ครบเครื่องที่สุด! กระบวนการชุบผิวโลหะ

ผลของการรักษาพื้นผิว:
1. ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิว และชะลอ กำจัด และซ่อมแซมการเปลี่ยนแปลงและความเสียหายของพื้นผิววัสดุ
2. ทำให้วัสดุธรรมดาได้พื้นผิวที่มีฟังก์ชั่นพิเศษ
3. ประหยัดพลังงาน ลดต้นทุน และปรับปรุงสิ่งแวดล้อม
การจำแนกประเภทของกระบวนการชุบผิวโลหะ
คำอธิบายการจำแนกประเภทของกระบวนการชุบผิว
เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวจะเปลี่ยนสัณฐานวิทยาของพื้นผิว องค์ประกอบของเฟส โครงสร้างจุลภาค สถานะข้อบกพร่อง และสถานะความเค้นของวัสดุด้วยวิธีการทางกายภาพและทางเคมีเพื่อให้ได้กระบวนการบำบัดพื้นผิวที่มีประสิทธิภาพที่ต้องการองค์ประกอบทางเคมีของพื้นผิววัสดุยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
เทคโนโลยีการผสมพื้นผิวช่วยให้วัสดุที่เพิ่มเข้ามาสามารถเข้าสู่เมทริกซ์ผ่านวิธีการทางกายภาพเพื่อสร้างชั้นอัลลอยด์เพื่อให้ได้กระบวนการบำบัดพื้นผิวที่มีคุณสมบัติที่จำเป็น
เทคโนโลยีฟิล์มแปลงพื้นผิวเป็นกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวที่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุที่เติมด้วยเมทริกซ์เพื่อสร้างฟิล์มแปลงเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ต้องการ
เทคโนโลยีการจำลองพื้นผิวเป็นกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวที่ช่วยให้วัสดุที่เพิ่มเข้ามาสามารถทำให้เกิดการชุบและเคลือบบนพื้นผิวของพื้นผิวด้วยวิธีการทางกายภาพและทางเคมีเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพตามที่ต้องการเมทริกซ์ไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของสารเคลือบ
เทคโนโลยีการปรับพื้นผิว เทคโนโลยีการผสมพื้นผิว เทคโนโลยีฟิล์มแปลงพื้นผิว และเทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิว

1、 เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนพื้นผิว
1. การชุบผิวแข็ง
การชุบผิวหมายถึงวิธีการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับพื้นผิวของชิ้นส่วนหลังจากการชุบแข็งชั้นผิวด้วยการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วโดยไม่เปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างส่วนกลางของเหล็ก
วิธีการหลักในการดับพื้นผิว ได้แก่ การดับเปลวไฟและการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ และแหล่งความร้อนทั่วไป ได้แก่ เปลวไฟ เช่น ออกซีอะเซทิลีนหรือออกซีโพรเพน
2. การเสริมความแข็งแรงของผิวด้วยเลเซอร์
การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวด้วยเลเซอร์คือการใช้ลำแสงเลเซอร์แบบโฟกัสเพื่อยิงที่พื้นผิวของชิ้นงาน ให้ความร้อนวัสดุที่บางมากบนพื้นผิวของชิ้นงานจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนเฟสหรือจุดหลอมเหลวในเวลาอันสั้น จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว ระยะเวลาสั้น ๆ ในการชุบแข็งผิวชิ้นงาน
การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นการรักษาความเข้มแข็งของการเปลี่ยนแปลงด้วยเลเซอร์ การรักษาโลหะผสมของพื้นผิวด้วยเลเซอร์ และการรักษาการหุ้มด้วยเลเซอร์
การชุบแข็งผิวด้วยเลเซอร์มีบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเล็กน้อย การเสียรูปเล็กน้อย และการทำงานที่สะดวกส่วนใหญ่จะใช้สำหรับชิ้นส่วนที่มีการเสริมความแข็งแกร่งในท้องถิ่น เช่น แม่พิมพ์เปล่า เพลาข้อเหวี่ยง ลูกเบี้ยว เพลาลูกเบี้ยว เพลาร่องฟัน รางนำเครื่องมือที่มีความแม่นยำ เครื่องตัดเหล็กความเร็วสูง เกียร์ และซับสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

3. ยิงพีนิง
Shot peening เป็นเทคโนโลยีในการพ่นกระสุนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจำนวนมากลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วน เช่นเดียวกับค้อนขนาดเล็กจำนวนนับไม่ถ้วนที่กระทบกับพื้นผิวโลหะ เพื่อให้พื้นผิวและพื้นผิวย่อยของชิ้นส่วนมีการเปลี่ยนรูปพลาสติกบางอย่างเพื่อให้เกิดการเสริมความแข็งแรง
Shot peening สามารถปรับปรุงความแข็งแรงทางกล, ความต้านทานการสึกหรอ, ความต้านทานความล้าและความต้านทานการกัดกร่อนของชิ้นส่วน;นิยมใช้สำหรับการปูพื้นผิวและการขจัดคราบตะกรันขจัดความเค้นตกค้างของการหล่อ การตีขึ้นรูป และการเชื่อม

4. กลิ้ง
การกลิ้งเป็นกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวที่ใช้ลูกกลิ้งแข็งหรือลูกกลิ้งกดพื้นผิวของชิ้นงานที่หมุนอยู่ที่อุณหภูมิห้องและเคลื่อนไปตามทิศทางของ generatrix เพื่อทำให้พื้นผิวชิ้นงานเสียรูปและแข็งตัว เพื่อให้ได้พื้นผิวที่ถูกต้อง เรียบ และแข็งแรงขึ้น หรือ รูปแบบเฉพาะ
มักใช้สำหรับชิ้นส่วนธรรมดา เช่น ทรงกระบอก กรวย และระนาบ
5. การวาดลวด
การวาดลวดหมายถึงวิธีการรักษาพื้นผิวที่ทำให้โลหะผ่านแม่พิมพ์โดยบังคับภายใต้การกระทำของแรงภายนอก พื้นที่หน้าตัดของโลหะถูกบีบอัด และได้รับรูปร่างและขนาดของพื้นที่หน้าตัดที่ต้องการ ซึ่งเรียกว่าลวดโลหะ กระบวนการวาด
สามารถวาดเป็นเส้นตรง เส้นสุ่ม ระลอกคลื่น และเส้นเกลียวตามความต้องการในการตกแต่ง
6. การขัดเงา
การขัดเป็นวิธีการตกแต่งเพื่อปรับแต่งพื้นผิวของชิ้นส่วนโดยทั่วไป สามารถรับได้เฉพาะพื้นผิวที่เรียบเท่านั้น และไม่สามารถปรับปรุงหรือรักษาความแม่นยำในการตัดเฉือนดั้งเดิมได้ด้วยสภาวะก่อนการตัดเฉือนที่แตกต่างกัน ค่า Ra หลังการขัดเงาสามารถเข้าถึง 1.6~0.008 μ m。

โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นการขัดแบบเครื่องกลและการขัดด้วยสารเคมี
2、 เทคโนโลยีการผสมพื้นผิว
1. การอบชุบด้วยความร้อนด้วยสารเคมี
กระบวนการทั่วไปของเทคโนโลยีการผสมพื้นผิวคือการรักษาความร้อนที่พื้นผิวด้วยสารเคมี ซึ่งเป็นกระบวนการบำบัดความร้อนที่วางชิ้นงานไว้ในตัวกลางเฉพาะเพื่อให้ความร้อนและฉนวน เพื่อให้อะตอมที่ใช้งานในตัวกลางแทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมี และโครงสร้างของผิวชิ้นงานแล้วเปลี่ยนประสิทธิภาพการทำงาน
เมื่อเทียบกับการชุบผิวแล้ว การอบชุบด้วยความร้อนด้วยสารเคมีไม่เพียงแต่เปลี่ยนโครงสร้างพื้นผิวของเหล็กเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กอีกด้วยตามองค์ประกอบต่าง ๆ ที่แทรกซึม การบำบัดด้วยความร้อนด้วยสารเคมีสามารถแบ่งออกเป็นคาร์บูไรเซชัน แอมโมเนีย การเจาะหลายองค์ประกอบ การแทรกซึมขององค์ประกอบอื่น ๆ ฯลฯ กระบวนการบำบัดด้วยความร้อนด้วยสารเคมีประกอบด้วยสามกระบวนการพื้นฐาน: การสลายตัว การดูดซับ และการแพร่กระจาย

วิธีการหลักสองวิธีในการอบชุบด้วยความร้อนที่ผิวด้วยสารเคมีคือคาร์บูไรซิ่งและไนไตรดิ้ง
คอนทราสต์คาร์บูไรซิ่งและไนไตรดิ้ง
วัตถุประสงค์ เพื่อปรับปรุงความแข็งผิว ความต้านทานการสึกหรอ และความล้าของชิ้นงาน ในขณะเดียวกันก็รักษาความเหนียวที่ดีของหัวใจปรับปรุงความแข็งผิว ทนต่อการสึกหรอ ความล้า และต้านทานการกัดกร่อนของชิ้นงาน
วัสดุประกอบด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ 0.1-0.25% Cยิ่งคาร์บอนสูง แกนยิ่งต่ำเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางที่ประกอบด้วย Cr, Mo, Al, Ti และ V.
วิธีการทั่วไป: คาร์บูไรซิ่งด้วยแก๊ส, คาร์บูไรซิ่งที่เป็นของแข็ง, คาร์บูไรซิ่งแบบสุญญากาศ, แก๊สไนไตรดิ้งและไอออนไนไตรดิ้ง
อุณหภูมิ 900~950 ℃ 500~570 ℃
ความหนาของพื้นผิวโดยทั่วไปคือ 0.5 ~ 2 มม. ไม่เกิน 0.6 ~ 0.7mr
มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนเครื่องจักรกล เช่น เกียร์ เพลา เพลาลูกเบี้ยว ฯลฯ ของเครื่องบิน รถยนต์ และรถแทรกเตอร์ใช้สำหรับชิ้นส่วนที่มีความต้านทานการสึกหรอและความต้องการที่แม่นยำสูง รวมทั้งชิ้นส่วนที่ทนต่อความร้อน ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานการกัดกร่อนเช่น เพลาเครื่องมือขนาดเล็ก เกียร์โหลดเบา และเพลาข้อเหวี่ยงที่สำคัญ

3、 เทคโนโลยีฟิล์มแปลงพื้นผิว
1. ใส่ร้ายป้ายสีและฟอสเฟต
การทำให้เป็นสีดำ: กระบวนการให้ความร้อนเหล็กหรือชิ้นส่วนเหล็กจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมในไอน้ำในอากาศหรือสารเคมีเพื่อสร้างฟิล์มออกไซด์สีน้ำเงินหรือสีดำบนพื้นผิวนอกจากนี้ยังกลายเป็นสีน้ำเงิน
ฟอสเฟต: กระบวนการของชิ้นงาน (เหล็กหรืออลูมิเนียมหรือสังกะสี) แช่ในสารละลายฟอสเฟต (สารละลายกรดฟอสเฟตบางชนิด) เพื่อสะสมชั้นฟิล์มแปลงฟอสเฟตผลึกที่ไม่ละลายน้ำบนพื้นผิวซึ่งเรียกว่าฟอสเฟต
2. อโนไดซ์
ส่วนใหญ่หมายถึงอโนไดซ์ของอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียมอโนไดซ์หมายถึงกระบวนการแช่ชิ้นส่วนอลูมิเนียมหรือโลหะผสมอลูมิเนียมในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกรด ซึ่งทำหน้าที่เป็นแอโนดภายใต้การกระทำของกระแสไฟภายนอก และสร้างฟิล์มออกซิเดชันป้องกันการกัดกร่อนที่ผสานเข้ากับพื้นผิวของชิ้นส่วนอย่างแน่นหนาฟิล์มออกไซด์นี้มีลักษณะพิเศษ เช่น การป้องกัน การตกแต่ง ฉนวน และความต้านทานการสึกหรอ
ก่อนทำอโนไดซ์ ขัดเงา ล้างไขมัน ทำความสะอาดและเตรียมผิวอื่น ๆ ให้ดำเนินการ ตามด้วยการล้าง ระบายสี และปิดผนึก
การใช้งาน: มักใช้สำหรับการป้องกันชิ้นส่วนพิเศษของรถยนต์และเครื่องบิน ตลอดจนการตกแต่งงานฝีมือและผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์ประจำวัน

4、 เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิว
1. การพ่นด้วยความร้อน
การพ่นด้วยความร้อนคือการให้ความร้อนและหลอมโลหะหรือวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ และเป่าและพ่นอย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวของชิ้นงานด้วยก๊าซอัดเพื่อสร้างสารเคลือบที่ยึดติดกับพื้นผิวอย่างแน่นหนาเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ต้องการจาก พื้นผิวของชิ้นงาน
เทคโนโลยีการพ่นด้วยความร้อนสามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานความร้อน และฉนวนของวัสดุมีการใช้งานในเกือบทุกสาขา รวมถึงการบินและอวกาศ พลังงานปรมาณู อิเล็กทรอนิกส์ และเทคโนโลยีล้ำสมัยอื่นๆ
2. ชุบสูญญากาศ
การชุบสูญญากาศเป็นกระบวนการบำบัดพื้นผิวสำหรับการฝากฟิล์มโลหะและอโลหะต่างๆ บนพื้นผิวโลหะโดยการระเหยหรือสปัตเตอร์ภายใต้สภาวะสุญญากาศ
การชุบแบบสุญญากาศจะทำให้ได้พื้นผิวที่บางมาก ซึ่งมีข้อดีคือ ความเร็วที่รวดเร็ว การยึดเกาะที่ดี และมลพิษน้อยกว่า
หลักการชุบสปัตเตอร์สูญญากาศ
ตามกระบวนการที่แตกต่างกัน การชุบสูญญากาศสามารถแบ่งออกเป็นการชุบระเหยสูญญากาศ การชุบสปัตเตอร์สุญญากาศ และการชุบไอออนสุญญากาศ
3. การชุบด้วยไฟฟ้า
การชุบด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าและรีดอกซ์ตัวอย่างการชุบนิกเกิล: จุ่มชิ้นส่วนโลหะในสารละลายของเกลือโลหะ (NiSO4) เป็นขั้วลบ และใช้แผ่นโลหะนิกเกิลเป็นขั้วบวกหลังจากเปิดไฟ DC แล้ว การเคลือบโลหะด้วยนิกเกิลจะเกาะอยู่บนชิ้นส่วน
วิธีการชุบด้วยไฟฟ้าแบ่งออกเป็นการชุบแบบธรรมดาและการชุบแบบพิเศษ

4. การสะสมไอ
เทคโนโลยีการเคลือบด้วยไอเป็นเทคโนโลยีการเคลือบรูปแบบใหม่ โดยที่สารเฟสไอที่มีองค์ประกอบการสะสมอยู่บนพื้นผิวของวัสดุโดยวิธีทางกายภาพหรือทางเคมีเพื่อสร้างฟิล์มบาง
ตามหลักการต่างๆ ของกระบวนการตกสะสม เทคโนโลยีการสะสมไอสามารถแบ่งออกเป็น การสะสมไอทางกายภาพ (PVD) และการสะสมไอเคมี (CVD)
การสะสมไอทางกายภาพ (PVD)
การสะสมไอทางกายภาพ (PVD) หมายถึงเทคโนโลยีการทำให้วัสดุกลายเป็นไอให้เป็นอะตอม โมเลกุล หรือไอออนโดยวิธีการทางกายภาพภายใต้สภาวะสุญญากาศ และการเคลือบฟิล์มบาง ๆ บนพื้นผิวของวัสดุผ่านกระบวนการไอ

เทคโนโลยีการสะสมทางกายภาพส่วนใหญ่รวมถึงการระเหยด้วยสุญญากาศ การสปัตเตอร์ และการชุบไอออน
การสะสมไอทางกายภาพมีวัสดุเมทริกซ์และวัสดุฟิล์มที่เหมาะสมมากมายขั้นตอนง่าย ๆ ประหยัดวัสดุและปลอดมลภาวะฟิล์มที่ได้มีข้อดีของการยึดเกาะที่แข็งแรงระหว่างฟิล์มและพื้นผิว ความหนาของฟิล์มสม่ำเสมอ ความแน่น รูเข็มน้อย ฯลฯ
มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเครื่องจักร การบินและอวกาศ อิเล็กทรอนิกส์ เลนส์ และอุตสาหกรรมเบา เพื่อเตรียมทนต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน ทนความร้อน นำไฟฟ้า ฉนวน แสง แม่เหล็ก เพียโซอิเล็กทริก หล่อลื่น ตัวนำยิ่งยวด และฟิล์มอื่น ๆ
การสะสมไอเคมี (CVD)
การสะสมไอเคมี (CVD) เป็นวิธีการสร้างฟิล์มโลหะหรือสารประกอบบนพื้นผิวโดยปฏิกิริยาของก๊าซผสมและพื้นผิวของพื้นผิวที่อุณหภูมิหนึ่ง
เนื่องจากฟิล์ม CVD มีความทนทานต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน ทนความร้อน สมบัติทางไฟฟ้าและทางแสง ฟิล์ม CVD จึงถูกใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตเครื่องจักรกล การบินและอวกาศ การขนส่ง อุตสาหกรรมเคมีถ่านหิน และอุตสาหกรรมอื่นๆ