تشمل المواد المعدنية المستخدمة بشكل شائع الفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك الألومنيوم، وملفات الألومنيوم النقية، وسبائك الزنك، والنحاس، وما إلى ذلك. تركز هذه المقالة بشكل أساسي على الألومنيوم وسبائكه، وتقدم العديد من عمليات معالجة الأسطح الشائعة المستخدمة عليها.
يتميز الألومنيوم وسبائكه بسهولة المعالجة، وتعدد طرق معالجة الأسطح، وتأثيراتها البصرية الممتازة، ويُستخدم على نطاق واسع في العديد من المنتجات. شاهدتُ ذات مرة فيديو يُظهر كيفية معالجة هيكل حاسوب محمول من آبل من قطعة واحدة من سبائك الألومنيوم باستخدام معدات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، وخضوعه لمعالجات سطحية متعددة، تتضمن عمليات رئيسية متعددة مثل الطحن باستخدام الحاسب الآلي، والتلميع، والطحن عالي اللمعان، وسحب الأسلاك.
بالنسبة للألمنيوم وسبائك الألومنيوم، تشمل معالجة السطح بشكل أساسي الطحن عالي اللمعان/القطع عالي اللمعان، والنفخ الرملي، والتلميع، وسحب الأسلاك، والأكسدة، والرش، وما إلى ذلك.
1. الطحن عالي اللمعان/القطع عالي اللمعان
باستخدام معدات تشغيل CNC عالية الدقة، يتم قطع بعض تفاصيل أجزاء الألومنيوم أو سبائك الألومنيوم، مما ينتج عنه مناطق ساطعة موضعية على سطح المنتج. على سبيل المثال، تُفرَز بعض هياكل الهواتف المحمولة المعدنية بدائرة من الحواف المشطوفة اللامعة، بينما تُفرَز بعض القطع المعدنية الصغيرة ذات المظهر المعدني بأخدود مستقيم أو أكثر لزيادة سطوع سطح المنتج. كما تُطبَّق هذه العملية في بعض هياكل التلفزيون المعدنية عالية الجودة. أثناء عملية الطحن/القطع عالي اللمعان، تكون سرعة قاطع الطحن دقيقة للغاية. كلما زادت السرعة، زادت سطوع نقاط القطع. في المقابل، لا يُنتج أي تأثير ساطع، ويكون عرضة لخطوط الأدوات.
2. السفع الرملي
تشير عملية السفع الرملي إلى استخدام تدفق رمل عالي السرعة لمعالجة الأسطح المعدنية، بما في ذلك تنظيفها وتخشينها، لتحقيق درجة معينة من النظافة والخشونة على سطح أجزاء الألومنيوم وسبائكه. لا يقتصر دورها على تحسين الخواص الميكانيكية لسطح القطعة، ومقاومتها للتعب، بل تزيد أيضًا من التصاق السطح الأصلي بالطلاء، مما يزيد من متانة طبقة الطلاء وتسويتها وتزيينها. وقد وُجد أن تأثير تشكيل سطح فضي لؤلؤي غير لامع من خلال السفع الرملي لا يزال جذابًا للغاية في بعض المنتجات، إذ يمنح السفع الرملي سطح المادة المعدنية ملمسًا غير لامع أكثر دقة.
3. التلميع
يشير التلميع إلى عملية استخدام تأثيرات ميكانيكية أو كيميائية أو كهروكيميائية لتقليل خشونة سطح قطعة العمل، والحصول على سطح لامع ومستوٍ. لا يُستخدم تلميع غلاف المنتج بشكل أساسي لتحسين دقة أبعاده أو شكله الهندسي (لأن الغرض ليس التجميع)، بل للحصول على سطح أملس أو مظهر لامع كالمرآة.
تشمل عمليات التلميع بشكل رئيسي التلميع الميكانيكي، والكيميائي، والكهربائي، والفوق صوتي، والسوائل، والمغناطيسي الكاشط. في العديد من المنتجات الاستهلاكية، غالبًا ما تُصقل أجزاء الألومنيوم وسبائكه باستخدام التلميع الميكانيكي والكهربائي، أو بمزيج منهما. بعد التلميع الميكانيكي والكهربائي، يمكن أن يصبح سطح أجزاء الألومنيوم وسبائكه مشابهًا لسطح الفولاذ المقاوم للصدأ. عادةً ما تمنح المرايا المعدنية الناس شعورًا بالبساطة والأناقة والفخامة، مما يجعلهم يُحبون المنتجات مهما كلف الأمر. يجب أن تُحل المرآة المعدنية مشكلة بصمات الأصابع.
4. الأكسدة
في معظم الحالات، لا تكون أجزاء الألومنيوم (بما في ذلك الألومنيوم وسبائك الألومنيوم) مناسبة للطلاء الكهربائي ولا يتم طلائها كهربائيًا. بدلاً من ذلك، تُستخدم الطرق الكيميائية مثل الأكسدة الأنودية لمعالجة السطح. يُعد الطلاء الكهربائي على أجزاء الألومنيوم أكثر صعوبة وتعقيدًا من الطلاء الكهربائي على المواد المعدنية مثل الفولاذ وسبائك الزنك والنحاس. والسبب الرئيسي هو أن أجزاء الألومنيوم عرضة لتكوين طبقة أكسيد على الأكسجين، مما يؤثر بشكل خطير على التصاق طلاء الطلاء الكهربائي؛ عند غمرها في الإلكتروليت، يكون جهد القطب السالب للألومنيوم عرضة للإزاحة بأيونات معدنية ذات جهد موجب نسبيًا، مما يؤثر على التصاق طبقة الطلاء الكهربائي؛ يكون معامل تمدد أجزاء الألومنيوم أكبر من معامل تمدد المعادن الأخرى، مما يؤثر على قوة الترابط بين الطلاء وأجزاء الألومنيوم؛ الألومنيوم معدن أمفوتيري غير مستقر للغاية في محاليل الطلاء الكهربائي الحمضية والقلوية.
الأكسدة الأنودية هي الأكسدة الكهروكيميائية للمعادن أو السبائك. على سبيل المثال، توضع منتجات الألومنيوم وسبائكه في الإلكتروليت المقابل كأنودات. في ظل ظروف وتيار كهربائي خارجي محددين، تتشكل طبقة من أكسيد الألومنيوم على سطح منتجات الألومنيوم. تُحسّن هذه الطبقة من أكسيد الألومنيوم صلابة السطح ومقاومة التآكل، كما تُعزز مقاومة التآكل، وتستفيد أيضًا من قدرة امتصاص عدد كبير من المسام الدقيقة في الطبقة الرقيقة من أكسيد الألومنيوم، مما يُضفي على سطح منتجات الألومنيوم ألوانًا جميلة وحيوية متنوعة، مما يُثري التعبير اللوني لمنتجات الألومنيوم ويزيد من جمالها. تُستخدم الأكسدة الأنودية على نطاق واسع في سبائك الألومنيوم.
يمكن للأكسدة الأنودية أيضًا إضفاء ألوان مختلفة على منطقة معينة من المنتج، مثل الأكسدة ثنائية اللون. بهذه الطريقة، يعكس المظهر المعدني للمنتج مقارنة الألوان الثنائية، ويبرز بشكل أفضل فخامة المنتج. مع ذلك، فإن عملية الأكسدة ثنائية اللون معقدة ومكلفة.
5. سحب الأسلاك
عملية سحب الأسلاك السطحية عملية متطورة نسبيًا، تُشكّل خطوطًا منتظمة على سطح قطع العمل المعدنية من خلال الطحن لتحقيق تأثيرات زخرفية. يعكس سحب الأسلاك السطحية المعدنية بفعالية ملمس المواد المعدنية، ويُستخدم على نطاق واسع في العديد من المنتجات. وهي طريقة شائعة لمعالجة أسطح المعادن، ويفضلها العديد من المستخدمين. على سبيل المثال، تُستخدم تأثيرات سحب الأسلاك المعدنية بشكل شائع على أجزاء المنتجات، مثل الواجهة النهائية لدبابيس الوصلات المعدنية لمصابيح المكاتب، ومقابض الأبواب، ولوحات زينة الأقفال، ولوحات تحكم الأجهزة المنزلية الصغيرة، ومواقد الفولاذ المقاوم للصدأ، ولوحات أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأغطية أجهزة العرض، وغيرها. يمكن لسحب الأسلاك أن يُشكّل تأثيرًا ساتانيًا، بالإضافة إلى تأثيرات أخرى جاهزة للسحب.
وفقًا لاختلاف تأثيرات السطح، يُمكن تقسيم سحب الأسلاك المعدنية إلى سحب مستقيم، وسحب غير منتظم، وسحب حلزوني، إلخ. يختلف تأثير السحب الخطي اختلافًا كبيرًا. باستخدام تقنية السحب، يُمكن إظهار علامات الأسلاك الدقيقة بوضوح على سطح الأجزاء المعدنية. بصريًا، يُمكن وصفها بأنها لمعان ناعم كالشعر على معدن غير لامع، مما يُضفي على المنتج لمسة من التكنولوجيا والأناقة.
6. الرش
لا يقتصر الغرض من رشّ سطح أجزاء الألومنيوم على حماية السطح فحسب، بل يُحسّن أيضًا مظهرها. تشمل معالجة رشّ أجزاء الألومنيوم بشكل رئيسي الطلاء الكهربائي، ورشّ المسحوق الكهروستاتيكي، ورشّ الطور السائل الكهروستاتيكي، ورشّ الفلوروكربون.
للرش الكهربائي، يمكن دمجه مع الأكسدة. الغرض من المعالجة المسبقة بالأكسدة هو إزالة الشحوم والشوائب وطبقة الأكسيد الطبيعية من سطح قطع الألومنيوم، وتشكيل طبقة أنودة موحدة وعالية الجودة على سطح نظيف. بعد الأكسدة والتلوين الكهربائي لقطع الألومنيوم، يُطبق الطلاء الكهربائي. يتميز الطلاء المتشكل بالطلاء الكهربائي بأنه موحد ورقيق، ويتميز بشفافية عالية، ومقاومة عالية للتآكل، ومقاومة عالية للعوامل الجوية، وتوافقه مع ملمس المعدن.
رش المسحوق الكهروستاتيكي هو عملية رش طلاء المسحوق على سطح قطع الألومنيوم باستخدام مسدس رش المسحوق، مما يُشكّل طبقة من غشاء بوليمر عضوي، والذي يلعب دورًا وقائيًا وزخرفيًا رئيسيًا. يُوصف مبدأ عمل رش المسحوق الكهروستاتيكي باختصار بأنه تطبيق جهد كهربائي عالي سالب على مسدس رش المسحوق، مما يُؤرّض قطعة العمل المطلية، ويُشكّل مجالًا كهروستاتيكيًا عالي الجهد بين المسدس وقطعة العمل، مما يُفيد في رش المسحوق.
يشير الرش في الطور السائل الكهروستاتيكي إلى عملية المعالجة السطحية لتطبيق الطلاء السائل على سطح مقاطع سبائك الألومنيوم من خلال مسدس الرش الكهروستاتيكي لتشكيل فيلم بوليمر عضوي واقي وزخرفي.
رش الفلوروكربون، المعروف أيضًا باسم "زيت الكوريوم"، هو عملية رش متطورة وعالية التكلفة. تتميز الأجزاء المستخدمة في هذه العملية بمقاومة ممتازة للبهتان والصقيع والأمطار الحمضية وغيرها من التآكل، بالإضافة إلى مقاومة عالية للتشقق والأشعة فوق البنفسجية، كما أنها تتحمل الظروف الجوية القاسية. تتميز طلاءات الفلوروكربون عالية الجودة ببريق معدني وألوان زاهية ووضوح ثلاثي الأبعاد. تُعد عملية رش الفلوروكربون معقدة نسبيًا، وتتطلب عادةً عدة معالجات رش. قبل الرش، يجب إجراء سلسلة من عمليات المعالجة المسبقة، وهي عملية معقدة نسبيًا وتتطلب متطلبات عالية.
وقت النشر: ٧ مايو ٢٠٢٤