Các phương pháp bảo vệ bề mặt kim loại

Hầu hết bề mặt kim loại đều phải xử lý, đặc biệt là bề mặt thép, để có được các đặc tính tối ưu mong muốn. Có nhiều kỹ thuật khác nhau để xử lý bề mặt nhưng phổ biến nhất là các phương pháp phủ bề mặt. Thép yêu cầu thêm lớp phủ bề mặt để tăng cường khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn và độ cứng bề mặt. Các phương pháp phủ bề mặt khác nhau cho các ứng dụng khác nhau. Do đó, việc phân loại các kỹ thuật phủ có thể rất phức tạp. Tuy nhiên, các phương pháp phủ bề mặt phổ biến nhất có thể được phân loại như sau:

• Mạ kẽm
• Sơn tĩnh điện
• Công nghệ PVD
• Lớp phủ chuyển đổi
• Phun nhiệt

Các phương pháp phủ bề mặt này có thể được áp dụng cho các yêu cầu khác nhau của các ứng dụng. Vì vậy, các quy trình khác nhau này có những ưu điểm và nhược điểm khác nhau.

Mạ kẽm bề mặt kim loại

Mạ kẽm là phương pháp phủ bề mặt phổ biến nhất được sử dụng hầu hết ở mọi ngành công nghiệp. Cơ chế chính đằng sau quá trình mạ kẽm là lớp mạ kẽm bao vệ kim loại bên trong. Mạ kẽm hay còn gọi là xi mạ kẽm, là hình thức mạ một lớp kẽm lên trên bề mặt của kim lại nhằm mục đích tạo nên một lớp bảo vệ cho bề mặt, giúp chống lại khả năng ăn mòn, hoan gỉ và nâng cao chất lượng cũng như tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm. Khi lớp kẽm bị thương hoặc bị trầy xước cơ học, lớp kẽm đóng vai trò là vật liệu cực dương và thép cơ bản đóng vai trò là vật liệu cực âm nên lớp kẽm làm giảm tốc độ ăn mòn của thép cơ bản và bảo vệ nó khỏi bị ăn mòn. Trong quá trình mạ kẽm, quá trình phủ nhiều lớp xảy ra. Dạng nhiều lớp này thường bao gồm các hợp chất liên kim loại. Quá trình mạ kẽm chủ yếu được tách thành hai giai đoạn là làm sạch bề mặt và tráng kẽm. Khi bắt đầu áp dụng phương pháp sơn phủ này, việc làm sạch bề mặt là bắt buộc. Các cuộn thép được vận chuyển từ những vị trí cách xa, khoảng cách xa này có thể gây tổn hại  cho thép. Do đó, các cuộn thép được bôi trơn bằng các loại dầu khác nhau để bảo vệ bề mặt của thép trong khoảng thời gian vận chuyển dài này. Bề mặt phủ dầu của cuộn thép phải được làm sạch bằng các loại dung dịch kiềm khác nhau để duy trì sự hoàn hảo

Làm sạch đúng cách đảm bảo độ bám dính tốt giữa kẽm nóng chảy và bề mặt thép. Phần làm sạch được chia thành ba phần: Làm sạch bằng xút, tẩy và làm sạch. Trong phần làm sạch bằng xút, bề mặt của thép được xử lý bằng dung dịch kiềm nóng để loại bỏ các chất bẩn và dầu thông thường. Trong phần tẩy gỉ, lớp gỉ và vảy trên bề mặt được loại bỏ bằng cách sử dụng dung dịch axit clohydric. Cuối cùng, trong phần trợ dung, các ôxít bề mặt được loại bỏ và bảo vệ khỏi các nguy cơ ôxy hóa tiếp theo. Tấm thép đã làm sạch được ngâm trong bể kẽm để tráng. Chế phẩm của bể nhúng phải chứa ít nhất 98% kẽm nóng chảy nguyên chất. Hóa chất trong bể tối ưu được xác định theo tiêu chuẩn ASTM A123. Tấm thép nhúng được lấy ra khỏi bể khi nhiệt độ của tấm thép gần bằng với nhiệt độ của bể. Trong quá trình tháo các tấm thép, phần kẽm dư thừa sẽ bị tách ra khỏi tấm bằng các dòng khí áp suất cao qua bề mặt của tấm thép. Độ dày lớp phủ mong muốn thường được xác định bởi thành phần hóa học của thép, đặc tính bề mặt của thép và tốc độ làm nguội.

Sơn tĩnh điện

Phương pháp sơn tĩnh điện sử dụng các đặc tính tĩnh điện của các kim loại khác nhau, có thể ở trong dung dịch dưới dạng ion hoặc có thể ở dạng kim loại tấm.

Phương pháp sơn tĩnh điện là một kỹ thuật rất phổ biến không chỉ để phủ bề mặt kim loại mà còn để khai thác kim loại. Phương pháp này còn được gọi là mạ điện sử dụng nguyên lý điện tử để tạo ra sự bám dính cho màng sơn. Dựa vào bột sơn tĩnh điện được tích điện dương, còn bề mặt kim loại được tích điện âm. . catốt.

Bởi vì sơn tĩnh điện không có chất lỏng, nó có thể tạo ra các lớp phủ dày hơn so với các lớp phủ chất lỏng thông thường mà không bị chảy hoặc chảy xệ, và sơn tĩnh điện tạo ra sự khác biệt về ngoại hình tối thiểu giữa các bề mặt được phủ theo chiều ngang và các bề mặt được phủ theo chiều dọc. Bởi vì không có chất lỏng nào bay hơi đi, quá trình phủ tạo ra một số hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC). Cuối cùng, một số màu bột có thể được áp dụng trước khi lớp sơn đóng rắn nên nó cho phép trộn màu và tạo hiệu ứng đặc biệt trong một lớp duy nhất.

Ưu điểm của sơn tĩnh điện

Sơn tĩnh điện không chứa dung môi và thải ra ít hoặc không thải ra các chất dễ bay hơi vào khí quyển. Do đó, người dùng không cần phải mua thiết bị kiểm soát ô nhiễm tốn kém.

Sơn tĩnh điện có thể tạo ra lớp phủ dày hơn nhiều so với sơn lỏng thông thường mà không bị chảy hoặc chảy xệ.

Các sản phẩm được sơn tĩnh điện thường có ít sự khác biệt về bề ngoài hơn so với các sản phẩm được sơn phủ chất lỏng.

Một loạt các hiệu ứng đặc biệt có thể dễ dàng đạt được bằng cách sử dụng sơn tĩnh điện mà không thể đạt được với các quy trình sơn phủ khác.

Sơn tĩnh điện có thời gian đóng rắn nhanh hơn đáng kể sơn phủ lỏng.

Phương pháp lắng đọng hơi cho bề mặt kim loại

Phương pháp lắng đọng hơi sử dụng quá trình hóa hơi và ngưng tụ để tạo ra các lớp màng mỏng. Đầu tiên, kim loại phủ bay hơi và ngưng tụ trên bề mặt sản phẩm. Phương pháp lắng đọng hơi chia thành hai nhóm; lắng đọng hơi hóa học (CVD) và lắng đọng hơi vật lý (PVD).

Phương pháp mạ PVD

Phương pháp PVD có thể tạo màng siêu mỏng từ 0-20 micromet. Quá trình ion hóa hoặc nguyên tử hóa có thể được thực hiện bằng sự bay hơi vật lý của chất hoặc sự phun xạ plasma. Xi mạ PVD bạn có thể hiểu là quá trình chuyển từ thể rắn sang thể hơi, sau đó kết hợp trở lại thành thể rắn dưới dạng một lớp phim mỏng ngưng tụ lên bề mặt vật liệu cần mạ

Trong quá trình xi mạ PVD thì mật độ dòng điện cao sẽ hình thành trên bề mặt vật liệu làm bay hơi nhanh chống các ion kim loại. Khi đó, những ion kim loại này sẽ di chuyển đến bề mặt vật liệu xi mạ trong môi trường chân không và trộn với các loại khí phản ứng để hình thành một lớp xi mạ mỏng trên bề mặt vật liệu xi mạ. Trong đó, quá trình ion sẽ có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của màng xi mạ và độ bám dính của hóa chất.

Lớp phủ chuyển đổi

Lớp phủ Chuyển đổi thường bao gồm phun hoặc nhúng sản phẩm qua chất bổ sung. Lớp phủ chuyển đổi tăng khả năng chống ăn mòn của bề mặt bởi các chất bổ sung như crom hoặc phốt phát. Hơn nữa, lớp phủ chuyển đổi cũng tăng cường các đặc tính bám dính của bề mặt cho các lớp sơn tiếp theo. Các phương pháp phủ bề mặt chuyển đổi có thể được phân loại là cromating, phosphating và anodizing. Trong quá trình crom, bề mặt sản phẩm được nhúng vào dung dịch có các ion crom. Lớp phủ cromate có đặc tính tự phục hồi. Crom phân giải chậm khi tiếp xúc với chất lỏng hoặc hơi ẩm. Các ion crom tạo thành một màng thụ động bao gồm crom hóa trị không hòa tan. Trong phương pháp phốt phát hóa, bề mặt kim loại được nhúng vào dung dịch axit photphoric, hoặc dung dịch được phun lên bề mặt kim loại. Một lớp phốt phát được hình thành trên bề mặt của kim loại cơ giúp tăng độ bám dính cho các quá trình sơn tiếp theo. Phương pháp anot hóa khác với phương pháp mạ crom và photphat hóa vì màng bảo vệ được tạo thành bởi kim loại cơ bản trong phương pháp anot hóa. Một số kim loại (ví dụ: Ti, Al) có thể tạo thành một lớp màng oxit bảo vệ trên bề mặt của chúng. Khi bề mặt sản phẩm được phân cực anốt bởi nguồn điện bên ngoài, bề mặt kim loại bắt đầu bị ăn mòn và tạo thành một lớp màng oxit bảo vệ. Lớp màng chống thấm này bảo vệ kim loại bên trong khỏi nguy cơ ăn mòn thêm.

Gia công nhiệt cho bề mặt kim loại

Trong phương pháp phủ bề mặt này, các chất được nung nóng và được phun lên bề mặt kim loại mong muốn. Độ dày lớp phủ có thể cao hơn các phương pháp thông thường khác. Quá trình đốt nóng các chất thường được thực hiện bởi một nguồn điện bên ngoài có thể tạo ra hồ quang hoặc plasma.

Lời kết

Trên đây là các phương pháp bảo vệ bề mặt kim loại. Nhìn chung thì mỗi phương pháp đều có những ưu điểm riêng, tuy nhiên nếu phân tích kỹ càng thì sơn tĩnh điện vẫn là phương pháp được ưa chuộng hơn cả. Mọi thắc mắc bạn có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi để được giải đáp. Công ty chúng tôi chuyên tư vấn, thiết kế, lắp đặt dây chuyền sơn tĩnh điện chất lượng và cung cấp các loại vật liệu trong ngành sơn với giá cạnh tranh.

Hotline:      0979 021 421 (Mr. Quân) – 0948 399 339 (Mr. Luận)