วิธีการรักษาพื้นผิวของโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ
2021-08-23
โลหะผสมอลูมิเนียมหล่อขึ้นรูปใช้กระบวนการถลุงโลหะ นั่นคือ การหล่อ ดังนั้นจึงมีข้อได้เปรียบที่ผลิตภัณฑ์อื่นไม่มี เช่น ความหนาแน่นต่ำ แต่มีความแข็งแรงค่อนข้างสูง ใกล้เคียงหรือเหนือกว่าเหล็กคุณภาพสูง ปั้นดี ฯลฯ . จึงสามารถประมวลผลโปรไฟล์ต่างๆ การนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม การนำความร้อน และความต้านทานการกัดกร่อนทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม จากนั้น มาดูความรู้ที่เกี่ยวข้องกัน รวมถึงข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการชุบผิวของโลหะผสมอะลูมิเนียมหล่อขึ้นรูป
ตามวิธีการต่างๆ ที่ใช้ เทคโนโลยีหลังการรักษาพื้นผิวสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้
(1) วิธีเคมีไฟฟ้า
วิธีนี้ใช้ปฏิกิริยาของอิเล็กโทรดเพื่อสร้างการเคลือบบนพื้นผิวของชิ้นงาน วิธีการหลักคือ:
1. การชุบด้วยไฟฟ้า
ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ชิ้นงานคือแคโทด กระบวนการขึ้นรูปเคลือบบนพื้นผิวภายใต้การกระทำของกระแสภายนอกเรียกว่าการชุบด้วยไฟฟ้า ชั้นชุบอาจเป็นโลหะ โลหะผสม สารกึ่งตัวนำ หรือมีอนุภาคของแข็งต่างๆ เช่น การชุบทองแดง การชุบนิเกิล เป็นต้น
2. ออกซิเดชัน
ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ชิ้นงานจะเป็นขั้วบวก และภายใต้การกระทำของกระแสภายนอก กระบวนการสร้างฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวเรียกว่าออกซิเดชันขั้วบวก ฟิล์มอลูมิเนียมออกไซด์เกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะผสมอลูมิเนียม
3. อิเล็กโทรโฟรีซิส
ในฐานะที่เป็นอิเล็กโทรด ชิ้นงานจะถูกใส่ลงในสีนำไฟฟ้าที่ละลายน้ำได้หรืออิมัลซิไฟต์ในน้ำ และสร้างวงจรกับอิเล็กโทรดอื่นๆ ในสี ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า สารละลายเคลือบถูกแยกตัวออกเป็นไอออนเรซินที่มีประจุ ไอออนบวกจะเคลื่อนไปที่แคโทด และแอนไอออนจะเคลื่อนที่ไปที่แอโนด ไอออนของเรซินที่มีประจุไฟฟ้าเหล่านี้ร่วมกับอนุภาคเม็ดสีที่ดูดซับไว้ จะถูกอิเล็กโตรโฟรีกับพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างสารเคลือบ กระบวนการนี้เรียกว่าอิเล็กโตรโฟรีซิส
(2) วิธีการทางเคมี
วิธีนี้ไม่มีการดำเนินการในปัจจุบัน และใช้ปฏิสัมพันธ์ของสารเคมีเพื่อสร้างชั้นชุบบนพื้นผิวของชิ้นงาน วิธีการหลักคือ:
1. การรักษาฟิล์มแปลงเคมี
ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ชิ้นงานโลหะจะไม่มีกระแสไฟฟ้าจากภายนอก และสารเคมีในสารละลายจะทำปฏิกิริยากับชิ้นงานเพื่อสร้างสารเคลือบบนพื้นผิว ซึ่งเรียกว่าการบำบัดฟิล์มแปรสภาพทางเคมี เช่น บลูลิ่ง ฟอสเฟต ทู่ และการบำบัดเกลือโครเมียมบนพื้นผิวโลหะ
2. การชุบแบบไม่ใช้ไฟฟ้า
ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ พื้นผิวของชิ้นงานจะได้รับการบำบัดด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา และไม่มีผลกระทบจากกระแสภายนอก ในสารละลาย เนื่องจากการลดลงของสารเคมี กระบวนการสะสมสารบางอย่างบนพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างการเคลือบเรียกว่า การชุบแบบไม่ใช้ไฟฟ้า เช่น การชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้า การชุบทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้า เป็นต้น
(3) วิธีการประมวลผลด้วยความร้อน
วิธีนี้เป็นการละลายหรือกระจายความร้อนของวัสดุภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงเพื่อสร้างการเคลือบบนพื้นผิวของชิ้นงาน วิธีการหลักคือ:
1. การชุบแบบจุ่มร้อน
กระบวนการใส่ชิ้นงานโลหะลงในโลหะหลอมเหลวเพื่อเคลือบบนพื้นผิวเรียกว่าการชุบแบบจุ่มร้อน เช่น การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนและอะลูมิเนียมแบบจุ่มร้อน
2. การฉีดพ่นด้วยความร้อน
กระบวนการทำให้เป็นอะตอมของโลหะหลอมเหลวและพ่นลงบนพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างการเคลือบเรียกว่าการพ่นด้วยความร้อน เช่น การพ่นสังกะสีด้วยความร้อนและการพ่นเซรามิกด้วยความร้อน
3. ปั๊มร้อน
กระบวนการให้ความร้อนและการกดฟอยล์โลหะบนพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างชั้นเคลือบเรียกว่าการปั๊มร้อน เช่น ฟอยล์ทองแดงปั๊มร้อน
4. การรักษาความร้อนทางเคมี
กระบวนการที่ชิ้นงานสัมผัสกับสารเคมีและได้รับความร้อน และมีองค์ประกอบบางอย่างเข้าสู่พื้นผิวของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงเรียกว่าการบำบัดความร้อนด้วยเคมี เช่น ไนไตรดิ้งและคาร์บูไรซิ่ง
5. พื้นผิว
โดยการเชื่อม กระบวนการฝากโลหะที่ฝากไว้บนพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างชั้นเชื่อมเรียกว่า การขึ้นผิว เช่น การเชื่อมผิวด้วยโลหะผสมที่ทนทานต่อการสึกหรอ
(4) วิธีสูญญากาศ
วิธีนี้เป็นกระบวนการที่วัสดุระเหยหรือแตกตัวเป็นไอออนและสะสมบนพื้นผิวของชิ้นงานในสถานะสุญญากาศสูงเพื่อเคลือบผิว
วิธีการหลักคือ
1. การสะสมไอทางกายภาพ (PVD) ทำให้โลหะกลายเป็นไอหรือโมเลกุลภายใต้สภาวะสุญญากาศ หรือแตกตัวเป็นไอออนเป็นไอออน และสะสมไว้บนพื้นผิวของชิ้นงานโดยตรงเพื่อสร้างสารเคลือบ กระบวนการนี้เรียกว่าการสะสมไอทางกายภาพ ซึ่งสะสมลำอนุภาค มาจากปัจจัยที่ไม่ใช่สารเคมี เช่น การชุบแบบระเหย การชุบแบบสปัตเตอริง การชุบไอออน เป็นต้น
2. การฝังไอออน
กระบวนการฝังไอออนต่าง ๆ ลงบนพื้นผิวของชิ้นงานภายใต้ไฟฟ้าแรงสูงเพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิว เรียกว่า การฝังไอออน เช่น การฉีดโบรอน
3. การสะสมไอเคมี (CVD) เป็นกระบวนการที่สารก๊าซก่อตัวเป็นชั้นเคลือบแข็งเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีบนพื้นผิวของชิ้นงานภายใต้ความดันต่ำ (บางครั้งเป็นความดันปกติ) เรียกว่าการสะสมไอเคมี เช่น การสะสมไอของซิลิกอน ออกไซด์ ซิลิกอนไนไตรด์ เป็นต้น
(5) การฉีดพ่น
การพ่นเป็นวิธีการเคลือบที่ใช้ปืนฉีดหรือเครื่องพ่นละอองเพื่อกระจายเป็นละอองละเอียดและสม่ำเสมอโดยใช้แรงดันหรือแรงเหวี่ยงและนำไปใช้กับพื้นผิวของวัตถุที่จะเคลือบ สามารถแบ่งออกเป็นการพ่นด้วยอากาศ การพ่นแบบไร้อากาศ และการพ่นด้วยไฟฟ้าสถิต
1. การฉีดพ่นด้วยอากาศ
การพ่นด้วยอากาศเป็นเทคโนโลยีการเคลือบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างการเคลือบสีในปัจจุบัน การฉีดพ่นด้วยอากาศคือการใช้อากาศอัดไหลผ่านรูหัวฉีดของปืนฉีดเพื่อสร้างแรงดันลบ แรงดันลบทำให้สีถูกดูดจากท่อดูดและพ่นผ่านหัวฉีดเพื่อสร้างละอองสี ละอองสีถูกพ่นลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วนที่ทาสีเพื่อสร้างสีที่สม่ำเสมอ เมมเบรน
2. ไม่มีการฉีดพ่นอากาศ
การฉีดพ่นแบบไร้อากาศใช้ปั๊มเพิ่มแรงดันในรูปของปั๊มลูกสูบ ปั๊มไดอะแฟรม ฯลฯ เพื่ออัดสีของเหลว จากนั้นส่งไปยังปืนพ่นสีแบบไร้อากาศผ่านท่อแรงดันสูง และสุดท้ายจะปล่อยแรงดันไฮดรอลิกที่ หัวฉีดสุญญากาศและฉีดพ่นหลังจากการทำให้เป็นละอองทันที บนพื้นผิวของวัตถุที่จะเคลือบ จะเกิดชั้นเคลือบขึ้น เนื่องจากสีไม่มีอากาศ จึงเรียกว่าการพ่นแบบไร้อากาศ หรือเรียกสั้นๆ ว่า การพ่นแบบไร้อากาศ
3. การฉีดพ่นด้วยไฟฟ้าสถิต
ตามวิธีการต่างๆ ที่ใช้ เทคโนโลยีหลังการรักษาพื้นผิวสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้
(1) วิธีเคมีไฟฟ้า
วิธีนี้ใช้ปฏิกิริยาของอิเล็กโทรดเพื่อสร้างการเคลือบบนพื้นผิวของชิ้นงาน วิธีการหลักคือ:
1. การชุบด้วยไฟฟ้า
ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ชิ้นงานคือแคโทด กระบวนการขึ้นรูปเคลือบบนพื้นผิวภายใต้การกระทำของกระแสภายนอกเรียกว่าการชุบด้วยไฟฟ้า ชั้นชุบอาจเป็นโลหะ โลหะผสม สารกึ่งตัวนำ หรือมีอนุภาคของแข็งต่างๆ เช่น การชุบทองแดง การชุบนิเกิล เป็นต้น
2. ออกซิเดชัน
ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ชิ้นงานจะเป็นขั้วบวก และภายใต้การกระทำของกระแสภายนอก กระบวนการสร้างฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวเรียกว่าออกซิเดชันขั้วบวก ฟิล์มอลูมิเนียมออกไซด์เกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะผสมอลูมิเนียม
3. อิเล็กโทรโฟรีซิส
ในฐานะที่เป็นอิเล็กโทรด ชิ้นงานจะถูกใส่ลงในสีนำไฟฟ้าที่ละลายน้ำได้หรืออิมัลซิไฟต์ในน้ำ และสร้างวงจรกับอิเล็กโทรดอื่นๆ ในสี ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า สารละลายเคลือบถูกแยกตัวออกเป็นไอออนเรซินที่มีประจุ ไอออนบวกจะเคลื่อนไปที่แคโทด และแอนไอออนจะเคลื่อนที่ไปที่แอโนด ไอออนของเรซินที่มีประจุไฟฟ้าเหล่านี้ร่วมกับอนุภาคเม็ดสีที่ดูดซับไว้ จะถูกอิเล็กโตรโฟรีกับพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างสารเคลือบ กระบวนการนี้เรียกว่าอิเล็กโตรโฟรีซิส
(2) วิธีการทางเคมี
วิธีนี้ไม่มีการดำเนินการในปัจจุบัน และใช้ปฏิสัมพันธ์ของสารเคมีเพื่อสร้างชั้นชุบบนพื้นผิวของชิ้นงาน วิธีการหลักคือ:
1. การรักษาฟิล์มแปลงเคมี
ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ชิ้นงานโลหะจะไม่มีกระแสไฟฟ้าจากภายนอก และสารเคมีในสารละลายจะทำปฏิกิริยากับชิ้นงานเพื่อสร้างสารเคลือบบนพื้นผิว ซึ่งเรียกว่าการบำบัดฟิล์มแปรสภาพทางเคมี เช่น บลูลิ่ง ฟอสเฟต ทู่ และการบำบัดเกลือโครเมียมบนพื้นผิวโลหะ
2. การชุบแบบไม่ใช้ไฟฟ้า
ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ พื้นผิวของชิ้นงานจะได้รับการบำบัดด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา และไม่มีผลกระทบจากกระแสภายนอก ในสารละลาย เนื่องจากการลดลงของสารเคมี กระบวนการสะสมสารบางอย่างบนพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างการเคลือบเรียกว่า การชุบแบบไม่ใช้ไฟฟ้า เช่น การชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้า การชุบทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้า เป็นต้น
(3) วิธีการประมวลผลด้วยความร้อน
วิธีนี้เป็นการละลายหรือกระจายความร้อนของวัสดุภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงเพื่อสร้างการเคลือบบนพื้นผิวของชิ้นงาน วิธีการหลักคือ:
1. การชุบแบบจุ่มร้อน
กระบวนการใส่ชิ้นงานโลหะลงในโลหะหลอมเหลวเพื่อเคลือบบนพื้นผิวเรียกว่าการชุบแบบจุ่มร้อน เช่น การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนและอะลูมิเนียมแบบจุ่มร้อน
2. การฉีดพ่นด้วยความร้อน
กระบวนการทำให้เป็นอะตอมของโลหะหลอมเหลวและพ่นลงบนพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างการเคลือบเรียกว่าการพ่นด้วยความร้อน เช่น การพ่นสังกะสีด้วยความร้อนและการพ่นเซรามิกด้วยความร้อน
3. ปั๊มร้อน
กระบวนการให้ความร้อนและการกดฟอยล์โลหะบนพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างชั้นเคลือบเรียกว่าการปั๊มร้อน เช่น ฟอยล์ทองแดงปั๊มร้อน
4. การรักษาความร้อนทางเคมี
กระบวนการที่ชิ้นงานสัมผัสกับสารเคมีและได้รับความร้อน และมีองค์ประกอบบางอย่างเข้าสู่พื้นผิวของชิ้นงานที่อุณหภูมิสูงเรียกว่าการบำบัดความร้อนด้วยเคมี เช่น ไนไตรดิ้งและคาร์บูไรซิ่ง
5. พื้นผิว
โดยการเชื่อม กระบวนการฝากโลหะที่ฝากไว้บนพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างชั้นเชื่อมเรียกว่า การขึ้นผิว เช่น การเชื่อมผิวด้วยโลหะผสมที่ทนทานต่อการสึกหรอ
(4) วิธีสูญญากาศ
วิธีนี้เป็นกระบวนการที่วัสดุระเหยหรือแตกตัวเป็นไอออนและสะสมบนพื้นผิวของชิ้นงานในสถานะสุญญากาศสูงเพื่อเคลือบผิว
วิธีการหลักคือ
1. การสะสมไอทางกายภาพ (PVD) ทำให้โลหะกลายเป็นไอหรือโมเลกุลภายใต้สภาวะสุญญากาศ หรือแตกตัวเป็นไอออนเป็นไอออน และสะสมไว้บนพื้นผิวของชิ้นงานโดยตรงเพื่อสร้างสารเคลือบ กระบวนการนี้เรียกว่าการสะสมไอทางกายภาพ ซึ่งสะสมลำอนุภาค มาจากปัจจัยที่ไม่ใช่สารเคมี เช่น การชุบแบบระเหย การชุบแบบสปัตเตอริง การชุบไอออน เป็นต้น
2. การฝังไอออน
กระบวนการฝังไอออนต่าง ๆ ลงบนพื้นผิวของชิ้นงานภายใต้ไฟฟ้าแรงสูงเพื่อปรับเปลี่ยนพื้นผิว เรียกว่า การฝังไอออน เช่น การฉีดโบรอน
3. การสะสมไอเคมี (CVD) เป็นกระบวนการที่สารก๊าซก่อตัวเป็นชั้นเคลือบแข็งเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีบนพื้นผิวของชิ้นงานภายใต้ความดันต่ำ (บางครั้งเป็นความดันปกติ) เรียกว่าการสะสมไอเคมี เช่น การสะสมไอของซิลิกอน ออกไซด์ ซิลิกอนไนไตรด์ เป็นต้น
(5) การฉีดพ่น
การพ่นเป็นวิธีการเคลือบที่ใช้ปืนฉีดหรือเครื่องพ่นละอองเพื่อกระจายเป็นละอองละเอียดและสม่ำเสมอโดยใช้แรงดันหรือแรงเหวี่ยงและนำไปใช้กับพื้นผิวของวัตถุที่จะเคลือบ สามารถแบ่งออกเป็นการพ่นด้วยอากาศ การพ่นแบบไร้อากาศ และการพ่นด้วยไฟฟ้าสถิต
1. การฉีดพ่นด้วยอากาศ
การพ่นด้วยอากาศเป็นเทคโนโลยีการเคลือบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างการเคลือบสีในปัจจุบัน การฉีดพ่นด้วยอากาศคือการใช้อากาศอัดไหลผ่านรูหัวฉีดของปืนฉีดเพื่อสร้างแรงดันลบ แรงดันลบทำให้สีถูกดูดจากท่อดูดและพ่นผ่านหัวฉีดเพื่อสร้างละอองสี ละอองสีถูกพ่นลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วนที่ทาสีเพื่อสร้างสีที่สม่ำเสมอ เมมเบรน
2. ไม่มีการฉีดพ่นอากาศ
การฉีดพ่นแบบไร้อากาศใช้ปั๊มเพิ่มแรงดันในรูปของปั๊มลูกสูบ ปั๊มไดอะแฟรม ฯลฯ เพื่ออัดสีของเหลว จากนั้นส่งไปยังปืนพ่นสีแบบไร้อากาศผ่านท่อแรงดันสูง และสุดท้ายจะปล่อยแรงดันไฮดรอลิกที่ หัวฉีดสุญญากาศและฉีดพ่นหลังจากการทำให้เป็นละอองทันที บนพื้นผิวของวัตถุที่จะเคลือบ จะเกิดชั้นเคลือบขึ้น เนื่องจากสีไม่มีอากาศ จึงเรียกว่าการพ่นแบบไร้อากาศ หรือเรียกสั้นๆ ว่า การพ่นแบบไร้อากาศ
3. การฉีดพ่นด้วยไฟฟ้าสถิต
การพ่นด้วยไฟฟ้าสถิตเป็นวิธีการพ่นที่ใช้สนามไฟฟ้าสถิตแรงดันสูงเพื่อทำให้อนุภาคสีที่มีประจุลบเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับสนามไฟฟ้าและดูดซับอนุภาคสีบนพื้นผิวของชิ้นงาน
