المعالجة السطحية هي تقنية لإنشاء طبقة سطحية ذات خصائص ميكانيكية وفيزيائية وكيميائية تختلف عن المادة الأساسية.

يهدف معالجة الأسطح إلى تلبية المتطلبات الوظيفية الفريدة للمنتج، من حيث مقاومة التآكل والصدأ، والزخرفة، وغيرها من العوامل. ومن أكثر تقنيات معالجة الأسطح استخدامًا لدينا: التجليخ الميكانيكي، والمعالجة الكيميائية، والمعالجة الحرارية، والرش. وتتمثل الغاية من معالجة الأسطح في تنظيف سطح قطعة العمل، وإزالة النتوءات والشحوم، وإزالة القشور. وسنتناول اليوم إجراءات معالجة الأسطح.

تُستخدم تقنيات معالجة الأسطح الأخرى بشكل متكرر، مثل الطلاء الكهربائي الفراغي، والطلاء الكهربائي، والأنودة، والتلميع الكهربائي، والطباعة بالوسادة، والجلفنة، والطلاء بالمسحوق، والطباعة بنقل الماء، والطباعة بالشاشة، والرحلان الكهربائي.

1. الطلاء الكهربائي الفراغي

تُعدّ عملية الترسيب الفراغي إحدى ظواهر الترسيب الفيزيائي. حيث يتم تقسيم المادة المستهدفة إلى جزيئات تمتصها المواد الموصلة لتكوين طبقة سطحية معدنية متجانسة وناعمة عند إدخال غاز الأرجون في ظروف فراغية واصطدامه بالمادة المستهدفة.

المواد ذات الصلة:

1. يمكن طلاء مجموعة واسعة من المواد بالتفريغ، بما في ذلك المعادن، والبوليمرات اللينة والصلبة، والمواد المركبة، والسيراميك، والزجاج. يُعدّ الألومنيوم أكثر المواد استخدامًا في الطلاء الكهربائي، يليه الفضة ثم النحاس.

2. نظرًا لأن الرطوبة الموجودة في المواد الطبيعية ستؤثر على بيئة الفراغ، فإن المواد الطبيعية غير مناسبة للطلاء الفراغي.

تكلفة العملية: تُعدّ تكلفة العمالة في عملية الطلاء الفراغي مرتفعة نسبيًا نظرًا لضرورة رشّ قطعة العمل، وتحميلها، وتفريغها، ثم إعادة رشّها. ومع ذلك، يلعب تعقيد قطعة العمل وكميتها دورًا في تحديد تكلفة العمالة.

الأثر البيئي: لا يسبب الطلاء الكهربائي الفراغي ضرراً يُذكر للبيئة مثل الرش.

2. التلميع الكهربائي

بمساعدة التيار الكهربائي، تتحول ذرات قطعة العمل المغمورة في محلول إلكتروليتي إلى أيونات وتزال من السطح أثناء العملية الكهروكيميائية "للطلاء الكهربائي"، والتي تزيل النتوءات الصغيرة وتجعل سطح قطعة العمل لامعًا.

المواد ذات الصلة:

1. يمكن تلميع غالبية المعادن بالتحليل الكهربائي، مع كون تلميع سطح الفولاذ المقاوم للصدأ هو الاستخدام الأكثر شيوعًا (خاصة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المستخدم في الطاقة النووية).

2. من المستحيل تلميع العديد من المواد كهربائياً في وقت واحد أو حتى في نفس المحلول الإلكتروليتي.

تكلفة التشغيل: نظرًا لأن التلميع الإلكتروليتي عملية مؤتمتة بالكامل، فإن تكاليف العمالة منخفضة نسبيًا. الأثر البيئي: يستخدم التلميع الإلكتروليتي كميات أقل من المواد الكيميائية الخطرة. وهو سهل الاستخدام ولا يتطلب سوى كمية قليلة من الماء لإتمام العملية. إضافةً إلى ذلك، فهو يمنع تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ ويطيل عمره.

3. تقنية الطباعة بالوسادة

اليوم، تعد القدرة على طباعة النصوص والرسومات والصور على سطح الأشياء ذات الأشكال غير المنتظمة من أهم تقنيات الطباعة الخاصة.

يمكن استخدام جميع المواد تقريبًا في الطباعة بالوسادة، باستثناء تلك التي تكون أكثر ليونة من وسادات السيليكون، بما في ذلك مادة PTFE.

يرتبط هذا الإجراء بانخفاض تكاليف العمالة والعفن.
الأثر البيئي: لهذا الإجراء أثر بيئي كبير لأنه يعمل فقط مع الأحبار القابلة للذوبان، والتي تتكون من مواد كيميائية خطرة.

4. إجراء طلاء الزنك

طريقة لتعديل سطح سبائك الصلب، حيث تُغطى بطبقة من الزنك لتحسين المظهر ومقاومة الصدأ. تُشكل طبقة الزنك طبقة واقية كهروكيميائية، قادرة على منع تآكل المعدن. يُعدّ الجلفنة والجلفنة بالغمس الساخن من أكثر التقنيات استخدامًا.

المواد التي يمكن تطبيقها: نظرًا لأن عملية الجلفنة تعتمد على تقنية الربط المعدني، فلا يمكن استخدامها إلا لمعالجة أسطح الفولاذ والحديد.

تكلفة العملية: دورة قصيرة/تكلفة عمالة متوسطة، بدون تكلفة قالب. وذلك لأن جودة سطح قطعة العمل تعتمد بشكل كبير على التحضير الفيزيائي للسطح الذي يتم قبل الجلفنة.

الأثر البيئي: تُسهم عملية الجلفنة إيجاباً في حماية البيئة، إذ تُطيل عمر المكونات الفولاذية من 40 إلى 100 عام، وتمنع الصدأ والتآكل. إضافةً إلى ذلك، لا ينتج عن الاستخدام المتكرر للزنك السائل أي نفايات كيميائية أو فيزيائية، ويمكن إعادة وضع القطعة المجلفنة في حوض الجلفنة بعد انتهاء عمرها الافتراضي.

5. إجراء الطلاء

عملية الطلاء الكهربائي هي عملية تطبيق طبقة رقيقة من المعدن على أسطح المكونات لتحسين مقاومة التآكل، والتوصيل الكهربائي، وانعكاس الضوء، ومقاومة التآكل، والمظهر الجمالي. كما أن العديد من العملات المعدنية مطلية كهربائياً على طبقتها الخارجية.

المواد ذات الصلة:

1. يمكن طلاء معظم المعادن بالكهرباء، إلا أن نقاء الطلاء وفعاليته يختلفان باختلاف المعادن. ومن بينها، يُعد القصدير والكروم والنيكل والفضة والذهب والروديوم من أكثر المعادن شيوعًا.

2. مادة ABS هي المادة التي يتم طلاؤها كهربائياً بشكل متكرر.

3. ولأن النيكل مادة خطرة على الجلد ومهيجة، فلا يمكن استخدامه في الطلاء الكهربائي لأي شيء يلامس الجلد.

تكلفة العملية: لا توجد تكلفة للقوالب، ولكن يلزم استخدام أدوات تثبيت لتركيب المكونات؛ وتختلف تكلفة الوقت باختلاف درجة الحرارة ونوع المعدن؛ أما تكلفة العمالة فهي (متوسطة إلى مرتفعة)؛ وتعتمد على نوع قطع الطلاء الفردية؛ فعلى سبيل المثال، يتطلب طلاء أدوات المائدة والمجوهرات تكاليف عمالة مرتفعة للغاية. ونظرًا لمعاييرها الصارمة فيما يتعلق بالمتانة والجمال، تُدار هذه العملية بواسطة كوادر مؤهلة تأهيلاً عالياً.

الأثر البيئي: نظراً لأن عملية الطلاء الكهربائي تستخدم الكثير من المواد الضارة، فإن التحويل والاستخراج الخبير ضروريان لضمان الحد الأدنى من الضرر البيئي.