1.3Dプリントアルミニウムの概要
アルミニウム シリコン AISi12 や AISi10Mg などの金属粉末を層ごとに積み重ねることにより、アルミニウムを 3D プリントして三次元の物体を生成します。この技術は、優れた精度と柔軟性を提供するだけでなく、複雑な構造の迅速な製造も可能にします。材料の使用、製造コスト、納品サイクルの点で、3D プリントされたアルミニウムは従来の鋳造や鍛造技術に比べて顕著な利点を示しています。
それでも、金属の 3D プリントには一定の困難があります。たとえば、アルミニウムは高い化学活性を持っています。粉末に粉砕されると、その表面積が増加し、化学的活性も増加するため、燃焼が簡単になり、その結果、加工中の安全性への懸念が高まります。さらに、アルミニウムは強度が非常に低く、機械的品質が劣っており、表面に緻密で強力な酸化アルミニウムのコーティングが形成される傾向があるため、アルミニウムの焼結は困難です。これらの問題により、3D プリントされたアルミニウムの可能な用途が多少制限されます。
2.アルマイト処理の考え方と特徴
陽極酸化は、外部電流の作用下で指定された電解質溶液内に陽極として置かれたアルミニウムなどの金属が、その表面に保護酸化物堆積物を生成する電気化学プロセスです。金属の耐食性と耐摩耗性を高めるだけでなく、この酸化物の堆積は装飾的な効果を強調します。
陽極酸化皮膜は非常に優れた性質を持っています。まず、通常の酸化皮膜の HV 範囲が 100 ～ 300 HV であるのに対し、硬質皮膜はアルミニウム合金上で 400 ～ 600 HV を達成できます。耐摩耗性と耐傷性に関しては、この優れた硬度が陽極酸化皮膜に大きな利点をもたらします。第二に、陽極酸化皮膜の非常に強い接着力と吸着力は、さまざまなコーティング、接着剤、色などと密接に結合するため、次のコーティングや染色に適した下層を提供します。さらに、陽極酸化皮膜は、優れた耐食性、電気絶縁性、および高い断熱性により、多くの過酷な条件下で一貫した性能を維持できます。
3.3Dプリントアルミニウム陽極酸化処理
陽極酸化処理は 3D プリント、特に粉末床溶解、電子ビーム溶解、またはその他の金属 3D プリント方法で製造されたアルミニウム合金のプロトタイプに使用されます。これは、3D プリントされたアルミニウムが陽極酸化に最も適した材料の 1 つであり、アルミニウムとその合金であるためです。
3D プリントされたアルミニウムの陽極酸化プロセスは、従来のアルミニウム製品と似ています。 3D プリントされたアルミニウムの最初の表面レベリング、脱脂、エッチング、または研磨の前処理は、表面の平坦性と平滑性がニーズを満たしていることを確認するために不可欠です。その後、加工した3Dプリントアルミニウムをアルマイト槽にセットし、直流電流を流し酸化処理します。緻密な非多孔質層、つまりバリア層が酸化プロセス中にアルミニウムの表面に急速に成長し、その後多孔質層が形成されます。多孔質層は多孔質の六面体柱のセル構造で構成されており、各ユニットの中心にある小さな穴がアルミニウム表面のバリア層まで広がっています。多孔質層の厚さは、酸化が進むにつれて徐々に増加し、適切な厚さが得られます。
陽極酸化処理後の 3D プリントアルミニウムは、表面品質を大幅に向上させるだけでなく、装飾的かつ実用的な側面も強化します。例えば、電解液の組成や酸化条件を調整することで、さまざまな美的目的に応じてさまざまな色合いの陽極酸化皮膜を作製することができます。さらに、陽極酸化皮膜をコーティングまたは層の最下層にすることができるため、コーティングまたは層とベース金属の間の密着性と耐久性が向上します。
4.陽極酸化処理の用途と展望
3D プリントされたアルミニウムにおける陽極酸化処理の適用可能性はある程度広いです。まず、航空宇宙産業では、3D プリントされたアルミニウムの陽極酸化処理により、部品の耐食性と耐摩耗性が向上し、耐用年数が延長され、メンテナンスコストが削減されます。第二に、自動車製造の分野では、陽極酸化処理は 3D プリントされたアルミニウム自動車部品に美しい外観と優れた性能を提供する可能性があり、自動車の品質と美観に対する消費者の二重のニーズを満たします。さらに、民生産業では、電気絶縁層、電解コンデンサ誘電体層などを含む、特定の機能が必要ないくつかのアルミニウム製品を製造するために陽極酸化処理が使用されています。
ただし、陽極酸化技術には特定の困難と制限もあります。たとえば、電解質組成、酸化電圧、酸化時間など、さまざまな要素が陽極酸化皮膜の厚さと性能に影響を与えます。実際の用途では、特定の要件に応じて最大化および変更することが不可欠です。さらに、陽極酸化処理には、処理手順の有効性と安全性を保証するための熟練したツールとオペレーターが必要です。
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