Xử lý bề mặt vật liệu nhôm

Các phương pháp xử lý hóa học phổ biến đối với nhôm bao gồm xử lý cromat, sơn, mạ điện, anodizing và điện di. Xử lý cơ học bao gồm các quá trình như chải, đánh bóng, phun cát và mài.

Phần 1: Xử lý bằng cromat

Xử lý bằng crômat tạo thành một lớp phủ chuyển hóa hóa học trên bề mặt sản phẩm với độ dày 0.5-4 micromet. Lớp phủ chuyển đổi này có độ bám dính tốt và chủ yếu đóng vai trò là lớp nền cho lớp phủ. Bề ngoài có thể có màu vàng, màu nhôm hoặc màu xanh lá cây. Loại lớp phủ này có tính dẫn điện tốt, lý tưởng cho các sản phẩm điện tử, chẳng hạn như dải dẫn điện trong pin điện thoại di động và các thiết bị điện từ. Nó phù hợp cho tất cả các sản phẩm nhôm và hợp kim nhôm. Tuy nhiên, lớp phủ mềm và không chịu mài mòn nên ít phù hợp với các thành phần sản phẩm bên ngoài.

Quy trình xử lý cromat:Tẩy dầu mỡ → Khắc axit nhôm → Xử lý cromat → Đóng gói → Bảo quản

Xử lý bằng crôm thích hợp cho nhôm, hợp kim nhôm, magie và hợp kim magie.

Yêu cầu về chất lượng:

Màu sắc đồng đều và lớp phủ mịn không bị trầy xước hoặc hư hỏng. Bề mặt không được thô ráp hoặc bụi bẩn.

Độ dày lớp phủ phải là 0.3-4 micromet.

Phần 2: Anodizing

Anodizing tạo ra một lớp oxit đồng nhất, dày đặc (Al2O3·6H2O, thường được gọi là corundum) trên bề mặt sản phẩm. Lớp này có thể đạt được độ cứng 200-300 HV và các sản phẩm chuyên dụng có thể trải qua quá trình anod hóa cứng, đạt độ cứng 400-1200 HV. Do đó, anodizing cứng là một quá trình xử lý bề mặt thiết yếu cho xi lanh thủy lực và các bộ phận truyền động.

Hơn nữa, phương pháp xử lý này mang lại khả năng chống mài mòn tuyệt vời, khiến nó trở thành vật liệu cần thiết cho các sản phẩm hàng không vũ trụ và liên quan đến hàng không. Sự khác biệt giữa anodizing và anodizing cứng nằm ở khả năng tạo màu cho lớp anodized, trong đó anodizing mang lại nhiều lựa chọn trang trí tốt hơn.

Quy trình chung:Các quy trình anodizing điển hình bao gồm màu tự nhiên mờ được chải, màu tự nhiên sáng bóng được chải, màu bóng được chải, màu mờ được chải (có thể nhuộm bằng bất kỳ màu nào), màu tự nhiên sáng bóng được đánh bóng, màu tự nhiên mờ được đánh bóng, màu sáng bóng được đánh bóng và màu mờ được đánh bóng. Tất cả các lớp phủ này có thể được sử dụng trong các thiết bị chiếu sáng.

Quy trình Anodizing:Tẩy dầu mỡ → Khắc kiềm → Đánh bóng hóa học → Trung hòa → Rửa → Trung hòa → Anodizing → Nhuộm → Niêm phong → Rửa sạch bằng nước nóng → Sấy khô

Các vấn đề chất lượng phổ biến:A. Bề mặt có vết lốm đốm, thường là do kim loại được xử lý kém hoặc vật liệu không đạt tiêu chuẩn. Giải pháp: hâm nóng lại hoặc thay đổi vật liệu. B. Bề mặt có màu sắc cầu vồng, thường là do lỗi trong quá trình anodizing. Giải pháp: loại bỏ lớp phủ và anodize lại. C. Các vết trầy xước hoặc trầy xước nghiêm trọng trên bề mặt thường là do vận chuyển hoặc xử lý bất cẩn. Giải pháp: loại bỏ lớp phủ, mài và anod hóa lại. D. Các đốm trắng xuất hiện trong quá trình nhuộm, thường là do dầu hoặc tạp chất trong nước trong quá trình anodizing.

Tiêu chuẩn chất lượng:

Độ dày lớp phủ 5-25 micromet, độ cứng trên 200 HV, tốc độ thay đổi màu sắc trong quá trình kiểm tra độ kín dưới 5%.

Thử nghiệm phun muối trên 36 giờ, đạt tiêu chuẩn CNS cấp 9.

Không có vết trầy xước, trầy xước hoặc đổi màu trên bề mặt.

Ghi chú:Nhôm đúc áp lực (ví dụ: A380, A365, A382) không nên trải qua quá trình anod hóa.

Phần 3: Mạ điện vật liệu nhôm

Ưu điểm của nhôm và hợp kim nhôm:Nhôm và hợp kim của nó có tính dẫn điện tốt, truyền nhiệt nhanh, mật độ thấp và dễ tạo hình. Tuy nhiên, chúng cũng có những nhược điểm như độ cứng thấp, khả năng chống mài mòn kém, dễ bị ăn mòn giữa các hạt và khó hàn, có thể hạn chế ứng dụng của chúng. Để khắc phục những hạn chế này, ngành công nghiệp hiện đại sử dụng mạ điện.

Lợi ích của mạ điện nhôm:

Cải thiện tính thẩm mỹ.

Tăng độ cứng bề mặt và chống mài mòn.

Giảm hệ số ma sát và tăng cường độ bôi trơn.

Tăng cường độ dẫn điện bề mặt.

Cải thiện khả năng chống ăn mòn (bao gồm cả với các kim loại khác).

Tạo điều kiện hàn.

Cải thiện độ bền liên kết trong quá trình ép nhiệt bằng cao su.

Tăng độ phản xạ.

Sửa chữa dung sai kích thước.

Do tính phản ứng cao của nhôm nên vật liệu mạ điện thường có khả năng phản ứng mạnh hơn nhôm. Vì vậy, quá trình chuyển đổi hóa học như ngâm kẽm, hợp kim kẽm-sắt hoặc hợp kim kẽm-niken là cần thiết để đảm bảo liên kết tốt giữa lớp trung gian kẽm hoặc hợp kim kẽm và nền nhôm. Cấu trúc nhôm đúc áp lực có độ xốp; mài quá mức có thể dẫn đến lỗ kim, sủi bọt axit hoặc bong tróc.

Quy trình mạ điện:Tẩy dầu mỡ → Khắc kiềm → Kích hoạt → Dịch chuyển kẽm → Kích hoạt → Mạ điện (ví dụ: niken, kẽm, đồng) → Mạ Chrome hoặc Thụ động → Sấy khô.

Yêu cầu về chất lượng:

Không bị ố vàng, có lỗ kim, gờ, sủi bọt, trầy xước hoặc các khuyết tật khác.

Độ dày lớp phủ trên 15 micromet, với thử nghiệm phun muối kéo dài 48 giờ, đáp ứng tiêu chuẩn quân sự cấp 9 và chênh lệch tiềm năng trong phạm vi 130-150 mV.

Độ bền liên kết phải vượt qua 60-kiểm tra uốn độ.

Sản phẩm dành cho môi trường đặc biệt có thể yêu cầu điều chỉnh.

Phần 4: Lớp phủ nhôm

Các phương pháp phủ bao gồm nhúng, phun, làm ngập, lăn và quét, trong đó nhúng và phun là các kỹ thuật chính. Nhúng hoặc phủ điện di, sử dụng phương pháp điện hóa để lắng đọng các hạt nhựa hữu cơ lên ​​bề mặt, tạo thành lớp phủ hữu cơ trong suốt hoặc có màu. Trong số này, điện di catốt, được phát triển vào những năm 1970, là phương pháp chính trong ngành sơn phủ, được biết đến với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, ổn định màu sắc và độ bám dính tốt.

Quy trình phủ sơn:Mài cơ học → Tẩy dầu mỡ → Loại bỏ màng oxit → Xử lý crôm → Phun bột hoặc chất lỏng → Nướng → Kiểm tra lần cuối → Đóng gói → Bảo quản.

Phần 5: Xử lý điện di nhôm

Lớp phủ điện di màu là một kỹ thuật xử lý bề mặt cải tiến sử dụng phương pháp điện hóa để lắng đọng các hạt keo nhựa hữu cơ lên ​​các bộ phận, tạo ra các lớp hữu cơ trong suốt hoặc có nhiều màu sắc khác nhau. Dựa vào điện tích của các hạt nhựa trong sơn điện di, có thể chia thành điện di anốt (với các hạt nhựa tích điện âm) và điện di catốt (với các hạt tích điện dương).

Lớp phủ điện di có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời (vượt qua 400 giờ trong thử nghiệm phun muối trung tính), độ ổn định màu sắc mạnh mẽ và độ bám dính tốt với kim loại cơ bản, cho phép thực hiện nhiều quá trình cơ học khác nhau. Lớp phủ rực rỡ và màu sắc có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu của người dùng, bao gồm vàng, cà phê, thép súng và đen. So với các loại sơn truyền thống, lớp phủ điện di mang lại hiệu suất ứng dụng tốt hơn và giảm tác động đến môi trường.

Quá trình điện di:

Điện di:Các hạt nhựa hòa tan trong nước tích điện dương và các sắc tố hấp phụ của chúng di chuyển về phía cực âm.

Định vị điện:Các hạt nhựa tích điện dương chạm tới bề mặt phôi (cực âm) và phóng điện, tạo thành một lớp không hòa tan, được nung để tạo thành một lớp màng.

Sự thấm nước:Độ ẩm được đẩy ra khỏi lớp lắng đọng; khi độ ẩm giảm xuống 5%-15%, quá trình nướng có thể bắt đầu.

Điện phân nước:Dòng điện một chiều điện phân nước, giải phóng hydro và oxy. Điện phân có thể làm giảm tính thấm, ảnh hưởng đến bề ngoài lớp phủ, giảm độ bám dính và tăng mức tiêu thụ năng lượng; do đó, việc giảm thiểu điện phân nước là điều cần thiết.

Phần 6: Phân loại và lựa chọn điều kiện phủ

Từ góc độ chống ăn mòn, thiết kế xử lý bề mặt cần xem xét những điều sau:

Kim loại quý (vàng, bạch kim), thép không gỉ có hàm lượng crôm trên 18%, hợp kim từ tính và hợp kim đồng-niken thường không cần thêm lớp bảo vệ.

Các bộ phận làm bằng thép cacbon, thép hợp kim thấp và gang, dễ bị ăn mòn trong khí quyển, cần có lớp phủ bảo vệ.

Các bộ phận làm bằng đồng và hợp kim đồng có thể yêu cầu làm sạch bằng axit sáng, thụ động, mạ điện hoặc sơn để bảo vệ, trong khi các bộ phận chính xác làm bằng đồng phốt pho hoặc đồng berili có thể không cần xử lý bề mặt.

Các bộ phận làm bằng nhôm và hợp kim nhôm có thể sử dụng phương pháp xử lý anodizing và bịt kín. Các bộ phận nhỏ không thích hợp cho quá trình anodizing có thể bị oxy hóa hóa học. Hợp kim nhôm đúc có thể sử dụng sơn để bảo vệ.

Các bộ phận làm bằng hợp kim kẽm có thể trải qua quá trình photphat hóa, thụ động hóa, mạ điện hoặc sơn để bảo vệ.