Quy trình xi mạ hoàn tất sản phẩm kim loại

Xử lý hoàn tất kim loại sẽ tác động lên bề mặt của sản phẩm nhằm tăng cường các đặc tính như chống ăn mòn, chống mài mòn, độ dẫn điện, điện trở, hệ số phản chiếu, mỹ quan, dung sai momen xoắn, tính dễ hàn, chống xỉn, chống hóa chất, khả năng gắn kết với cao su (lưu hóa) và một loạt các tính chất đặc biệt khác. Những ngành công nghiệp có sử dụng quá trình xử lý hoàn tất sản phẩm kim loại bao gồm:

• ô tô
• điện tử
• vũ trụ
• viễn thông
• kim hoàn
• thiết bị công nghiệp
• đồ gia dụng
• đồ trang sức

Có nhiều loại vật liệu, quy trình và sản phẩm được sử dụng để làm sạch, khắc axit và bao phủ các bề mặt kim loại và phi kim. Quá trình đặc trưng nhất ở đây là phần kim loại của sản phẩm sẽ trải qua một hoặc nhiều quy trình xử lý vật lý, hóa học và điện hóa. Các quy trình vật lý bao gồm đệm, mài, đánh bóng, phun cát. Các quy trình hóa học bao gồm tẩy dầu mỡ, làm sạch, tẩy axit, khắc mài, đánh bóng và mạ không dùng điện. Các quy trình điện hóa bao gồm: mạ, đánh bóng điện hóa và anod hóa

Chuẩn bị bề mặt, mức độ sạch ở bề mặt các chi tiết và các điều kiện môi trường hóa chất là các yếu tố thiết yếu để quá trình hoàn tất sản phẩm kim loại được thực hiện một cách đảm bảo. Nếu bề mặt không được làm sạch tốt, thì các lớp che phủ kể cả loại đắt tiền nhất cũng không thể bám được hoặc không ngăn chặn được tác động ăn mòn của môi trường bền ngoài. Các kỹ thuật chuẩn bị bề mặt gồm từ kỹ thuật mài, đánh bóng, phun cát đến tẩy bằng axit và các quy trình làm sạch bằng hóa chất qua nhiều bước phức hợp. Các đặc điểm đầu vào và đầu ra của quá trình này gồm:

• Các nguyên liệu đầu vào: các dung môi, tác nhân nhũ hóa, kiềm, và a-xít.
• Các phát thải khí: các dung môi bay hơi (chỉ trong trường hợp sử dụng phương
pháp tẩy bằng dung môi và làm sạch nhũ tương)
• Nước thải: các chất thải dung môi, kiềm và a-xít
• Chất thải rắn/nguy hại: chất thải dễ cháy, chất thải dung môi, kim loại, và các cặn
lắng

Mạ về cơ bản là tạo ra lớp che phủ vô cơ lên bề mặt của chi tiết cần mạ nhằm đem lại các đặc tính mong muốn như chống ăn mòn, tạo độ cứng, chống mài mòn, chống rạn nứt, dẫn điện hoặc nhiệt, hoặc để trang trí. Những quy trình mạ phức tạp đặc biệt thường ứng dụng mối quan hệ điện cực (cực âm/cực dương) giữa vật cần mạ và bể mạ. Các dạng mạ chủ yếu là:
• Mạ trống quay – loại kỹ thuật này dùng để mạ một lúc rất nhiều các chi tiết nhỏ. Các chi tiết này được đổ ào vào bể mạ từ các thùng hoặc các thùng nhúng.
• Mạ xoa – lớp dung dịch mạ được phủ lên bề mặt vật cần mạ băng một vật thấm dung dịch mạ giống như một cây chổi quét, đóng vai trò như cực dương. Chi tiết cần mạ giữ vai trò là cực âm và quá trình được thực hiện bằng một dòng điện trực tiếp.
• Mạ không điện tích – thực hiện đơn giản chỉ là nhúng vật cần mạ vào bể mạ.
• Mạ điện là một quy trình phổ biến nhất tại các nhà máy hoàn tất kim loại. Trong một số kỹ thuật mạ điện các ion kim loại trong môi trường dung dịch a-xít, kiềm, hoặc trung tính được giảm xuống trên vật cần mạ. Các ion kim loại trong dung dịch thường được bổ sung bằng sự tan rã kim loại từ cực dương kim loại rắn được làm từ chính loại kim loại đang mạ, hoặc có thể được bổ sung trực tiếp dung dịch muối kim loại hoặc các loại ô-xít. Xyanua, thường ở dạng muối hoặc kali xyanua, thường được dùng như một hoạt chất tổng hợp cho mạ cát-mi và các kim loại quý, và với cấp ít hơn, cho các dung dịch khác như các bể mạ đồng và kẽm.
• Mạ cơ khí là một quá trình diễn ra trong thùng – lắng kim loại lên nhiều chất làm nền sử dụng cơ học chứ không dùng năng lượng điện.
• Mạ trên rá – đặt các chi tiết lên vị trí dễ mạ nhất để tiếp xúc với dòng mạ.
• Mạ xung điện được sử dụng phổ biến để mạ vàng và hợp kim vàng, nickel, bạc, chromium, hợp kim trì thiếc, và palladium.
• Mạ nhúng nóng là kỹ thuật mạ chi tiết kim loại bằng một kim loại khác để tạo ra lớp màng bảo vệ bằng cách nhúng chi tiết cần mạ vào trong một bồn nóng chảy. Mạ kẽm (kẽm nhúng nóng) là một dạng mạ phổ biến trong kỹ thuật tạo bề mặt nhúng nóng.

---

3. Hoàn tất cơ học kim loại xi mạ

Hoàn tất bằng phương pháp thổi (blast finishing) giúp tạo ra các bề mặt hoàn tất mờ hay bóng, thô hay mịn, và để lại hay loại bỏ những yếu tố không hoàn hảo khác.

Hoàn tất khối (mass finishing) là một quy trình mà trong đó bề mặt chi tiết được hoàn tất hoặc chuẩn bị cho các hoạt động khác bằng cách khuấy một số lượng lớn các chi tiết trong hỗn hợp gồm các chất trung gian đánh gỉ, nước, và các hợp chất hoàn tất bề mặt.

Đánh bóng (polishing) là một hoạt động mài mòn để loại bỏ hoặc làm nhẵn các lỗi bề mặt (xước, rỗ, hay dấu vết khi gia công) có ảnh hưởng xấu đến ngoại quan hoặc chức năng của sản phẩm. Các đặc điểm bao gồm:
• Nguyên liệu đầu vào: các chất trung gian đánh bóng
• Khí thải: rất ít
• Nước thải: nước có chứa cặn đánh bóng, kim loại và hợp chất hoàn tất bề mặt
• Chất thải rắn/ nguy hại: kim loại bề mặt bị bong ra, chất đánh bóng trung gian.

Sơn và tạo lớp phủ bề mặt
Sơn phun là một quy trình trong đó sơn được đựng trong một khoang chứa bị nén và được phun thành các tia qua một vòi phun. Trong cả 2 phương pháp này thì nguyên liệu lớp phủ đều được phun lên mặt và sau đó đóng rắn. Các dây chuyền tạo lớp phủ bề mặt hiện đại nhất có dùng cả nguyên liệu bột và chất lỏng có thể đóng rắn bằng tia cực tím.
Lớp phủ bằng nguyên lý ngưng hơi vật lý (Physical vapor deposition-PVD) là các lớp phủ đặc biệt mỏng chỉ khoảng 2 đến 5 micromet. PVD gồm một số quá trình ngưng kết trong đó các nguyên tử bị tách bằng phương pháp vật lý từ nguồn và bám lên sản phẩm. Nhiệt năng và phương pháp bắn phá ion chuyển hóa chất phủ thành dạng hơi.

Các đặc điểm của quy trình này bao gồm:
• Nguyên liệu đầu vào: các dung môi và chất phủ
• Khí thải: các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và các chất ô nhiễm không khí nguy hại (HAP)
• Nước thải: nước chứa nhiều dung môi, nước rửa
• Chất thải rắn/nguy hại: các chất cặn, xỉ, dung môi sơn, sơn thừa hoặc hết hạn sử dụng

Khắc axit
Khắc để tạo ra các mẫu thiết kế cụ thể hoặc hình thức bề mặt của sản phẩm bằng
cách hòa tan có kiểm soát sử dụng các hóa chất phản ứng hay chất khắc axit.
• Nguyên liệu đầu vào: axit, chất khắc axit, hoá chất phản ứng.
• Khí thải: VOCs
• Chất thải rắn/ nguy hại: bùn, axit và hoá chất phản ứng đã qua sử dụng.