您是否选择了正确的防锈材料?根据是否进行表面处理,了解全部九种材料的特征和区别
发布日期: 2024-08-27
突然发现,在为“需要防锈的场景”中使用的零部件选择材料时,您是否总是选择同一种材料呢?
防锈是降低材料维护成本和防止因耐用性降低而缩短使用寿命的重要因素。大家都知道,防锈的方法有很多种,例如使用不易生锈的金属,以及在金属表面生成保护膜的防锈处理等。本节将介绍防锈金属和防锈处理的类型,并介绍特别推荐用于防锈的九种材料的特征、区别和注意事项。其中一些特点可能会让你大吃一惊。为什么不考虑成本和交货时间以外的因素进行选择呢?
金属基本上都会生锈,但生锈的难易程度取决于金属的种类。此外,金属生锈的敏感性也因环境(例如金属暴露在雨水或海水中等)而有很大不同。
所谓生锈是指金属与空气中的氧结合,而发生的氧化反应
金属与水接触时,就会被离子化,很容易与氧气发生反应。然后,与空气中的氧结合,开始发生氧化。也就是说,金属生锈的难易取决于其电离倾向。金属的电离倾向在高中化学中也有讲授,如下图所示。也就是说,电离倾向较高的金属(如锂和钾)更容易生锈,而电离倾向较低的金属(如金和铂)则不容易生锈。
无锈蚀金属有三种类型
金属原则上是属于会生锈的物质。但它们的抗锈蚀能力不仅取决于它们的电离倾向,还取决于金属的性质。通常所说的“无锈”状态有三种类型,各类型概述如下。
1.不生锈的金属(金、铂)
因为其原本电离倾向较低,所以金属本身不会生锈。这种金属被称为贵金属。它们虽然不会生锈,但是价格比较高,所以使用时需要注意。
2.表面生成钝化皮膜的金属(铝、钛、镍、不锈钢等)
钝化皮膜也称为氧化膜,是由生锈的金属产生的物质。当暴露在空气中的氧气中时,铝和钛等金属表面会产生一层非常致密的氧化膜,这种氧化膜具有很难与氧和酸等其它元素发生反应的特性,从而成为内部金属的保护层,所以被称为钝化皮膜。即使钝化皮膜因划伤等原因被去除,暴露在外的内表面也会立即形成钝化皮膜,从而形成防锈金属。不锈钢不会生锈的原因是,铁中添加的铬元素能够生成钝化皮膜的缘故。
3.锈蚀形成保护膜的金属(铜、锌)
其机理与形成钝化皮膜的金属类似,即被氧化的金属表面保护材质内部。不过,氧化形成的薄膜强度不如钝化皮膜。例如,10日元硬币的暗棕色就是氧化铜的颜色,但这层薄膜很容易被醋类等酸性物质去除。除去后,氧化薄膜也需要一段时间才能重新生成。黑皮材的黑皮就相当于这种保护膜。
为了在工业上使用易生锈的金属,必须对其进行防锈处理。最常用的防锈处理方法是用另一种物质在金属表面形成一层薄膜,防止金属接触空气中的氧气和水。根据皮膜材质的不同,防锈皮膜可分为有机皮膜和无机皮膜。
利用有机皮膜防锈
最具代表性的有机皮膜是喷涂。此外,还可通过涂布油脂或在导体上覆盖一层橡胶或塑料薄膜等有机皮膜用来防锈。
利用无机皮膜防锈
最具代表性的无机皮膜是电镀。电镀是指在金属材料的表面,生成另外一种金属皮膜,例如能够形成钝化皮膜的金属(如铬),或具有先于内部金属生锈而保护材料内部的特性金属(如锌)等。此外,还经常使用化成处理。铬酸盐处理和阳极氧化处理等就是利用化学品形成一层抗氧化膜的方法。
按照耐腐蚀性由高到底的顺序,介绍9种材料。另外三种通常的材料性能–强度、耐磨性和磁性–也可以放在一起进行比较。点击“表面处理”或“材料”可查看每种材料的详细信息。希望这些信息对您今后的选择有所帮助。(有关各项目的解释,请参见列表底部)
5种表面处理
・“锈蚀”是金属与空气等接触后被氧化形成的,因此在表面覆盖一层表面处理后形成的保护皮膜是有效的。
・另一方面,表面处理需要一定的加工成本和时间。
材料 | 表面处理 | 耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 | 特征 |
铁系 (SPCC/SPHC/SS400) |
三价铬酸盐 (白/黑) |
◎ | ◎ | ◎ | 〇 |
第5天发货~ |
对细微的划痕等,具有伪自修复功能(※1) |
化学镀镍 |
◎ | 〇 | ◎ | △ | 镀层硬度高、耐刮擦、高阻抗 | ||
喷涂 |
◎ | △ | △ | 〇 | 根据喷涂种类,可选择不同的颜色和光泽度 | ||
铝(A5052) |
阳极氧化(白/黑) |
◎ | △ | × | × |
与喷涂和电镀相比,褪色程度更低 |
|
铁系 (SPCC/SPHC/SS400) |
发黑处理(四氧化三铁皮膜) |
△ | × | △ | ◎ | 对尺寸几乎没有影响,防腐性能更高 |
※1除了正常表面处理所需的成分外,还添加了特殊成分,以提供自修复功能。
无需表面处理的4种防锈材料
・无需进行表面处理,从而降低了成本并缩短了交货时间
・另一方面,耐腐蚀性不如表面处理
材料 | 表面处理 | 耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 | 特征 |
不锈钢SUS304 |
– |
〇 | ◎ | 〇 | △ |
第1天发货~ |
韧性好,最为通用 |
铝A5052 |
– |
〇 | × | × | × |
出色的耐海水性 |
|
不锈钢SUS430 |
– |
△ | ◎ | 〇 | 〇 |
加工性低于 SUS304 |
|
铁系SECC(电镀锌钢板) |
电镀锌钢板(※2) |
△ | 〇 | 〇 | 〇 |
第3天发货~ |
根据处理类型,与喷涂有良好的相容性 |
※2因为是预处理材,所以被加工表面没有镀层。
一览表中的◎〇△×,是全部9种材料的比较参考值。
・耐腐蚀性……生锈难易度、对腐蚀的耐受性
・耐磨损性……对磨损的耐受性
・皮膜强度……表面薄膜的抗剥落和抗划伤性
・磁性……带有磁力的强度
・材料强度……材料本身的强度
・交货期……在meviy FA机械零部件订购时的交货期
通过meviy FA机械零部件,无论是否进行表面处理,都可以立即获取报价。如果您对某种材料感兴趣,请上传您的3D CAD数据!
以下是使用所有9种材料(包括有表面处理、无表面处理)生产的实际零部件示例。
※揭载信息更新时间为2020年10月。
三价铬酸盐(白/黑)
材料
SPCC
尺寸
W100×D100×H27.3
表面处理
三价铬酸盐(黑)
交货期
第5天发货
价格
5,180日元
耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 |
◎ | ◎ | ◎ | 〇 | 第5天发货~ |
外观
光泽度高,表面光滑。
特征和推荐应用
出色的耐腐蚀性、耐划伤、不易残留指纹痕迹,对细微的划痕有伪自修复功能(※1),使其能够保持耐腐蚀性能。建议用于外饰零部件、室外环境、建筑等。
注意事项
内R和腔槽等形状容易积存镀层,膜厚会有不均的情况。
※1除了正常表面处理所需的成分外,还添加了特殊成分,以提供自修复功能。
化学镀镍
材料
SS400
尺寸
W160×D100×H73.78
表面处理
化学镀镍
交货期
第5天发货
价格
4,840日元
耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 |
◎ | ◎ | ◎ | △ | 第5天发货~ |
外观
银白色光泽、薄膜厚度均匀、表面光滑。
特征和推荐应用
镀层硬度高、耐刮擦;即使形状复杂,镀膜厚度也趋于恒定,因此尺寸精度极高。
因其阻抗高,建议用于需要防静电的部位和电子零部件等;耐磨性好,建议用于阀类零部件等。
注意事项
由于表面处理时的温度较高,薄型或冲压型产品可能会出现翘曲;此外,表面容易氧化和变色,因此在外观产品中使用时必须小心;磁性会根据磷的含有量而发生变化。
喷涂
材料
SPCC
尺寸
W64×D101.6×H50
表面处理
喷涂蒙塞尔值约为2.5Y8/14
交货期
第5天发货
价格
2,640日元
耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 |
◎ | △ | △ | 〇 | 第5天发货~ |
外观
表面有光泽、平滑。根据喷涂种类不同,可以具有高光泽或亚光质感。
特征和推荐应用
根据喷涂种类不同,可以制作出不同的颜色和光泽度,有些喷涂类型还具有一定耐候性(能够耐受室外自然环境的特性)。因此,建议用于建筑类和设备等的外饰、室内和室外产品、以及以设计为导向的领域。此外,在喷涂前涂刷底漆可以提高涂料的附着力,即使涂层因划痕或其他损伤而使材料暴露出来,也能提供一定的耐腐蚀性能。
注意事项
内R和腔槽等形状容易积存涂料,可能会导致颜色和光泽不均匀。此外,由于使用了溶剂,在限制使用有害环境物质的地区,需要确认是否符合当地的环境法规。
有可能因经年劣化而发生褪色。在特别容易产生臭氧的地方(如空气变化大的地方、紫外线照射强的地方、电动机附近、放电场所附近等)或直接接触湿气的地方也容易发生褪色。由于皮膜强度低,产品容易受到冲击和刮伤,因此不应在经常触碰到的地方使用。应注意避免涂装脱落处生锈等。(meviy FA机械零件经过喷涂、耐候性处理和底漆处理。它们还符合RoHS规定。)
阳极氧化(白/黑)
材料
A5052
尺寸
W150×D167×H61.09
表面处理
阳极氧化(黑)
交货期
第5天发货
价格
6,250日元
耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 |
◎ | △ | × | × | 第5天发货~ |
外观
美观、有光泽。薄膜厚度均匀,表面光滑。
特征和推荐应用
与电镀不同,这种处理方法是将铝表面熔化并使其发生氧化反应,形成一层氧化膜。与裸铝材相比,它能提高耐腐蚀性、硬度和耐磨性,因此建议用于需要减轻重量的地方以及与其他产品或物体接触的地方。此外,它还不易受紫外线等的影响而变色,与喷涂和电镀等相比不会随着时间的推移而褪色。另外它的绝缘性、散热性也较好,可以广泛用于室外产品、需要隔断电气的部位、散热用材料、住宅行业(窗框等)和汽车行业的内饰、电气行业等。
注意事项
阳极氧化可提高表面强度,但是因为材料本身质地柔软,很容易发生变形。由于阳极氧化的涂层不具有柔韧性,因此在受到冲击等情况下涂层很容易破碎,并且在强酸和强碱中会溶解。在高温下使用时,它无法承受基材的膨胀,可能会出现裂纹(细微裂纹)等。
发黑处理(四氧化三铁皮膜)
材料
SPCC(SPHC)
尺寸
W150×D150×H4.5
表面处理
发黑处理(四氧化三铁皮膜)
交货期
第5天发货
价格
5,390日元
耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 |
△ | × | △ | ◎ | 第5天发货~ |
外观
表面呈黑色,与其它表面处理相比,容易出现颜色不均匀(色差)的情况。
特征和推荐应用
由于它是防锈处理中成本较低的一种表面处理方法,因此有时会用作临时防锈处理(例如在装配过程中使用)。涂布油脂可进一步增强防锈效果。这不是一种电镀工艺,而是一种将基材表面转化为氧化膜的处理方法,因此对尺寸几乎没有影响。这种处理方法还能降低光泽度,并将表面染成黑色以防止光的漫反射,建议用于带有光学传感器的产品。它适用于汽车和模具行业的机械设备等。
注意事项
由于容易出现颜色不均匀(色差)的情况,根据基材的状况会存在差异。由于其耐化学腐蚀性较差,用酒精或类似物质擦拭会去除表面处理并削弱防锈效果。与其他表面处理相比,防腐蚀性能较差,因此建议用于室内而非室外使用的零部件。由于皮膜很薄,皮膜上容易出现裂纹(细微裂纹)。
不锈钢SUS304
材料
SUS304(No.2B)
尺寸
W117×D48×H53
表面处理
无
交货期
第3天发货
价格
2,730日元
材料
SUS304(单面#400研磨)
尺寸
W110.83×D100×H2
表面处理
无
交货期
第3天(第1天)发货
价格
4,400日元(10,000日元)
耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 |
〇 | ◎ | 〇 | △ | 第1天发货~ |
外观
No.2B处理:表面呈银色、略有光泽,有哑光质感。
单面#400研磨处理:单面用#400号抛光剂抛光,表面光洁。具有一定的光泽度,可以模糊地映射出周围和面对的物体。
特征和推荐应用
这种材料具有出色的耐腐蚀性、高强度和韧性(柔韧、抵抗外力不易被破坏的特性)。它可用于各种用途,建议用于室内外的各种行业。单面#400研磨处理后具有很高的光泽度,非常适合用于外观产品、需要体现设计感的部位、食品和设备的外装品、厨房相关应用以及装饰品等。它具有吸油性,能将油脂吸附在其表面。在受热或折弯过程中,它还可能会产生微磁性。
注意事项
因其具有容易吸附油脂的特性,所以容易产生指纹残留。如果表面附着锈铁或铁屑,则表面会生锈或被腐蚀。
铝A5052
材料
A5052
尺寸
W193.25×D196.69×H69.74
表面处理
无
交货期
第3天发货
价格
9,770日元
耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 |
〇 | × | × | × | 第1天发货~ |
外观
表面呈银白色,略有光泽。
特征和推荐应用
这是一种非常柔软、轻质的材料。由于含有镁,因此具有极佳的耐腐蚀性和耐海水性。耐低温,不会出现低温脆性(一种金属因温度下降而变脆的特性)。因此,建议用于低温环境下使用的产品,如寒冷气候、冰箱和耐寒测试夹具等。由于重量轻,这种材料可用于各行各业,包括以减轻重量为目的的场合,例如通过人工进行搬送作业的产品。
此外,它还可用作断电保护罩,或因其非磁性而用作阻挡磁力的保护罩部件等。
注意事项
由于它是一种软质材料,因此不适合用于工件直接碰撞或摩擦的部位。因氧化从表面开始,表面光泽会逐渐雾化或因氧化而变色。由于铝材料上有微孔,长时间在蒸汽中使用可能会导致材料微孔(因气体等而产生的小孔)中的成分溶解,造成微孔扩大。
不锈钢SUS430
材料
SUS430(No.2B)
尺寸
W300×D200×H101.3
表面处理
无
交货期
第3天发货
价格
6,860日元
耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 |
△ | ◎ | 〇 | 〇 | 第1天发货~ |
外观
表面呈银色,略有光泽。
特征和推荐应用
价格低于SUS304。是一种强度较高、并且具有韧性(柔韧、抵抗外力不易被破坏的特性)的材料。但耐腐蚀性不强,因此只能在室内使用。
与SUS304不同的是,它具有磁性,因此建议在需要磁性和强度的地方使用。它还可用于冰箱和厨房,以及建筑物内饰、家庭用具、家用电器和汽车用配管等。
注意事项
虽然人们通常认为它是不锈钢,具有较高的耐腐蚀性,但它与SUS304相比更容易生锈;有时它被用作SUS304的替代品,因为它比SUS304便宜,但请注意它具有磁性,耐腐蚀性和加工性较差。它与SUS304一样具有吸附油脂的特性,所以也容易产生指纹残留。
SECC(电镀锌钢板)
材料
SECC(电镀锌钢板)
尺寸
W120.94×D100×H40
表面处理
无
交货期
第3天发货
价格
2,630日元
耐腐蚀性 | 皮膜强度 | 耐磨性 | 磁性 | 交货期 |
△ | 〇 | 〇 | 〇 | 第3天发货~ |
外观
进行了镀锌处理,表面光滑。
特征和推荐应用
SECC是一种表面镀锌的钢板,它还能防止电镀层剥落,使其成为一种不易发生镀层剥落的材料,在所有电镀钢板中,SECC的电镀附着力最好。可以在电镀表面进行喷涂,根据种类有的喷涂性能非常优异。使用这种已经电镀过的材料加工零件,比在零件生产后再进行表面处理来防止生锈更具成本效益。不过,因其切割后表面会生锈,在不需要较高耐腐蚀性的情况下,建议使用这种材料。此外,这种材料表面光滑,可以用于室内用等外观品,常用于车辆、设备等。
注意事项
裸露金属的切割面会生锈。由于加工是在电镀层上进行的,加工造成的划痕和印记等会残留在电镀层表面。因此,必须对表面外观进行加工的指示说明,以尽可能减少加工过程中的划痕等。
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※1在meviy FA机械零部件中,材质被描述为材料。
表面处理和材料的选择方法
您可以从点击“表面处理”和“材料”项目时出现的下拉菜单中进行选择。
请注意,一旦点击”确认报价条件”(确定型号),您将无法再重新选择表面处理和材料的具体内容。