การปรับสภาพพื้นผิวเป็นเทคนิคในการสร้างชั้นผิวที่มีคุณสมบัติทางกล ทางกายภาพ และทางเคมีที่แตกต่างจากวัสดุพื้นฐาน

เป้าหมายของการปรับสภาพพื้นผิวคือการตอบสนองความต้องการด้านการใช้งานเฉพาะของผลิตภัณฑ์ เช่น ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการสึกหรอ ลวดลาย และปัจจัยอื่นๆ เทคนิคการขัดผิวด้วยเครื่องจักร การบำบัดทางเคมี การอบชุบความร้อนที่พื้นผิว และการพ่นสีที่พื้นผิว เป็นเทคนิคการปรับสภาพพื้นผิวที่ใช้กันบ่อยที่สุด จุดประสงค์ของการปรับสภาพพื้นผิวคือการทำความสะอาด ขจัดเศษโลหะ ขจัดคราบไขมัน และขจัดคราบตะกรันออกจากพื้นผิวของชิ้นงาน วันนี้เราจะมาศึกษาขั้นตอนการปรับสภาพพื้นผิวกัน

การชุบด้วยไฟฟ้าแบบสุญญากาศ การชุบด้วยไฟฟ้า การชุบอะโนไดซ์ การขัดเงาด้วยไฟฟ้า การพิมพ์แบบแพด การชุบสังกะสี การเคลือบผง การพิมพ์แบบถ่ายโอนน้ำ การพิมพ์สกรีน การอิเล็กโทรโฟเรซิส และเทคนิคการปรับสภาพพื้นผิวอื่นๆ ถูกนำมาใช้บ่อยครั้ง

1. การชุบด้วยไฟฟ้าแบบสุญญากาศ

การชุบโลหะด้วยสุญญากาศเป็นปรากฏการณ์การตกตะกอนทางกายภาพอย่างหนึ่ง โดยวัสดุเป้าหมายจะถูกแบ่งออกเป็นโมเลกุลซึ่งจะถูกดูดซับโดยวัสดุตัวนำ ทำให้เกิดชั้นผิวโลหะเทียมที่สม่ำเสมอและเรียบเนียน เมื่อก๊าซอาร์กอนถูกนำเข้าไปในสภาวะสุญญากาศและกระทบกับวัสดุเป้าหมาย

วัสดุที่เกี่ยวข้อง:

1. วัสดุหลากหลายชนิด รวมถึงโลหะ โพลิเมอร์ชนิดอ่อนและแข็ง วัสดุผสม เซรามิก และแก้ว สามารถนำมาชุบด้วยสุญญากาศได้ โดยอะลูมิเนียมเป็นวัสดุที่นิยมชุบด้วยไฟฟ้ามากที่สุด รองลงมาคือเงินและทองแดง

2. เนื่องจากความชื้นในวัสดุธรรมชาติจะส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมสุญญากาศ ดังนั้นวัสดุธรรมชาติจึงไม่เหมาะสมสำหรับการชุบด้วยสุญญากาศ

ต้นทุนกระบวนการ: ต้นทุนแรงงานสำหรับการชุบด้วยระบบสุญญากาศค่อนข้างสูง เนื่องจากชิ้นงานต้องผ่านกระบวนการพ่นเคลือบ การใส่เข้าเครื่อง การถอดออก และการพ่นเคลือบซ้ำ อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนและปริมาณของชิ้นงานก็มีผลต่อต้นทุนแรงงานเช่นกัน

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: การชุบโลหะด้วยไฟฟ้าในสภาวะสุญญากาศก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมน้อยพอๆ กับการพ่นสี

2. การขัดเงาด้วยไฟฟ้า

ด้วยความช่วยเหลือของกระแสไฟฟ้า อะตอมของชิ้นงานที่จุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์จะถูกเปลี่ยนเป็นไอออนและถูกกำจัดออกจากพื้นผิวในระหว่างกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าของ "การชุบด้วยไฟฟ้า" ซึ่งจะช่วยขจัดเสี้ยนเล็กๆ และทำให้พื้นผิวของชิ้นงานเงางามขึ้น

วัสดุที่เกี่ยวข้อง:

1. โลหะส่วนใหญ่สามารถขัดเงาด้วยกระบวนการทางไฟฟ้าได้ โดยการขัดเงาพื้นผิวสแตนเลสเป็นที่นิยมมากที่สุด (โดยเฉพาะสแตนเลสเกรดออสเทนิติกสำหรับโรงงานนิวเคลียร์)

2. เป็นไปไม่ได้ที่จะทำการขัดเงาด้วยไฟฟ้ากับวัสดุหลายชนิดพร้อมกัน หรือแม้แต่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์เดียวกัน

ต้นทุนการดำเนินงาน: เนื่องจากการขัดเงาด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์ ต้นทุนแรงงานจึงค่อนข้างต่ำ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: การขัดเงาด้วยไฟฟ้าใช้สารเคมีอันตรายน้อยกว่า ใช้งานง่าย และต้องการน้ำเพียงเล็กน้อยในการดำเนินการ นอกจากนี้ยังสามารถป้องกันการกัดกร่อนของสแตนเลสและยืดอายุการใช้งานของสแตนเลสได้อีกด้วย

3. เทคนิคการพิมพ์แบบแพด

ในปัจจุบัน เทคนิคการพิมพ์พิเศษที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งคือ ความสามารถในการพิมพ์ข้อความ กราฟิก และรูปภาพลงบนพื้นผิวของวัตถุที่มีรูปทรงไม่สม่ำเสมอ

วัสดุเกือบทุกชนิดสามารถนำมาใช้ในการพิมพ์แบบแพดได้ ยกเว้นวัสดุที่อ่อนกว่าแผ่นซิลิโคน เช่น PTFE

กระบวนการนี้มีต้นทุนแรงงานและต้นทุนแม่พิมพ์ต่ำ
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: กระบวนการนี้มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมสูง เนื่องจากใช้ได้เฉพาะกับหมึกที่ละลายน้ำได้ ซึ่งผลิตจากสารเคมีอันตราย

4. ขั้นตอนการชุบสังกะสี

เป็นวิธีการปรับปรุงพื้นผิวโดยการเคลือบโลหะผสมเหล็กด้วยชั้นสังกะสีเพื่อความสวยงามและคุณสมบัติป้องกันสนิม ชั้นสังกะสีบนพื้นผิวเป็นชั้นป้องกันทางเคมีไฟฟ้าที่สามารถหยุดการกัดกร่อนของโลหะได้ การชุบสังกะสีและการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนเป็นสองเทคนิคที่ใช้กันมากที่สุด

วัสดุที่สามารถนำมาใช้ได้: เนื่องจากกระบวนการชุบสังกะสีขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการยึดเกาะทางโลหะวิทยา จึงสามารถใช้ได้กับการเคลือบพื้นผิวของเหล็กและเหล็กกล้าเท่านั้น

ต้นทุนกระบวนการ: รอบการผลิตสั้น/ต้นทุนแรงงานปานกลาง ไม่มีต้นทุนแม่พิมพ์ เนื่องจากคุณภาพพื้นผิวของชิ้นงานขึ้นอยู่กับการเตรียมพื้นผิวก่อนการชุบสังกะสีเป็นอย่างมาก

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: กระบวนการชุบสังกะสีมีผลดีต่อสิ่งแวดล้อมโดยช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนเหล็กได้ 40-100 ปี และป้องกันการเกิดสนิมและการกัดกร่อนของชิ้นงาน นอกจากนี้ การใช้สังกะสีเหลวซ้ำๆ จะไม่ก่อให้เกิดของเสียทางเคมีหรือทางกายภาพ และชิ้นงานที่ชุบสังกะสีแล้วสามารถนำกลับเข้าถังชุบสังกะสีได้อีกครั้งเมื่อหมดอายุการใช้งาน

5. ขั้นตอนการชุบ

กระบวนการทางไฟฟ้าในการเคลือบฟิล์มโลหะบนพื้นผิวของชิ้นส่วนต่างๆ เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อการสึกหรอ การนำไฟฟ้า การสะท้อนแสง ความต้านทานการกัดกร่อน และความสวยงาม เหรียญจำนวนมากก็มีการชุบด้วยไฟฟ้าที่ชั้นนอกเช่นกัน

วัสดุที่เกี่ยวข้อง:

1. โลหะส่วนใหญ่สามารถชุบด้วยไฟฟ้าได้ แต่ความบริสุทธิ์และประสิทธิภาพของการชุบจะแตกต่างกันไปในแต่ละโลหะ โดยโลหะที่นิยมใช้มากที่สุด ได้แก่ ดีบุก โครเมียม นิกเกล เงิน ทอง และโรเดียม

2. ABS เป็นวัสดุที่นำมาชุบด้วยไฟฟ้าบ่อยที่สุด

3. เนื่องจากนิกเกิลเป็นอันตรายและระคายเคืองต่อผิวหนัง จึงไม่สามารถนำไปใช้ในการชุบโลหะด้วยไฟฟ้ากับสิ่งใดๆ ที่สัมผัสกับผิวหนังได้

ต้นทุนกระบวนการ: ไม่มีค่าใช้จ่ายเรื่องแม่พิมพ์ แต่ต้องใช้อุปกรณ์ยึดชิ้นส่วน ต้นทุนด้านเวลาแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิและชนิดของโลหะ ต้นทุนแรงงาน (ปานกลางถึงสูง) ขึ้นอยู่กับชนิดของชิ้นงานชุบแต่ละชิ้น ตัวอย่างเช่น การชุบมีดและเครื่องประดับต้องใช้แรงงานสูงมาก เนื่องจากมีมาตรฐานที่เข้มงวดด้านความทนทานและความสวยงาม จึงต้องบริหารจัดการโดยบุคลากรที่มีคุณสมบัติสูง

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: เนื่องจากกระบวนการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าใช้สารอันตรายจำนวนมาก จึงจำเป็นต้องมีการควบคุมและกำจัดสารอันตรายอย่างเชี่ยวชาญเพื่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด