Lớp phủ và hoàn thiện bề mặt
Lớp phủ thêm một lớp mỏng lên trên chi tiết đã hoàn thiện để bảo vệ, làm cứng hoặc tạo màu cho nó, mà không đổi hình dạng. Mọi quy trình trong chương này trả lời hai câu hỏi: lớp được hình thành như thế nào, và nó dày bao nhiêu? Các câu trả lời trải từ màng dày vài nguyên tử đến lớp phun sâu vài milimet.
Ý tưởng chính
Lớp phủ là một lớp da: chi tiết bên dưới đảm nhận phần kết cấu, còn lớp da đối mặt với thế giới bên ngoài. Hãy nghĩ đến chiếc bàn gỗ: gỗ chịu tải, nhưng lớp vecni quyết định nó có sống sót sau một ly nước đổ hay không. Các quy trình khác nhau ở cách lớp da đến đó:
- Chất lỏng khô hoặc đóng rắn: sơn phun, in lụa.
- Bột được làm chảy thành màng: sơn tĩnh điện.
- Nhúng vào kim loại nóng chảy: mạ kẽm nhúng nóng.
- Điện hóa trong bể: mạ điện, anod hóa (nuôi oxit từ chính kim loại) và đúc điện (giữ lớp phủ và bỏ chi tiết).
- Hơi, từng nguyên tử một: PVD và CVD.
- Các hạt phun xếp chồng lên nhau: phun phủ nhiệt (nóng chảy) và phun lạnh (rắn).
Xấp xỉ từ mỏng nhất đến dày nhất: màng PVD và CVD (nanomet đến khoảng 20 µm) → mạ điện và anod hóa (khoảng 5–50 µm) → sơn và sơn tĩnh điện (khoảng 25–150 µm) → mạ kẽm (khoảng 50–200 µm) → phun phủ nhiệt (khoảng 0,1–1 mm) → phun lạnh và đúc điện (đến vài milimet hoặc hơn).
11 quy trình trong chương này
So sánh song song
| Quy trình | Tóm tắt một dòng | Phù hợp nhất với | Cỡ lô | Độ chính xác |
|---|---|---|---|---|
| 11.1Sơn phun | Sơn lỏng được phun sương mịn rồi khô hoặc đóng rắn | Màu sắc và bảo vệ trên hầu như mọi thứ | Từ chiếc đơn lẻ đến dây chuyền thân xe | Màng khoảng 25–100 µm, đều nếu kỹ thuật tốt |
| 11.2Sơn tĩnh điện | Bột khô tích điện bám vào chi tiết, rồi chảy trong lò | Lớp hoàn thiện bền, không dung môi trên kim loại | Lô nhỏ đến dây chuyền liên tục | Màng khoảng 50–150 µm |
| 11.3In lụa | Mực được đẩy qua một khuôn lưới | Đồ họa, nhãn, điện tử in | Hàng chục đến hàng nghìn bản in | Nét chi tiết nhỏ đến một phần milimet |
| 11.4Mạ kẽm nhúng nóng | Thép nhúng kẽm nóng chảy tạo lớp kẽm liên kết | Chống gỉ cho thép kết cấu | Từng dầm đến giá đỡ sản lượng lớn | Lớp khoảng 50–200 µm, không đều |
| 11.5Mạ điện (crôm, niken, kẽm) | Dòng điện lắng đọng kim loại từ bể | Lớp hoàn thiện crom, niken, kẽm, vàng | Loạt nhỏ đến rất lớn | Lớp khoảng 5–50 µm, kiểm soát được |
| 11.6Anod hóa | Dòng điện tạo ra lớp oxit cứng từ chính nhôm | Bề mặt nhôm bền, nhuộm màu được | Loạt nhỏ đến rất lớn | Lớp khoảng 5–50 µm, rất đều |
| 11.7Đúc điện (electroforming) | Lớp mạ được nuôi dày trên một mẫu, rồi bóc ra | Vỏ mỏng sao chép chi tiết nhỏ | Từ chiếc đơn lẻ đến loạt vừa | Sao chép chi tiết dưới 1 µm |
| 11.8Phủ PVD (màng mỏng trong chân không) | Các nguyên tử bị bắn khỏi bia sẽ phủ lên chi tiết trong chân không | Màng cứng, mỏng trên dụng cụ và đồ trang trí | Lô hàng trăm đến hàng nghìn | Màng khoảng 1–5 µm |
| 11.9Phủ CVD | Các khí phản ứng trên bề mặt nóng và để lại một lớp màng | Lớp chip, lớp phủ dày cho mảnh dao | Lô lớn | Nanomet đến khoảng 20 µm, rất đồng đều |
| 11.10Phun phủ nhiệt (plasma, HVOF, hồ quang) | Các giọt nóng chảy bắn vào chi tiết xếp chồng thành một lớp | Lớp phủ dày chống mài mòn, nhiệt và gỉ; sửa chữa | Từ chiếc đơn lẻ đến loạt | Khoảng 0,1–1 mm, mài nếu cần |
| 11.11Phun nguội | Các hạt kim loại rắn hàn vào nhờ tốc độ thuần túy | Sửa chữa và đắp kim loại đặc | Sửa chữa đến loạt nhỏ | Thô, gia công sau đó |
Cách chọn trong họ này
- Bắt đầu từ công việc: màu sắc và bảo vệ cơ bản → sơn hoặc sơn tĩnh điện; chống gỉ cho thép → mạ kẽm hoặc kẽm phun; chống mài mòn và độ cứng → PVD, CVD, mạ cứng hoặc phun phủ nhiệt.
- Kiểm tra độ dày bạn cần: màng micron giữ được cạnh sắc và kích thước chính xác; lớp milimet có thể phục hồi chi tiết mòn.
- Kiểm tra nhiệt mà chi tiết chịu được: CVD chạy gần 1.000 °C, mạ kẽm nhúng nóng gần 450 °C và đóng rắn sơn tĩnh điện gần 200 °C, trong khi mạ điện, anod hóa và phun giữ chi tiết mát.
- Kiểm tra quy trình với tới được đâu: bể và khí phủ được lỗ và mặt khuất; phun và PVD chỉ phủ được những gì chúng nhìn thấy.
- Phù hợp với vật liệu: anod hóa chủ yếu cho nhôm, mạ kẽm cho thép, phun lạnh cho kim loại dẻo.
Từ khóa
- Vật liệu nền
- chi tiết được phủ, khác với lớp phủ trên nó.
- Độ bám dính
- lớp phủ dính tốt đến đâu; phụ thuộc nhiều vào việc làm sạch và làm nhám bề mặt.
- Chất điện phân
- chất lỏng dẫn điện, dùng trong mạ điện, anod hóa và đúc điện.
- Đường nhìn thẳng
- quy trình chỉ phủ các bề mặt nó nhìn thấy trực tiếp, như phun hay PVD.
- Lớp phủ bao phủ đều
- lớp phủ theo sát mọi bề mặt một cách đồng đều, kể cả lỗ, như CVD.
- Micron (µm)
- một phần nghìn milimet; sợi tóc người dày khoảng 50–100 µm.
- Plasma
- khí được cấp năng lượng đến mức dẫn điện và phát sáng.
- Che chắn
- che các vùng phải để không phủ.
Dùng thử
Đưa AI vào công việc CAD của bạn.
Dựng chi tiết, tạo bản vẽ và tự động hóa công việc lặp lại ngay trong phần mềm CAD của bạn.