กระบวนการปรับสภาพพื้นผิวทั่วไปของโลหะผสมอะลูมิเนียม

วัสดุโลหะที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่เหล็กกล้าไร้สนิม, โลหะผสมอลูมิเนียมบริสุทธิ์โปรไฟล์อลูมิเนียม, สังกะสีโลหะผสมทองเหลืองเป็นต้น บทความนี้เน้นไปที่อะลูมิเนียมและโลหะผสมของอะลูมิเนียมเป็นหลัก โดยแนะนำกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวทั่วไปหลายวิธีที่ใช้กับวัสดุเหล่านี้

อะลูมิเนียมและโลหะผสมของอะลูมิเนียมมีคุณสมบัติในการแปรรูปได้ง่าย มีวิธีการเคลือบผิวที่หลากหลาย และให้ผลลัพธ์ทางด้านรูปลักษณ์ที่ดี จึงถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์ต่างๆ ผมเคยดูวิดีโอที่แสดงวิธีการแปรรูปเปลือกของแล็ปท็อป Apple จากโลหะผสมอะลูมิเนียมชิ้นเดียวโดยใช้เครื่องจักร CNC และผ่านกระบวนการเคลือบผิวหลายขั้นตอน ซึ่งประกอบด้วยกระบวนการหลักหลายอย่าง เช่น การกัด CNC การขัดเงา การกัดผิวมันเงา และการดึงลวด

สำหรับอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม การตกแต่งพื้นผิวส่วนใหญ่ได้แก่ การกัด/ตัดผิวมันเงา การพ่นทราย การขัดเงา การดึงลวด การชุบอะโนไดซ์ การพ่นสี เป็นต้น

1. การกัด/ตัดผิวมันเงาสูง

การใช้เครื่องจักร CNC ที่มีความแม่นยำสูงในการตัดชิ้นส่วนอลูมิเนียมหรือโลหะผสมอลูมิเนียมบางส่วน ทำให้เกิดบริเวณที่เงาวาวเฉพาะจุดบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น เคสโลหะของโทรศัพท์มือถือบางรุ่นจะถูกกัดเป็นวงกลมที่มีมุมลบเหลี่ยมเงาวาว ในขณะที่ชิ้นส่วนโลหะขนาดเล็กบางชิ้นจะถูกกัดเป็นร่องตรงตื้นๆ ที่เงาวาวหนึ่งหรือหลายร่องเพื่อเพิ่มความสว่างให้กับพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ กรอบโลหะของทีวีระดับไฮเอนด์บางรุ่นก็ใช้กระบวนการกัดเงาวาวนี้เช่นกัน ในระหว่างการกัด/ตัดเงาวาว ความเร็วของหัวกัดมีความสำคัญมาก ยิ่งความเร็วสูงเท่าไร บริเวณที่ตัดก็จะยิ่งเงาวาวมากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน หากความเร็วต่ำเกินไปจะไม่เกิดแสงสะท้อนและมีแนวโน้มที่จะเห็นรอยเครื่องมือได้ง่าย

2. การพ่นทราย

กระบวนการพ่นทรายหมายถึงการใช้กระแสทรายความเร็วสูงในการปรับสภาพพื้นผิวโลหะ รวมถึงการทำความสะอาดและทำให้พื้นผิวโลหะหยาบขึ้น เพื่อให้ได้ความสะอาดและความหยาบในระดับหนึ่งบนพื้นผิวของชิ้นส่วนอะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียม กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของพื้นผิวชิ้นส่วน ปรับปรุงความต้านทานต่อความล้าของชิ้นส่วน แต่ยังช่วยเพิ่มการยึดเกาะระหว่างพื้นผิวเดิมของชิ้นส่วนกับสารเคลือบ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อความทนทานของฟิล์มเคลือบและการปรับระดับและการตกแต่งของสารเคลือบ พบว่าในผลิตภัณฑ์บางชนิด ผลลัพธ์ของการสร้างพื้นผิวสีเงินมุกด้านด้วยการพ่นทรายยังคงมีความน่าสนใจมาก เนื่องจากกระบวนการพ่นทรายทำให้พื้นผิววัสดุโลหะมีลักษณะด้านที่ละเอียดอ่อนยิ่งขึ้น

3. การขัดเงา

การขัดเงาหมายถึงกระบวนการใช้กลไก เคมี หรือไฟฟ้าเคมี เพื่อลดความหยาบของพื้นผิวชิ้นงานให้ได้พื้นผิวที่เรียบและเงางาม การขัดเงาบนเปลือกผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของขนาดหรือรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นงาน (เนื่องจากจุดประสงค์ไม่ได้คำนึงถึงการประกอบ) แต่เพื่อทำให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียนหรือเงางามเหมือนกระจก

กระบวนการขัดเงาหลักๆ ได้แก่ การขัดเงาเชิงกล การขัดเงาทางเคมี การขัดเงาด้วยไฟฟ้า การขัดเงาด้วยคลื่นอัลตราโซนิค การขัดเงาด้วยของเหลว และการขัดเงาด้วยสารขัดแม่เหล็ก ในผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคหลายชนิด ชิ้นส่วนอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมมักจะถูกขัดเงาโดยใช้การขัดเงาเชิงกลและการขัดเงาด้วยไฟฟ้า หรือการผสมผสานของทั้งสองวิธีนี้ หลังจากขัดเงาเชิงกลและการขัดเงาด้วยไฟฟ้าแล้ว พื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมจะมีความเงางามคล้ายกับพื้นผิวกระจกของสแตนเลส กระจกโลหะมักให้ความรู้สึกเรียบง่าย ทันสมัย ​​และหรูหรา ทำให้ผู้คนรู้สึกชื่นชอบผลิตภัณฑ์นั้นๆ อย่างมาก อย่างไรก็ตาม กระจกโลหะจำเป็นต้องแก้ปัญหาเรื่องรอยนิ้วมือ

4. การชุบอะโนไดซ์

โดยส่วนใหญ่แล้ว ชิ้นส่วนอะลูมิเนียม (รวมถึงอะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียม) ไม่เหมาะสำหรับการชุบด้วยไฟฟ้าและจะไม่ใช้วิธีชุบด้วยไฟฟ้า แต่จะใช้วิธีทางเคมี เช่น การชุบอะโนไดซ์ ในการปรับสภาพพื้นผิวแทน การชุบด้วยไฟฟ้าบนชิ้นส่วนอะลูมิเนียมนั้นยากและซับซ้อนกว่าการชุบด้วยไฟฟ้าบนวัสดุโลหะ เช่น เหล็ก โลหะผสมสังกะสี และทองแดง สาเหตุหลักคือ ชิ้นส่วนอะลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะเกิดฟิล์มออกไซด์บนออกซิเจน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อการยึดเกาะของชั้นเคลือบชุบด้วยไฟฟ้า เมื่อแช่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ศักย์ไฟฟ้าลบของอะลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะถูกแทนที่ด้วยไอออนโลหะที่มีศักย์ไฟฟ้าบวก ทำให้ส่งผลกระทบต่อการยึดเกาะของชั้นเคลือบชุบด้วยไฟฟ้า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของชิ้นส่วนอะลูมิเนียมมีค่ามากกว่าโลหะอื่นๆ ซึ่งจะส่งผลต่อแรงยึดเกาะระหว่างชั้นเคลือบกับชิ้นส่วนอะลูมิเนียม และอะลูมิเนียมเป็นโลหะแอมโฟเทอริกที่ไม่เสถียรมากนักในสารละลายชุบด้วยไฟฟ้าที่เป็นกรดและด่าง

การชุบอะโนไดซ์หมายถึงการออกซิเดชันทางไฟฟ้าเคมีของโลหะหรือโลหะผสม ยกตัวอย่างเช่น อะลูมิเนียมและผลิตภัณฑ์โลหะผสมอะลูมิเนียม (เรียกว่าผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียม) โดยนำผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมไปวางในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่เหมาะสมเป็นขั้วบวก ภายใต้สภาวะและกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสม จะเกิดฟิล์มอะลูมิเนียมออกไซด์ขึ้นบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียม ฟิล์มอะลูมิเนียมออกไซด์นี้ช่วยเพิ่มความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอของพื้นผิวผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียม เพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน และยังใช้ประโยชน์จากความสามารถในการดูดซับของรูพรุนขนาดเล็กจำนวนมากในชั้นฟิล์มออกไซด์บางๆ ทำให้พื้นผิวของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมมีสีสันสวยงามและสดใสหลากหลายสี เพิ่มความหลากหลายในการแสดงออกของสีและเพิ่มความสวยงาม การชุบอะโนไดซ์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะผสมอะลูมิเนียม

การชุบอะโนไดซ์ยังสามารถทำให้บริเวณเฉพาะบนผลิตภัณฑ์มีสีที่แตกต่างกันได้ เช่น การชุบอะโนไดซ์สองสี วิธีนี้จะทำให้ลักษณะของโลหะบนผลิตภัณฑ์สะท้อนให้เห็นถึงความแตกต่างของสีสองสี และสะท้อนถึงความหรูหราที่เป็นเอกลักษณ์ของผลิตภัณฑ์ได้ดียิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม กระบวนการชุบอะโนไดซ์สองสีนั้นซับซ้อนและมีต้นทุนสูง

5. การดึงลวด

กระบวนการดึงเส้นลวดบนพื้นผิวเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างเป็นที่ยอมรับ โดยใช้การเจียรเพื่อสร้างเส้นที่สม่ำเสมอลงบนพื้นผิวของชิ้นงานโลหะเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สวยงาม การดึงเส้นลวดบนพื้นผิวโลหะสามารถสะท้อนพื้นผิวของวัสดุโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพและถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์ต่างๆ เป็นวิธีการตกแต่งพื้นผิวโลหะที่นิยมใช้และได้รับการยอมรับจากผู้ใช้จำนวนมาก ตัวอย่างเช่น เอฟเฟ็กต์การดึงเส้นลวดบนพื้นผิวโลหะมักใช้กับชิ้นส่วนผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ปลายของหมุดข้อต่อโลหะของโคมไฟตั้งโต๊ะ มือจับประตู แผงตกแต่งล็อค แผงควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก เตาสแตนเลส แผงแล็ปท็อป ฝาครอบโปรเจ็กเตอร์ เป็นต้น การดึงเส้นลวดสามารถสร้างเอฟเฟ็กต์คล้ายผ้าซาตินได้ เช่นเดียวกับเอฟเฟ็กต์อื่นๆ ที่พร้อมสำหรับการดึงเส้นลวด

ตามลักษณะพื้นผิวที่แตกต่างกัน การดึงลวดโลหะสามารถแบ่งออกเป็น การดึงลวดตรง การดึงลวดแบบไม่เป็นระเบียบ การดึงลวดแบบเกลียว เป็นต้น ลักษณะเส้นลวดที่ได้จากการดึงลวดนั้นมีความหลากหลายมาก เทคโนโลยีการดึงลวดสามารถแสดงเส้นลวดละเอียดได้อย่างชัดเจนบนพื้นผิวของชิ้นส่วนโลหะ ในทางสายตา สามารถอธิบายได้ว่าเป็นประกายเงางามของเส้นผมละเอียดบนโลหะด้าน ทำให้ผลิตภัณฑ์ดูมีเทคโนโลยีและทันสมัย

6. การพ่น

จุดประสงค์ของการพ่นสีเคลือบผิวบนชิ้นส่วนอลูมิเนียมนั้น ไม่เพียงแต่เพื่อปกป้องพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังเพื่อเพิ่มความสวยงามให้กับชิ้นส่วนอลูมิเนียมอีกด้วย การพ่นสีเคลือบผิวชิ้นส่วนอลูมิเนียมส่วนใหญ่ประกอบด้วย การเคลือบด้วยไฟฟ้า การพ่นผงด้วยไฟฟ้าสถิต การพ่นของเหลวด้วยไฟฟ้าสถิต และการพ่นฟลูออโรคาร์บอน

สำหรับการพ่นเคลือบด้วยไฟฟ้า สามารถใช้ร่วมกับการชุบอะโนไดซ์ได้ จุดประสงค์ของการเตรียมพื้นผิวด้วยการชุบอะโนไดซ์คือการกำจัดคราบไขมัน สิ่งสกปรก และฟิล์มออกไซด์ตามธรรมชาติออกจากพื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียม และเพื่อสร้างฟิล์มอะโนไดซ์ที่สม่ำเสมอและมีคุณภาพสูงบนพื้นผิวที่สะอาด หลังจากชุบอะโนไดซ์และพ่นสีด้วยไฟฟ้าแล้ว จึงทำการเคลือบด้วยไฟฟ้า ชั้นเคลือบที่ได้จากการเคลือบด้วยไฟฟ้าจะมีความสม่ำเสมอและบาง มีความโปร่งใสสูง ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อสภาพอากาศสูง และมีคุณสมบัติในการยึดเกาะกับพื้นผิวโลหะได้ดี

การพ่นสีฝุ่นด้วยระบบไฟฟ้าสถิตเป็นกระบวนการพ่นสีฝุ่นลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียมโดยใช้ปืนพ่นสีฝุ่น ทำให้เกิดชั้นฟิล์มโพลีเมอร์อินทรีย์ ซึ่งมีบทบาทหลักในการป้องกันและตกแต่ง หลักการทำงานของการพ่นสีฝุ่นด้วยระบบไฟฟ้าสถิตนั้นอธิบายได้โดยย่อว่า คือการใช้แรงดันไฟฟ้าลบสูงกับปืนพ่นสีฝุ่น ต่อสายดินให้กับชิ้นงานที่ต้องการพ่นสี ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าสถิตแรงดันสูงระหว่างปืนพ่นกับชิ้นงาน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการพ่นสีฝุ่น

การพ่นเคลือบด้วยไฟฟ้าสถิตแบบของเหลว หมายถึงกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวโดยการใช้ปืนพ่นไฟฟ้าสถิตพ่นเคลือบของเหลวลงบนพื้นผิวของโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียม เพื่อสร้างฟิล์มโพลีเมอร์อินทรีย์ที่ทั้งป้องกันและตกแต่งพื้นผิว

การพ่นฟลูออโรคาร์บอน หรือที่รู้จักกันในชื่อ “น้ำมันคิวเรียม” เป็นกระบวนการพ่นคุณภาพสูงที่มีราคาสูง ชิ้นส่วนที่ผ่านกระบวนการพ่นนี้จะมีคุณสมบัติทนทานต่อการซีดจาง น้ำค้างแข็ง ฝนกรด และการกัดกร่อนอื่นๆ ได้ดีเยี่ยม ทนทานต่อการแตกร้าวและรังสียูวีสูง และสามารถทนต่อสภาพอากาศที่รุนแรงได้ การเคลือบฟลูออโรคาร์บอนคุณภาพสูงจะมีประกายโลหะ สีสันสดใส และให้ความรู้สึกสามมิติที่ชัดเจน กระบวนการพ่นฟลูออโรคาร์บอนค่อนข้างซับซ้อนและโดยทั่วไปต้องมีการพ่นหลายครั้ง ก่อนการพ่นจะต้องดำเนินการตามกระบวนการเตรียมพื้นผิวหลายขั้นตอน ซึ่งค่อนข้างซับซ้อนและต้องการมาตรฐานสูง