การเคลือบผิวโลหะ

 เคลือบผิวด้วยโลหะ   อาจกระทำได้หลายวิธีต่างๆ กัน  คือ

• Hot-Dipping
• Electro-plating
• Cladding
• Spraying
• Cementation processes

            - Hot-Dipping วิธี นี้มักใช้ในการทำแผ่นเหล็กเคลือบดีบุกและแผ่นเหล็กเคลือบสังกะสีเป็นส่วน ใหญ่ แผ่นเหล็กเคลือบดีบุกส่วนใหญ่ที่ผลิตมักใช้ทำภาชนะบรรจุอาหารเนื่องจากไม่ เป็นพิษ ต้านทาน การผุกร่อนได้ดีและยังบัดกรีได้ง่ายอีกด้วย การเคลือบผิวอาจทำได้โดยการนำแผ่นเหล็กที่มีความหนาประมาณ 0.25 มม. มาทำความสะอาดผิว โดยกำจัดเหล็กออกไซด์ที่ติดอยู่ออกให้หมด โดยแช่ลงในสารละลายกรด H₂SO₄ หรือ HC1 เจือจาง วิธีการดังกล่าวนี้เรียกว่า pickling การเตรียมผิวที่ไม่เหมาะสมจะทำให้โลหะที่เคลือบร่อนหลุดออกได้หรืออาจเกิดรอยปูดนูนขึ้นใต้โลหะที่เคลือบ ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังและควบคุมให้ถูกต้อง หลังจากนี้จึงนำไปเคลือบผิวด้วยดีบุกโดยผ่านลงในถังดีบุกหลอมเหลวซึ่ง ตอนบนมีฟลักซ์ปกคลุมอยู่ ดีบุกจะติดผิวเหล็ก โดยช่วงรอยต่อระหว่างเหล็กกับดีบุกจะเกิดเป็นโลหะผสม ระหว่างเหล็กกับดีบุกขึ้นแผ่นเหล็กเคลือบดีบุกในปัจจุบันนี้ มักผลิตโดยวิธี Electro–plating เนื่องจากสามารถควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้ดีกว่า สำหรับการเคลือบผิวเหล็กด้วยสังกะสีก็เช่นเดียวกับการเคลือบเหล็กด้วยดีบุก คือในขั้นแรกจะต้องนำเหล็กมาทำความสะอาดผิว โดยการ pickling ก่อน ต่อจากนั้นจึงนำมาล้างเกลือและออกไซด์ต่างๆ ที่ติดอยู่ออกเพื่อป้องกันผิวเหล็กไม่ให้ถูกออกซิไดซ์ได้อีกจึงนำมาจุ่มลงใน ฟลักซ์ซึ่งเป็นสารละลายที่ประกอบด้วยเกลือสังกะสีคลอไรด์และเกลือแอมโมเนีย มคลอไรด์ หลังจากนั้นจึงนำไปอบด้วยอุณหภูมิต่ำ ฟลักซ์จะแห้งติดผิวเหล็กและทำหน้าที่ป้องกันผิวเหล็กไม่ให้ถูกออกซิไดซ์ได้ เมื่อนำแผ่นเหล็กนี้ไปเคลือบสังกะสีโดยจุ่มลงในถังที่บรรจุสังกะสีหลอมเหลว ฟลักช์จะแยกตัวออกจากผิวเหล็ก ความหนาของสังกะสีที่เคลือบจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิในถังสังกะสีหลอมเหลว และขึ้นกับอัตราเร็วที่แผ่นเหล็กเคลื่อนตัวผ่านสังกะสีที่หลอมเหลวโดยทั่วๆ ไป  ควรมีค่าประมาณ 0.3–0.6 กก/ม² สำหรับแผ่นเหล็กเคลือบสังกะสีที่มีสังกะสีเคลือบบางและต้องการให้หักบิดงอได้พอสมควร มักจะผสมอลูมิเนียมประมาณ 0.2% ลงในสังกะสีหลอมเหลว วิธีการเคลือบผิวดังกล่าวนี้ยังอาจใช้ในการทำแผ่นเหล็กเคลือบอลูมิเนียมได้อีกด้วย โดยหลังจากที่ทำความสะอาด ผิวเหล็กดีแล้วก็จะนำมาจุ่มลงในสารละลายที่มีเกลือของทองแดงละลายอยู่ ทองแดงจะจับติดผิวเหล็กเป็นแผ่นบางๆ หลังจากนำมาล้างด้วยสารละลายของแอลกอฮอล์หรือ glycerine แล้วจึงจุ่มลงในอลูมิเนียมเหลว หลังจากนั้นนำมารีด (rolling) ผิวจะสวยงามขึ้น ผลิตภัณฑ์ชนิดนี้อาจใช้ทำภาชนะบรรจุอาหารแทนแผ่นเหล็กเคลือบดีบุกได้

          - Electro–plating เป็นวิธีการเคลือบผิวโลหะที่นิยมกันแพร่หลาย การเคลือบผิวด้วยวิธีนี้มีข้อได้เปรียบกว่าการเคลือบด้วยวิธี Hot–Dipping หลายประการ คือ สามารถควบคุมความหนาบางของโลหะที่เคลือบได้ดีกว่า และผิวที่เคลือบก็สม่ำเสมอดีทั้งยังสามารถบิด-งอได้ดีพอสมควรโดยไม่แตกร้าวอีกด้วย โลหะที่นำมาเคลือบก็อาจเป็น ทองแดง, นิกเกิล, โครเมียม, แคดเมียม, ทอง, เงิน, ดีบุก, สังกะสีและอื่นๆ ก่อนเคลือบผิวด้วยวิธี Electro–plating นี้ จะต้องมีการเตรียมผิวโลหะเช่นเดียวกับวิธี Hot–Dipping การ เตรียมผิวที่ไม่ถูกต้องจะทำให้โลหะที่เคลือบร่อนลอกออกได้หรืออาจเกิดปูด เป็นรอยนูนขึ้นภายหลังเช่นกัน การเคลือบผิวโดยวิธีไฟฟ้าเคมีนี้ ชิ้นงานที่จะนำโลหะอื่นมาเคลือบจะเป็น cathode ส่วนตัวโลหะที่จะเคลือบจะเป็น anode ซึ่งจะละลายลงไปใน electrolyte ซึ่งมีเกลือของโลหะนั้นๆ ละลายอยู่ในขณะที่โลหะบางส่วนจะเคลือบผิว cathode ดังนั้น ความเข้มข้นของโลหะใน electrolyte จึงคงที่อยู่เสมอ ในกรณีที่ anode เป็นตัวนำชนิด non– reactive เช่น stainless steel ตะกั่ว หรือ แท่งคาร์บอน โลหะที่ไปเคลือบผิวอาจอยู่ในลักษณะ เกลือที่ละลายอยู่ใน electrolyte ก็ได้

            การ ควบคุมการเคลือบผิวโลหะแบบนี้ให้ได้ผลดี คือโลหะที่เคลือบติดแน่นและสม่ำเสมอจะต้อง ควบคุมโดยเข้มงวดทั้งความต่างศักย์ไฟฟ้าความเข้มของกระแสไฟฟ้า ณ ผิว cathode โดยมีหน่วยวัดเป็นแอมแปร์ต่อตารางเมตร สัดส่วนของพื้นที่ anode ต่อพื้นที่ cathode เวลาที่ใช้ในการเคลือบผิว รวมทั้งองค์ประกอบและอุณหภูมิของ electrolyte ความหนาของโลหะที่เคลือบโดยทั่วๆ ไป จะมีความหนาดังนี้คือ

            เคลือบนิกเกิล            จะหนาประมาณ             0.00750 มม. – 0.05000 มม.

            เคลือบโครเมียม         จะหนาประมาณ             0.00025 มม. – 0.00125 มม.

            เคลือบทองแดง          จะหนาประมาณ             0.00750 มม. – 0.02500 มม.

            เคลือบแคดเมียม        จะหนาประมาณ             0.00500 มม. – 0.01250 มม.

            เคลือบเงิน                 จะหนาประมาณ             0.00750 มม. – 0.03000 มม.

            - Cladding การทำ cladding คือการเอาโลหะชนิดหนึ่งมาทาบประกบทั้งด้านบนและด้านล่างของโลหะอีกชิ้นหนึ่ง แล้วจึงรีดแบบร้อน (Hot–rolling) จนได้ความหนาตามต้องการความหนาของโลหะทางด้านผิวจะหนาประมาณ 5–20% ของความหนาทั้งหมด โลหะที่ทำ cladding ส่วนใหญ่จะใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมเคมี เนื่องจากมีการผุกกร่อนของโลหะอย่างรุนแรง ตัวอย่างโลหะ ที่นำมาทำ cladding ได้แก่ duralumin ซึ่งเป็นอลูมีเนียมผสมอย่างหนึ่งนำมาประกบผิวด้วยอลูมิเนียมบริสุทธิ์และเหล็กที่ประกบผิวด้วยนิกเกิลเป็นต้น

            - Spraying เป็นการเคลือบผิวโลหะ โดยการพ่นโลหะเหลวให้เป็นละอองเคลือบวัตถุไว้ เครื่องพ่นโลหะเหลวจะมีลักษณะคล้ายปืน ภายในบรรจุโลหะที่จะนำไปเคลือบผิวไว้ในลักษณะที่เป็นแท่งลวดหรืออื่นๆ ก็ได้ เมื่อต้องการเคลือบวัตถุใด ก็อาจหลอมโลหะดังกล่าวด้วยกระแสไฟฟ้า หรือด้วยแก๊ส oxy–acetylene จาก นั้นจึงใช้อากาศอัดให้โลหะเหลวพ่นเป็นละอองออกมา ผิวโลหะที่เคลือบลักษณะนี้จะติดแน่นสู้การเคลือบด้วยวิธีที่ผ่านมาแล้วไม่ ได้ เนื่องจากระหว่างแนวที่โลหะทั้งสองชนิดสัมผัสกันจะไม่เกิดเป็นโลหะผสมของ โลหะทั้งสองชนิดขึ้น โลหะที่จะนำมาเคลือบด้วยวิธีนี้ จะต้องเตรียมทำความสะอาดผิวเช่นกัน แต่ผิวของชิ้นงานพวกนี้ควรจะต้องขรุขระพอสมควร โลหะที่เป็นตัวเคลือบอาจมีได้หลายชนิดเช่น สังกะสี, อลูมิเนียม, ดีบุก, ทองแดง, ตะกั่ว, ทองเหลือง, บรอนซ์, เงิน รวมทั้ง stainless steel ก็อาจนำมาเคลือบผิวโดยวิธีนี้ได้ ความหนาโดยปกติของสังกะสีและอลูมิเนียมที่เคลือบจะประมาณ 0.1-0.3 มม. ข้อได้เปรียบของการเคลือบผิวโดยวิธีนี้คือ สามารถทำได้ง่ายในสถานที่ต่างๆ ดังนั้นจึงอาจทำการเคลือบผิวชิ้นงานใหญ่ๆ ณ สถานที่ที่ก่อสร้างชิ้นงานนั้นได้เลย

            - Cementation processes วิธี นี้จะทำให้ผิวของชิ้นงานเกิดเป็นโลหะผสมขึ้นโดย อัดผงโลหะรอบๆ ชิ้นงานแล้วนำไปอบที่อุณหภูมิต่างๆ กันวิธีการนี้อาจแยกย่อยออกได้เป็น

                 - Sherardising  เป็น การทำให้ผิวเกิดเป็นโลหะผสมระหว่างเหล็กกับสังกะสี โดยอบชิ้นงานที่ทำด้วยเหล็กกับผงสังกะสี โดยใช้อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของสังกะสี ประมาณ 350-375°C ประมาณ  3-12 ชั่วโมง  บริเวณผิวชิ้นงานจะเกิดเป็นโลหะผสมขึ้น โลหะผสมที่เกิดนี้จะหนาประมาณ 0.063 มม. ในการอบประมาณ 3 ชั่วโมง

                 - Calorising  เป็นการทำให้ผิวเกิดเป็นโลหะผสมระหว่างเหล็กกับอลูมิเนียมโดย อบด้วยผงอลูมิเนียม ประมาณ 850-1000°C

                 - Chromising  เป็น การทำให้ผิวชิ้นงานมีปริมาณโครเมียมมากขึ้นโดยอบชิ้นงานที่ทำด้วยเหล็กกับผง อลูมิเนียมออกไซด์และผงโลหะโครเมียม ภายใต้บรรยากาศของแก๊สไฮโดรเจน โดยใช้อุณหภูมิประมาณ 1300-1400°C เป็นเวลา 3-4 ชั่วโมง แก๊สไฮโดรเจนที่ปกคลุมอยู่นี้จะป้องกันไม่ให้โลหะโครเมียมเกิดออซิเดชั่น

ที่ีมา: Demarc trading