กระบวนการพื้นผิวทั่วไปของโลหะผสมอลูมิเนียม

วัสดุโลหะที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ สแตนเลส โลหะผสมอลูมิเนียม โปรไฟล์อลูมิเนียมบริสุทธิ์ โลหะผสมสังกะสี ทองเหลือง ฯลฯ บทความนี้มุ่งเน้นไปที่อลูมิเนียมและโลหะผสมของอลูมิเนียมเป็นหลัก โดยแนะนำกระบวนการบำบัดพื้นผิวทั่วไปหลายๆ อย่างที่ใช้กับอลูมิเนียม

อะลูมิเนียมและโลหะผสมมีคุณสมบัติเด่นคือ ง่ายต่อการแปรรูป เคลือบผิวอย่างพิถีพิถัน และให้ผลลัพธ์ทางสายตาที่ดี จึงนิยมนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์หลากหลายชนิด ครั้งหนึ่งผมเคยดูวิดีโอสาธิตวิธีแปรรูปเปลือกของแล็ปท็อป Apple จากอะลูมิเนียมอัลลอยด์ชิ้นเดียวโดยใช้เครื่องจักรซีเอ็นซี และผ่านกระบวนการเคลือบผิวหลายขั้นตอน ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการหลักหลายขั้นตอน เช่น การกัดซีเอ็นซี การขัดเงา การกัดความเงาสูง และการดึงลวด

สำหรับอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม การบำบัดพื้นผิวส่วนใหญ่ประกอบด้วย การกัดแบบเงาสูง/การตัดแบบเงาสูง การพ่นทราย การขัด การดึงลวด การชุบอะโนไดซ์ การพ่น ฯลฯ

1. การกัดแบบเงาสูง/การตัดแบบเงาสูง

การใช้เครื่องจักร CNC ที่มีความแม่นยำสูงในการตัดชิ้นส่วนอะลูมิเนียมหรือโลหะผสมอะลูมิเนียมบางชิ้น ทำให้เกิดพื้นที่สว่างเฉพาะจุดบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น เปลือกโลหะโทรศัพท์มือถือบางชิ้นถูกกัดด้วยมุมลบคมวงกลม ในขณะที่ชิ้นส่วนโลหะขนาดเล็กบางชิ้นถูกกัดด้วยร่องตรงตื้นๆ สว่างหนึ่งหรือหลายร่องเพื่อเพิ่มความสว่างให้กับพื้นผิวผลิตภัณฑ์ กรอบโลหะสำหรับทีวีระดับไฮเอนด์บางรุ่นก็ใช้กระบวนการกัดความเงาสูงนี้เช่นกัน ในระหว่างการกัดความเงาสูง/การตัดความเงาสูง ความเร็วของหัวกัดจะค่อนข้างเฉพาะเจาะจง ยิ่งความเร็วสูงเท่าไหร่ ก็ยิ่งทำให้ชิ้นงานมีความสว่างมากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน วิธีนี้จะไม่ทำให้เกิดเอฟเฟกต์แสงจ้าและมีแนวโน้มที่จะเกิดเส้นคมของเครื่องมือ

2. การพ่นทราย

กระบวนการพ่นทราย หมายถึง การใช้กระแสทรายความเร็วสูงในการปรับสภาพพื้นผิวโลหะ รวมถึงการทำความสะอาดและการขัดผิวโลหะ เพื่อให้ได้พื้นผิวที่สะอาดและเรียบเนียนของชิ้นส่วนอะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียม กระบวนการนี้ไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของพื้นผิวชิ้นส่วน ปรับปรุงความต้านทานต่อความล้าของชิ้นส่วน และยังช่วยเพิ่มการยึดเกาะระหว่างพื้นผิวเดิมของชิ้นส่วนกับสารเคลือบ ซึ่งส่งผลดีต่อความทนทานของฟิล์มเคลือบ และการปรับระดับและการตกแต่งของสารเคลือบ พบว่าในบางผลิตภัณฑ์ ผลลัพธ์ของการสร้างพื้นผิวสีเงินมุกด้านผ่านการพ่นทรายยังคงน่าสนใจอย่างมาก เนื่องจากการพ่นทรายทำให้พื้นผิววัสดุโลหะมีพื้นผิวด้านที่ละเอียดอ่อนยิ่งขึ้น

3. การขัดเงา

การขัดเงา หมายถึงกระบวนการที่ใช้กลไก เคมี หรือไฟฟ้าเคมี เพื่อลดความหยาบของพื้นผิวชิ้นงาน เพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบและเงางาม การขัดเงาบนเปลือกผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของขนาดหรือรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นงาน (เนื่องจากจุดประสงค์ไม่ใช่การพิจารณาการประกอบ) แต่เพื่อให้พื้นผิวเรียบเนียนหรือมีลักษณะมันวาวเหมือนกระจก

กระบวนการขัดส่วนใหญ่ประกอบด้วยการขัดด้วยเครื่องจักร การขัดด้วยสารเคมี การขัดด้วยไฟฟ้า การขัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก การขัดด้วยของเหลว และการขัดด้วยแม่เหล็ก ในสินค้าอุปโภคบริโภคจำนวนมาก ชิ้นส่วนอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมมักถูกขัดเงาโดยใช้วิธีการขัดด้วยเครื่องจักรและการขัดด้วยไฟฟ้า หรือการผสมผสานวิธีการทั้งสองวิธีนี้ หลังจากการขัดด้วยเครื่องจักรและการขัดด้วยไฟฟ้า พื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมจะมีลักษณะคล้ายคลึงกับพื้นผิวกระจกของสแตนเลส กระจกโลหะมักให้ความรู้สึกเรียบง่าย ทันสมัย ​​และหรูหรา ทำให้พวกเขารู้สึกหลงรักผลิตภัณฑ์อย่างที่สุด กระจกโลหะจำเป็นต้องแก้ปัญหาการพิมพ์ลายนิ้วมือ

4. การชุบอะโนไดซ์

ในกรณีส่วนใหญ่ ชิ้นส่วนอะลูมิเนียม (รวมถึงอะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียม) ไม่เหมาะสำหรับการชุบด้วยไฟฟ้าและไม่ได้ผ่านการชุบด้วยไฟฟ้า แต่จะใช้วิธีการทางเคมี เช่น การชุบอโนไดซ์ สำหรับการชุบผิว การชุบด้วยไฟฟ้าบนชิ้นส่วนอะลูมิเนียมนั้นยากและซับซ้อนกว่าการชุบด้วยไฟฟ้าบนวัสดุโลหะ เช่น เหล็ก โลหะผสมสังกะสี และทองแดง สาเหตุหลักคือ ชิ้นส่วนอะลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะเกิดฟิล์มออกไซด์บนออกซิเจน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการยึดเกาะของสารเคลือบชุบด้วยไฟฟ้า เมื่อจุ่มลงในอิเล็กโทรไลต์ ศักย์ไฟฟ้าลบของอะลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะถูกแทนที่ด้วยไอออนของโลหะที่มีศักย์ไฟฟ้าค่อนข้างบวก ส่งผลต่อการยึดเกาะของชั้นเคลือบชุบด้วยไฟฟ้า ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของชิ้นส่วนอะลูมิเนียมมีค่ามากกว่าโลหะอื่นๆ ซึ่งจะส่งผลต่อแรงยึดเกาะระหว่างสารเคลือบและชิ้นส่วนอะลูมิเนียม อะลูมิเนียมเป็นโลหะแอมโฟเทอริกที่ไม่เสถียรมากนักในสารละลายชุบด้วยไฟฟ้าที่เป็นกรดและด่าง

การเกิดออกซิเดชันแบบแอโนด (Anodic oxidation) หมายถึงการเกิดออกซิเดชันทางเคมีไฟฟ้าของโลหะหรือโลหะผสม ยกตัวอย่างเช่น อะลูมิเนียมและผลิตภัณฑ์โลหะผสมอะลูมิเนียม (หรือที่เรียกว่าผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียม) ผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมจะถูกวางลงในอิเล็กโทรไลต์ที่เกี่ยวข้องในรูปของแอโนด ภายใต้สภาวะเฉพาะและกระแสไฟฟ้าภายนอก จะเกิดชั้นฟิล์มอะลูมิเนียมออกไซด์ขึ้นบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียม ชั้นฟิล์มอะลูมิเนียมออกไซด์นี้ช่วยเพิ่มความแข็งผิวและความต้านทานการสึกหรอของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียม เพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียม และยังใช้ประโยชน์จากความสามารถในการดูดซับของไมโครพอร์จำนวนมากในชั้นฟิล์มออกไซด์บางๆ ทำให้พื้นผิวของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมมีสีสันสวยงามและสดใสหลากหลายรูปแบบ เพิ่มสีสันและความสวยงามของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียม การอะโนไดซ์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในโลหะผสมอะลูมิเนียม

การชุบอโนไดซ์ยังสามารถสร้างสีสันให้กับผลิตภัณฑ์เฉพาะจุดได้ เช่น การชุบอโนไดซ์สองสี วิธีนี้ทำให้รูปลักษณ์โลหะของผลิตภัณฑ์สะท้อนการเปรียบเทียบสีสองสีและสะท้อนถึงเอกลักษณ์เฉพาะตัวของผลิตภัณฑ์ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม กระบวนการชุบอโนไดซ์สองสีมีความซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูง

5. การวาดลวด

กระบวนการดึงลวดผิวเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างก้าวหน้า โดยสร้างเส้นเรียบสม่ำเสมอบนพื้นผิวชิ้นงานโลหะผ่านการเจียรเพื่อให้ได้ลวดลายที่สวยงาม การดึงลวดผิวโลหะสามารถสะท้อนพื้นผิวของวัสดุโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพ และนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์หลายประเภท เป็นวิธีการปรับสภาพพื้นผิวโลหะที่นิยมใช้กันทั่วไปและเป็นที่นิยมในหมู่ผู้ใช้จำนวนมาก ยกตัวอย่างเช่น เทคนิคการดึงลวดโลหะมักนิยมใช้กับชิ้นส่วนผลิตภัณฑ์ เช่น ปลายด้านของหมุดยึดโลหะของโคมไฟตั้งโต๊ะ มือจับประตู แผงล็อค แผงควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก เตาสแตนเลส แผงแล็ปท็อป ฝาครอบโปรเจคเตอร์ เป็นต้น การดึงลวดสามารถสร้างลวดลายคล้ายซาติน รวมถึงลวดลายอื่นๆ ที่พร้อมสำหรับการดึงลวด

การวาดเส้นลวดโลหะสามารถแบ่งตามลักษณะพื้นผิวที่แตกต่างกันได้ เช่น การวาดเส้นลวดตรง การวาดเส้นลวดแบบมีระเบียบ การวาดเส้นลวดแบบเกลียว เป็นต้น ลักษณะเส้นลวดของการวาดเส้นลวดอาจแตกต่างกันไปอย่างมาก รอยเส้นลวดละเอียดสามารถแสดงได้อย่างชัดเจนบนพื้นผิวของชิ้นส่วนโลหะด้วยเทคโนโลยีการวาดเส้นลวด เมื่อมองด้วยสายตา จะเห็นได้ว่าเส้นลวดมีความแวววาวเป็นประกายเงางามบนโลหะด้าน ให้ความรู้สึกถึงเทคโนโลยีและแฟชั่น

6. การฉีดพ่น

วัตถุประสงค์ของการพ่นพื้นผิวบนชิ้นส่วนอะลูมิเนียมไม่เพียงแต่เพื่อปกป้องพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังช่วยเสริมรูปลักษณ์ของชิ้นส่วนอะลูมิเนียมอีกด้วย การพ่นชิ้นส่วนอะลูมิเนียมส่วนใหญ่ประกอบด้วยการเคลือบด้วยไฟฟ้า การพ่นผงไฟฟ้าสถิต การพ่นเฟสของเหลวไฟฟ้าสถิต และการพ่นฟลูออโรคาร์บอน

สำหรับการพ่นแบบอิเล็กโทรโฟเรติก สามารถใช้ร่วมกับการชุบอโนไดซ์ได้ วัตถุประสงค์ของการเตรียมผิวอโนไดซ์คือการกำจัดคราบไขมัน สิ่งสกปรก และฟิล์มออกไซด์ธรรมชาติออกจากพื้นผิวของชิ้นส่วนอะลูมิเนียม และสร้างฟิล์มอโนไดซ์คุณภาพสูงและสม่ำเสมอบนพื้นผิวที่สะอาด หลังจากการชุบอโนไดซ์และการลงสีด้วยไฟฟ้าบนชิ้นส่วนอะลูมิเนียมแล้ว จะมีการเคลือบผิวด้วยอิเล็กโทรโฟเรติก การเคลือบด้วยอิเล็กโทรโฟเรติกจะมีความสม่ำเสมอและบาง มีความโปร่งใสสูง ทนทานต่อการกัดกร่อน ทนต่อสภาพอากาศ และมีคุณสมบัติยึดเกาะกับพื้นผิวโลหะได้ดี

การพ่นผงไฟฟ้าสถิต คือ กระบวนการพ่นผงเคลือบลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วนอะลูมิเนียมผ่านปืนพ่นผง ทำให้เกิดชั้นฟิล์มโพลิเมอร์อินทรีย์ ซึ่งส่วนใหญ่มีบทบาทในการป้องกันและตกแต่ง หลักการทำงานของการพ่นผงไฟฟ้าสถิต อธิบายโดยย่อคือ การจ่ายแรงดันไฟฟ้าลบสูงให้กับปืนพ่นผง ต่อสายดินกับชิ้นงานที่เคลือบไว้ ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าสถิตแรงดันสูงระหว่างปืนพ่นและชิ้นงาน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการพ่นผง

การพ่นแบบเฟสของเหลวไฟฟ้าสถิตหมายถึงกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวโดยการพ่นเคลือบของเหลวลงบนพื้นผิวของโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมผ่านปืนพ่นไฟฟ้าสถิตเพื่อสร้างฟิล์มโพลีเมอร์อินทรีย์ป้องกันและตกแต่ง

การพ่นฟลูออโรคาร์บอน หรือที่รู้จักกันในชื่อ “น้ำมันคูเรียม” เป็นกระบวนการพ่นคุณภาพสูงที่มีราคาสูง ชิ้นส่วนที่ใช้กระบวนการพ่นนี้มีความทนทานต่อการซีดจาง น้ำค้างแข็ง ฝนกรด และการกัดกร่อนอื่นๆ ได้อย่างดีเยี่ยม ทนทานต่อการแตกร้าวและรังสี UV ได้อย่างดีเยี่ยม และสามารถทนต่อสภาพอากาศที่รุนแรงได้ การเคลือบฟลูออโรคาร์บอนคุณภาพสูงมีความแวววาวแบบโลหะ สีสันสดใส และให้ภาพสามมิติที่ชัดเจน กระบวนการพ่นฟลูออโรคาร์บอนค่อนข้างซับซ้อนและโดยทั่วไปต้องผ่านการพ่นหลายครั้ง ก่อนการพ่น จำเป็นต้องผ่านกระบวนการเตรียมผิวหลายขั้นตอน ซึ่งค่อนข้างซับซ้อนและต้องการข้อกำหนดสูง