金属表面处理是许多现代制造业务中的一个关键过程。虽然这种做法本身并不新鲜，但该行业可能只触及其潜力的表面。对更快、更便宜和更有弹性的精加工的需求正在上升，推动了创新。
2020年，金属表面处理市场价值952亿美元，专家预测未来增长强劲。随着制造业本身的发展，生产商将对各种金属精加工有更多需求。因此，后者的进步会对前者产生积极的连锁反应。
对金属精加工的回顾
金属精加工通常是在制造过程的最后阶段。虽然不同的设施、技术和目标的具体情况不同，但它通常需要对金属进行涂层、清洗或其他处理，以提高其性能或美感。一些表面处理使85%的金属更耐腐蚀，而另一些可能只是使其更有吸引力。
金属表面处理包括多个不同的过程，但一些最常见的包括。
- 电镀
- 拉丝
- 抛光
- 研磨
- 喷砂
- 粉末喷涂
- 震动整理
- 热处理
- 热发黑
刷洗、抛光和研磨是最简单的形式，涉及用研磨材料平滑金属表面，而不是处理它们。喷砂和振动精加工可以达到类似的效果，但使用更先进的方法来实现它。
热处理和热发黑都使用高温来使金属更耐用。热黑化沉积了一层黑色的氧化物以提高耐磨性，而热处理则使金属变硬。
电镀和粉末涂料是最先进的形式，当人们想到金属表面处理时，很可能会想到它。电镀使用化学品和电流，在产品上粘附一层薄薄的金属。相比之下，粉末涂料使用紫外线或热固化，在表面形成一层塑料粉末。
金属表面处理的最新创新
许多这些金属表面处理技术已经存在了几十年，有些甚至更长。尽管基本的精加工概念是相当古老的，但今天的金属精加工往往看起来与以前完全不同。在过去的几年里，许多突破性的创新推动了这一做法的进一步发展。
这些进步使金属表面处理更加有效、经济和可持续。随着消费者和企业对其零件和材料的要求越来越高，这些做法变得越来越有价值。下面我们来看看金属表面处理中最具颠覆性的五项创新。
1. 疏水性和亲水性的预涂金属
预涂或线圈涂层金属涉及到在制造前应用均匀的油漆层，确保更均匀和耐用的表面处理。这种做法本身从20世纪中期开始使用，但新技术使其更有价值。其中最有前途的是疏水和亲水涂层。
疏水的预涂金属排斥水，使其容易结珠和滚落。这种特性也使其他材料难以粘附在表面上，从而能够快速、轻松地进行清洁。考虑到清洁涂鸦每年花费120亿美元，带有这些涂层的金属可以为公司和公共服务部门节省大量资金。
相比之下，亲水线圈涂层可以吸引和保留水分，从而减少摩擦。这些涂层已成为医疗设备的热门，因为它们通过改善润滑将组织损伤的风险降至最低。它们还可以通过减少与盐或其他矿物质等研磨剂的摩擦来防止水管的腐蚀。
2. 纳米技术涂层
虽然几乎所有的现代金属表面处理都非常薄，但新技术已经实现了纳米级涂层。这些涂层的厚度在1到100纳米之间，而一根人类头发的宽度为80,000到100,000纳米。这种微观尺度使制造商对金属的特性有更多的控制，并能以最小的质量增加提供理想的品质。
纳米技术涂层最有价值的应用之一是提高耐久性。修理一辆被划伤的汽车的费用可能高达3500美元，而传统的防划伤表面处理可能会影响油漆颜色或材料厚度。纳米涂层由于其薄，可以使汽车表面耐磨损，而不影响其其他品质。
其他纳米技术涂层可以使金属具有疏水性或亲水性，提高导电性，甚至使其具有抗微生物性。随着纳米科学的发展，可能性将进一步扩大。
3. 绿色电镀
电镀有很多好处，但传统的方法对环境远远不够友好。使用有毒溶剂有可能将危险化学品泄漏到环境中，而且这个过程往往是能源密集型的。最近的创新正在使它成为一种更可持续的做法。
其中一种方法是将铝溶于水而不是溶剂。与铬和镉等典型材料相比，铝对环境的危害较小，而用水则消除了危险化学品泄漏的风险。这个过程也不需要高度专业化、高能耗的机器，减少了温室气体排放。
一些现代电镀工艺完全避免了湿式表面处理。这将潜在的有害溶剂排除在外，并最大限度地减少了工业废物。虽然干式电镀还没有完全取代湿式工艺，但它是一种不断发展的技术。
4. 石墨烯电镀
一个快速增长的金属表面处理创新并不是一个新的工艺，而是一种材料：石墨烯。石墨烯是单层的碳原子，使其成为人类已知的最薄的材料，并具有许多显著的特性。它的强度是钢的200倍，具有良好的导电性和导热性，并且具有高度的灵活性。
用各种石墨烯基材料电镀金属可以使许多产品和部件具有这些特性。例如，石墨烯可以使金属抗化学、热和湿气腐蚀，是车辆或工业应用的理想选择。类似的性能可以帮助使医疗设备更耐用和卫生。
随着可再生能源市场的扩大，太阳能电池生产中的石墨烯镀层变得更有价值。这些镀层可能是制造更高效、更灵活的太阳能电池板的关键，用于更多不同的应用。
5. 数据分析
像许多工业流程一样，金属精加工也随着数据分析的引入而得到改善。由于这一领域涵盖了许多不同的工艺和技术，同一个问题可能有多种解决方案。数据分析可以权衡这些方案，为金属精加工操作提出工作流程的改进建议。
例如，来自一个电镀过程的数据可能显示其能源消耗过高。然后，分析引擎可以提出可能的解决方案，如使用不同的溶剂或调整工作流程的其他部分以减少能源消耗。然后，该设施可以实施这些变化，并节省能源和金钱。
数据分析使金属精加工业务能够接受一个持续改进的战略。随着新技术和工艺的出现，他们将有更多的选择来进行这些调整。金属精加工作为一个整体将成为一个更加优化的领域。
精加工创新有望带来实质性的改善
很少有金属产品在达到其最终形态时不进行某种类型的精加工。这些创新确保制造商能够提供最好的金属产品，并以最小的成本实现这些产品。
随着越来越多的设施采用这些技术和工艺，金属精加工将进一步发展。新的可能性将出现，导致更好的产品和更优化的过程。
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