航空宇宙、医療機器、オートメーションなど、精密部品に依存する業界で働いたことがある人なら、機械加工だけでは限界があることをご存知でしょう。 CNC 旋盤やフライス盤で最も厳しい公差や最もきれいなカットを行ったとしても、部品が錆びたり、傷がつきやすかったり、極度の熱や化学物質に耐えられなかったりすると、意味がありません。そこでコーティングの出番です。精密機械加工サプライヤーとして、実際に機能する部品を納品する際には、適切なコーティングプロセスを選択することが戦いの半分であると言えます。
あまり専門用語を使わずに、これを簡単に説明しましょう (仕様書用に保存しておきます)。次のような部品を機械加工するとき、CNC 旋削ステンレス鋼部品(ステンレスの旋削はこの店の仕事の大きな部分を占めているので、ここにリンクしておきます)、私たちは強く、耐久性があり、正確なコアを作成していますが、すべての環境に対応できるわけではありません。コーティングは、その上に薄い（通常はわずか数ミクロン）層を追加し、耐食性、摩耗、摩擦、さらには外観などの特定の弱点を修正します。しかし、すべてのコーティングが同じように機能するわけではなく、部品、材料、使用例に適切なプロセスを適合させることが経験が最も重要です。
まず、ステンレス鋼、アルミニウム、さらには板金プロトタイプなどの一般的な材料に最適なプロセスから始めて、私たちが日々使用している頼りになるプロセスについて話しましょう。
1. 電気めっき（電気化学析出）
これは最も一般的なコーティング方法であり、クローム バンパーやホームセンターのネジの光沢仕上げなど、部品でこれを見たことがあるでしょう。仕組みは次のとおりです。機械加工された部品を水に浸します (CNC フライス加工ステンレス鋼部品私たちが作ります）とコーティング金属の一部を溶液に溶かし、それに低電流を流します。電流によって溶液から金属イオンが部品の表面に引き出され、均一な薄い層が形成されます。
なぜこれを使用するのでしょうか?安価で一貫性があり、ステンレス鋼からステンレス鋼に至るまで、当社が機械加工するすべての材料を含む、ほぼすべての導電性材料に使用できます。CNC 加工アルミニウム。ここでの一般的なコーティングは、ニッケル、クロム、亜鉛、さらには金 (小型電子部品の場合) です。たとえば、亜鉛メッキは錆に対するバリアを強化するため、屋外や湿気の多い環境にある部品に最適です。獲物は？これは、内部空間が非常に狭い部品には適していません。小さな隙間には十分な電流が流れないため、コーティングが薄いか斑点状になります。そのため、表面積と体積の比率がほぼ均一なパーツにのみこの方法をお勧めします。
2. 物理蒸着 (PVD)
PVD は少し新しいもので、高性能部品の変革をもたらします。電気メッキとは異なり、真空チャンバー内で行われ、溶液は使用されません。部品をチャンバーに入れ、コーティング材料 (通常はチタン、クロム、または窒化アルミニウム) を蒸気になるまで加熱すると、蒸気粒子が部品の表面に固体として付着します。結果？超硬質の薄いコーティング (わずか 1 ～ 5 ミクロン) で、電気メッキされたものよりもはるかに耐久性があります。
当社では、ギア、ベアリング、工具など、摩擦に耐える必要がある部品に常に PVD を使用しています。たとえば、窒化チタン (TiN) コーティングはドリルビットに見られる金色で、摩耗が 1 トンも削減されるため、部品の寿命が長くなります。また、インプラントや手術器具にとっては大きな問題となる化学物質が体内に浸出することがないため、医療部品にも最適です。唯一の欠点は?電気めっきよりも高価であるため、コストよりも性能が重視される部品に使用されます。また、非常に複雑で狭い特徴を持つ部品にはあまり効果がありません。電気めっきと同様に、これらの箇所には適切にコーティングするのに十分な蒸気が供給されません。
3.粉体塗装
カラフルな金属製のフェンスや電化製品を見たことがあるなら、それは粉体塗装です。これはドライパウダーであるため、ウェットペイントとは異なります。パーツにスプレーします。自動化機器のアルミ部品工場ライン用）静電ガンを使用するため、粉体が均一に付着します。次に、パーツをオーブンで焼くと、粉末が溶けて流れ、滑らかで硬い仕上がりになります。
私たちは板金プロトタイプのような、より大きくて複雑ではない部品の粉体塗装を好みます (当社の製品をチェックしてください)迅速な板金プロトタイピングテスト用の簡単な部品が必要な場合は、このページを参照してください)。液体ペイントよりもはるかに耐久性があり、欠けにくく、紫外線にも強く、厄介な滴りもありません。また、太陽光の下であらゆる色が揃っているため、クライアントが消費者向け製品やブランド機器のカスタム仕上げを必要とする場合、これが頼りになります。注意すべき点が 1 つあります。PVD や電気メッキよりも厚いため (通常は 50 ～ 100 ミクロン)、公差が厳しくなる可能性があります。つまり、精密なフィットが必要な部品を機械加工する場合、コーティングの前に CNC プログラミングで追加のレイヤーを考慮する必要があります。
4. 陽極酸化処理
陽極酸化処理はアルミニウム部品専用です（CNC 加工アルミニウム）そして、裸のアルミニウムは傷がつきやすく、腐食しやすいため、これは非常に重要です。上に層を追加する他のコーティングとは異なり、陽極酸化処理では、部品の表面に酸化アルミニウムの層を成長させます。その方法は次のとおりです。部品を酸性溶液に浸し、電流を流すと、酸がアルミニウムと反応して酸化物層が形成されます。透明にする（金属を保護するだけ）ことも、好きな色に染めることもできます。見た目が滑らかで耐摩耗性が高まるため、当社では航空宇宙や自動車向けに黒色の陽極酸化部品を多く製造しています。
これが他のアルミニウムコーティングよりも優れているのはなぜですか?酸化層は金属の一部なので、塗装のように剥がれたり欠けたりすることはありません。また、層が均一であるため、余分な厚さを心配する必要がないため、部品の厳しい公差にも非常にうまく機能します。唯一の欠点は、アルミニウムにのみ機能するため、ステンレス鋼や真鍮を加工する場合、これはオプションではありません。
5. 化成皮膜（セラミックおよびリン酸亜鉛）
これらをグループ化したのは、派手な費用をかけずに基本的な腐食保護を必要とする部品の縁の下の力持ちであるためです。化成コーティングは、部品の表面と化学反応して最上層を変化させることによって機能します。外部材料は追加されません。たとえば、リン酸亜鉛は、仕上げの密着性を高めるため、塗装や粉体塗装の前に部品を前処理するのに最適な薄い層を形成します。当社では、機械加工後にパウダーコート仕上げが施される部品、特にスチール部品によく使用します。
セラミック化成皮膜はより新しく、（一部の古いリン酸塩皮膜とは異なり）無毒で、電気めっきとほぼ同等の耐食性を備えていますが、はるかに安価です。有害な化学物質を使用していないため、環境規制を満たす必要がある部品として重宝されています。また、電気めっきよりも薄いため、厳しい公差を乱すことがなく、精密な作業に有利です。
ちょっと待って、本題に移りましょう。コーティングは機械加工後にただ塗り続けるものではありません。精密部品が必要なお客様がいらっしゃいましたら、CAD図面から塗装を考えております。たとえば、食品加工機械用のステンレス鋼部品を旋削する場合、食品を汚染する粒子が残る可能性がある電気めっきではなく、耐食性と食品の安全性を考慮して PVD コーティングを推奨する場合があります。フィット感をテストするためだけの板金プロトタイプの場合は、迅速かつ安価な粉体塗装が適しています。そのため、必要のない高級塗装にお金を無駄にする必要はありません。
工場が間違ったコーティングを選択したために、あまりにも多くの精密加工作業が失敗に終わるのを見てきました。私たちにアルミニウム部品を大量に持ち込んできたクライアントのように、安価な仕上げを求められたので、私たちは亜鉛メッキを提案しましたが、待ってください、亜鉛メッキはアルミニウムには効果がありません。そのチェックを省略したため、プロセス全体をやり直す必要がありました。そして、すべての材料、すべての部品、すべてのユースケースには、カスタマイズされたコーティングプロセスが必要であるという教訓を学びました。
もう 1 つ注意すべき点は、コーティングによっては加工後のステップに影響を与える可能性があることです。たとえば、部品にネジ用のタップ穴がある場合、コーティングする前に必ずその領域をマスキングする必要があります。そうしないと、コーティングが穴を埋めてしまい、ねじを締めることができなくなります。これが、優れた精密機械加工サプライヤーと優れた精密機械加工サプライヤーを分ける種類の詳細です。当社は部品を機械加工するだけではなく、CNC の開始ボタンを押す前に仕上げの計画を立てます。
精密部品の市場にいて、どのコーティングが必要かわからない場合でも、推測しないでください。多くのショップではとにかく安いものをやろうとしますが、私たちは時間をかけてパーツの用途、環境、公差要件、予算などをヒアリングしてからコーティングプロセスを提案します。バッチが必要かどうかCNC 旋削ステンレス鋼部品医療機器用、自動化機器のアルミ部品工場ライン用、または簡単な場合でも迅速な板金プロトタイピング次の製品テストのために、私たちはお客様の部品を必要なだけ機能させるためのコーティングの専門知識を持っています。
次のプロジェクトについて話す準備ができたら、お気軽に連絡して、現在取り組んでいることをお知らせください。当社では、コーティングのオプションをご案内し、コストの内訳を説明し、機械加工から仕上げに至るまで、すべての細部が最初から正しく行われることを確認します。
参考文献
- ASMインターナショナル。 （2018年）。精密機械加工部品のコーティングプロセス。オハイオ州マテリアルズパーク: ASM インターナショナル。
- グルーバー議員（2020）。現代製造の基礎: 材料、プロセス、およびシステム (第 7 版)。ワイリー。
- 表面工学協会。 （2021年）。金属部品の塗装工程ガイド。ロンドン: 表面工学協会。
- 航空宇宙製造規格 AS9100。 （2022年）。精密航空宇宙部品のコーティングの要件。国際航空宇宙品質グループ。
- ASTMインターナショナル。 （2019年）。腐食防止のための金属および無機コーティングの選択に関する標準ガイド。ペンシルバニア州ウェストコンショホッケン: ASTM インターナショナル。
