กระบวนการพื้นผิวทั่วไปของโลหะผสมอะลูมิเนียม

วัสดุโลหะที่ใช้กันทั่วไปได้แก่ สแตนเลส โลหะผสมอลูมิเนียม โปรไฟล์อลูมิเนียมบริสุทธิ์ โลหะผสมสังกะสี ทองเหลือง ฯลฯ บทความนี้มุ่งเน้นไปที่อลูมิเนียมและโลหะผสมของอลูมิเนียมเป็นหลัก โดยจะแนะนำกระบวนการบำบัดพื้นผิวทั่วไปหลายๆ อย่างที่ใช้กับอลูมิเนียม

อะลูมิเนียมและโลหะผสมมีลักษณะเฉพาะคือ ง่ายต่อการประมวลผล มีวิธีการเคลือบพื้นผิวที่หลากหลาย และเอฟเฟกต์ภาพที่ดี และถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์หลายชนิด ครั้งหนึ่ง ฉันเคยดูวิดีโอแนะนำวิธีการประมวลผลเปลือกของแล็ปท็อป Apple จากโลหะผสมอะลูมิเนียมชิ้นเดียวโดยใช้เครื่องจักร CNC และผ่านกระบวนการเคลือบพื้นผิวหลายขั้นตอน ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการหลักหลายขั้นตอน เช่น การกัด CNC การขัด การกัดแบบมันวาว และการดึงลวด

สำหรับอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม การบำบัดพื้นผิวส่วนใหญ่ประกอบด้วย การกัดแบบเงาสูง/การตัดแบบเงาสูง การพ่นทราย การขัด การดึงลวด การชุบอโนไดซ์ การพ่น ฯลฯ

1. การกัดแบบมันวาวสูง/การตัดแบบมันวาวสูง

การใช้เครื่องจักร CNC ที่มีความแม่นยำสูงในการตัดชิ้นส่วนอลูมิเนียมหรือโลหะผสมอลูมิเนียมบางส่วน ส่งผลให้พื้นผิวผลิตภัณฑ์มีความสว่างเฉพาะจุด ตัวอย่างเช่น เปลือกโลหะของโทรศัพท์มือถือบางชิ้นถูกกัดด้วยวงกลมที่มีมุมเฉียงที่สว่าง ในขณะที่ชิ้นส่วนโลหะขนาดเล็กบางชิ้นถูกกัดด้วยร่องตรงตื้นที่สว่างหนึ่งหรือหลายร่องเพื่อเพิ่มความสว่างให้กับพื้นผิวผลิตภัณฑ์ กรอบโลหะทีวีระดับไฮเอนด์บางชิ้นยังใช้กระบวนการกัดมันวาวสูงนี้ด้วย ในระหว่างการกัดมันวาวสูง/การตัดมันวาวสูง ความเร็วของเครื่องตัดกัดจะค่อนข้างเฉพาะเจาะจง ยิ่งความเร็วสูงเท่าไร การตัดก็จะยิ่งสว่างขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน จะไม่มีเอฟเฟกต์ไฮไลต์ใดๆ และมีแนวโน้มที่จะเกิดเส้นเครื่องมือ

2. การพ่นทราย

กระบวนการพ่นทรายหมายถึงการใช้การไหลของทรายความเร็วสูงในการบำบัดพื้นผิวโลหะ รวมถึงการทำความสะอาดและการทำให้ผิวโลหะหยาบ เพื่อให้ได้ความสะอาดและความหยาบในระดับหนึ่งบนพื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม ไม่เพียงแต่สามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของพื้นผิวชิ้นส่วน ปรับปรุงความต้านทานต่อความเมื่อยล้าของชิ้นส่วน แต่ยังเพิ่มการยึดเกาะระหว่างพื้นผิวเดิมของชิ้นส่วนและการเคลือบ ซึ่งมีประโยชน์มากขึ้นสำหรับความทนทานของฟิล์มเคลือบ และการปรับระดับและการตกแต่งของการเคลือบ พบว่าในผลิตภัณฑ์บางชนิด ผลของการสร้างพื้นผิวเงินมุกด้านผ่านการพ่นทรายยังคงน่าดึงดูดมาก เนื่องจากการพ่นทรายทำให้พื้นผิววัสดุโลหะมีพื้นผิวด้านที่ละเอียดอ่อนยิ่งขึ้น

3. การขัดเงา

การขัดเงาหมายถึงกระบวนการที่ใช้กลไก เคมี หรือไฟฟ้าเคมีเพื่อลดความหยาบของพื้นผิวชิ้นงานเพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบและเงางาม การขัดเงาบนเปลือกผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของขนาดหรือความแม่นยำของรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นงาน (เนื่องจากจุดประสงค์ไม่ใช่เพื่อพิจารณาการประกอบ) แต่เพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบหรือมีลักษณะมันวาวเหมือนกระจก

กระบวนการขัดส่วนใหญ่ประกอบด้วยการขัดด้วยกลไก การขัดด้วยสารเคมี การขัดด้วยไฟฟ้า การขัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง การขัดด้วยของเหลว และการขัดด้วยสารกัดกร่อนแม่เหล็ก ในผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคจำนวนมาก ชิ้นส่วนอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมมักขัดโดยใช้การขัดด้วยกลไกและการขัดด้วยไฟฟ้า หรือการรวมกันของสองวิธีนี้ หลังจากการขัดด้วยกลไกและการขัดด้วยไฟฟ้า พื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมสามารถให้ลักษณะที่คล้ายกับพื้นผิวกระจกของสแตนเลส กระจกโลหะมักจะให้ความรู้สึกเรียบง่าย แฟชั่น และหรูหราแก่ผู้คน ทำให้พวกเขารู้สึกถึงความรักต่อผลิตภัณฑ์โดยไม่คำนึงถึงราคา กระจกโลหะจำเป็นต้องแก้ปัญหาการพิมพ์ลายนิ้วมือ

4. การชุบอะโนไดซ์

ในกรณีส่วนใหญ่ ชิ้นส่วนอลูมิเนียม (รวมถึงอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม) ไม่เหมาะสำหรับการชุบด้วยไฟฟ้าและไม่ผ่านการชุบด้วยไฟฟ้า แต่จะใช้กรรมวิธีทางเคมี เช่น การชุบอโนไดซ์ สำหรับการเคลือบผิว การชุบด้วยไฟฟ้าบนชิ้นส่วนอลูมิเนียมนั้นยากและซับซ้อนกว่าการชุบด้วยไฟฟ้าบนวัสดุโลหะ เช่น เหล็ก โลหะผสมสังกะสี และทองแดง เหตุผลหลักคือ ชิ้นส่วนอลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะสร้างฟิล์มออกไซด์บนออกซิเจน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการยึดเกาะของสารเคลือบชุบด้วยไฟฟ้า เมื่อจุ่มลงในอิเล็กโทรไลต์ ศักย์อิเล็กโทรดเชิงลบของอลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะถูกแทนที่ด้วยไอออนของโลหะที่มีศักยภาพเป็นบวก จึงส่งผลกระทบต่อการยึดเกาะของชั้นชุบด้วยไฟฟ้า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของชิ้นส่วนอลูมิเนียมมีค่ามากกว่าของโลหะอื่น ซึ่งจะส่งผลต่อแรงยึดเกาะระหว่างสารเคลือบและชิ้นส่วนอลูมิเนียม อลูมิเนียมเป็นโลหะแอมโฟเทอริกซึ่งไม่เสถียรมากในสารละลายชุบด้วยไฟฟ้าที่เป็นกรดและด่าง

การเกิดออกซิเดชันแบบอะโนดิกหมายถึงการเกิดออกซิเดชันทางเคมีไฟฟ้าของโลหะหรือโลหะผสม โดยนำอลูมิเนียมและผลิตภัณฑ์โลหะผสมอลูมิเนียม (เรียกอีกอย่างว่าผลิตภัณฑ์อลูมิเนียม) เป็นตัวอย่าง โดยผลิตภัณฑ์อลูมิเนียมจะถูกวางไว้ในอิเล็กโทรไลต์ที่เกี่ยวข้องเป็นขั้วบวก ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะและกระแสไฟฟ้าภายนอก จะมีการสร้างชั้นของฟิล์มออกไซด์ของอลูมิเนียมบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์อลูมิเนียม ชั้นของฟิล์มออกไซด์ของอลูมิเนียมนี้ช่วยเพิ่มความแข็งของพื้นผิวและความต้านทานการสึกหรอของผลิตภัณฑ์อลูมิเนียม เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์อลูมิเนียม และยังใช้ประโยชน์จากความสามารถในการดูดซับของไมโครพรอปจำนวนมากในชั้นบางของฟิล์มออกไซด์ ทำให้พื้นผิวของผลิตภัณฑ์อลูมิเนียมมีสีสันสวยงามและสดใสหลากหลาย เพิ่มความสมบูรณ์ให้กับการแสดงสีของผลิตภัณฑ์อลูมิเนียมและเพิ่มความสวยงาม การอะโนไดซ์ใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะผสมอลูมิเนียม

การชุบอโนไดซ์สามารถทำให้ผลิตภัณฑ์มีสีที่แตกต่างกันได้ เช่น การชุบอโนไดซ์สองสี วิธีนี้ทำให้ลักษณะโลหะของผลิตภัณฑ์สะท้อนการเปรียบเทียบสีสองสีและสะท้อนถึงความเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวของผลิตภัณฑ์ได้ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม กระบวนการชุบอโนไดซ์สองสีนั้นซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูง

5.การวาดลวด

กระบวนการวาดลวดพื้นผิวเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างเป็นผู้ใหญ่ซึ่งสร้างเส้นปกติบนพื้นผิวของชิ้นงานโลหะผ่านการเจียรเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การตกแต่ง การวาดลวดพื้นผิวโลหะสามารถสะท้อนพื้นผิวของวัสดุโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพและใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์หลายชนิด เป็นวิธีการบำบัดพื้นผิวโลหะทั่วไปและได้รับความนิยมจากผู้ใช้จำนวนมาก ตัวอย่างเช่น เอฟเฟกต์การวาดลวดโลหะมักใช้กับชิ้นส่วนผลิตภัณฑ์ เช่น หน้าปลายของหมุดข้อต่อโลหะของโคมไฟตั้งโต๊ะ มือจับประตู แผงแต่งล็อค แผงควบคุมเครื่องใช้ในบ้านขนาดเล็ก เตาสแตนเลส แผงแล็ปท็อป ฝาครอบโปรเจ็กเตอร์ ฯลฯ การวาดลวดสามารถสร้างเอฟเฟกต์คล้ายซาตินได้ รวมถึงเอฟเฟกต์อื่นๆ ที่พร้อมสำหรับการวาดลวด

ตามเอฟเฟกต์พื้นผิวที่แตกต่างกัน การวาดลวดโลหะสามารถแบ่งออกได้เป็นลวดตรง ลวดไม่เป็นระเบียบ การวาดลวดเกลียว เป็นต้น เอฟเฟกต์เส้นของการวาดลวดสามารถแตกต่างกันได้มาก รอยลวดละเอียดสามารถแสดงได้อย่างชัดเจนบนพื้นผิวของชิ้นส่วนโลหะโดยใช้เทคโนโลยีการวาดลวด เมื่อมองดู อาจอธิบายได้ว่าเป็นประกายผมละเอียดที่เปล่งประกายในโลหะด้าน ทำให้ผลิตภัณฑ์ดูมีเทคโนโลยีและทันสมัย

6. การฉีดพ่น

จุดประสงค์ของการพ่นพื้นผิวชิ้นส่วนอลูมิเนียมนั้นไม่เพียงแต่จะปกป้องพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเพิ่มเอฟเฟกต์รูปลักษณ์ของชิ้นส่วนอลูมิเนียมด้วย การพ่นพื้นผิวชิ้นส่วนอลูมิเนียมนั้นประกอบด้วยการเคลือบด้วยไฟฟ้า การพ่นผงไฟฟ้าสถิต การพ่นเฟสของเหลวไฟฟ้าสถิต และการพ่นฟลูออโรคาร์บอนเป็นหลัก

สำหรับการพ่นแบบอิเล็กโทรโฟเรติก สามารถใช้ร่วมกับการชุบอโนไดซ์ได้ วัตถุประสงค์ของการเตรียมการชุบอโนไดซ์คือเพื่อขจัดคราบไขมัน สิ่งสกปรก และฟิล์มออกไซด์ธรรมชาติออกจากพื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียม และเพื่อสร้างฟิล์มอโนไดซ์ที่สม่ำเสมอและมีคุณภาพสูงบนพื้นผิวที่สะอาด หลังจากการชุบอโนไดซ์และการลงสีด้วยไฟฟ้าของชิ้นส่วนอลูมิเนียมแล้ว จะมีการเคลือบผิวด้วยอิเล็กโทรโฟเรติก การเคลือบที่เกิดจากการเคลือบด้วยอิเล็กโทรโฟเรติกจะสม่ำเสมอและบาง มีความโปร่งใสสูง ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อสภาพอากาศสูง และมีความสัมพันธ์กับพื้นผิวโลหะ

การพ่นผงไฟฟ้าสถิตย์เป็นกระบวนการพ่นเคลือบผงลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียมผ่านปืนพ่นผง ซึ่งจะสร้างชั้นฟิล์มโพลิเมอร์อินทรีย์ซึ่งทำหน้าที่หลักในการปกป้องและตกแต่ง หลักการทำงานของการพ่นผงไฟฟ้าสถิตย์อธิบายโดยย่อว่าคือการพ่นแรงดันไฟฟ้าลบสูงไปที่ปืนพ่นผง ต่อสายดินกับชิ้นงานที่เคลือบไว้ และสร้างสนามไฟฟ้าสถิตย์แรงดันสูงระหว่างปืนพ่นและชิ้นงาน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการพ่นผง

การพ่นแบบเฟสของเหลวไฟฟ้าสถิตหมายถึงกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวโดยการพ่นเคลือบของเหลวลงบนพื้นผิวของโปรไฟล์โลหะผสมอะลูมิเนียมผ่านปืนพ่นไฟฟ้าสถิตเพื่อสร้างฟิล์มโพลีเมอร์อินทรีย์ป้องกันและตกแต่ง

การพ่นฟลูออโรคาร์บอน หรือที่เรียกอีกอย่างว่า “น้ำมันคูเรียม” เป็นกระบวนการพ่นระดับไฮเอนด์ที่มีราคาสูง ชิ้นส่วนที่ใช้กระบวนการพ่นนี้มีความทนทานต่อการซีดจาง น้ำค้างแข็ง ฝนกรด และการกัดกร่อนอื่นๆ ได้ดี ทนต่อการแตกร้าวและทนต่อรังสี UV ได้ดี และสามารถทนต่อสภาพอากาศที่รุนแรงได้ การเคลือบฟลูออโรคาร์บอนคุณภาพสูงมีความแวววาวแบบโลหะ สีสันสดใส และความรู้สึกสามมิติที่ชัดเจน กระบวนการพ่นฟลูออโรคาร์บอนค่อนข้างซับซ้อนและโดยทั่วไปต้องใช้การพ่นหลายครั้ง ก่อนการพ่น จำเป็นต้องดำเนินการกระบวนการเตรียมการล่วงหน้าหลายชุด ซึ่งค่อนข้างซับซ้อนและต้องการข้อกำหนดสูง