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東莞 · 2009年設立
ガイド / 表面処理

タイプIIとタイプIIIのアルマイト処理 —
装飾的な仕上げか、耐摩耗性の保護膜か。

どちらのプロセスも、表面に酸化アルミニウムを生成します。タイプIIは、耐食性と装飾的な着色を目的として、5~25 µmの厚さで処理されます。タイプIIIは25~75 µmの厚さに達し、ロックウェルC硬度換算で60~70に硬化します。誤った選択は、外観上の欠陥がある部品となるか、または不要な硬質アルマイト処理に二重の費用を支払うことになります。

簡潔な回答

タイプII:耐食性、着色、外観用 — これは業界のアルマイト処理部品の80%を占めます。薄膜(5~25 µm)、安価、染色性が良好、厳しい公差を維持します。 タイプIII(硬質アルマイト):耐摩耗性、電気絶縁性、過酷な環境下での耐食性用 — 厚膜(25~75 µm)、高硬度、色選択肢が限定的、寸法補正が必要です。

最も一般的な過剰仕様は、摩耗や擦り傷が発生しない部品にタイプIII硬質アルマイトを施すことです。お客様は仕様名に「硬質」とあるのを見て、硬ければ硬いほど良いと考えがちです。摩耗しない表面の場合、タイプIIIはタイプIIと比較して機能的なメリットがないにもかかわらず、仕上げコストを2倍にしてしまいます。もし唯一の仕様要件が「アルマイト処理されたアルミニウムのように見えること」であれば、タイプIIが適切です。

プロセスの違い

どちらのプロセスも、硫酸電解液中でアルミニウム部品に電流を流し、表面に酸化アルミニウムを生成します。表面の酸化膜は、本質的に硬く、耐食性があり、電気絶縁性があります。タイプIIとタイプIIIの違いは、完全にプロセス条件にあります — 化学的組成は同じですが、パラメーターが異なります。

タイプII 電解液温度18~22°C、DC15~20Vで15~30分間処理されます。温かい電解液は、酸化膜が形成されるのとほぼ同じ速さで細孔壁の酸化膜を溶解し、染色を受け入れる開放的で多孔質の構造を形成します。膜厚:通常5~25 µm。

タイプIII 電解液温度0~5°C(冷却が必要)、DC20~40Vで40~90分間処理されます。冷たい電解液は酸化膜の溶解を最小限に抑え、緻密で閉じた細孔構造を生成します。結果として得られるコーティングは、タイプIIよりも3~10倍硬く、2~5倍厚くなります。膜厚:通常25~75 µmで、50 µmが最も一般的な仕様です。

直接比較

タイプIIとタイプIIIの特性
特性タイプIIタイプIII(硬質アルマイト)
膜厚5–25 µm25–75 µm
硬度(ビッカース)200~400 HV500~700 HV
ロックウェル換算約45 HRC約65 HRC
電解液温度18–22°C0~5°C(冷却)
処理時間15~30分40~90分
寸法増加 (片側あたり)2.5–12.5 µm12.5–37 µm
絶縁耐力~500 V1500–2500 V
塩水噴霧腐食336時間1000時間以上
色の選択肢フルスペクトル黒、ダークグレー、ナチュラル
表面仕上げの変化±0.1 µm Ra±0.3 µm Ra
一般的な費用1.0×2.0–3.0×

タイプIIが適切な場合

タイプIIは、腐食保護と色が主な要件となる筐体やハウジング、消費者向け製品のフェースプレートやトリム、建築部品(アルマイト処理されたアルミニウム製手すり、パネル)、ブラケットや非摩耗構造部品、電子機器のヒートシンク、衛生的な食品接触部品(適切なシーリングを施したもの)、特定の染料色を必要とする装飾部品に指定してください。

一般的な色(マットブラック、クリア、ゴールド、レッド、ブルー)のクラス2(染色)仕上げのタイプIIは、消費者向けの標準的なアルマイト処理です。これは、ノートパソコンのシャーシ、カメラ本体、自転車部品、ペンの軸などに見られるものです。これらの用途の95%において、適切なシーリングを施したタイプIIは、十分な耐食性と均一な色合いで清掃可能な表面を提供します。

タイプIIIが必要な場合

タイプIII(硬質アルマイト)は、タイプIIでは摩耗してしまう摺動面や回転面(ピストン、軸受面、バルブスプール)、繰り返し接触摩耗が発生する表面(重機のハンドル、スライド、レバー)、電気絶縁用途(絶縁耐力はタイプIIの3~5倍)、MIL-A-8625タイプIII要件下の軍事・航空宇宙部品、高摩耗の消費者向け部品(銃器部品、高級工具ハウジング)、塩水噴霧に曝される機器(船舶用ハードウェア、沿岸屋外部品)に指定してください。

具体的な例として、アルマイト処理されたアルミニウム製ボア内で作動する空気圧シリンダーのピストンがあります。タイプIIの酸化皮膜では数千回のサイクルで摩耗してしまいますが、タイプIIIでは数百万回に耐えます。摩耗しないフランジを持つ同じピストンハウジングは、ボアのみを硬質アルマイト処理し、フランジはタイプIIにすることで、選択的にマスキングすることが可能です。これにより、重要な部分の耐摩耗性能を維持しつつ、仕上げコストを削減できます。

寸法補正

アルマイト皮膜は、約50%が母材に浸透し、約50%が元の表面から外側に成長します。タイプIIIで50 µmの皮膜を目標とし、外径20.00mmに加工された部品の場合、アルマイト処理後の直径は約 20.00 + (2 × 25 µm) = 20.05mmボアの直径は同じ量だけ縮小します。

公差の厳しい箇所には、通常、アルマイト処理前の補正が必要です。タイプIII処理前にシャフトを公称外径より25 µm小さく加工するか、またはその箇所をマスキングしてアルミニウムのまま残します。M5以下のねじ穴は通常マスキングが必要です。これは、皮膜が有効ねじ深さを十分に減少させ、締結部品の問題を引き起こす可能性があるためです。当社のワークフローでは、CAMプログラミング中にこれらのオフセットを自動的に適用しますが、公差の積み重ねが正しいことを確認するため、DFMレビュー中に重要な寸法について議論することをお勧めします。

色の選択肢と視覚効果

タイプIIは幅広い色に対応します: 多孔質の酸化皮膜が染料を吸収し、それが細孔に封孔されます。標準色には、黒(最も吸収)、赤、青、金、緑、ブロンズ、クリア(染料なし、アルマイト光沢のある自然なアルミニウム色)があります。色合わせが必要な生産の場合、各槽から染料サンプルを採取し、管理された照明下で基準と比較します。ロット間の色の一貫性は良好ですが、完璧ではありません。生産ロット間でわずかな色合いのばらつきが生じる可能性があります。

タイプIIIは色の柔軟性が限られています染料を使用しないタイプIIIの自然な色は、合金によってライトブロンズ(6061の場合)からダークグレーまたはほぼ黒(7075の場合)まで幅があります。染色可能なオプションは基本的に黒に限定され、黒のタイプIIIでさえ、より緻密な酸化皮膜のため、黒のタイプIIとはわずかに異なる外観を呈します。異なる摩耗要件を持つ部品間でアルマイト仕上げの色合わせが必要な製品ラインの場合、タイプIIをすべてに適用する方が、タイプIIとタイプIIIを合わせようとするよりも簡単です。

マスキングと選択的アルマイト処理

ねじ穴、電気的接地表面、圧入ベアリングシートなど、一部の表面にはアルマイト処理を施し、他の表面には施したくない場合があります。その解決策はマスキングです。これは、電解液から表面を保護するために、耐薬品性テープ、プラグ、またはワックスを適用することです。アルマイト処理後、マスクは除去され、マスキングされた領域は裸のアルミニウムのまま残ります。

マスキングは部品ごとの追加コストとなります。小さな部品の場合、マスキング箇所1点あたり0.50ドル~2.00ドルが目安となり、複雑なマスキングパターンや大量生産の場合はそれ以上となります。大量生産部品の場合、特注のマスキング治具でこのコストを償却できます。マスキング要件は、図面にマーキングされたビューで指定してください。「DO NOT ANODIZE」のハッチング表示、または詳細な寸法を伴う明確な「MASK PRIOR TO ANODIZE」の指示のいずれかです。曖昧なマスキング仕様は、仕上げ関連の品質問題の最も一般的な原因です。

/ FAQ

よくあるご質問

Q01タイプIIIアルマイトはタイプIIよりも本当にそんなに硬いのですか?+
はい。タイプIIの仕上げはビッカース硬度で約200~400HVに達し、これは硬化鋼の表面に匹敵しますが、脆性があります。タイプIIIは500~700HVに達し、ロックウェルCスケールで約60~70HRCに相当します(ほとんどの工具鋼よりも硬いです)。この違いはプロセスに由来します。タイプIIIは、より低温の電解液(タイプIIの18~22°Cに対し0~5°C)と高電圧を使用し、より緻密で細孔径の小さい酸化皮膜を生成します。この密度が硬度と耐摩耗性をもたらします。
Q02なぜタイプIIIはそれほど高価なのですか?+
3つの理由があります。(1) 処理時間が長い — タイプIIIは槽内で40~90分かかるのに対し、タイプIIは15~30分です。(2) 冷やされた電解液は、発熱反応中に5°C以下を維持するために積極的な冷却が必要です。(3) 皮膜が厚いということは、部品あたりの電流消費量とエネルギーが多くなることを意味します。一般的な中サイズのCNC部品の場合、タイプIIアルマイトは3~8ドルの追加費用がかかりますが、タイプIIIは10~25ドルかかります。大量生産の場合、その差は多少縮まりますが、タイプIIIは常にタイプIIの2~3倍のコストがかかります。
Q03カラーのタイプIII硬質アルマイトは可能ですか?+
色の選択肢は限られています。Type IIIの緻密な酸化皮膜構造は染料を均一に受け入れないため、ほとんどの染料はムラになったり、まだらになったりします。Type IIIで実用的な色は、ナチュラル(合金によって淡いブロンズから濃いグレーまで)、ブラック(最も信頼性が高い)、および非常に濃い色合いです。明るい色(赤、青、金)はType IIIではご利用いただけません。カラフルで耐摩耗性のある表面が必要な場合は、Type IIIではなく、耐摩耗性トップコートを施したType IIが通常解決策となります。
Q04アルミニウム部品の強度にアルマイト処理は影響しますか?+
はい、通常はそれほど大きくありません。化成処理の過程で表面のアルミニウムが酸化皮膜を形成するために消費され、断面積がわずかに減少します。より重要なのは、酸化皮膜が脆く、応力集中点を作り出すことです。アルマイト処理された部品の疲労強度は、未処理の部品と比較して通常10~30%低くなります。高サイクル疲労用途(航空宇宙構造部品、回転シャフトなど)では、この点が重要であり、設計に考慮する必要があります。Type IIIは、より厚く硬い皮膜のため、Type IIよりも大きな影響を与えます。
Q05アルマイト処理に適したアルミニウム合金は何ですか?+
5000番台および6000番台の合金は、均一な色と安定した膜厚で優れたアルマイト処理が可能です。5052、6061、6063が代表的な合金です。7075はアルマイト処理が可能ですが、黄灰色がかった色調になりやすく、色ムラが生じやすい傾向があります。2000番台(2024のような銅含有合金)は問題があります。銅が結晶粒界に析出し、まだらになったり変色したりするアルマイト処理の原因となります。鋳造合金(A380、A356)は、シリコン含有量により黒い斑点が生じるため、アルマイト処理には不向きです。ほとんどの用途で外観上許容できません。精密部品にきれいなアルマイト仕上げが必要な場合は、6061または5052をお選びください。
Q06染色後、アルマイト処理を封孔する必要がありますか?+
はい。染色後の封孔処理は不可欠です。多孔質の酸化皮膜構造を閉じ、染料を恒久的に閉じ込め、耐食性も大幅に向上させます。一般的な封孔処理には、熱水(100℃)、酢酸ニッケル(最も一般的で、色深度を向上させます)、重クロム酸ナトリウム(最高の耐食性を提供しますが、環境規制があります)があります。封孔処理を行わないと、時間が経つにつれて染料が溶出し、耐食性も本来の性能のわずかしか発揮されません。当社では、染色されたType II部品はすべてデフォルトで封孔処理を行いますので、お客様が特に指定する必要は通常ありません。
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お客様の仕上げ指定を用途要件と照合し、摩耗しない部品にType IIIが指定されている場合は、Type IIをご提案し、変更を記録いたします。これにより、性能を損なうことなく仕上げコストを50%削減できます。