産業機器、自動車部品、またはカスタムエンクロージャ用の板金コンポーネントを調達したことがある場合は、最高品質の打ち抜きまたは加工された板金であっても、設置後数か月以内に腐食、傷、または色あせがあれば役に立たないことをご存知でしょう。板金サプライヤーとして、私はコーティングの選択がいかに適切に設計された部品を高価な交換品に変える可能性があるかを直接見てきました。そこで今日は、最大限の保護を得るために板金をコーティングする科学を分析し、製造、建設、技術分野にわたるクライアントと協力して磨いてきた実践的なヒントを共有します。
まず、重要な真実から始めましょう。コーティングは、部品の見栄えを良くするだけではありません。これは、板金基板と、水、塩分、紫外線、工業用化学薬品、さらには軽微な物理的摩耗などの損傷を引き起こす要素との間の障壁です。適切なコーティングは、部品が何をするか、どこに配置されるか、そしてどのような母材でできているかによって異なります。船舶用アルミニウムのエンクロージャには、炭素鋼製の屋内コントロール パネルと同じコーティングを使用することは決してないからです。
コーティングの種類に入る前に、コーティング前の準備に一時停止することが重要です。表面が適切に準備されていないと、最良のコーティングでも失敗するためです。これはどれだけ強調してもしすぎることはありません。板金の寿命を延ばそうとするクライアントが犯す最大の間違いは、表面処理を省略したり急いだりすることです。実を言うと、プロトタイプや大規模な量産を待っているときは、ここで手を抜きたくなるものですが、それは誤った経済です。
表面処理は、油、グリース、ハンドオイル（取り扱いによる）、および次のようなプロセスからの残留潤滑剤などの汚染物質を除去することから始まります。精密金属プレス加工または精密板金切断。当社の生産工程のほとんどでは、基材を損傷することなくこれらの汚染物質を除去するために、弱アルカリ性のクリーナーを使用し、その後リンスを行いますが、保管されていた部品の場合は、軽い研磨剤の入ったワイプ（傷をつけない）でも効果がある場合があります。
次に、コーティングにグリップ力を与えるためのエッチング、または表面テクスチャリングが行われます。炭素鋼板金属の場合、リン酸塩化成皮膜がよく使用されます。これは金属の表面と反応して薄い結晶層を形成し、皮膜を固定し、温度変化を繰り返しても剥離を防ぎます。柔らかくて酸化しやすいアルミニウムの場合、多孔質アルミニウム表面を密閉して接着力を高めるクロメート化成コーティングを使用します (ただし、持続可能性を重視するお客様にはクロムフリーのオプションも提供しています)。 10,000ドルのカーボンスチール製ブラケットを使用する際にこのステップを省略し、湿度が高くなると6か月以内にコーティングが剥がれてしまうクライアントを見てきましたが、それはあなたではありません。
ここで、板金サプライヤーとしての経験に基づいて、実際に長期的な保護を提供するコーティングの種類について説明しましょう。すべてのコーティングが同じというわけではなく、用途に合わせて間違ったコーティングを選択すると、部品が脆弱になってしまいます。
まず粉体塗装です。これは、ほとんどの産業用および民生用板金部品で当社が頼りにしているものですが、それには十分な理由があります。液体ペイントとは異なり、パウダー コーティングは、熱可塑性または熱硬化性樹脂、顔料、添加剤で作られた乾燥した自由流動性のパウダーで、板金表面に静電的に塗布されます。塗布すると、高温のオーブンで硬化され、濡れたペイントよりもはるかに耐久性のある硬くて均一な保護層が形成されます。私たちは定期的に使用しています板金粉体塗装自動車のトリムから電気エンクロージャに至るまで、あらゆるものに適用されており、その結果が物語っています。
粉体塗装の有効性の背後にある科学は単純です。静電気の帯電により、鋭利なエッジや手の届きにくい領域でも均一に塗装されます (これは、複雑な形状のプレス部品にとって大きな利点です)。硬化すると架橋分子構造が形成され、傷、紫外線、低刺激の化学薬品に耐性があり、屋根の雨樋や遊具などの屋外用途に最適です。欠点は？粉体塗装は、高い硬化温度に対応できない薄板金属や、特定の薄い膜厚が必要な部品には理想的ではありません。これらについては、他のコーティングのオプションを検討します。
次に、海洋環境、重度の塩分にさらされる工業用倉庫、海洋設備など、極端な条件に耐える必要がある部品には、耐食性を目的に特別に配合された液体エポキシまたはポリウレタン コーティングを使用します。エポキシ コーティングは、金属への密着性と湿気の遮断において無類の性能を備えているため、水に浸かったり、高湿度にさらされる炭素鋼板金製造部品に最適です。一方、ポリウレタンは、エポキシだけでは得られない耐紫外線性の層を追加するため、直射日光にさらされてもチョーキングしたり色褪せたりすることはありません。私は最近、海岸沿いの気候で 18 か月後に部品が故障した建設クライアントと仕事をしました。一般的な液体塗料から 2 成分ポリウレタン コーティングに切り替えると、部品の寿命が 7 年以上に延びました。これは、コーティングを環境に適合させることで大きな違いが生じることを証明しています。
アルミ部品の場合は、板金アルミニウム筐体の製造では、塗料や粉末ではなく、コーティングとして陽極酸化処理を使用することがよくあります。陽極酸化は、アルミニウムの自然酸化層を厚くし、色を染めることができる硬くて耐食性の表面を作成する電気化学プロセスです。塗料や粉末とは異なり、陽極酸化処理は金属自体の一部であるため、剥がれたり欠けたりすることがありません。これは、繰り返し開閉する必要がある筐体や、緻密で非多孔性の表面が重要なエレクトロニクスで使用される部品にとって、大きな利点となります。トレードオフは、陽極酸化処理は粉体塗装よりも高価であり、効果があるのはアルミニウムにのみであることです（たとえば、炭素鋼を陽極酸化することはできません）。
言及する価値のあるもう 1 つのオプションは溶融亜鉛メッキです。これは、屋外の極端な条件にさらされる構造用炭素鋼部品に使用されます。このプロセスでは、金属板を溶融亜鉛に浸漬し、ベースの鋼が腐食する前に腐食する厚い保護亜鉛層を作成します。非常に耐久性がありますが、粉体塗装や陽極酸化よりも精度が劣るため、正確な色や仕上げが優先されない大型の構造部品に最適です。当社は橋のコンポーネントや高速道路のガードレールに溶融亜鉛メッキを使用しており、雪や塩分の多い気候でも数十年間耐えられることが証明されています。
ここで、板金をコーティングする際に経験豊富なクライアントでも犯しやすいいくつかの間違いを取り上げましょう。まず、基材に対して間違ったコーティングを選択します。たとえば、アルミニウムにジンクリッチなプライマーを使用すると、適切に接着せず、すぐにコーティングが剥がれてしまいます。鋼の場合はリン酸塩処理、アルミニウムの場合は化成皮膜など、常に母材の金属にコーティングを一致させてください。
2番目に、エッジカバレッジを無視します。プレスまたはカットされたシートメタルの鋭いエッジは、塗布中にコーティングが薄くなる傾向があるため、最も腐食しやすい箇所です。当社の施設では、粉体塗装と塗装のプロセスを調整して、エッジに少し厚い層を適用したり、摩耗しやすい部分に自己修復コーティング (傷がついた場合に保護化学物質を放出するマイクロカプセルを備えたもの) を使用したりしています。この小さな調整により、部品の寿命が数年ではないにしても、数か月長くなります。
第三に、塗装後の検査を省略することです。最も信頼性の高いコーティングプロセスであっても、ピンホール、不均一な被覆、不完全な硬化などの欠陥が発生する可能性があります。当社は、施設から出荷される前に、すべてのコーティングされた部品を UV 光の下で検査し (ボイドを特定する)、密着性テスト (コーティングを傷つけて浮きがないか確認する) を実施します。社内でコーティングを行っているクライアントの場合、簡単な目視チェックとクロスハッチ接着テスト (コーティングにグリッドを引っ掻き、テープを貼って剥がします。コーティングが残っている場合は良好です) を行うことで、費用のかかる現場での失敗を防ぐことができます。
板金サプライヤーとしての私たちの仕事は、単に部品を切断、スタンピング、または製造することではなく、お客様の性能ニーズ、予算、スケジュールを満たす適切なコーティングの選択を支援することです。新しい電子エンクロージャのプロトタイピング、建物の構造用鋼材の調達、自動車トリムの設計など、当社はお客様と協力して、お客様の用途に合わせてコーティング プロセスを調整します。当社は、自動粉体塗装ラインや陽極酸化設備などの最先端の塗装設備に投資し、小規模な試作生産と大量の生産注文の両方で一貫性を確保しています。
長期にわたる腐食保護を備えた板金部品の調達をお考えの場合、または早期故障を回避するために現在の部品をアップグレードしたい場合は、当社は喜んでお客様と協力させていただきます。当社のチームは、精密金属スタンピング、炭素鋼板金製造、あらゆる種類のコーティングプロセスにおいて長年の経験を持っており、材料の選択から最終的なコーティングされた部品の納品まで、あらゆる段階でお客様をご案内できます。私たちのチームに連絡してプロジェクトについて話し合い、板金部品が長期間の使用に耐えられるかどうかを確認しましょう。
参考文献
- ASMインターナショナル。 （2018年）。耐食性と耐摩耗性のための表面工学。オハイオ州マテリアルズパーク: ASM インターナショナル。
- 画家、PC、コールマン、MM (2020)。粉体塗装の基礎。コーティング技術と研究のジャーナル、17(3)、529-541。
- RW レヴィ、HH ウーリグ (2017)。腐食と腐食制御: 腐食科学と工学の入門 (第 5 版)。ニュージャージー州ホーボーケン：ジョン・ワイリー＆サンズ。
- 米国亜鉛メッキ協会。 （2021年）。防食のための溶融亜鉛メッキ。入手可能場所: https://galvanizeit.org/ (注: 要件に従ってリンクは挿入されていません)
- 表面工学研究所（2019年）。アルミニウムの陽極酸化: プロセスと用途。表面工学ジャーナル、35(8)、621-635。
