อธิบายเทคโนโลยีวิศวกรรมพื้นผิวสำหรับส่วนประกอบอะลูมิเนียม

สิ่งที่คาดหวังจาก Surface Engineering

ส่วนประกอบอะลูมิเนียมออกจากโรงรีดด้วยฟิล์มพาสซีฟออกไซด์ตามธรรมชาติที่มีความหนาเพียงไม่กี่นาโนเมตร ช่วยปกป้องโลหะได้นานเพียงพอสำหรับการขนส่ง แต่บางเกินไปและอ่อนเกินไปสำหรับสภาพแวดล้อมการบริการที่เกี่ยวข้องกับการเสียดสี เกลือ สารเคมี การทำความสะอาดซ้ำๆ หรือการยึดติดโครงสร้าง วิศวกรรมพื้นผิวจะแทนที่ฟิล์มธรรมชาติด้วยชั้นที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างจงใจ หรือด้วยการเคลือบที่เคลือบทับไว้

โดยปกติเป้าหมายการทำงานจะประกอบด้วยข้อกำหนดสี่ประการ: ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการสึกหรอ ลักษณะที่ปรากฏ และการยึดเกาะสำหรับสีหรือข้อต่อกาวที่ตามมา เนื่องจากข้อกำหนดเหล่านั้นมักจะขัดแย้งกัน กระบวนการจึงถูกเลือกเป็นลำดับแทนที่จะเป็นการดำเนินการเดี่ยว - การทำความสะอาด การปรับสภาพ การเจริญเติบโตของการเคลือบ การระบายสีตามที่จำเป็น และการปิดผนึกหรือการบ่ม

อโนไดซ์: การปลูกออกไซด์แทนที่จะสะสมไว้

อโนไดซ์เป็นกระบวนการแปลงเคมีไฟฟ้า โดยตัวพื้นผิวอะลูมิเนียมจะถูกใช้และสร้างใหม่เป็นแอโนดิกออกไซด์ที่มีรูพรุน รูพรุนคือสิ่งที่ทำให้กระบวนการนี้มีความหลากหลาย เนื่องจากสามารถรับสีย้อมและสารเคลือบหลุมร่องฟันได้

สีได้มาโดยการดูดซับสีย้อมเข้าไปในรูพรุนที่เปิดไว้ก่อนที่จะปิดผนึก หรือโดยการใช้สีด้วยไฟฟ้า ซึ่งมีเกลือของโลหะสะสมอยู่ในโครงสร้างรูพรุนเพื่อให้ได้โทนสีบรอนซ์และสีดำที่ทนทานต่อการซีดจางได้ดีกว่าสีย้อมออร์แกนิก การปิดผนึกจะทำให้ออกไซด์ชุ่มชื้นและปิดรูขุมขน เป็นขั้นตอนที่กำหนดว่าประสิทธิภาพการกัดกร่อนจะคงอยู่ได้นานหลายปีจากการสัมผัสกลางแจ้งหรือไม่

สำหรับงานสถาปัตยกรรม ฟิล์มขั้วบวกที่ได้รับการประเมินตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของ AAMA 611 และการทดสอบการกัดกร่อนเป็นไปตาม ASTM B117 หรือ ISO 9227 สเปรย์เกลือเป็นกลาง ความหนาของชั้นเคลือบและคุณภาพการซีลได้รับการตรวจสอบก่อนที่ชิ้นส่วนจะออกจากสายการผลิต เนื่องจากทั้งสองอย่างไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อประกอบส่วนประกอบแล้ว

การเคลือบสีฝุ่น: ความครอบคลุมสม่ำเสมอบนเรขาคณิตที่ซับซ้อน

การเคลือบสีฝุ่นถูกเคลือบด้วยไฟฟ้าสถิต ดังนั้นอนุภาคที่มีประจุจึงพันรอบขอบ ส่วนเว้า และมุมด้านใน ซึ่งปืนสเปรย์อาจพลาดได้ จากนั้นส่วนที่เคลือบจะถูกบ่มในเตาอบ ซึ่งผงจะละลาย ไหล และ-เชื่อมโยงกันเป็นฟิล์มโพลีเมอร์ต่อเนื่อง

หน้าต่างการรักษาโดยทั่วไปผงเทอร์โมเซตจะถูกบ่มที่ 180-200 องศา และเวลา-การรวมกันของอุณหภูมิจะเป็นตัวกำหนดความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามขั้นสุดท้าย

ความทนทานภายนอกเม็ดสีและระบบสารยึดเกาะที่เสถียรของรังสียูวี- ช่วยให้สีและความมันวาวคงที่เมื่ออยู่กลางแจ้ง สูตรฟลูออโรโพลีเมอร์ช่วยเพิ่มความทนทานต่อสารเคมีและสภาพอากาศสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม

ช่วงลักษณะที่ปรากฏพื้นผิวมีตั้งแต่พื้นผิวมันวาวสูงเรียบไปจนถึงพื้นผิวละเอียดและรอยยับสำหรับพื้นผิวสัมผัสและป้องกันแสงสะท้อน-

เศรษฐกิจกระบวนการสเปรย์เคลือบสามารถนำกลับมาใช้ใหม่และนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งช่วยให้การใช้วัสดุสูงเมื่อเทียบกับการพ่นสีด้วยของเหลว และการปล่อยสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายยังต่ำ

สารเคลือบคอนเวอร์ชันและสารทดแทนที่ไม่ใช่-โครเมต

สารเคลือบคอนเวอร์ชันคือฟิล์มเคมีบางๆ ที่เกิดขึ้นจากการทำปฏิกิริยากับพื้นผิวอะลูมิเนียมที่ทำความสะอาดแล้วกับอ่างบำบัด โดยแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงขนาดเลย ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีพิกัดความเผื่อต่ำ-และสำหรับการเตรียมพื้นผิวสำหรับสีหรือกาว

สารเคลือบแปลงโครเมตผลิตฟิล์มสีเหลืองถึงสีเขียวที่มีพฤติกรรมการคืนสภาพตัวเอง-และมีการระบุไว้อย่างแพร่หลายสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมการบินและอวกาศ ประสิทธิภาพได้รับการควบคุมโดย MIL-DTL-5541 พร้อมการควบคุมกระบวนการน้ำหนักการเคลือบต่อหน่วยพื้นที่

ไตรวาเลนท์โครเมียมกระบวนการให้รูปลักษณ์ที่คล้ายคลึงกันและการป้องกันการกัดกร่อนโดยไม่มีโครเมียมเฮกซะวาเลนต์ ซึ่งช่วยให้การบำบัดของเสียและการปกป้องผู้ปฏิบัติงานทำได้ง่ายขึ้น

ระบบไทเทเนียม-เซอร์โคเนียมให้โครเมียม-ฟรีฟิล์มที่เหมาะสำหรับชิ้นส่วนสถาปัตยกรรมและอุตสาหกรรมทั่วไป และเข้ากันได้กับเส้นเคลือบสีฝุ่น

การบำบัดด้วยกรดฟอสฟอริกสร้างโครงสร้างออกไซด์ละเอียดที่ปรับปรุงการยึดเกาะของกาวในชิ้นส่วนยานยนต์

การรักษาพื้นผิวทางกล

ไม่ใช่ทุกความต้องการของพื้นผิวจะได้รับการแก้ไขด้วยเคมี การบำบัดด้วยกลไกจะเปลี่ยนภูมิประเทศและสถานะความเค้นตกค้างของชั้นผิว

การขัดผิวด้วยการยิงเป็นกระบวนการหนึ่งในกลุ่มนี้ซึ่งทำหน้าที่ใต้พื้นผิว: ชั้นอัดที่ถูกเหนี่ยวนำจะชะลอการเกิดรอยแตกร้าวจากความเมื่อยล้า ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงมีการกำหนดไว้บนชิ้นส่วนอะลูมิเนียมที่โหลดแบบวนรอบ แทนที่จะเพียงเพื่อรูปลักษณ์ภายนอกเท่านั้น

การเคลือบขั้นสูงและมีประโยชน์ใช้สอย

ในกรณีที่การชุบอโนไดซ์หรือการทาสีแบบเดิมๆ นั้นไม่เพียงพอ ปฏิกิริยาออกซิเดชันของอิเล็กโทรไลต์ในพลาสมาจะเปลี่ยนพื้นผิวให้เป็นชั้นเซรามิกหนา-คล้ายออกไซด์ที่มีความต้านทานความร้อนและการสึกหรอสูง การสะสมไอทางกายภาพจะทำให้ฟิล์มไนไตรด์แข็ง เช่น อะลูมิเนียม ไททาเนียม ไนไตรด์ ไปใช้กับเครื่องมือตัดและชิ้นส่วนที่สึกหรอ เคมีของโซล-เจลให้การป้องกัน-ลายนิ้วมือที่โปร่งใสและชั้นที่ทำความสะอาดได้ง่าย-สำหรับพื้นผิวของตัวเครื่อง ในขณะที่สีนาโนคอมโพสิตจะเพิ่มความต้านทานต่อรอยขีดข่วนในการใช้งานเคลือบใส พื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจะใช้ในกรณีที่ต้องมีการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้ารอบๆ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน

การเลือกระหว่างเส้นทางเหล่านี้เป็นไปตามโหมดความล้มเหลวหลัก ชิ้นส่วนที่เสียหายจากการสึกหรอจำเป็นต้องมีชั้นแข็ง ชิ้นส่วนที่เสียหายจากการกัดกร่อนจำเป็นต้องมีสิ่งกีดขวางหรือฟิล์มซ่อมแซมตัวเอง- ส่วนที่ล้มเหลวเนื่องจากความเหนื่อยล้าจำเป็นต้องมีสนามความเครียดอัด ส่วนที่ล้มเหลวเนื่องจากการสูญเสียสีจำเป็นต้องได้รับการส่งเสริมการยึดเกาะที่ส่วนต่อประสาน

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: อโนไดซ์ช่วยปกป้องพื้นผิวอลูมิเนียมได้อย่างไร
การเจริญเติบโตทางเคมีไฟฟ้าจะเปลี่ยนพื้นผิวโลหะให้เป็นชั้นอะลูมิเนียมออกไซด์ที่มีรูพรุน การอโนไดซ์ด้วยกรดซัลฟูริกจะสร้างฟิล์มที่มีความหนาแน่นประมาณ 5-25 µm สำหรับชิ้นส่วนทางสถาปัตยกรรม การอโนไดซ์แบบแข็งในอิเล็กโทรไลต์แช่เย็นจะสร้างชั้นการสึกหรอ 50-100 µm การดูดซับสีย้อมจะเพิ่มสีก่อนการปิดผนึก และการปิดผนึกในน้ำเดือดจะทำให้ออกไซด์ชุ่มชื้นเพื่อปิดรูขุมขน

ถาม: ข้อดีหลักของการเคลือบผงคืออะไร?
การใช้งานด้วยไฟฟ้าสถิตช่วยให้ครอบคลุมรูปทรงที่ซับซ้อนได้สม่ำเสมอ การบ่มที่ 180-200 องศาทำให้เกิดโครงข่ายโพลีเมอร์เชื่อมโยง- เม็ดสีที่ทนต่อรังสียูวีทำให้สีภายนอกมีความคงตัว พื้นผิวมีพื้นผิวให้เลือกใช้เมื่อสัมผัส และเกรดฟลูออโรโพลีเมอร์ช่วยเพิ่มความทนทานต่อสารเคมีสำหรับบริการทางอุตสาหกรรม

ถาม: สารเคลือบคอนเวอร์ชันทำงานอย่างไร
พวกมันก่อตัวเป็นฟิล์มเคมีบางๆ{0}}ที่รักษาตัวเองได้โดยการทำปฏิกิริยากับพื้นผิว ระบบโครเมตใช้กับโลหะผสมการบินและอวกาศ ระบบไตรวาเลนท์โครเมียมและไททาเนียม-เซอร์โคเนียมเป็นทางเลือกที่ปราศจากโครเมียม- และการบำบัดด้วยกรดฟอสฟอริกช่วยปรับปรุงการยึดเกาะของกาวในชิ้นส่วนยานยนต์

ถาม: การบำบัดด้วยกลไกใดที่ช่วยยืดอายุความเหนื่อยล้าได้?
การขัดผิวแบบ Shot peening เนื่องจากจะทำให้เกิดชั้นความเค้นตกค้างจากแรงอัดซึ่งช่วยชะลอการเกิดรอยแตกเมื่อยล้า การขัดเงาด้วยไฟฟ้า การขัดผิวด้วยแปรง การลอกด้วยเลเซอร์ และการขัดแบบสั่นสะเทือนจะเปลี่ยนความหยาบ ลักษณะหรือเศษซาก แทนที่จะเป็นสภาวะความเค้น

ถาม: การปรับสภาพโครเมียม-ฟรีดีเท่ากับการเคลือบคอนเวอร์ชันของโครเมตหรือไม่
สำหรับชิ้นส่วนทางสถาปัตยกรรมและอุตสาหกรรมทั่วไป ฟิล์มเซอร์โคเนียมไทเทเนียม-เข้ากันได้กับระบบโครเมตในการยึดเกาะของสีและประสิทธิภาพการกัดกร่อน สำหรับโลหะผสมการบินและอวกาศที่มีความต้องการสูง- กระบวนการทางเลือกจะมีคุณสมบัติตามน้ำหนักการเคลือบและเกณฑ์การยอมรับสเปรย์เกลือเดียวกัน ก่อนที่จะอนุญาตให้ทดแทนได้