บริการรักษาพื้นผิว

การรักษาพื้นผิวโลหะทั่วไปหลายวิธีและวิธีการเลือก

 

 

เนื่องจากวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน การปรับปรุงและการปกป้องประสิทธิภาพของโลหะจึงเป็นจุดสนใจในการวิจัยในสาขาวัสดุศาสตร์มาโดยตลอด เทคโนโลยีการปรับสภาพพื้นผิวโลหะทำให้โลหะมีคุณสมบัติใหม่ๆ เช่น ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการสึกหรอ และความสวยงาม โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีหรือโครงสร้างทางกายภาพของพื้นผิวโลหะ ต่อไปนี้จะแนะนำการรักษาพื้นผิวโลหะที่ใช้กันทั่วไปหลายประการสำหรับการอ้างอิงและการเลือกในการออกแบบโครงสร้างทางกล

การชุบสังกะสี

คำจำกัดความ: โลหะชุบสังกะสีหมายถึงโลหะที่ผ่านการชุบด้วยกระบวนการชุบสังกะสีเพื่อฝากชั้นสังกะสีไว้บนพื้นผิวโลหะเพื่อป้องกันสนิม โดยทั่วไป กระบวนการชุบสังกะสีคือการจุ่มโลหะในสังกะสีร้อนเพื่อสร้างชั้นสังกะสีที่มีพันธะเคมีกับพื้นผิวโลหะ จึงเป็นการเคลือบป้องกัน

 

 

การใช้งาน: โลหะหลายชนิดสามารถชุบสังกะสีได้ แต่โลหะที่พบมากที่สุดคือเหล็กและเหล็ก โลหะกลุ่มเหล็ก รวมถึงเหล็กหล่อ เหล็กหล่อ เหล็กหล่ออบเหนียว เหล็กรีดร้อน และเหล็กรีดเย็น มักถูกชุบสังกะสี ในทางตรงกันข้าม โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น ทองแดงหรืออะลูมิเนียม จะไม่เกิดการเคลือบสังกะสีอันเป็นผลมาจากกระบวนการชุบสังกะสี

กระบวนการชุบสังกะสี: กระบวนการชุบสังกะสีประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก: ได้แก่ การเตรียมพื้นผิว การชุบสังกะสีจริง และหลังการบำบัด การเตรียมพื้นผิวอย่างเหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญและทำตามขั้นตอนที่ถูกต้องหลังกระบวนการชุบสังกะสีเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานและความสวยงามของการเคลือบ

 

 

วิธีการทำงาน: ในระหว่างกระบวนการชุบสังกะสี สังกะสีจะทำปฏิกิริยากับเหล็กในโลหะเพื่อสร้างชั้นโลหะผสมที่แข็งแกร่ง ชั้นป้องกันนี้จะช่วยปกป้องโลหะฐานจากสารกัดกร่อน รวมถึงกรด เบส และสภาพแวดล้อมของก๊าซ ซึ่งจะช่วยยืดอายุของโลหะฐาน ชั้นสังกะสีป้องกันนี้ยังทำหน้าที่เป็นชั้นสังเวยอีกด้วย หากสัมผัสถูกจะกัดกร่อนเร็วกว่าโลหะฐานจึงป้องกันการเกิดสนิมและการกัดกร่อน การรักษาอื่นๆ เช่น โครเมติง สามารถปรับปรุงคุณสมบัติการป้องกันของโลหะชุบสังกะสีได้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมก่อสร้าง ยานยนต์ และการผลิต

ประเภทของกระบวนการชุบสังกะสี

การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน

การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนหรือการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนเป็นกระบวนการที่โลหะที่ทำความสะอาดอย่างเหมาะสมถูกจุ่มลงในสังกะสีหลอมเหลว สังกะสีจะหลอมรวมกับพื้นผิวโลหะเพื่อสร้างพันธะทางโลหะวิทยา ทำให้เกิดเป็นชั้นป้องกัน วิธีนี้รวดเร็วและไม่แพง แต่อาจส่งผลให้ชั้นมีความหนาต่างกันได้

การชุบสังกะสีล่วงหน้า

การชุบสังกะสีล่วงหน้าจะดำเนินการในขั้นตอนแรกของการผลิตเหล็ก แผ่นโลหะถูกทำความสะอาด ผ่านอ่างสังกะสี และขด แม้ว่าสิ่งนี้จะสร้างการเคลือบที่สม่ำเสมอ แต่ก็สามารถสร้างพื้นที่สัมผัสจากกระบวนการผลิตอื่นๆ ได้

การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า

การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าใช้อิเล็กโทรไลต์และกระแสไฟฟ้าเพื่อทำให้ไอออนของสังกะสีเกาะติดกับเหล็ก วิธีนี้จะสร้างชั้นวัสดุเคลือบที่แม่นยำและสม่ำเสมอ แต่โดยทั่วไปจะน้อยกว่าการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน

ดังนั้นวิธีการชุบสังกะสีแต่ละวิธีจึงมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน และการเลือกเทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโครงการของคุณเป็นสิ่งสำคัญ

การเลือกใช้เหล็กชุบสังกะสีและอลูมิเนียม

อลูมิเนียมและเหล็กชุบสังกะสีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรมเนื่องจากมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ เหล็กชุบสังกะสีมีชื่อเสียงในด้านความทนทานและต้านทานการกัดกร่อนเป็นเลิศ และมักใช้ในการผลิตรถยนต์ หลังคาอาคาร และการก่อสร้างรั้ว ในเวลาเดียวกัน อลูมิเนียมมีความโดดเด่นด้วยความหนาแน่นต่ำและมีความแข็งแรงจำเพาะสูง โดยมีบทบาทสำคัญในสาขาการขนส่ง เช่น การบิน การนำทาง การขนส่งทางรถไฟ ตลอดจนในการก่อสร้างและวิศวกรรมไฟฟ้า

ในการผลิตใบพัดลม แม้ว่าจะใช้ทั้งเหล็กชุบสังกะสีและอลูมิเนียม แต่แผ่นอลูมิเนียมเคลือบสังกะสีก็ได้รับความนิยมมากกว่าเนื่องจากมีน้ำหนักน้อยกว่า อย่างไรก็ตาม สำหรับท่อระบบ HVAC และตัวเรือนพัดลม แผ่นเหล็กชุบสังกะสีเป็นวัสดุที่ต้องการเนื่องจากความคุ้มค่าและความง่ายในการประมวลผล

ในแง่ของความเหนียว อลูมิเนียมมีความเหนียวเป็นเลิศและสามารถขึ้นรูปได้ง่ายในรูปแบบต่างๆ โดยไม่สูญเสียความแข็งแรงโดยธรรมชาติ ในการเปรียบเทียบ แม้ว่าเหล็กชุบสังกะสีจะมีความเหนียวในระดับหนึ่ง แต่ประสิทธิภาพของมันก็ด้อยกว่าอลูมิเนียมเล็กน้อยในแง่ของการสร้างรูปร่างและการขึ้นรูป เมื่อต้องเผชิญกับโครงการที่ต้องมีการขึ้นรูปหรือการออกแบบที่ซับซ้อน อะลูมิเนียมเป็นวัสดุที่ต้องการเนื่องจากมีความยืดหยุ่น เป็นที่น่าสังเกตว่าเหล็กสามารถขึ้นรูปได้อย่างอิสระมากขึ้นหลังจากการอบชุบด้วยความร้อน แม้ว่ากระบวนการนี้จะซับซ้อนทางเทคนิคมากกว่าก็ตาม

 

 

ข้อดี :

ชั้นสังกะสีบนพื้นผิวเหล็กช่วยปกป้องชิ้นส่วนจากการกัดกร่อนโดยทำหน้าที่เป็นชั้นบูชายัญที่จะกัดกร่อนก่อนพื้นผิว

มีการยึดเกาะกับพื้นผิวอย่างแน่นหนา จึงไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดการหลุดล่อน

โลหะสังกะสีมีราคาค่อนข้างถูกกว่าโครเมียมและนิกเกิล ดังนั้นการชุบสังกะสีจึงคุ้มค่ากว่าการชุบด้วยไฟฟ้าแบบอื่น

ความเสถียรทางความร้อนเป็นข้อดีอีกประการหนึ่งของการชุบสังกะสี

ความซับซ้อนของรูปทรงของพื้นผิวไม่ส่งผลต่อกระบวนการสะสมสังกะสี

การใช้การเคลือบสังกะสีเพื่อปกป้องชิ้นส่วนโลหะช่วยปรับปรุงค่าการนำไฟฟ้าดั้งเดิมของชิ้นส่วนซับสเตรต โดยส่วนใหญ่เป็นวัสดุที่เป็นเหล็ก

ข้อเสีย:

การเคลือบที่หนากว่า (ปกติ > 25 µm) อาจทำให้ชั้นสังกะสีเปราะและแตกร้าวได้

ก๊าซไฮโดรเจนอาจเข้าไปในเหล็กในระหว่างกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส และอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการเปราะและความล้มเหลว

รูปลักษณ์ภายนอกอาจเสื่อมลงตามกาลเวลา

จำกัดเฉพาะสภาพแวดล้อมที่เสี่ยงต่อคลอไรด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเปรียบเทียบการชุบโครเมียมกับการชุบสังกะสี

 

 

ข้อดี:

ให้ความต้านทานต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อการขีดข่วน ความแข็ง และแรงเสียดทานต่ำต่อชิ้นส่วนหรือส่วนประกอบที่ชุบ

พื้นผิวโครเมี่ยมมันวาวและสะท้อนแสงที่สวยงามทำให้เหมาะสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพและรูปลักษณ์

ความเฉื่อยทางเคมีของโครเมียมต่อสารเคมี ตัวทำละลาย และน้ำมันบางชนิดสามารถปกป้องส่วนประกอบข้างใต้จากปัจจัยภายนอกเหล่านี้ได้

การชุบประเภทนี้ยังสามารถแก้ไขความผิดปกติและความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิวเล็กน้อยได้

พื้นผิวชุบโครเมียมทำความสะอาดง่าย

ข้อเสีย:

โครเมียมดิบมีราคาแพงกว่าโลหะชุบอื่นๆ ดังนั้นการปรับสภาพพื้นผิวนี้จึงมีราคาแพงกว่าการปรับสภาพพื้นผิวอื่นๆ

การใช้เฮกซะวาเลนต์โครเมียมอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระบบควบคุมที่เข้มงวดในกระบวนการนี้

เมื่อสารเคลือบเสียหายหรือหลุดลอกจะซ่อมแซมได้ยาก

การเคลือบโครเมียมสม่ำเสมอบนรูปทรงที่ซับซ้อนอาจเป็นเรื่องที่ท้าทาย

 

 

 

ข้อดี:

คุณสมบัติการชุบนิกเกิลที่แนะนำ ทำให้พื้นผิวหลักทนทานต่อการสึกหรอ ทนต่อการเสียดสี และทนต่อการกัดกร่อน

สามารถปรับปรุงการนำไฟฟ้าของวัสดุงานได้

การชุบนิเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้าช่วยให้มั่นใจได้ว่าการชุบสม่ำเสมอแม้ในรูปทรงที่ซับซ้อน เช่น รูและร่องภายใน

การชุบนิเกิลทำให้สีเงินดูสดใสและเป็นมันเงา

เนื่องจากคุณสมบัติทางความร้อนของนิกเกิล ชิ้นส่วนที่ชุบนิกเกิลจึงสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้

ข้อเสีย:

มันแสดงความเฉื่อยต่อสารเคมีบางชนิด เช่น ด่าง ปิโตรเลียม น้ำเกลือ และกรดอ่อนบางชนิด โลหะที่ชุบด้วยไฟฟ้านี้มีราคาสูงกว่า ส่งผลให้กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้ามีราคาแพง

ความพรุนของนิกเกิลทำให้เกิดการกัดกร่อนและความต้านทานต่อการสึกหรอค่อนข้างต่ำกว่าการชุบสังกะสีและโครเมียม

พื้นผิวที่ชุบนิกเกิลจำเป็นต้องทำความสะอาดและขัดเงาเป็นประจำเพื่อรักษาผิวเคลือบไว้ในระยะยาว

 

 

ทู่

การทำทู่เป็นวิธีการรักษาพื้นผิวที่กันสนิมซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะโดยการทำปฏิกิริยาทางเคมีกับพื้นผิวโลหะเพื่อสร้างชั้นออกไซด์

 

 

ขอบเขตการใช้งาน

โดยทั่วไปการทู่ฟิล์มใช้ได้กับวัสดุโลหะ เช่น สแตนเลสและโลหะผสมอลูมิเนียม

ลักษณะกระบวนการ

กระบวนการสร้างฟิล์มประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ เช่น การทำความสะอาด การแช่ การบำบัดสารสร้างฟิล์ม การทำให้เป็นกลาง การทำความสะอาด และการทำให้แห้งด้วยอากาศ ต้นทุนการทำฟิล์มค่อนข้างต่ำเนื่องจากราคาของตัวแทนการทำฟิล์มค่อนข้างต่ำและควรจะแล้วเสร็จ อย่างไรก็ตาม อาจมีไอออนของโลหะจำนวนเล็กน้อยบนพื้นผิวหลังจากการทำทู่ ซึ่งจะมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมบางประการ

หลักการของการสร้างทู่ด้วยสเตนเลส: โครเมียมในสเตนเลสจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศเพื่อสร้างชั้นโครเมียมออกไซด์ที่ผ่านการพาสซีฟซึ่งมีคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อน ในขณะที่เหล็กอิสระในโลหะผสมจะช่วยเร่งการกัดกร่อน วิธีนี้จะละลายเหล็กอิสระและปรับปรุงชั้นโครเมียมออกไซด์ ทำให้โลหะทนทานต่อการกัดกร่อนได้มากขึ้น

 

อโนไดซ์

คำนิยาม: อโนไดซ์เป็นกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ที่เพิ่มขนาดของชั้นออกไซด์บนพื้นผิวของโลหะ ทำให้ทนทานต่อการกัดกร่อนได้มากขึ้น วิธีนี้ใช้กับอะลูมิเนียมเป็นหลัก

 

 

กระบวนการ

·การเตรียม: ทำความสะอาดอะลูมิเนียมอัลลอยด์และวางในอิเล็กโทรไลต์กรดซัลฟิวริก

·กระบวนการอิเล็กโทรไลต์: อะลูมิเนียมถูกใช้เป็นขั้วบวก และใช้วัสดุที่ไม่ทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์ เช่น สแตนเลส นิกเกิล หรือคาร์บอน ถูกใช้เป็นแคโทด

·การก่อตัวของออกไซด์: เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า ขั้วบวกจะผลิตออกซิเจน ซึ่งทำปฏิกิริยากับอะลูมิเนียมจนเกิดเป็นชั้นของอะลูมิเนียมออกไซด์

ประเภทของอิเล็กโทรไลต์และผลกระทบ:

·ที่ 10 องศา กรดซัลฟิวริก 15–25% จะสร้างชั้นออกไซด์ประมาณ 25µm/ชั่วโมงบนชิ้นส่วน

·กรดออกซาลิกและกรดซัลฟิวริกที่ 30 องศาทำให้เกิดชั้นออกไซด์ประมาณ 0 มิลลิเมตรต่อชั่วโมง

·กรดโครมิก 10% ที่ 38–42 องศาทำให้เกิดชั้นออกไซด์ประมาณ 15µm/ชั่วโมง

ข้อดี

·ความทนทาน: พื้นผิวมีความหนาแน่นมากขึ้นและทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้น

·ความสวยงามที่ดึงดูดใจ: อโนไดซ์ยังสามารถทำให้พื้นผิวหมองคล้ำได้ แต่สามารถย้อมสีให้เป็นสีถาวรได้

· การเคลือบที่ได้รับการปรับปรุง: พื้นผิวที่หยาบยังมีประโยชน์สำหรับการทาสีและการเคลือบในรูปแบบอื่น ๆ เนื่องจากยึดติดกับพื้นผิวได้ดีกว่า

อโนไดซ์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานการกัดกร่อน และความสวยงาม

ทางเลือกระหว่างอโนไดซ์และทู่

1. หากเพียงเพื่อป้องกันสนิมหรือการกัดกร่อนบนพื้นผิวโลหะ และการลดต้นทุนคือการพิจารณาหลัก การทำฟิล์มจึงเป็นทางเลือกที่ดี หากคุณต้องการเพิ่มความสามารถในการออกซิไดซ์ ความแข็ง และความทนทานของพื้นผิวโลหะ และไม่คำนึงถึงต้นทุนที่ค่อนข้างสูง คุณสามารถเลือกอโนไดซ์ได้

2. เกณฑ์ความเสียหายด้วยเลเซอร์ของฟิล์มทู่และการเกิดออกซิเดชันแบบไมโครอาร์คจะสูงกว่า ในขณะที่เกณฑ์ความเสียหายของการชุบนิกเกิลด้วยสารเคมี พื้นผิวสีดำแบบอะโนไดซ์ และพื้นผิวอะโนไดซ์แบบแข็งนั้นต่ำกว่า [แหล่งที่มาของเอกสาร: China Laser 43 เล่มที่ 12: อิทธิพลของกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวที่มีต่อความสามารถในการทำลายด้วยเลเซอร์ของอลูมิเนียมอัลลอยด์]

อโนไดซ์สีดำ

ชิ้นส่วนอะลูมิเนียมที่ผลิตขึ้นมีพื้นผิวที่ปกป้องและสวยงามผ่านกระบวนการอโนไดซ์สีดำ ให้พื้นผิวด้านสีดำและปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานต่อการเสียดสี

(ใส่รูปภาพ)

การอโนไดซ์สีดำเริ่มต้นด้วยกระบวนการอโนไดซ์ตามปกติ จากนั้นอลูมิเนียมอโนไดซ์จะดูดซับเม็ดสีลงในสีย้อมสีดำผ่านรูพรุนของชั้นอลูมิเนียมออกไซด์ที่เกิดขึ้น

 

ฟิล์มเคมี

ฟิล์มเคมีหรือการเคลือบแปลงโครเมตเป็นอีกกระบวนการทู่ที่ใช้กับอะลูมิเนียม โดยเป็นการจุ่มพื้นผิวโลหะในสารละลายเคมี แล้วจึงพ่นหรือแปรง การบำบัดนี้จะไม่เปลี่ยนขนาดของโลหะ และสามารถใช้เป็นฐานสำหรับการเคลือบออร์แกนิกอื่นๆ ได้ ฟิล์มเคมียังใช้ในการซ่อมแซมพื้นผิวอโนไดซ์และเตรียมพื้นผิวสำหรับการอโนไดซ์ในภายหลัง ชั้นสุดท้ายอาจเป็นสีเหลืองโปร่งใสหรือสีแทน ซึ่งทำให้มีสีเหลืองปรากฏบนโลหะที่ผ่านการเคลือบ

 

การชุบด้วยไฟฟ้า

กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าจะฝากโลหะหนึ่งไว้บนพื้นผิวของโลหะอีกชนิดหนึ่งผ่านการไฮโดรไลซิสที่เป็นกรด ในกระบวนการนี้ โลหะที่จะชุบจะถูกใช้เป็นแคโทด (มีประจุลบ) และใช้แอโนดแบบบูชายัญ (มีประจุบวก) เช่น เงิน ถูกนำมาใช้ ตัวอย่างเช่น ขั้วบวกสีเงินแบบบูชายัญสามารถสะสมแคโทดของเหล็กหรืออะลูมิเนียมได้ การชุบด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่ช่วยปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงของชิ้นส่วน

 

 

 

การเคลือบสีฝุ่นเป็นกระบวนการแห้งที่มีการทาผงแห้งลงบนพื้นผิว แตกต่างจากการเคลือบด้วยของเหลวซึ่งใช้ตัวทำละลายระเหย กระบวนการเคลือบสีฝุ่นเกี่ยวข้องกับการพ่นด้วยไฟฟ้าสถิต ตามด้วยการบ่มสีด้วยความร้อนหรือแสงยูวี ผงที่สามารถใช้ได้อาจเป็นได้ทั้งเทอร์โมพลาสติกหรือเทอร์โมเซตติง นอกจากนี้ยังให้พื้นผิวที่แข็งและสม่ำเสมอกว่าการเคลือบแบบเดิม ทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ผงโพลีเมอร์สามารถนำไปใช้กับโลหะ เช่น อลูมิเนียมและเหล็กได้อย่างง่ายดาย ทำให้พื้นผิวมีความแข็งและสวยงาม

 

 

 

เคลือบเทฟลอน (PTFE) ราชาพลาสติก

เทฟล่อน การพ่นเทฟล่อน ความหนาประมาณ 50-100um

ตัวอย่างการใช้งาน: หม้อเคลือบ มีดตัดร้อน ลูกกลิ้ง

ช่วงอุณหภูมิ: ระยะยาว 240-260 องศา ระยะสั้นเหนือ 300

ลักษณะกระบวนการ:

1. พื้นผิวเรียบ อุปกรณ์ติดตั้งโทรศัพท์มือถือ อะไหล่กล้อง ลูกกลิ้ง

2. หล่อลื่นตัวเอง เพิ่มความต้านทานการสึกหรอ แหวนยาง แหวนลูกสูบ โรเตอร์ รางสไลด์ เกียร์ ลูกสูบ

3. ไม่ติดจับพันธะ ผลิตภัณฑ์ป้องกันกาว น้ำตาล ลูกกลิ้งกดฟิล์ม เครื่องจักรเคลือบ

4. ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อแรงกระแทก ฉนวน ไม่เปราะที่อุณหภูมิต่ำ ไม่ละลายที่อุณหภูมิสูง

5. ทนต่อการกัดกร่อน แทบไม่มีการกัดกร่อน