Kim loại nhẹ là một phần không thể thiếu trong công nghiệp sản xuất ô tô, hàng không, vũ trụ, vận tải và nhiều ngành công nghiệp khác. Với khả năng giảm trọng lượng và hiệu suất tiết kiệm chi phí, kim loại nhẹ góp phần nâng cao hiệu quả, hiệu suất và bền vững trong các ngành công nghiệp này. Mặc dù có tỷ lệ độ bền cao và lợi thế về trọng lượng, kim loại nhẹ lại có độ cứng thấp và có khả năng chống mài mòn cơ học kém. Ví dụ, nhôm dễ bị mài mòn do ma sát. Lúc này, các giải pháp chống mài mòn trên bề mặt trở nên quan trọng để áp dụng trong nhiều ứng dụng.
Với nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, các kim loại nhẹ đòi hỏi các giải pháp chống mài mòn khác nhau . Các giải pháp này khác nhau về cường độ, kỹ thuật ứng dụng, độ dày và thành phần hóa học. Nghiên cứu về sự khác biệt giữa các phương pháp này là một bước quan trọng trong việc tìm kiếm giải pháp chống mài mòn tối ưu cho ứng dụng của bạn.
Yêu cầu đối với lớp phủ trong các giải pháp chống mài mòn cho kim loại nhẹ
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến sự mài mòn như va đập, mài mòn do ma sát, do môi trường, do nước… Bất kỳ giải pháp nào, vật liệu chống mài mòn nào cũng đều phải có khả năng chống mài mòn tốt thì mới có thể đáp ứng được các ứng dụng.
+ Tỷ lệ độ cứng hoặc độ bền kéo
Trước đây, người ta tin rằng độ cứng cao của bề mặt vật liệu sẽ mang lại khả năng chống mài mòn tốt. Điều này chỉ đúng một phần vì còn phải tính đến các loại cơ chế mài mòn khác nhau. Lớp phủ có tỷ lệ độ cứng cao có thể chịu được biến dạng nền tốt hơn mà không bị chảy xệ. Những đặc tính này mang lại khả năng chống mài mòn cho lớp phủ tốt hơn.
+ Độ ma sát thấp
Đặc tính quan trọng của lớp phủ chống mài mòn là độ ma sát thấp giữa lớp phủ và lớp bị mòn. Việc giảm hệ số ma sát µ làm giảm sự truyền năng lượng giữa các bề mặt trượt và do đó làm giảm khả năng hư hỏng. Giải pháp đánh bóng bề mặt để giảm độ nhám có thể được áp dụng. Ngoài ra, có thể phủ một lớp bôi trơn ít có khả năng chịu lực cắt giữa các bề mặt sẽ làm giảm sự truyền năng lượng và do đó làm giảm hư hỏng.
+ Khả năng chịu tải
Lớp phủ có thể cần phải có khả năng chịu tải, đặc biệt là trong trường hợp lớp phù có độ bền cao hơn lớp nền. Điều này thường xảy ra với các chất nền kim loại nhẹ, có độ bền chảy tương đối thấp. Trong trường hợp này, có hai cách là áp dụng một lớp phủ rất dày có thể chịu được tải trọng mà không bị chảy hoặc gãy, hoặc khuếch tán một số phần tử thứ cấp.
Bốn loại lớp phủ trong giải pháp chống mài mòn phổ biến
1. Anodizing cứng
Lớp phủ bề mặt anod hóa cứng được sản xuất theo quy trình tương tự như kỹ thuật anodizing lưu huỳnh tiêu chuẩn. Sử dụng nhiệt độ cao hơn và các thông số thời gian xử lý khác nhau trong quá trình sản xuất tạo thành các lớp oxit bảo vệ cứng hơn và dày hơn.
Lớp phủ anodizing cứng chống mài mòn rất tốt cho nhiều ứng dụng. Nó có độ cứng cao gấp hai hoặc ba lần so với nhôm nhưng thấp hơn các chất mài mòn thông thường như cát, thủy tinh, vải, v.v. Lớp bảo vệ chính là cấu trúc vi mô dạng cột mịn có thể tạo ra bề mặt rất mịn sau khi được đánh bóng và do đó có độ ma sát thấp .
Lớp phủ anodized cứng phù hợp nhất với các ứng dụng liên quan đến nhiệt độ cao , nhưng không phù hợp với ứng dụng liên quan đến tải nặng thông thường.
2. Thấm nitơ
Thấm nitơ là một phương pháp xử lý nhiệt làm cứng phổ biến. Lớp bảo vệ cứng, có hình dạng mảnh và được hình thành bằng cách đưa nitơ vào bề mặt bên ngoài bằng phương pháp nhiệt hóa.
Các lớp bảo vệ có thể làm tăng đáng kể khả năng chống mài mòn trong môi trường khắc nghiệt. Có ba phương pháp được sử dụng rộng rãi để nitrat hóa bề mặt kim loại: tắm muối, thấm nitơ bằng khí, thấm nitơ ion. Ứng dụng phù hợp nhất với giải pháp thấm nitơ là đối với các vật liệu được sản xuất với khối lượng thấp.
3. Quá trình oxy hóa điện phân
các kim loại như nhôm, titan và magie đều có thể được tăng cường thêm lớp phủ PEO (oxy hóa điện phân plasma). Do sự phóng điện của plasma, các tinh thể có độ cứng cao được hình thành trong lớp phủ. Hơn nữa, các màng có cấu trúc nano và vi mô được tạo thành, được điều chỉnh để tạo ra sự kết hợp giữa độ cứng cao và độ cứng thấp cần thiết để có độ bền đứt gãy cao, độ bám dính cao và do đó có khả năng chống mài mòn.
4. Niken điện
Những lớp phủ này có độ cứng cao, độ bôi trơn tự nhiên, độ dẻo và khả năng chống mài mòn tốt, khiến nó trở thành lớp phủ rất tốt trong các ứng dụng chống mài mòn trượt. Việc đưa cacbua silic vào lớp phủ (còn gọi là lớp phủ Nicasil) làm tăng khả năng chống mài mòn.
INTMECH
Trụ sở chính: Tầng 11 Tòa Zen Tower, 12 Khuất Duy Tiên, Phường Thanh Xuân Trung, Quận Thanh Xuân, Thành phố Hà Nội
Số điện thoại: 0917 272 447
Email: t.intmech@gmail.com
Website: https://intmech.vn
