12 tipi di finiture per lamiera: Scegliere quella giusta per il vostro progetto

La fabbricazione di lamiere è uno dei processi più importanti dell'industria manifatturiera attuale. Oltre 60% dei componenti di industrie come quella automobilistica, aerospaziale ed elettronica richiedono la lavorazione della lamiera. Il taglio e la piegatura sono il processo per dare al metallo la forma desiderata. Tuttavia, la finitura della lamiera è un fattore molto importante per la funzionalità e il valore visivo del pezzo nel lungo periodo. Comprendere l'intero processo di fabbricazione dei metalli aiuta a garantire la corretta gestione del materiale e la selezione della finitura superficiale.

Un corretto processo di finitura delle lamiere riduce le possibilità di corrosione, migliora la resistenza all'usura e soddisfa gli standard del settore. Ad esempio, i dispositivi medici possono richiedere una finitura superficiale liscia di grado FDA, mentre i rivestimenti architettonici possono richiedere una protezione dai raggi UV. D'altra parte, se si sceglie una finitura sbagliata, si possono verificare diversi problemi. I componenti possono usurarsi prima del tempo, le spese di manutenzione possono aumentare e l'immagine del marchio può essere danneggiata.

A tal fine, gli ingegneri esperti selezionano la finitura giusta durante la fase di prototipazione piuttosto che durante il processo di produzione. Questa guida illustra 12 processi di finitura chiave. Questi metodi aiutano a selezionare i trattamenti superficiali più adatti al progetto, all'ambiente e al ciclo di vita del pezzo, fin dal primo schizzo di progetto sul CAD.

Che cos'è la finitura della lamiera?

La finitura della lamiera è l'ultima fase del processo di fabbricazione di un particolare prodotto. Applica alcuni trattamenti alle parti metalliche grezze per renderle più durevoli, funzionali ed esteticamente gradevoli. Questi trattamenti vengono utilizzati dopo operazioni come il taglio, la piegatura o la saldatura. In generale, la finitura ha tre obiettivi principali:

Protezione: Protegge il metallo dalla corrosione causata da acqua salata, sostanze chimiche e altri elementi. Inoltre, non si usura e non si danneggia facilmente con i raggi ultravioletti.

Scopo: migliorare alcune caratteristiche del materiale, come la conducibilità elettrica, la lubrificazione o la resistenza al calore.

Estetica: Fornisce il colore, la lucentezza o la sensazione al tatto richiesti sulla superficie dei pezzi in base all'immagine del marchio.

Tipi di finitura della lamiera

Ossido nero

L'ossido nero trasforma la superficie dell'acciaio in ossido di ferro magnetite Fe₃O₄. Ciò avviene ponendo l'acciaio in una soluzione riscaldata di idrossido di sodio e nitrati. Il processo forma uno strato nero anticorrosivo sottile quasi quanto lo strato originale, da 0,5 a 1,5 μm. È il metodo più adatto per piccoli oggetti come ingranaggi, elementi di fissaggio e hardware militare in cui la tolleranza dimensionale è fondamentale.

Inoltre, l'ossido nero offre una superficie elegante e opaca che può migliorare la resistenza all'abrasione delle parti in lamiera. Se mescolato con olio o cera, sigilla i piccoli pori sulla superficie e aumenta ulteriormente la protezione. Tuttavia, questo metodo non è adatto all'acciaio inossidabile o ai metalli non ferrosi ed è indicato solo per le parti in acciaio standard.

Galvanotecnica

L'elettrodeposizione è una tecnica che applica una corrente elettrica per depositare uno strato metallico di spessore variabile tra 0,5 e 25 μm su superfici metalliche conduttive come l'acciaio o il rame. Viene utilizzata per tre scopi principali: protezione dalla corrosione, usura ed estetica.

La zincatura agisce come anodo sacrificale. Si corrode prima dell'acciaio sottostante, il che la rende adatta alla bulloneria automobilistica e alla ferramenta per esterni. La nichelatura viene utilizzata per aumentare la durata di componenti come i pistoni idraulici, mentre la cromatura conferisce una finitura superficiale lucida e a specchio, comune nei prodotti di consumo. Per i componenti che necessitano di conduttività elettrica, la doratura è ideale, soprattutto per i connettori dei microchip.

Tuttavia, la galvanoplastica presenta alcuni limiti. È ideale per forme semplici, perché le forme complesse, come scanalature o cavità profonde, hanno problemi di distribuzione della corrente e, quindi, ricevono un rivestimento non uniforme. Le geometrie complesse possono richiedere un'ulteriore lucidatura o mascheratura. Si noti che lo spessore del rivestimento influisce sulla sua durata: un rivestimento più spesso è quindi più durevole, ma se si decide di optare per un rivestimento più spesso si dovrà spendere di più. Nelle applicazioni funzionali, i rivestimenti devono soddisfare requisiti standard come la norma ISO 2081 per lo zinco o AMS 2423 per il nichel.

Anodizzazione

L'anodizzazione dell'alluminio è una tecnica di finitura molto diffusa per i prodotti in alluminio. Questo processo consiste nel porre l'alluminio in un elettrolita acido e nel far passare una corrente elettrica attraverso di esso. In questo modo si crea uno strato di ossido passivo di spessore compreso tra 10 e 100 μm. La finitura ottenuta ha un'eccellente resistenza all'usura e può anche essere tinta in vari colori. I colori anodizzati non vengono dipinti sulla superficie, ma penetrano nello strato di ossido e quindi non si staccano. L'ossido viene successivamente sigillato con acqua bollente per bloccare il colorante.

Lo strato anodizzato è molto più duro dell'alluminio non trattato e quindi molto resistente. L'acido solforico viene utilizzato per l'anodizzazione di tipo II, che è più spesso usata per scopi architettonici. Per i componenti aerospaziali si utilizza il tipo III (anodizzazione a strato duro), più spesso e più duro. Inoltre, l'anodizzazione migliora l'isolamento elettrico ed è quindi ampiamente utilizzata in applicazioni elettroniche come i dissipatori di calore.

Pittura

La verniciatura è un processo di finitura superficiale che prevede l'applicazione di rivestimenti liquidi sulle lamiere. Offre protezione dalla corrosione e ha un elevato grado di versatilità estetica. Alcuni dei tipi più comuni di verniciatura sono quelle epossidiche, acriliche e poliuretaniche. Le vernici epossidiche sono resistenti agli agenti chimici e quindi adatte all'uso in macchine industriali. La vernice acrilica si asciuga rapidamente ed è ideale per i mobili da interno. La vernice poliuretanica è resistente ai raggi UV ed è quindi ideale per l'uso in pubblicità all'aperto.

La superficie metallica viene innanzitutto preparata pulendola. A volte, per migliorare l'adesione della vernice, si utilizza un rivestimento a conversione fosfatica. Per applicare la vernice, si utilizzano pistole a spruzzo per verniciare le parti in modo uniforme e poi le parti verniciate vengono cotte in forno a 120-150°C. Questo rende la finitura più rigida e quindi più resistente all'usura. Questo rende la finitura più rigida e quindi più resistente all'usura.

La verniciatura è conveniente e può essere eseguita in qualsiasi colore, compresi i colori RAL o Pantone. Tuttavia, le superfici verniciate non sono durevoli come i rivestimenti in polvere, poiché possono scheggiarsi o sbiadire con il tempo. Tuttavia, la verniciatura è una buona opzione per prodotti come elettrodomestici, pannelli architettonici o prototipi che necessitano di un design rapido e personalizzabile.

Rivestimento in polvere

La verniciatura a polvere è una tecnica che consiste nell'applicare materiale in polvere secco alla superficie del metallo attraverso cariche elettrostatiche. La superficie rivestita viene poi cotta per renderla dura, liscia e resistente, in modo da garantire che non si usuri facilmente. A differenza della tradizionale vernice liquida, la verniciatura a polvere non emette VOC (composti organici volatili). Inoltre, produce un rivestimento più pesante, con uno spessore compreso tra 60 e 120 micrometri, che è meno soggetto a scheggiature rispetto alla vernice.

Inoltre, la verniciatura a polvere è in grado di nascondere i piccoli difetti superficiali che possono essere presenti sulla superficie del materiale. Inoltre, offre centinaia di finiture, tra cui quelle metalliche lucide o rugose. Tuttavia, il suo spessore può essere un problema per alcuni componenti, come gli ingranaggi di precisione o le parti strettamente montate.

Zincatura

La zincatura è un processo di applicazione di un sottile strato di zinco sull'acciaio per prevenire la ruggine del metallo. La più comune è la zincatura a caldo. Si effettua immergendo l'acciaio nello zinco fuso a una temperatura di 450°C per formare uno strato spesso e resistente. È ideale per le strutture esposte all'ambiente, come i lampioni o i guard-rail. Nel caso di parti piccole come i bulloni, l'elettrozincatura utilizza uno strato di zinco più sottile attraverso il processo di galvanizzazione e presenta quindi una superficie più liscia.

La zincatura è più utile nelle aree con clima sfavorevole e dove c'è una forte esposizione all'aria salata o ad altri agenti corrosivi. Il rivestimento di zinco ha una capacità di auto-riparazione che copre i piccoli graffi che possono essere presenti sulla superficie e quindi richiede poca manutenzione. Tuttavia, ha un colore grigio opaco e una struttura relativamente grossolana, che potrebbe non essere adatta a scopi decorativi.

Fosfatazione

La fosfatazione è un processo di finitura superficiale che crea un sottile strato protettivo sulle parti in acciaio. Viene utilizzata principalmente come pretrattamento per migliorare l'adesione della vernice o del rivestimento in polvere. Tra le applicazioni più comuni vi sono i componenti dei telai delle automobili e i macchinari che richiedono sia la resistenza alla corrosione sia una finitura decorativa.

Esistono due tipi principali di fosfatazione. Il fosfato di zinco è utilizzato per le parti che richiedono lubrificazione, come i supporti del motore. Il fosfato di ferro, invece, è un'opzione economica per applicazioni interne. La fosfatazione ha un impatto minimo sulle tolleranze strette e quindi è adatta per bulloni, barre filettate e altre parti di precisione.

Tuttavia, la fosfatazione è efficace solo sull'acciaio al carbonio. Per garantire una protezione anticorrosione a lungo termine, deve essere abbinata a uno strato di finitura per esterni. Questo metodo funziona bene per le parti soggette a un'usura moderata o che necessitano di rivestimenti più duraturi.

Passivazione

La passivazione migliora la protezione anticorrosione intrinseca dell'acciaio inossidabile, rimuovendo elementi quali il ferro libero sulla superficie del materiale. È indicata per gli acciai inossidabili della serie 300 (ad esempio, 304, 316) e 400 che vengono utilizzati in aree esposte a umidità o sostanze chimiche. Questa fase ripristina lo strato di ossido naturale sulla superficie del metallo, importante per l'utilizzo nell'industria medica o alimentare. Tuttavia, non può rimuovere la ruggine o fornire protezione all'acciaio al carbonio.

Lucidatura a tampone

La lucidatura a tampone utilizza ruote di tela rotanti ricoperte di composti abrasivi per creare finiture lucide o satinate sulle superfici in lamiera. Questo metodo è ideale per rimuovere graffi leggeri e ossidazioni. Funziona particolarmente bene su parti in acciaio inox e alluminio che richiedono un aspetto lucido e accattivante.

Per piccoli lotti, la lucidatura manuale consente di personalizzare la finitura. Tuttavia, richiede molta manodopera e diventa costosa per la produzione su larga scala. I sistemi di lucidatura automatizzati sono più efficienti per i pannelli piatti o leggermente curvi. Tuttavia, sono meno efficaci per i pezzi con incisioni intricate o motivi dettagliati. Inoltre, per le applicazioni all'esterno, è meglio abbinare alla lucidatura un rivestimento protettivo, come la lacca trasparente, per evitare l'appannamento. Evitate la lucidatura a tampone su pezzi con rientranze profonde, perché i residui di lucidatura possono rimanere intrappolati ed essere difficili da rimuovere.

Sabbiatura

La sabbiatura è un processo di finitura della lamiera che prevede l'uso di materiali abrasivi come perle di vetro, ossido di alluminio o graniglia d'acciaio ad alta velocità per pulire o modellare le superfici metalliche. Rimuove efficacemente ruggine, incrostazioni e vecchi rivestimenti. Inoltre, conferisce una finitura opaca uniforme ed è ideale per la preparazione della superficie alla verniciatura o per ottenere un aspetto spazzolato.

La grana determina la sua efficacia. Le grane più grosse (80-120) sono adatte per la rimozione di contaminanti più spessi o per la finitura grossolana delle superfici. Le grane più fini (220+ mesh) sono utilizzate per applicazioni di finitura, come la lucidatura degli involucri in acciaio inox. Questa tecnica migliora l'adesione della vernice e nasconde le piccole imperfezioni superficiali aumentando la superficie. Tuttavia, la sabbiatura ad alta intensità può ridurre lo spessore del metallo, in particolare per le parti delicate.

Lucidatura per elettrolisi

L'elettrolucidatura è un processo avanzato che leviga le superfici metalliche rimuovendo le irregolarità superficiali mediante una corrente elettrica. Questo metodo dissolve i picchi del metallo, ottenendo una superficie liscia e igienica. Inoltre, rafforza lo strato di ossido naturale, migliorando la resistenza alla corrosione. Di conseguenza, l'elettrolucidatura è comunemente utilizzata per le parti in acciaio inox esposte a sostanze chimiche aggressive o a processi di sterilizzazione.

Sebbene l'elettrolucidatura sia più costosa di altre tecniche di finitura, offre risultati costanti, anche su forme intricate come gli interni dei tubi. Tuttavia, funziona meno efficacemente su alcuni metalli come l'alluminio. Questo metodo è ideale per le applicazioni che richiedono superfici conformi alla FDA, come nel settore farmaceutico o dei semiconduttori.

Spazzolatura

La spazzolatura produce una venatura lineare o radiale coerente sulle superfici metalliche. Questo metodo utilizza nastri abrasivi o ruote di nylon per creare una finitura opaca. Le finiture spazzolate sono eccellenti per nascondere i graffi minori e le impronte digitali, motivo per cui sono comunemente utilizzate per le parti interne delle automobili, come le soglie delle porte o i pannelli del cambio. Queste applicazioni spesso privilegiano la resistenza ai graffi e la facilità di pulizia.

La direzione delle venature può essere adattata a specifiche esigenze di design, come ad esempio motivi orizzontali, verticali o circolari. Poiché il disegno della grana può influire sull'aspetto complessivo del prodotto, è importante decidere il disegno della spazzolatura fin dalle prime fasi del processo di sviluppo. In questo modo si garantisce che il prodotto finale soddisfi le aspettative estetiche.

Come scegliere la giusta finitura della lamiera per il vostro progetto

Abbinare le finiture ai materiali

Non tutte le finiture superficiali funzionano con tutti i metalli. Ad esempio, l'anodizzazione è adatta all'alluminio, mentre la zincatura è più indicata per l'acciaio. Verificare sempre la compatibilità per evitare problemi di adesione o usura prematura. Di seguito è riportata una guida generale per i più comuni materiali in lamiera:

Nota: questa tabella fornisce una base di partenza, le applicazioni reali richiedono spesso degli aggiustamenti. Per progetti complessi, consultare un produttore di lamiere per convalidare la scelta della finitura.

Esposizione ambientale

È essenziale considerare se il pezzo sarà esposto all'acqua salata, ai raggi UV o a sostanze chimiche. Quando si sceglie il tipo di finitura, è importante assicurarsi che il trattamento sia adeguato all'ambiente operativo.

Umido/Costiero: Scegliere la zincatura (resiste a più di 500 ore di nebbia salina) o la galvanizzazione.

Esposizione chimica: Optare per la passivazione (resistenza agli acidi) o per il rivestimento in polvere (protezione dai solventi).

Temperature elevate: L'anodizzazione non si degrada fino a 500°C.

Esposizione ai raggi UV all'aperto: I rivestimenti in PVDF impediscono lo sbiadimento (conservazione del colore per oltre 20 anni).

Condizioni abrasive: Le superfici sabbiate non si graffiano facilmente

Alimentare/Medico: L'elettrolucidatura rimuove i micropori per la pulizia

Requisiti meccanici

La resistenza all'usura è molto importante nei prodotti in lamiera, soprattutto nelle applicazioni che prevedono attrito e carichi pesanti. La mancanza di protezione dall'usura comporta il deterioramento del pezzo e il suo cedimento o la riduzione delle prestazioni, con ripercussioni sulla durata e sulla sicurezza. Quando si sceglie il giusto trattamento superficiale, bisogna considerare il tipo di attrito, che sia di scorrimento, di rotolamento o di impatto, e il carico e la frequenza di attrito che il pezzo subirà. I componenti soggetti a forte usura richiedono rivestimenti come l'anodizzazione dura o la galvanica. Per i componenti in movimento, i requisiti principali sono il basso attrito e l'usura.

Preferenze estetiche

Anche le preferenze estetiche sono uno dei fattori più importanti nel determinare il tipo di trattamento superficiale. La spazzolatura conferisce ai prodotti un aspetto più raffinato, mentre la verniciatura a polvere conferisce ai prodotti un colore più vivace. L'anodizzazione offre una superficie resistente e colorata, ideale per i prodotti in cui l'estetica è importante. Per le parti industriali o nascoste, è possibile utilizzare la zincatura o il metallo grezzo, poiché tali parti non devono essere esteticamente attraenti. Sia l'imballaggio che il colore devono quindi essere scelti in base al tipo di prodotto e all'aspetto estetico.

Considerazione dei costi

La galvanica e le finiture personalizzate, come la lucidatura per elettrolisi, possono essere costose. Per applicazioni sensibili ai costi, è possibile limitarsi a verniciare o utilizzare finiture standard. È consigliabile consultare il fabbricante il prima possibile, perché gli specialisti possono consigliare le migliori combinazioni di finiture (ad esempio, zincatura e passivazione) che siano economicamente vantaggiose e durature. È possibile effettuare un controllo DFM (Design for Manufacturing) per evitare una progettazione eccessiva.

Conclusione

La scelta della giusta finitura della lamiera dipende dal materiale, dall'ambiente, dalla funzione e dal budget. Sia che abbiate bisogno di resistenza alla corrosione per le parti in acciaio inox o di una vivace finitura a polvere per i prodotti di consumo, ogni opzione offre vantaggi unici. Ancora incerti? Collaborate con un'officina di fabbricazione che conosce le sfumature della finitura dei metalli: il vostro progetto non merita nulla di meno.

TZR: la vostra principale azienda di lavorazione della lamiera per tutte le esigenze di finitura

TZR è un'azienda leader nella lavorazione della lamiera che fornisce progettazione, prototipazione e produzione di prodotti in lamiera per i settori automobilistico, dei dispositivi medici, delle stampanti 3D e delle energie rinnovabili. Il nostro team lavora da oltre 30 anni e siamo molto bravi a trattare materiali come l'acciaio inossidabile, l'alluminio e il rame. Forniamo anche una varietà di finiture in lamiera tra cui la verniciatura a polvere, l'anodizzazione e la galvanotecnica, tutte eseguite internamente. Questo impegno per la precisione ci permette di offrire fino a 21 processi di finitura per soddisfare le esigenze dei clienti. TZR serve clienti in oltre 30 paesi e offre durata, funzionalità e bellezza.