فرآیندهای متداول سطحی آلیاژهای آلومینیوم

مواد فلزی رایج شامل فولاد ضد زنگ، آلیاژ آلومینیوم، پروفیل‌های آلومینیوم خالص، آلیاژ روی، برنج و غیره هستند. این مقاله عمدتاً بر آلومینیوم و آلیاژهای آن تمرکز دارد و چندین فرآیند تصفیه سطحی رایج مورد استفاده روی آنها را معرفی می‌کند.

آلومینیوم و آلیاژهای آن دارای ویژگی‌های پردازش آسان، روش‌های غنی عملیات سطحی و جلوه‌های بصری خوب هستند و به طور گسترده در بسیاری از محصولات مورد استفاده قرار می‌گیرند. من یک بار ویدیویی دیدم که نحوه پردازش پوسته یک لپ‌تاپ اپل از یک قطعه آلیاژ آلومینیوم با استفاده از تجهیزات ماشینکاری CNC و تحت عملیات سطحی متعدد، شامل چندین فرآیند اصلی مانند فرزکاری CNC، پرداخت، فرزکاری با براقیت بالا و کشش سیم را معرفی می‌کرد.

برای آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم، عملیات سطحی عمدتاً شامل فرزکاری/برشکاری با براقیت بالا، سندبلاست، پرداخت، کشش سیم، آنودایزینگ، اسپری و غیره می‌شود.

۱. فرزکاری براق/برشکاری براق

استفاده از تجهیزات ماشینکاری CNC با دقت بالا برای برش برخی از جزئیات قطعات آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم، که منجر به ایجاد نواحی روشن موضعی روی سطح محصول می‌شود. به عنوان مثال، برخی از پوسته‌های فلزی تلفن همراه با دایره‌ای از پخ‌های روشن فرزکاری می‌شوند، در حالی که برخی از قطعات کوچک ظاهری فلزی با یک یا چند شیار مستقیم کم‌عمق روشن فرزکاری می‌شوند تا درخشندگی سطح محصول افزایش یابد. برخی از قاب‌های فلزی تلویزیون‌های رده بالا نیز از این فرآیند فرزکاری براق استفاده می‌کنند. در طول فرزکاری براق/برش براق، سرعت فرزکاری کاملاً خاص است. هرچه سرعت بیشتر باشد، هایلایت‌های برش روشن‌تر می‌شوند. برعکس، هیچ اثر برجسته‌ای ایجاد نمی‌کند و مستعد ایجاد خطوط ابزار است.

۲. سندبلاست

فرآیند سندبلاست به استفاده از جریان شن با سرعت بالا برای عملیات سطوح فلزی، از جمله تمیز کردن و زبر کردن سطوح فلزی، به منظور دستیابی به درجه خاصی از تمیزی و زبری روی سطح قطعات آلومینیومی و آلیاژهای آلومینیومی اشاره دارد. این فرآیند نه تنها می‌تواند خواص مکانیکی سطح قطعه را بهبود بخشد، مقاومت در برابر خستگی قطعه را بهبود بخشد، بلکه چسبندگی بین سطح اصلی قطعه و پوشش را نیز افزایش دهد، که برای دوام لایه پوشش و تراز کردن و تزئین پوشش مفیدتر است. مشخص شده است که در برخی از محصولات، اثر تشکیل سطح نقره‌ای مرواریدی مات از طریق سندبلاست هنوز بسیار جذاب است، زیرا سندبلاست به سطح فلز بافت مات ظریف‌تری می‌دهد.

۳. پرداخت

پرداخت‌کاری به فرآیند استفاده از اثرات مکانیکی، شیمیایی یا الکتروشیمیایی برای کاهش زبری سطح قطعه کار جهت دستیابی به سطحی روشن و صاف اشاره دارد. پرداخت‌کاری روی پوسته محصول عمدتاً برای بهبود دقت ابعادی یا دقت شکل هندسی قطعه کار استفاده نمی‌شود (زیرا هدف، مونتاژ نیست)، بلکه برای دستیابی به سطحی صاف یا جلوه‌ای از براقیت آینه‌ای است.

فرآیندهای پرداخت عمدتاً شامل پرداخت مکانیکی، پرداخت شیمیایی، پرداخت الکترولیتی، پرداخت اولتراسونیک، پرداخت سیال و پرداخت مغناطیسی ساینده است. در بسیاری از محصولات مصرفی، قطعات آلومینیومی و آلیاژ آلومینیوم اغلب با استفاده از پرداخت مکانیکی و پرداخت الکترولیتی یا ترکیبی از این دو روش پرداخت می‌شوند. پس از پرداخت مکانیکی و پرداخت الکترولیتی، سطح قطعات آلومینیومی و آلیاژ آلومینیوم می‌تواند ظاهری شبیه به سطح آینه‌ای فولاد ضد زنگ به دست آورد. آینه‌های فلزی معمولاً به افراد حس سادگی، شیک بودن و لوکس بودن می‌دهند و به آنها حس عشق به محصولات به هر قیمتی را می‌دهند. آینه فلزی باید مشکل چاپ اثر انگشت را حل کند.

۴. آنودایزینگ

در بیشتر موارد، قطعات آلومینیومی (از جمله آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم) برای آبکاری الکتریکی مناسب نیستند و آبکاری الکتریکی نمی‌شوند. در عوض، از روش‌های شیمیایی مانند آندایزینگ برای عملیات سطحی استفاده می‌شود. آبکاری الکتریکی روی قطعات آلومینیومی بسیار دشوارتر و پیچیده‌تر از آبکاری الکتریکی روی مواد فلزی مانند فولاد، آلیاژ روی و مس است. دلیل اصلی این است که قطعات آلومینیومی مستعد تشکیل یک لایه اکسید روی اکسیژن هستند که به طور جدی بر چسبندگی پوشش آبکاری الکتریکی تأثیر می‌گذارد. هنگامی که در الکترولیت غوطه‌ور می‌شوند، پتانسیل الکترود منفی آلومینیوم مستعد جابجایی با یون‌های فلزی با پتانسیل نسبتاً مثبت است و در نتیجه بر چسبندگی لایه آبکاری الکتریکی تأثیر می‌گذارد. ضریب انبساط قطعات آلومینیومی بزرگتر از سایر فلزات است که بر نیروی پیوند بین پوشش و قطعات آلومینیومی تأثیر می‌گذارد. آلومینیوم یک فلز آمفوتریک است که در محلول‌های آبکاری الکتریکی اسیدی و قلیایی بسیار پایدار نیست.

اکسیداسیون آندی به اکسیداسیون الکتروشیمیایی فلزات یا آلیاژها اشاره دارد. به عنوان مثال، محصولات آلومینیومی و آلیاژهای آلومینیوم (که به عنوان محصولات آلومینیومی شناخته می‌شوند) در الکترولیت مربوطه به عنوان آند قرار می‌گیرند. تحت شرایط خاص و جریان خارجی، یک لایه از فیلم اکسید آلومینیوم روی سطح محصولات آلومینیومی تشکیل می‌شود. این لایه از فیلم اکسید آلومینیوم، سختی سطح و مقاومت در برابر سایش محصولات آلومینیومی را بهبود می‌بخشد، مقاومت در برابر خوردگی محصولات آلومینیومی را افزایش می‌دهد و همچنین از ظرفیت جذب تعداد زیادی میکروپور در لایه نازک فیلم اکسید استفاده می‌کند و سطح محصولات آلومینیومی را به رنگ‌های زیبا و پر جنب و جوش مختلف رنگ می‌کند، جلوه رنگ محصولات آلومینیومی را غنی‌تر می‌کند و زیبایی‌شناسی آنها را افزایش می‌دهد. آندایزینگ به طور گسترده در آلیاژهای آلومینیوم استفاده می‌شود.

آنودایزینگ همچنین می‌تواند به یک ناحیه خاص از محصول رنگ‌های مختلفی بدهد، مانند آنودایزینگ دو رنگ. به این ترتیب، ظاهر فلزی محصول می‌تواند مقایسه رنگ‌های دوگانه را منعکس کند و اصالت منحصر به فرد محصول را بهتر نشان دهد. با این حال، فرآیند آنودایزینگ دو رنگ پیچیده و پرهزینه است.

۵. کشش سیم

فرآیند کشش سطحی سیم، فرآیندی نسبتاً بالغ است که از طریق سنگ‌زنی، خطوط منظمی را روی سطح قطعات فلزی ایجاد می‌کند تا جلوه‌های تزئینی ایجاد کند. کشش سطحی سیم فلزی می‌تواند به طور مؤثر بافت مواد فلزی را منعکس کند و در بسیاری از محصولات به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این یک روش رایج برای پرداخت سطح فلز است و مورد علاقه بسیاری از کاربران قرار گرفته است. به عنوان مثال، جلوه‌های کشش سطحی سیم فلزی معمولاً روی قطعاتی از محصول مانند سطح انتهایی پین‌های اتصال فلزی چراغ رومیزی، دستگیره‌های در، پنل‌های تزئینی قفل، پنل‌های کنترل لوازم خانگی کوچک، اجاق گازهای استیل ضد زنگ، پنل‌های لپ‌تاپ، روکش‌های پروژکتور و غیره استفاده می‌شود. کشش سیم می‌تواند جلوه‌ای شبیه به ساتن و همچنین جلوه‌های دیگری را که برای کشش سیم آماده هستند، ایجاد کند.

با توجه به اثرات سطحی مختلف، کشش سیم فلزی را می‌توان به سیم مستقیم، سیم نامنظم، کشش سیم مارپیچ و غیره تقسیم کرد. اثر خط کشش سیم می‌تواند بسیار متفاوت باشد. با استفاده از فناوری کشش سیم، می‌توان خطوط ظریف سیم را به وضوح روی سطح قطعات فلزی نمایش داد. از نظر بصری، می‌توان آن را به عنوان یک درخشش مویی ظریف که در یک فلز مات می‌درخشد توصیف کرد که به محصول حس فناوری و مد می‌دهد.

۶. اسپری کردن

هدف از پاشش سطحی روی قطعات آلومینیومی نه تنها محافظت از سطح، بلکه افزایش جلوه ظاهری قطعات آلومینیومی نیز می‌باشد. عملیات پاشش قطعات آلومینیومی عمدتاً شامل پوشش الکتروفورتیک، پاشش پودری الکترواستاتیک، پاشش فاز مایع الکترواستاتیک و پاشش فلوروکربن است.

برای پاشش الکتروفورتیک، می‌توان آن را با آندایزینگ ترکیب کرد. هدف از پیش تصفیه آندایزینگ، حذف چربی، ناخالصی‌ها و لایه اکسید طبیعی از سطح قطعات آلومینیومی و تشکیل یک لایه آندایزینگ یکنواخت و با کیفیت بالا روی سطح تمیز است. پس از آندایزینگ و رنگ‌آمیزی الکترولیتی قطعات آلومینیومی، پوشش الکتروفورتیک اعمال می‌شود. پوشش تشکیل شده توسط پوشش الکتروفورتیک یکنواخت و نازک است، با شفافیت بالا، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر آب و هوا بالا و تمایل به بافت فلز.

پاشش پودری الکترواستاتیک فرآیند پاشش پوشش پودری روی سطح قطعات آلومینیومی از طریق تفنگ پاشش پودری است که لایه‌ای از فیلم پلیمری آلی را تشکیل می‌دهد که عمدتاً نقش محافظتی و تزئینی دارد. اصل کار پاشش پودری الکترواستاتیک به طور خلاصه به صورت اعمال ولتاژ بالای منفی به تفنگ پاشش پودری، اتصال قطعه کار پوشش داده شده به زمین و تشکیل یک میدان الکترواستاتیک ولتاژ بالا بین تفنگ و قطعه کار توضیح داده شده است که برای پاشش پودر مفید است.

پاشش فاز مایع الکترواستاتیک به فرآیند تصفیه سطحی اطلاق می‌شود که در آن پوشش‌های مایع از طریق تفنگ پاشش الکترواستاتیک روی سطح پروفیل‌های آلیاژ آلومینیوم اعمال می‌شوند تا یک فیلم پلیمری آلی محافظ و تزئینی تشکیل شود.

پاشش فلوروکربن، که با نام "روغن کوریوم" نیز شناخته می‌شود، یک فرآیند پاشش سطح بالا با قیمت‌های بالا است. قطعاتی که از این فرآیند پاشش استفاده می‌کنند، مقاومت بسیار خوبی در برابر رنگ‌پریدگی، یخ‌زدگی، باران اسیدی و سایر خوردگی‌ها، مقاومت قوی در برابر ترک و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش دارند و می‌توانند در برابر محیط‌های آب و هوایی سخت مقاومت کنند. پوشش‌های فلوروکربن با کیفیت بالا دارای درخشش فلزی، رنگ‌های روشن و حس سه‌بعدی واضح هستند. فرآیند پاشش فلوروکربن نسبتاً پیچیده است و عموماً نیاز به چندین مرحله پاشش دارد. قبل از پاشش، باید یک سری مراحل پیش تصفیه انجام شود که نسبتاً پیچیده است و به الزامات بالایی نیاز دارد.