Perkhidmatan rawatan permukaan

Beberapa rawatan permukaan logam biasa dan kaedah pemilihannya

 

 

Sebagai bahan yang digunakan secara meluas dalam industri dan kehidupan harian, peningkatan dan perlindungan prestasi logam sentiasa menjadi tumpuan penyelidikan dalam bidang sains bahan. Teknologi rawatan permukaan logam memberikan logam sifat baharu seperti rintangan kakisan, rintangan haus, dan estetika dengan mengubah komposisi kimia atau struktur fizikal permukaan logam. Berikut memperkenalkan beberapa rawatan permukaan logam yang biasa digunakan untuk rujukan dan pemilihan dalam reka bentuk struktur mekanikal.

Menggembleng

Definisi: Logam bergalvani boleh ditakrifkan sebagai logam yang telah dirawat dengan proses galvani untuk memendapkan lapisan zink pada permukaan logam untuk mengelakkan karat. Secara amnya, proses galvanizing adalah untuk membenamkan logam dalam zink panas untuk membentuk lapisan zink yang mempunyai ikatan kimia dengan permukaan logam, dengan itu menyediakan salutan pelindung.

 

 

Permohonan: Banyak logam boleh tergalvani, tetapi yang paling biasa ialah keluli dan besi. Logam ferus, termasuk keluli tuang, besi tuang, besi tuang boleh ditempa, keluli gulung panas dan keluli gulung sejuk, selalunya tergalvani. Sebaliknya, logam bukan ferus seperti kuprum atau aluminium tidak menghasilkan salutan tergalvani akibat daripada proses tergalvani.

Proses Galvanisasi: Proses galvanisasi terdiri daripada tiga peringkat utama: termasuk: Penyediaan permukaan, galvanisasi sebenar, dan pasca rawatan. Adalah penting untuk menyediakan permukaan dengan betul dan mengikut langkah yang betul selepas proses galvanizing untuk memastikan kefungsian dan estetika salutan.

 

 

Cara ia berfungsi: Semasa proses megalvani, zink berinteraksi dengan besi dalam logam untuk membentuk lapisan aloi yang keras. Lapisan pelindung ini membantu melindungi logam asas daripada agen menghakis, termasuk asid, bes dan persekitaran gas, dengan itu memanjangkan hayat logam asas. Lapisan zink pelindung ini juga bertindak sebagai lapisan korban; jika terdedah, ia akan terhakis lebih cepat daripada logam asas, sekali gus melindunginya daripada karat dan kakisan. Rawatan lain, seperti chromating, boleh meningkatkan sifat perlindungan logam tergalvani, itulah sebabnya ia digunakan secara meluas dalam industri pembinaan, automotif dan pembuatan.

Jenis Proses Galvanizing

Galvanizing Hot-Dip

Galvanizing hot-dip, atau hot-dip galvanizing, ialah proses di mana logam yang dibersihkan dengan betul dicelup ke dalam zink cair. Zink bercantum dengan substrat logam untuk membentuk ikatan metalurgi, mewujudkan lapisan pelindung. Kaedah ini cepat dan murah, tetapi boleh menghasilkan lapisan ketebalan yang berbeza-beza.

Pra-Galvanizing

Pra-Galvanizing dilakukan semasa peringkat pertama pembuatan keluli. Lembaran logam dibersihkan, melalui tab mandi zink, dan digulung. Walaupun ini menghasilkan salutan seragam, ia boleh mencipta kawasan terdedah daripada proses pembuatan lain.

Elektro-Galvanizing

Electro-Galvanizing menggunakan elektrolit dan arus elektrik untuk menyebabkan ion zink melekat pada keluli. Kaedah ini menghasilkan lapisan bahan salutan yang tepat dan konsisten, tetapi secara amnya kurang daripada galvanizing hot-dip.

Oleh itu, setiap kaedah galvanizing mempunyai kelebihan dan kekurangannya, dan adalah penting untuk memilih teknologi yang paling sesuai untuk projek anda.

Pemilihan keluli tergalvani dan aluminium

Aluminium dan keluli bergalvani digunakan secara meluas dalam banyak industri kerana sifat fizikal dan kimianya yang unik. Keluli bergalvani terkenal dengan ketahanan yang sangat baik dan rintangan kakisan, dan sering digunakan dalam pembuatan kereta, membina bumbung dan pembinaan pagar. Pada masa yang sama, aluminium menonjol kerana ketumpatannya yang rendah dan kekuatan khusus yang tinggi, memainkan peranan penting dalam bidang pengangkutan seperti penerbangan, navigasi, pengangkutan rel, serta dalam pembinaan dan kejuruteraan elektrik.

Dalam pembuatan bilah kipas, walaupun kedua-dua keluli tergalvani dan aluminium digunakan, kepingan aluminium tergalvani lebih disukai kerana beratnya yang lebih rendah. Walau bagaimanapun, untuk saluran sistem HVAC dan perumah kipas, kepingan keluli tergalvani adalah bahan pilihan kerana keberkesanan kos dan kemudahan pemprosesannya.

Dari segi kemuluran, aluminium menang dengan kemuluran yang sangat baik dan boleh dibentuk dengan mudah ke dalam pelbagai bentuk tanpa kehilangan kekuatan yang wujud. Sebagai perbandingan, walaupun keluli tergalvani juga mempunyai tahap kemuluran tertentu, prestasinya sedikit lebih rendah daripada aluminium dari segi bentuk dan pembentukan. Apabila berhadapan dengan projek yang memerlukan pembentukan atau reka bentuk yang kompleks, aluminium adalah bahan pilihan kerana fleksibilitinya. Perlu diingat bahawa keluli juga boleh dibentuk dengan lebih bebas selepas rawatan haba, walaupun proses ini lebih rumit dari segi teknikal.

 

 

Kelebihan:

Lapisan zink pada permukaan keluli melindungi bahagian daripada kakisan dengan bertindak sebagai lapisan korban yang terhakis sebelum substrat.

Ia terikat kuat pada substrat. Oleh itu, tidak ada risiko mengelupas.

Logam zink secara relatifnya lebih murah daripada kromium dan nikel. Oleh itu, penyaduran zink adalah lebih kos efektif daripada penyaduran elektrik lain.

Kestabilan terma adalah satu lagi kelebihan penyaduran zink.

Kerumitan geometri substrat tidak menjejaskan proses pemendapan zink.

Penggunaan salutan zink untuk melindungi bahagian logam meningkatkan kekonduksian asal bahagian substrat, terutamanya untuk bahan ferus.

Kelemahan:

Salutan yang lebih tebal (biasanya > 25 µm) boleh menyebabkan kerosakkan dan keretakan lapisan zink.

Gas hidrogen boleh memasuki keluli semasa proses elektrolisis dan boleh menyebabkan risiko kekosongan dan kegagalan.

Penampilan visual mungkin merosot dari semasa ke semasa.

Ia terhad kepada persekitaran yang terdedah kepada klorida, terutamanya apabila membandingkan penyaduran krom dengan penyaduran zink.

 

 

Kelebihan:

Ia memberikan rintangan haus, rintangan kakisan, rintangan calar, kekerasan dan geseran rendah pada bahagian atau komponen bersalut.

Kemasan krom berkilat dan reflektif yang cantik menjadikannya sesuai untuk meningkatkan prestasi dan penampilan.

Kelalaian kimia krom kepada bahan kimia, pelarut dan minyak tertentu boleh melindungi komponen di bawahnya daripada faktor luaran ini.

Penyaduran jenis ini juga boleh membetulkan penyelewengan dan ketidaksempurnaan permukaan kecil.

Permukaan bersalut krom mudah dibersihkan.

Kelemahan:

Krom mentah lebih mahal daripada logam bersalut lain, jadi rawatan permukaan ini lebih mahal daripada rawatan permukaan lain.

Penggunaan kromium heksavalen mungkin menimbulkan risiko kesihatan. Oleh itu, sistem kawalan yang ketat diperlukan dalam proses ini.

Apabila salutan rosak atau terkelupas, ia sukar untuk dibaiki.

Mencapai salutan krom seragam pada bentuk yang kompleks boleh menjadi mencabar.

 

 

 

Kelebihan:

Sifat Penyaduran Nikel yang Disyorkan Menjadikan permukaan utama kalis haus, tahan lelasan dan tahan kakisan.

Ia boleh meningkatkan kekonduksian elektrik bahan kerja.

Penyaduran nikel tanpa elektro memastikan penyaduran seragam walaupun untuk geometri kompleks seperti lubang dan alur dalaman.

Penyaduran nikel memberikan penampilan perak yang terang dan berkilat.

Oleh kerana sifat terma nikel, bahagian bersalut nikel boleh menahan suhu tinggi.

Kelemahan:

Ia mempamerkan lengai kepada beberapa bahan kimia seperti alkali, petroleum, air masin, dan beberapa asid lembut. Logam saduran ini lebih mahal, menjadikan proses penyaduran elektrik mahal.

Keliangan nikel menyebabkan kakisan dan rintangan hausnya secara relatifnya lebih rendah daripada penyaduran zink dan krom.

Permukaan bersalut nikel memerlukan pembersihan dan pengilapan yang kerap untuk mengekalkan kemasan dalam jangka masa panjang.

 

 

Pasif

Pasif ialah kaedah rawatan permukaan kalis karat yang meningkatkan rintangan kakisan logam dengan bertindak balas secara kimia dengan permukaan logam untuk membentuk lapisan oksida.

 

 

Skop permohonan

Pasif biasanya digunakan untuk bahan logam seperti keluli tahan karat dan aloi aluminium.

Ciri-ciri proses

Proses pempasifan merangkumi langkah-langkah seperti pembersihan, perendaman, rawatan agen pempasifan, peneutralan, pembersihan, dan pengeringan udara. Kos pempasifan adalah agak rendah kerana harga agen pempasifan adalah agak rendah, dan ia harus diselesaikan. Walau bagaimanapun, mungkin terdapat sejumlah kecil ion logam di permukaan selepas pempasifan, yang akan memberi kesan tertentu kepada alam sekitar.

Prinsip pempasifan keluli tahan karat: Kromium dalam keluli tahan karat bertindak balas dengan oksigen di udara untuk membentuk lapisan kromium oksida terpasif dengan sifat anti-karat, manakala besi bebas dalam aloi mempercepatkan kakisan. Ini melarutkan besi bebas dan menambah baik lapisan kromium oksida, menjadikan logam lebih tahan kakisan.

 

Anodizing

Definisi: Anodizing ialah proses elektrolitik yang meningkatkan saiz lapisan oksida pada permukaan logam, menjadikannya lebih tahan kakisan. Kaedah ini digunakan terutamanya untuk aluminium.

 

 

Proses

·Penyediaan: Aloi aluminium dibersihkan dan diletakkan dalam elektrolit asid sulfurik.

·Proses elektrolitik: Aluminium digunakan sebagai anod dan bahan yang tidak bertindak balas dengan elektrolit, seperti keluli tahan karat, nikel atau karbon, digunakan sebagai katod.

·Pembentukan oksida: Apabila voltan dikenakan, anod menghasilkan oksigen, yang bertindak balas dengan aluminium untuk membentuk lapisan aluminium oksida.

Jenis elektrolit dan kesannya:

·Pada 10 darjah , 15–25% asid sulfurik membentuk lapisan oksida kira-kira 25µm/jam pada bahagian tersebut.

·Asid oksalik dan asid sulfurik pada 30 darjah membentuk lapisan oksida kira-kira 0 mm sejam.

·10% asid kromik pada 38–42 darjah membentuk lapisan oksida kira-kira 15µm/jam.

Kelebihan

·Ketahanan: Permukaan menjadi lebih padat dan lebih tahan haus.

·Rayuan estetik: Anodisasi juga boleh menghasilkan permukaan yang kusam, tetapi ia boleh diwarnakan kepada warna kekal.

· Salutan yang lebih baik: Permukaan yang kasar juga bermanfaat untuk mengecat dan bentuk salutan lain kerana ia melekat lebih baik pada permukaan bertekstur.

Anodizing amat sesuai untuk bahagian yang memerlukan rintangan haus, rintangan kakisan dan estetika.

Pilihan antara anodizing dan pasif

1. Jika ia hanya untuk mengelakkan karat atau kakisan pada permukaan logam, dan pengurangan kos adalah pertimbangan utama, maka pempasifan adalah pilihan yang baik. Jika anda perlu meningkatkan kebolehoksidaan, kekerasan dan ketahanan permukaan logam, dan tidak kisah dengan kos yang agak tinggi, anda boleh memilih anodizing.

2. Ambang kerosakan laser pempasifan dan pengoksidaan arka mikro adalah lebih tinggi, manakala ambang kerosakan penyaduran nikel kimia, permukaan beranod hitam dan keras beranod lebih rendah. [Sumber literatur: China Laser 43 Jilid 12: Pengaruh proses rawatan permukaan pada kapasiti kerosakan laser aloi aluminium]

Anodisasi hitam

Bahagian aluminium yang dihasilkan memperoleh permukaan pelindung dan cantik melalui proses anodisasi hitam. Ia memberikan kemasan matte hitam dan meningkatkan rintangan kakisan, rintangan haus dan rintangan lelasan.

(Sisipkan gambar)

Anodisasi hitam bermula dengan proses anodisasi biasa, dan kemudian aluminium anodisasi merendam pigmen ke dalam pewarna hitam melalui liang lapisan aluminium oksida yang terbentuk.

 

Filem kimia

Filem kimia atau salutan penukaran kromat adalah satu lagi proses pempasifan yang digunakan pada aluminium. Ia melibatkan merendam permukaan logam dalam larutan kimia dan kemudian menyembur atau memberusnya. Rawatan ini tidak mengubah dimensi logam dan boleh digunakan sebagai asas untuk salutan organik lain. Filem kimia juga digunakan untuk membaiki permukaan anodized dan menyediakan permukaan untuk anodizing berikutnya. Lapisan akhir boleh menjadi warna kuning telus atau sawo matang, yang menyebabkan warna kuning muncul pada logam yang dirawat.

 

Penyaduran elektrik

Proses penyaduran elektrik memendapkan satu logam ke permukaan logam lain melalui hidrolisis berasid. Dalam proses ini, logam yang akan disadur digunakan sebagai katod (bercas negatif) dan anod korban (bercas positif), seperti perak, digunakan. Sebagai contoh, anod perak korban boleh mendepositkan katod keluli atau aluminium. Penyaduran elektrik ialah proses yang membantu meningkatkan rintangan kakisan dan kekuatan sesuatu bahagian.

 

 

 

Salutan serbuk adalah proses kering di mana serbuk kering digunakan pada substrat. Ia berbeza daripada salutan cecair yang menggunakan pelarut penyejat: proses salutan serbuk melibatkan penyemburan elektrostatik diikuti dengan pengawetan salutan dengan haba atau cahaya UV. Serbuk yang boleh digunakan boleh sama ada termoplastik atau termoset. Di samping itu, ia memberikan permukaan yang lebih keras, lebih seragam daripada salutan tradisional, menjadikannya lebih berkesan. Serbuk polimer boleh digunakan dengan mudah pada logam seperti aluminium dan keluli, memberikan permukaan kemasan yang keras dan menarik.

 

 

 

Salutan Teflon (PTFE) raja plastik

Teflon, semburan Teflon, ketebalan lebih kurang 50-100um

Contoh aplikasi: periuk salutan, pisau pemotong panas, penggelek

Julat suhu: jangka panjang 240-260 darjah, jangka pendek melebihi 300

Ciri-ciri proses:

1. Permukaan licin. Lekapan telefon bimbit, bahagian kamera, penggelek

2. Pelincir sendiri, meningkatkan rintangan haus. Gelang getah, gelang omboh, pemutar, rel gelongsor, gear, omboh

3. Tidak melekat, pemegang ikatan. Produk anti-gam, gula, penggelek penekan filem, mesin salutan

4. Rintangan suhu tinggi, rintangan hentaman, penebat, tiada kerapuhan pada suhu rendah, tiada lebur pada suhu tinggi

5. Rintangan kakisan, hampir tiada kakisan