氧化覆膜的着色加工。


上图为钛和不锈钢材料,表面特殊涂层处理,耐刮痕,抗指纹。下图是不锈钢的镜面抛光处理加工

      东阳理化学研究所(TOYO RIKAGAKU KENKYUSHO)是新潟县燕市的一个金属加工工厂,曾经因iPod不锈钢外装的镜面研磨而成为业界的热门话题。它是全球率先确立了不锈钢、镁和钛等难加工金属材料的加工技术的先锋企业。




不锈钢表面处理:

1、电解抛光。电解原理如下图


2、酸洗

3、钝化处理

4、TF特殊钝化处理

5、彩色不锈钢化学氧化

6、化学氧化不锈钢着色原理


氧化膜本身是无色透明的,各种波长的光在白色光的表面反射,通过该氧化膜表面的金属反射光的加强,出现不同颜色。通过控制氧化膜的厚度,精确获得所需的颜色。

可处理的尺寸如下图


7、彩色不锈钢化学氧化制作方法。通过改变氧化膜的厚度,控制浸渍时间来控制颜色。多色印刷的图案,可通过组合掩蔽和腐蚀。

8、不锈钢化学氧化着色的颜色特性。

非常薄的透明氧化膜可看作为底层金属皮肤,要更改颜色,可改变观察方向的光。氧化金属膜具有良好的耐候性和粘附性,着色后可进行加工弯曲,轻度冲压。使用六价铬在最终产品的面上无残留。

下图为SUS304BA测试材料的性能


彩色不锈钢颜色还具有抗菌性能,可应用于医院扶手,屋面材料,墙体材料,建筑五金,室内装饰,纪念碑,装饰品,照明设备零部件,底盘零部件,IT,栏杆等。


9、彩色图案


10、不锈钢的其他表面处理,如铜镀红外反射(真空罐),装饰性电镀,电解蚀刻,抛光,喷砂,复合电解抛光,去毛刺等。

      目前,东阳理化学研究所正在全力开发铝加工技术。 东阳理化学研究所社长岛仓武表示,“今后有望出现需求的Ultrabook(超薄型笔记本电脑)外装部件,铝是最佳选择。铝作为既具有高档感,同时又可以满足加工性、成本和再利用性等综合要求的材料,许多厂商都在考虑采用”,因此该公司在致力于开发这种材料的表面处理加工技术。


阳极氧化处理


阳极氧化膜厚度在几μm〜几十μm,阳极氧化处理后可提高耐腐蚀性和耐划伤性。

硬质阳极氧化。约10μm〜100μm的厚的氧化膜的酸溶液中阳极氧化的方法。涂层的硬度取决于铝的档次。

      其中的一个例子是东阳理化学研究所称作“White Alumite”的独自的阳极氧化处理技术。White Alumite可实现比以往阳极氧化处理更为白亮的表面,能形成不似耐酸铝般的光泽表面。着色后会形成淡雅温和的色调,可用于准备投放给女性用户的商品。


      这种加工还有另一个优势。那就是即使采用不同种类的铝材,也能够再现几乎相同的颜色和表面光泽。对要求装饰性的外装部件而言,多会采用便于挤压成形的6063合金和便于压延形成板材的5052合金。有时也会在同一产品上分别使用这两种铝材,此时会出现部件的颜色和质感不同的问题。据称,这项表面处理技术就可以解决这个问题。

      东阳理化学研究所主要从事笔记本电脑等较大尺寸商品的加工。而总部设在大阪的钱屋铝制作所则擅长主要用于数码相机等小型元器件的外装部件。

      钱屋铝制作所目前正致力于开发一项仅用冲压即可形成凹槽等向内侧封闭的箱型形状的加工技术。原来的箱型设计向来是像贝壳一样将正面和背面两个金属部件咬合制成。而将其仅用一个冲压成形部件制成,就是该公司开发的冲压技术。

       另外,作为今后有发展前途的领域,钱屋铝制作所一直在关注钛部件加工。钛拥有重量轻、强度高、耐腐蚀性出色等性能。但是每千克的价格是铝和不锈钢的近10倍,因此在日本国内难以用作外装部件。

      然而,钱屋铝制作所董事兼营业本部长松尾准二说,“在美国等国家,钛作为宇航领域采用的材料拥有很高地位,也一直是海外厂商所关注的材料”。


      钱屋铝制作所的钛外装加工实例。钛曾用于数码相机和摄像机等的外装部件,但因材料价格暴涨等影响,日本厂商最近逐渐不再采用。但据称在海外却成了备受关注的材料.

      钱屋铝制作所以名为“Magic Touch”的自主处理技术,克服了钛材料容易附着指纹却不易去掉的缺点。该公司在冲压加工装置上采取了多种改进措施,开发出了可将硬且难以加工的钛材料随意制作成任意形状的技术。而且该公司还拥有通过在钛表面上形成氧化覆膜从而实现多种表面颜色的技术。据悉,钱屋铝制作所将考虑凭借这些综合技术实力,开拓钛的新用途。

      总结:两家企业的共同点是对可实现新型设计的加工技术拥有无止境的探索精神和提案能力。工厂会瞄准市场需求,自行率先进行材料开发。而且,连加工设备也都自己开发,因而能开发出新型的表面处理技术和加工方法。通过不断向厂商提供技术解决方案,两公司已经成长为对以苹果为代表的全球性大厂商而言不可缺少的企业。

      通过与日本国内外多家厂商的设计师共事,松尾本部长得出了这样的结论:“业界对我们的评价是,我们的技术人员可以直观理解厂商方面要求的完美品质,能够与设计师‘心有灵犀一点通’地工作”,这也是获得订单的重要因素。

来自《模内装饰资讯》