Yt- och värmebehandling

Det traditionella målningssättet där våt färg appliceras på delarna. Det är rätt ytbehandlingsmetod för metaller som inte kan värmas för pulverlackering.

Traditionella färger har en bredare färgpalett och tillåter applicera en tjockare beläggning. Under vissa omständigheter där pulverlackering inte fungerar är det också mer hållbar.

Galvanisering innebär att järn eller stål beläggs med ett lager zink för att ge ett effektivt skydd mot korrosion. Zinklagret fungerar som en skyddsbarriär som både förhindrar rost och förlänger materialets livslängd. Det är en kostnadseffektiv och hållbar ytbehandling med brett användningsområde.

De två vanligaste galvaniseringsmetoderna är varmförzinkning och elförzinkning.
Vid varmförzinkning doppas komponenten i ett bad av smält zink. Vid elförzinkning används elektricitet för att applicera ett jämnt zinklager tills önskad tjocklek uppnåtts.

Galvanisering används ofta där metallen behöver tåla tuffa miljöer eller i bärande konstruktioner där materialets styrka måste bevaras under lång tid. Galvaniserat stål används bland annat i brokonstruktioner, vägräcken och stålkomponenter inom kemisk industri.

Obehandlat aluminium har låg slitstyrka och bildar vid kontakt med luft en naturlig oxidfilm som ger ett visst skydd mot korrosion. Denna film är dock tunn och kan brytas ned vid exponering för olika ämnen i omgivningen. För att ge aluminiumet ett mer hållbart skydd används anodisering.

Anodisering är en elektrokemisk process där ett kontrollerat oxidskikt byggs upp på metallens yta. Det ger inte bara ett starkt skydd mot slitage och korrosion – det förbättrar även utseendet och möjliggör dekorativa ytbehandlingar. I processen fungerar komponenten som anod i en elektrolytisk cell, vilket också gett metoden dess namn.

Även om anodisering främst används för aluminium, kan även andra metaller behandlas – till exempel magnesium, titan, zirkonium, niob, zink, hafnium och tantal. Behandlingssyftet varierar beroende på material och tillämpning.

Anodisering räknas som en premiumytbehandling, jämfört med exempelvis elförzinkning eller pulverlackering. Den ger ett slitstarkt resultat och kan efterlikna olika ytor och färger – samtidigt som metallens naturliga karaktär bevaras.

Elektroplätering är en process där ett tunt lager metall appliceras på en annan yta genom elektrolys. Genom att belägga komponenten med ett annat metallskikt kan dess fysiska, mekaniska och kemiska egenskaper förbättras.

Förutom ökat skydd mot korrosion och slitage används elektroplätering ofta för att förbättra utseendet. Ett vanligt exempel är nickelplätering, som ger en slitstark och blank finish.

Svartoxidering är en kemisk ytbehandling som förbättrar både korrosionsskydd och utseende genom att bilda ett tunt, svart oxidskikt på metallens yta. Metoden används främst på järn och stål, men kan också anpassas för rostfritt stål, koppar, aluminium och zink.

Behandlingen sker genom att metallen doppas i ett kemiskt bad som reagerar med ytan och skapar den svarta ytan. Resultatet påverkas bland annat av hur länge metallen ligger i badet.

Svartoxidering minskar ljusreflektion och ger en stilren, matt finish. Metoden används ofta för verktyg, fordonsdelar och andra komponenter där man vill behålla exakta mått och toleranser, samtidigt som man får ett visst rostskydd och en estetiskt tilltalande yta.

Sandblästring och kulblästring är abrasiva rengöringsmetoder där metallytor behandlas med partiklar i hög hastighet för att rengöra, jämna ut eller rugga upp ytan. Vid sandblästring används tryckluft för att driva blästermediet, medan kulblästring utnyttjar ett centrifughjul för att accelerera partiklarna.

Kulblästring är generellt mer kraftfull än sandblästring, men resultatet beror på valet av blästermedel och inställningarna i processen. Båda metoderna används ofta som förbehandling inför ytbeläggning, eftersom de förbättrar vidhäftningen och ger ökat korrosionsskydd.

Pärlblästring är en mildare variant av kulblästring som använder glaspärlor eller annat mjukt blästermedel. Denna metod ger en jämn och sidenmatt yta, vilket gör den särskilt lämplig för känsliga detaljer, finishbehandlingar och polering av metallkomponenter.

Elektropolering – även kallad anodisk polering – är en elektrokemisk metod där en mycket tunn ytskikt av metall avlägsnas med hjälp av elektrisk ström. Till skillnad från mekanisk polering, som arbetar fysiskt med ytan, sker elektropolering på mikroskopisk nivå. Processen jämnar ut ojämnheter, avlägsnar ytfel och ger en ren, blank och mycket jämn yta.

Elektropolering används ofta som slutbehandling eller i kombination med mekanisk polering när kraven på ytfinish och hygien är särskilt höga.

Förutom att minska ytjämnheten förbättrar processen även korrosionsbeständigheten och rengör komponenten på djupet. Det gör elektropolering idealisk för branscher med höga hygienkrav, såsom livsmedelsindustrin, läkemedelsproduktion och elektronik.

En ytterligare fördel är att den släta ytan minskar risken för bakteriell tillväxt, vilket gör elektropolering till ett självklart val i många hygienkritiska applikationer.

Passivering är en kemisk efterbehandling som gör ett material mindre reaktivt mot sin omgivning. För rostfritt stål innebär det att ett tunt, skyddande oxidskikt bildas på ytan – en passiv film som skyddar metallen mot yttre påverkan som fukt och syre, och därmed förhindrar rostbildning.

Processen utförs genom att det rostfria stålet sänks ner i ett milt syrabad som avlägsnar ytföroreningar och samtidigt stimulerar bildandet av det naturliga skyddsskiktet.

Passivering används framför allt i branscher där hållbarhet, renhet och korrosionsbeständighet är avgörande – till exempel inom medicinteknik, livsmedelsproduktion och flyg- och rymdindustrin.

Betning är en kemisk process som används för att avlägsna ytföroreningar som rost, glödskal och oxider från metaller som stål, rostfritt stål, aluminium och andra legeringar. Metallen sänks ner i en syralösning – så kallad betvätska – som effektivt löser upp föroreningarna och lämnar en ren, blank yta.

Processen används ofta som förbehandling inför ytbehandlingar som galvanisering, plätering eller målning, där en ren yta är avgörande för god vidhäftning och långvarigt skydd.

Betning är särskilt viktig när metallen ska användas i krävande miljöer, eftersom den förbättrar både livslängd och korrosionsbeständighet.

Normalisering är en form av glödgning där metallen får svalna i rumstemperatur, istället för att kylas långsamt i en ugn med kontrollerad temperatur. Resultatet liknar det man uppnår med traditionell glödgning – ökad duktilitet och seghet samt minskad hårdhet.

Vid behov av dessa egenskaper är normalisering ofta ett snabbt och kostnadseffektivt alternativ, eftersom processen kräver kortare ugnstid. För komponenter som inte ska utsättas för tunga laster är normalisering i de flesta fall fullt tillräckligt.

För låglegerade och mjuka ståltyper ger normalisering och glödgning i stort sett samma förbättringar i materialegenskaper.

Anlöpning är en värmebehandling där metallkomponenter värms upp till en bestämd temperatur under materialets kritiska punkt, hålls där under en viss tid och får därefter svalna i stillastående luft.

Processen används främst efter härdning, där metallen först har upphettats till över sin övre kritiska temperatur och snabbt kylts ner. Detta ger ett mycket hårt men samtidigt sprött material. Genom att anlöpa metallen – alltså värma den till en lägre temperatur – minskar man sprödheten och återställer en del av duktiliteten. Resultatet blir en väl avvägd kombination av hårdhet och seghet.

Anlöpning är särskilt användbart i applikationer där komponenter behöver vara slitstarka men också tåla viss deformation utan att spricka. I teorin kan många metaller anlöpas, men metoden är främst förknippad med kolstål, eftersom få andra metaller reagerar lika effektivt på processen.

Härdning är en värmebehandling där metallen snabbt kyls ner efter upphettning för att öka både hårdhet och hållfasthet. Materialet hettas först upp till en temperatur över rekristallisationstemperaturen, men fortfarande under smältpunkten, vilket möjliggör en omstrukturering av kornstrukturen i metallen. Därefter kyls den hastigt i ett kylmedium – vanligtvis vatten, olja eller luft – vilket låser den nya strukturen och resulterar i ett hårdare och mer slitstarkt material.

Metoden används för att förbättra slitstyrkan och den mekaniska hållfastheten hos komponenter som utsätts för höga belastningar. Därför är härdning vanligt förekommande inom tillverkning av verktyg, maskindelar och bärande konstruktionskomponenter.

För att justera materialets egenskaper efter härdningen kombineras processen ofta med andra värmebehandlingar. Anlöpning används för att minska sprödhet och återställa viss seghet, medan glödgning kan tillämpas för att förbättra formbarheten och reducera inre spänningar. Kombinationen av dessa behandlingar ger en optimal balans mellan styrka, duktilitet och bearbetningsbarhet.

Uthärdning, även kallad åldring eller utfällningshärdning, är en värmebehandling som används för att öka sträckgränsen hos formbara metaller – framför allt vissa aluminium-, nickel- och stållegeringar. Processen utförs ofta efter släckhärdning och innebär att metallen värms upp till en hög temperatur och därefter får svalna långsamt.

Vid första anblick kan åldring likna anlöpning, men processerna skiljer sig tydligt åt – både vad gäller termodynamik, materialval och resultat. De påverkar metallens egenskaper olika beroende på temperatur och behandlingstid.

Under åldringsprocessen bildas små partiklar, så kallade utfällningar (precipitater), i materialets mikrostruktur. Dessa förhindrar dislokationsrörelser i kristallgittret, vilket leder till ökad hårdhet, styrka och utmattningsmotstånd.

Uthärdning är särskilt användbart för komponenter som behöver kombinera hög hållfasthet med lång livslängd under belastning. För vissa legeringar kan processen även bidra till förbättrad oxidations- och korrosionsbeständighet.

Seghärdning är en värmebehandling där metallens yta görs hård, medan kärnan behåller sin mjukhet och seghet. På så sätt kombineras de bästa egenskaperna hos både hårt och mjukt material i en och samma komponent.

Ett mjukt material har i regel bättre slagtålighet än ett hårt, tack vare sin högre seghet, duktilitet och brotthållfasthet. Däremot saknar det ofta tillräcklig slitstyrka för att motstå nötning och friktion över tid. Genom att endast härda den yttre ytan förbättras slitstyrkan avsevärt, samtidigt som materialet behåller sin inre styrka och flexibilitet.

Om stålets kolhalt är tillräckligt hög räcker det vanligtvis med att värma upp och släckhärda materialet för att uppnå önskad ythårdhet. Men om kolhalten är låg, eller om en särskilt hård yta krävs, tillsätts härdande ämnen till ytan – till exempel kol (karburering) eller kväve (nitrering).

Nitrering är en typ av seghärdning där kväve diffunderas in i metallens ytskikt och bildar ett mycket hårt och slitstarkt lager. Behandlingen sker vid relativt låga temperaturer, vilket ger utmärkt dimensionsstabilitet och minimalt riskt för deformation av komponenten.

Processen används främst för stål och rostfritt stål där det finns behov av ökad ytthårdhet, utmattningshållfasthet och korrosionsbeständighet. Tack vare den skonsamma temperaturen lämpar sig nitrering särskilt väl för detaljer med snäva toleranser eller färdigbearbetade ytor.