Với một chi tiết máy, để đảm bảo được tính năng và độ bền, thường sau khi gia công chúng ta sẽ phải thực hiện bước nhiệt luyện và xử lí bề mặt. Với loại vật liệu này, điều kiện làm việc thế này chúng ta sẽ chọn biện pháp xử lí bề mặt nào cho hợp lí, giá mềm. TanTo sẽ cùng các bạn trả lời câu hỏi này trong nội dung bài viết hôm nay. Để dễ dàng trong việc đưa ra lựa chọn, các phương pháp xử lí bề mặt sẽ được mình sắp xếp theo trình tự giá cả tăng dần. 1. Dầu chống rỉ sét ( apply until rust oil, 防錆油塗布)- Nguyên nhân rỉ sét: Ngoài những vật liệu chống han như thép inox… những kim loại phổ biến thông thướng sau khi gia công, bề mặt kim loại sẽ tiếp xúc và phản ứng oxi hóa với oxi trong không khí gây ra hiện tượng rỉ sét.
- Ví dụ: Chúng ta nhìn thấy vết hoen rỉ trên xích của những sẽ đạp cũ để ngoài thời tiết lâu ngày không sử dụng, hay trên cột đèn đường có lớp sơn phủ đã bị bong tróc theo thời gian. Trong chi tiết máy, mình đã từng nhận một chi tiết trục thép S45C chưa được xử lí bề mặt từ maker, hàng bọc trong giấy bóng. Sau khi bóc lớp giấy bóng được khoảng nửa tiếng toàn bộ bề mặt gia công chuyển sang trạng thái hoen rỉ.
- Hướng giải quyết: Sau khi gia công, ngay lập tức chúng ta sẽ bôi ( phun lên bề mặt chi tiết một lớp chống rỉ). Các bạn có thể tham khảo một vài sản phẩm được bản phổ biến trên thị trường.
- Tính hiệu quả, áp dụng: Tính hiệu quả thấp, chỉ có tác dụng trong thời gian nhất định, khi lượng chất chống rỉ trên bền mặt giảm xuống, hiện tượng rỉ sét sẽ xuất hiện. Thường được áp dụng khi chi tiết sau gia công không thể chuyển ngay đến xưởng sơn mạ, mà cần lưu khó một thời gian ngắn.
2. OXIT hóa bề mặt ( black oxide, 四三酸化鉄被膜）- Nguyên lí: Thông qua các phản ứng hóa học, tạo một lớp Fe3O4 trên bề mặt kim loại, ngăn không cho phần kim loại bên trong tiếp xúc với không khí bên ngoài.
- Ưu điểm: Với cách xử lí này bề mặt chi tiết sẽ có màu đen không phản xạ ánh sáng phù hớp với các máy có sử dụng các yếu tố quang học, giá thành rẻ. Nhiệt độ xử lí ở thấp, khoảng 100 đến 147 °C giúp kích thước chi tiết ổn định, không bị thay đổi nhiều do cong vênh. Lớp màng có chiều dày rất mỏng (1 ～2 μm) nên kích thước chi tiết trước và sau xử lí sẽ không thay đổi nhiều phù hợp với chi tiết yêu cầu độ chính xác cao.
- Nhược điểm: Vì lớp màng F3O4 tạo ra quá mỏng, có thể rách trong quan trình lắp ráp. Trên bề mặt lớp phủ, tồn tại những vết nứt siêu nhỏ, làm cho tính bền hóa học của chi tiết không cao.
Chi tiết hơn về phương pháp này, các bạn có thể tham khảo tại: NHUỘM ĐEN KIM LOẠI – 黒染め – Black oxide coating 3. PHỐT PHÁT hóa ( Phosphating, リン酸塩被膜）Nội dung chi tiết tham khảo tại: https://www.technologymag.net/phot-phat-hoa-be-mat-kim-loai/ Kiến thức bổ sung: - Bề mặt sau khi được photphat hóa rất lồi lõm, tạo ra diện tích mặt lớp giúp tăng tính bám dính khi sơn phủ, hay tăng tính bám dính của chất bôi trơn.
- Bề dày của lớp phốt phát hóa nằm trong khoảng 5 ～10μm
- Nhiệt độ khi xử lí khoảng 100°C, nên không làm ảnh hưởng tới đặc tính ban đầu của sản phẩm.
4. Cromate ( chromate conversion coating,クロメート)Nội dung chi tiết tham khảo tại: https://vietquang.vn/quy-trinh-cromate-nhom-va-cac-loi-thuong-gap.htm Kiến thức bổ sung: - Là phương pháp xử lí bề mặt được áp dụng phổ biến trên đồng thau, kẽm và nhôm. Đó là lí do vì sao chi tiết sau khi mạ kẽm thường xử dụng phương pháp này để bảo vệ lớp kẽm đã mạ.
- Độ dày lớp màng phủ nằm trong khoảng 5～10 μm
- Đặc tính chống han tốt, thường dùng để mạ bề mặt bu lông ôc vít
- Liên quan đến tiêu chuẩn RoHS về việc hạn chế sử dụng chất độc hại trong các thiết bị điện, điện tử, phương pháp này đang được hạn chế sử dụng.
5. Sơn tĩnh điện ướt (Electrodeposition painting,電着塗装)Nội dung chi tiết tham khảo tại: https://meta.vn/hotro/son-tinh-dien-la-gi-6017 Kiến thức bổ sung: - Bề dày lớp sơn: 15 ～20μm, khá lớn so với các biên pháp sơn phủ đã liệt kê ở trên, cho đặc tính chống han rất tốt.
- Là phương pháp sơn tĩnh điện ( bột sơn được hòa vào nước hoặc dung môi ), chi tiết được nhấn chìm hoàn toàn trong dung dịch sơn, do vậy đảm bảo được độ dày đồng đều trên cả những bề mặt ngóc ngách phức tạp nhất. Cụ thể về phương pháp sơn các bạn có thể tham khảo video bên dưới.
6. Shot blast (ショットブラスト), shot peening (ショットピーニング)Nội dung chi tiết của phương pháp này tham khảo tại: Sự khác biệt giữa phun bi xử lý bề mặt (Shot blasting) và gia công bề mặt (Shot peening) - Được biết đến là phương pháp làm sạch bề mặt kim loại, nhưng đối với những vật liệu bản thân đã bền sẵn với môi trường ( ví dụ như nhôm đúc ADC12) thì shot blasting có vai trò khử ba via và làm đẹp bề mặt. Sau khi xử lí shot blasting, nếu kết hợp với đánh bóng ( burnish, バレル) thì ta sẽ thu được bề mặt bóng đẹp như gương.
- Shot peening: nâng cao độ bền mỏi, tính chống mài mòn của bề mặt.
- Phương pháp này không giúp tăng tính chống han cho bề mặt, chỉ là bước chuẩn bị cho bước sơn phủ tiếp theo.
7. Sơn phủ nhựa lên bề mặt kim loại (焼付塗装、baking coating)- Nguyên lí: là phương pháp phun hỗn hợp bột sơn và dung môi sơn lên bề mặt kim loại, tạo lớp phủ bảo vệ phần kim loại bên trong. Bản chất của bột sơn chính là nhựa nhiệt rắn, được ra nhiệt tới khoảng 110～200°C, phun lên bề mặt kim loại dưới dạng sương, lớp nhựa này sau khi nguội sẽ bám lại trên bề mặt ngăn cho phần kim loại bên trong tiếp xúc trực tiếp với môi trường.
- Ưu điểm: Bề dày lớp màng phủ dày ( khoảng 30 μm), mang lại đặc tính chống han, tính chống chịu thời tiết, chống chịu hóa chất rất tốt. Sơn phủ bằng phương pháp này tạo cho chi tiết có ngoại quan rất đẹp ( bóng mịn như sản phẩm nhựa), có nhiều lựa chọn về màu sắc lớp sơn.
- Nhược điểm: tính chống chịu mài mòn không tốt.
- Ứng dụng: Thường được áp dụng cho các chi tiết liên quan đến tủ điện. Những thiết bị văn phòng như bàn ghế, tủ tài liệu, ngăn kéo…
8. Sơn tĩnh điện khô (粉体塗装、power coating)Chi tiết tham khảo tại: https://meta.vn/hotro/son-tinh-dien-la-gi-6017 Kiến thức bổ sung: - Độ dày màng sơn: 50 μm trở lên.
- Ưu điểm: Tính chống chống han, chống chịu thời tiết tốt. Thân thiện với người dùng, ít gây độc hại hơn so với sơn tĩnh điện ướt, do vậy được sử dụng phổ biến cho các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với con người như đồ gia dụng, các vị trí cầm nắm trên các chi tiết công cụ. Vì có lớp phủ khá dày so với các phương pháp khác nên góp phần cải thiện được cường tính của chi tiết.
- Nhược điểm: không thích hợp với chi tiết yêu cầu lớp phủ mỏng. Lớp phủ mỏng nhất tối thiểu của phương pháp này khoảng 30μm. Không thích hợp với các chi tiết bé, chủng loại đa dạng vì khó làm tự động hóa, thời gian từng nguyên công bị đây lên cao. ( với chi tiết bé, chủng loại đa dạng thì sơn tĩnh điện ướt lại có ưu thế, vì đơn giản chỉ cần buộc các chi tiết với nhau nhúng qua thùng dung dịch sơn một lượt là xong).
Về quy trình sơn, các bạn có thể tham khảo video dưới đây. 9.Anodizing ( アルマイト)Chi tiết tham khảo tại: http://npchemical.net/ky-thuat/anodizing-la-gi.html#:~:text=Anodizing%20l%C3%A0%20m%E1%BB%99t%20qu%C3%A1%20tr%C3%ACnh,t%C4%83ng%20%C4%91%E1%BB%99%20b%E1%BB%81n%20cho%20nh%C3%B4m. Kiến thức bổ sung: - Độ dày lớp màng phủ nhôm oxit 5 ～20μm
- Độ cứng bề mặt đạt khoảng 200Hv
- Là phương pháp xử lí bề mặt phổ biến với vật liệu là hợp kim nhôm.
10. Hard anodizing (硬化アルマイト)Với phương pháp này, độ dày lớp màng phủ và độ cứng bề mặt đạt được cáo ơn so với phương pháp Anodizing thông thường. Cụ thể: - Độ dày lớp màng phủ nhôm oxit 30 ～100μm
- Độ cứng bề mặt đạt khoảng 350Hv trở lên
11. Mạ nickel có điện cực ( Nickel Plating, 電解ニッケルメッキ）Chi tiết tham khảo tại: http://www.hoachatxuongminh.com.vn/quy-trinh-xi-ma-niken-dien-len-kim-loai-tt-180.aspx Kiến thức bổ sung: - Độ dày lớp màng phủ 2 ～10μm
- Độ cứng bề mặt đạt khoảng 400-500 Hv
- Lớp mạ bị mỏng hơn tại các vị trí lõm, cộng thêm độ dày lớp màng phủ cũng khá mỏng nên đặc tính chống han, chống chịu môi trường không thực sự tốt.
12. Mạ nickel không điện cực ( Electroless Nickel Plating, 電解ニッケルメッキ)Chi tiết tham khảo tại: https://giacongxima.com/xi-ma-niken/niken-hoa/ Kiến thức bổ sung: - Độ dày lớp mạ 3～50 μm、độ dày đồng đều trên toàn bộ bề mặt, đặc tính chống han, chống chịu môi trường rất tốt .
- Độ cứng bề mặt sau nhiệt luyện có thể đạt tới 800～1000 Hv, do đó có đặc tính chống mài mòn rất tốt.
- Có thể mạ được trên bề mặt nhựa.
13. Mạ crom tăng cứng ( Hard chromium plating, 硬質クロメッキ)Chi tiết tham khảo tại: Mạ Crom . Dịch Vụ Xi Mạ Crom Cứng Kiến thức bổ sung: - Độ dày lớp mạ 5～10 μm, đặc tính chống han chống chịu môi trường rất tốt. Trên bề mặt lớp mạ có nhiều lỗ tế vi, tăng khả năng bám dính dầu, chất bôi trơn, thích hợp với các chi tiết trục-lỗ có bề mặt tiếp xúc trực tiếp với nhau.
- Độ cứng bề mặt đạt trên 1000 Hv, cao nhất trong các phương pháp xử lí bề mặt thông thường. Do đó đạt được tính chống mài mòn rất tốt, đáp ứng được yêu cầu của các chi tiết có bề mặt trượt trực tiếp lên nhau hoặc chịu tải trọng lớn.
Kết luậnTrên đây mình đã trình bày về 13 phương pháp xử lí bề mặt thông dụng nhất được áp dụng rộng rãi trên các chi tiết máy thông thường. Để có thể so sánh được giá cả của 13 phương pháp kể trên, các bạn có thể tham khảo biểu đồ so sánh giá mình để bên dưới. Nhìn tổng quan, dùng dầu chống rỉ sét thì chi phí phát sinh là không đáng kể, sơn tĩnh điện, anodizing xử lí bề mặt nhôm có giá khá tương đồng. Mạ nickel khá đắt đỏ, gấp đôi so với sơn tĩnh điện. Và đắt đỏ nhất là mạ crom tăng cứng, cao gấp đôi mạ nickel. Vì giá cả còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như kích thước chi tiết, độ phức tạp bề mặt, yêu cầu tính chất bề mặt …, nhưng thông qua biểu đồ, hi vọng bước đầu có thể giúp các bạn quyết định được phương pháp xử lí phù hợp nhất. |
