المعالجة السطحية لأجزاء صب المعادن

معالجة سطح المعدن هي عملية تشكيل طبقة سطحية بشكل مصطنع على سطح مادة أساسية معدنية تختلف عن الخواص الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية للقاعدة. الغرض من المعالجة السطحية هو تلبية مقاومة المنتج للتآكل أو مقاومة التآكل أو الديكور أو غيرها من المتطلبات الوظيفية الخاصة. بالنسبة للمسبوكات المعدنية، فإن طرق المعالجة السطحية الأكثر استخدامًا لدينا هي: التلميع الميكانيكي، والمعالجة الكيميائية، والمعالجة الحرارية السطحية، والسطح المرشوش. تتمثل المعالجة المسبقة لسطح المسبوكات المعدنية في تنظيف سطح قطعة العمل ومسحها وإزالة الأزيز منها وإزالة الشحوم منها وإزالة الأكسدة.

هناك تفسيران للمعالجة السطحية. إحداها هي المعالجة السطحية المعممة، والتي تشمل العديد من الطرق الفيزيائية والكيميائية بما في ذلك المعالجة المسبقة، والطلاء الكهربائي، والطلاء، والأكسدة الكيميائية، والرش الحراري، وما إلى ذلك؛ والآخر هو المعالجة السطحية المحددة بدقة. أي أن المعالجة فقط تشمل السفع الرملي والتلميع وما إلى ذلك، وهو ما نسميه غالبًا المعالجة المسبقة.

 

المعالجة السطحية	التطبيقات
طلاء الزنك	سبائك الصلب المسبوكات، سبائك الصلب الكربوني، أجزاء مصنوعة من تعدين المساحيق
طلاء الزنك اللاكهربائي	طلاء غني بالزنك غير كهربائي على الأجزاء الفولاذية
طلاء النيكل اللاكهربائي	طلاء النيكل بدون كهرباء على أجزاء الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والنحاس
طلاء القصدير والزنك	طلاء القصدير والزنك على الأجزاء الفولاذية
طلاء الكروم	سبائك الصلب المسبوكات، سبائك النحاس القائمة
طلاء النيكل	طلاء النيكل بدون كهرباء على أجزاء الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم
طلاء الكروم والنيكل	أجزاء نحاسية، أجزاء برونزية
طلاء الزنك بالنيكل	المسبوكات الفولاذية، المسبوكات النحاسية، أجزاء صب البرونز
طلاء النحاس والنيكل والكروم	طلاء النحاس والنيكل والكروم على أجزاء الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم
طلاء النحاس	الطلاء على الأجزاء الفولاذية
أنودة	الأنودة والأنودة الصلبة على مقاطع الألمنيوم، وتصنيع الآلات وأجزاء الألمنيوم المصبوبة
تلوين	طلاء وتجفيف الفيلم على أجزاء الحديد والألمنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ
التنظيف الحمضي	التنظيف الحمضي لمسبوكات الفولاذ المقاوم للصدأ، والأجزاء المعالجة بالحرارة، والسبائك الفائقة، وسبائك الألومنيوم، وأجزاء سبائك التيتانيوم
التخميل	تخميل جميع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ
الفوسفات	فوسفات الزنك والمنغنيز للمسبوكات العادية وأجزاء الآلات
الرحلان الكهربائي	الرحلان الكهربائي على الأجزاء الفولاذية
تلميع كهربائيا	تلميع كهربائيا على أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ
رسم الأسلاك	أجزاء من الفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق الصب واللحام والتزوير

 

1. المعالجة السطحية

في عملية المعالجة والنقل والتخزين وما إلى ذلك، غالبًا ما يحتوي سطح قطع العمل المعدنية على مقياس أكسيد ورمل صب الصدأ وخبث اللحام والغبار والزيت والأوساخ الأخرى. لكي يتم تثبيت الطلاء بقوة على سطح قطعة العمل، يجب تنظيف سطح قطعة العمل قبل الطلاء. خلاف ذلك، فإنه لن يؤثر فقط على قوة الترابط ومقاومة التآكل للطلاء على المعدن، ولكن أيضًا يجعل المعدن الأساسي حتى لو كان مطليًا. يمكن أن يستمر في التآكل تحت حماية الطبقة، مما يتسبب في تقشر الطلاء، مما يؤثر على الخواص الميكانيكية وعمر الخدمة لقطعة العمل. يمكن ملاحظة أن الغرض من المعالجة المسبقة لسطح قطع العمل المعدنية هو توفير ركيزة جيدة مناسبة لمتطلبات الطلاء، والحصول على طبقة واقية ذات نوعية جيدة، وإطالة عمر خدمة المنتج.

 

2. المعالجة الميكانيكية

تشمل بشكل أساسي تلميع أسطوانة الفرشاة السلكية، والسفع بالخردق، وتقطيع الرمل.

فرشاة التلميع هي أن أسطوانة الفرشاة يتم تشغيلها بواسطة المحرك، وتدور أسطوانة الفرشاة بسرعة عالية على الأسطح العلوية والسفلية للشريط في الاتجاه المعاكس لحركة القطعة المتداول لإزالة مقياس الأكسيد. يتم غسل مقياس أكسيد الحديد المصقول باستخدام نظام غسيل ماء التبريد المغلق.

السفع بالخردق هو وسيلة لاستخدام قوة الطرد المركزي لتسريع المقذوف وتوجيهه إلى قطعة العمل لإزالة الصدأ وتنظيفه. ومع ذلك، فإن عملية التفجير بالخردق تتسم بمرونة ضعيفة ومحدودة بالموقع. إنها عمياء قليلاً عند تنظيف قطعة العمل، ومن السهل إنتاج زوايا ميتة على السطح الداخلي لقطعة العمل لا يمكن تنظيفها. هيكل المعدات معقد، وهناك العديد من الأجزاء القابلة للتآكل، وخاصة الشفرات والأجزاء الأخرى التي تتآكل بسرعة، وساعات الصيانة كثيرة، والتكلفة مرتفعة، والاستثمار لمرة واحدة كبير. باستخدام السفع بالخردق لمعالجة الأسطح، تكون قوة التأثير كبيرة وتأثير التنظيف واضح.

ومع ذلك، فإن معالجة قطع العمل ذات الصفائح الرقيقة عن طريق التقشر بالخردق يمكن أن تشوه قطعة العمل بسهولة، وتضرب الطلقة الفولاذية سطح قطعة العمل (بغض النظر عن السفع بالخردق أو التقشر بالخردق) لتشويه الركيزة المعدنية. نظرًا لأن أكسيد الحديديك وأكسيد الحديديك ليس لهما أي مرونة، فسوف ينكسران. بعد التقشير، يتشوه فيلم الزيت مع المادة، وبالتالي فإن السفع بالخردق والسفع بالخردق لا يمكنهما إزالة بقع الزيت بشكل كامل على قطعة العمل مع بقع الزيت. من بين طرق المعالجة السطحية الحالية لقطع العمل، فإن أفضل تأثير للتنظيف هو السفع الرملي. السفع الرملي مناسب لتنظيف سطح قطعة العمل بمتطلبات أعلى.

 

3. العلاج بالبلازما

البلازما عبارة عن مجموعة من الجزيئات الموجبة الشحنة والجزيئات السالبة (بما في ذلك الأيونات الموجبة والأيونات السالبة والإلكترونات والجذور الحرة والمجموعات النشطة المختلفة وما إلى ذلك). الشحنات الموجبة والسالبة متساوية. ولذلك تسمى بالبلازما، وهي الحالة الرابعة التي توجد فيها المادة بالإضافة إلى الحالات الصلبة والسائلة والغازية – حالة البلازما. يتكون معالج سطح البلازما من مولد بلازما، وخط أنابيب لتوصيل الغاز، وفوهة بلازما. يقوم مولد البلازما بتوليد طاقة عالية الضغط وعالية التردد في الأنبوب الفولاذي الفوهة ليتم تفعيلها والتحكم فيها لتوليد بلازما منخفضة الحرارة في تفريغ التوهج، بمساعدة الهواء المضغوط، ويتم رش البلازما على سطح قطعة العمل.

عندما تلتقي البلازما وسطح الجسم المعالج، يتغير الجسم وتحدث تفاعلات كيميائية. تم تنظيف السطح، وإزالة الملوثات الهيدروكربونية مثل الشحوم والمواد المضافة المساعدة، أو حفرها وتخشينها، أو تشكيل طبقة كثيفة مترابطة، أو إدخال مجموعات قطبية تحتوي على الأكسجين (هيدروكسيل، كربوكسيل)، هذه المجموعة لديها تأثير تعزيز التصاق مواد الطلاء المختلفة، وقد تم تحسينه في تطبيقات الالتصاق والطلاء. تحت نفس التأثير، يمكن أن يحصل تطبيق سطح معالجة البلازما على سطح طلاء عالي الشد ورقيق جدًا، وهو مفيد للربط والطلاء والطباعة. ليست هناك حاجة لآلات أخرى أو معالجات كيميائية أو مكونات قوية أخرى لزيادة الالتصاق.

 

4. الطريقة الكهروكيميائية

تستخدم المعالجة السطحية الكهروكيميائية تفاعل القطب الكهربائي لتشكيل طبقة على سطح قطعة العمل، والتي تشمل بشكل أساسي الطلاء الكهربائي والأكسدة الأنودية.

عندما تكون قطعة العمل هي الكاثود في محلول الإلكتروليت. تسمى عملية تشكيل الطلاء على السطح تحت تأثير تيار خارجي بالطلاء الكهربائي. يمكن أن تكون طبقة الطلاء معدنية، أو سبيكة، أو شبه موصلة، أو تحتوي على جزيئات صلبة مختلفة، مثل طلاء النحاس، وطلاء النيكل، وما إلى ذلك.

أثناء وجوده في محلول الإلكتروليت، تكون قطعة العمل هي الأنود. تسمى عملية تشكيل طبقة أكسيد على السطح تحت تأثير التيار الخارجي بالأنودة، مثل أنودة سبائك الألومنيوم. يمكن إجراء معالجة أكسدة الفولاذ بالطرق الكيميائية أو الكهروكيميائية. تتمثل الطريقة الكيميائية في وضع قطعة العمل في محلول مؤكسد، والاعتماد على الفعل الكيميائي لتكوين طبقة أكسيد على سطح قطعة العمل، مثل صبغ الفولاذ باللون الأزرق.

 

5. الطرق الكيميائية

المعالجة السطحية بالطريقة الكيميائية ليس لها أي تأثير حالي، وتستخدم تفاعل المواد الكيميائية لتشكيل طبقة طلاء على سطح قطعة العمل. الطرق الرئيسية هي معالجة طلاء التحويل الكيميائي والطلاء اللاكهربائي.

في محلول الإلكتروليت، لا تحتوي قطعة العمل المعدنية على تيار خارجي، وتتفاعل المادة الكيميائية الموجودة في المحلول مع قطعة العمل لتكوين طبقة على سطحها، وهو ما يسمى معالجة فيلم التحويل الكيميائي. مثل الصبغ بالصبغة الزرقاء والفوسفات والتخميل ومعالجة أملاح الكروم على سطح المعدن. في محلول الإلكتروليت، تتم معالجة سطح قطعة العمل تحفيزيًا دون تأثير تيار خارجي. في المحلول، بسبب تقليل المواد الكيميائية، تسمى عملية ترسيب مواد معينة على سطح قطعة العمل لتشكيل طلاء بالطلاء اللاكهربائي، مثل النيكل اللاكهربائي، والطلاء بالنحاس اللاكهربائي، وما إلى ذلك.

 

6. طريقة المعالجة الساخنة

تتمثل طريقة المعالجة الساخنة في إذابة المادة أو نشرها حرارياً تحت ظروف درجات الحرارة المرتفعة لتشكيل طبقة على سطح قطعة العمل. الطرق الرئيسية هي كما يلي:

1) الطلاء بالغمس الساخن
تسمى عملية وضع قطعة عمل معدنية في المعدن المنصهر لتشكيل طلاء على سطحه بالطلاء بالغمس الساخن، مثل الجلفنة بالغمس الساخن والألمنيوم بالغمس الساخن.

2) الرش الحراري
وتسمى عملية تفتيت المعدن المنصهر ورشه على سطح قطعة العمل لتكوين طبقة بالرش الحراري، مثل الرش الحراري للزنك والرش الحراري للألمنيوم.

3) الختم الساخن
تسمى عملية التسخين والضغط على الرقائق المعدنية على سطح قطعة العمل لتشكيل طبقة طلاء بالختم الساخن، مثل رقائق الألومنيوم بالختم الساخن.

4) المعالجة الحرارية الكيميائية
تسمى العملية التي تتلامس فيها قطعة العمل مع المواد الكيميائية ويتم تسخينها، ويدخل عنصر معين إلى سطح قطعة العمل عند درجة حرارة عالية، المعالجة الحرارية الكيميائية، مثل النيترة والكربنة.

 

7. الرحلان الكهربائي

كقطب كهربائي، يتم وضع قطعة العمل في الطلاء الموصل القابل للذوبان في الماء أو الطلاء المستحلب في الماء، وتشكل دائرة مع القطب الكهربائي الآخر في الطلاء. تحت تأثير المجال الكهربائي، يتم فصل محلول الطلاء إلى أيونات راتنجية مشحونة، وتنتقل الكاتيونات إلى الكاثود، وتنتقل الأنيونات إلى القطب الموجب. يتم نقل أيونات الراتنج المشحونة هذه، جنبًا إلى جنب مع جزيئات الصبغة الممتزة، إلى سطح قطعة العمل لتشكيل طبقة طلاء. وتسمى هذه العملية بالرحلان الكهربائي.

 

8. الرش الكهروستاتيكي

تحت تأثير المجال الكهربائي عالي الجهد DC، يتم توجيه جزيئات الطلاء المشحونة سالبًا لتطير على قطعة العمل المشحونة إيجابيًا للحصول على طبقة طلاء، وهو ما يسمى الرش الثابت.