เหล็กหล่อ - ความลื่นไหล
ฝาท่อระบายน้ำเป็นส่วนที่ไม่เด่นของสภาพแวดล้อมในชีวิตประจำวันของเรา ซึ่งน้อยคนนักที่จะสนใจมัน เหตุผลที่ทำให้เหล็กหล่อมีการใช้งานที่หลากหลายและหลากหลาย ส่วนใหญ่มาจากการลื่นไหลที่ยอดเยี่ยมและความสะดวกในการหล่อเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนต่างๆ เหล็กหล่อเป็นชื่อเรียกส่วนผสมของธาตุต่างๆ เช่น คาร์บอน ซิลิกอน และเหล็ก ยิ่งปริมาณคาร์บอนสูงเท่าใด ลักษณะการไหลระหว่างการหล่อก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น คาร์บอนเกิดขึ้นที่นี่ในสองรูปแบบ กราไฟต์และเหล็กคาร์ไบด์
การปรากฏตัวของกราไฟต์ในเหล็กหล่อทำให้ท่อน้ำทิ้งมีความทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม สนิมมักปรากฏเฉพาะชั้นนอกสุดเท่านั้น ดังนั้น จึงควรขัดเงา ถึงกระนั้นก็ยังมีมาตรการพิเศษในการป้องกันสนิมในระหว่างกระบวนการเท นั่นคือ การเคลือบแอสฟัลต์อีกชั้นหนึ่งบนพื้นผิวของแบบหล่อ และแอสฟัลต์จะแทรกซึมเข้าไปในรูพรุนบนผิวเหล็กหล่อเพื่อป้องกันสนิม กระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมของวัสดุหล่อทรายได้ถูกนำมาใช้โดยนักออกแบบจำนวนมากในสาขาที่ใหม่กว่าและน่าสนใจกว่า
คุณสมบัติของวัสดุ: การไหลที่ดีเยี่ยม, ต้นทุนต่ำ, ความต้านทานการสึกหรอที่ดี, การหดตัวของการแข็งตัวต่ำ, เปราะมาก, กำลังรับแรงอัดสูง, การแปรรูปที่ดี
การใช้งานทั่วไป: เหล็กหล่อถูกใช้มานานหลายร้อยปีในสาขาต่างๆ เช่น อาคาร สะพาน ส่วนประกอบทางวิศวกรรม เครื่องใช้ในบ้านและในครัว
2 สแตนเลส - รักสแตนเลส
เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นโลหะผสมที่เกิดจากการผสมโครเมียม นิกเกิล และองค์ประกอบโลหะอื่นๆ เข้ากับเหล็กกล้า คุณสมบัติไม่เป็นสนิมมาจากโครเมียมในโลหะผสม โครเมียมก่อตัวเป็นฟิล์มโครเมียมออกไซด์ที่แข็งแรงและสมานตัวได้เองบนพื้นผิวของโลหะผสม ซึ่งตาเปล่าของเรามองไม่เห็น อัตราส่วนของเหล็กกล้าไร้สนิมและนิกเกิลที่เรามักอ้างถึงคือ 18:10 คำว่า "เหล็กกล้าไร้สนิม" ไม่ได้หมายถึงเหล็กกล้าไร้สนิมเพียงชนิดเดียว แต่หมายถึงเหล็กกล้าไร้สนิมทางอุตสาหกรรมมากกว่าหนึ่งร้อยชนิด และเหล็กกล้าไร้สนิมที่พัฒนาขึ้นแต่ละชนิดจะมีประสิทธิภาพที่ดีในด้านการใช้งานเฉพาะด้าน
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 เหล็กกล้าไร้สนิมถูกนำมาใช้ในด้านการออกแบบผลิตภัณฑ์ และนักออกแบบได้พัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ มากมายเกี่ยวกับคุณสมบัติด้านความเหนียวและป้องกันการกัดกร่อน ซึ่งเกี่ยวข้องกับหลายด้านที่ไม่เคยเกี่ยวข้องมาก่อน ความพยายามในการออกแบบชุดนี้เป็นการปฏิวัติอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เป็นครั้งแรกในอุตสาหกรรมการแพทย์ที่มีการแสดงอุปกรณ์ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลังการฆ่าเชื้อ
เหล็กกล้าไร้สนิมแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลัก: ออสเทนนิติก, เฟอริติก, เฟอร์ริติก-ออสเทนนิติก (คอมโพสิต), มาร์เทนซิติก เหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้ในของใช้ในครัวเรือนโดยทั่วไปจะเป็นออสเทนนิติก
คุณสมบัติของวัสดุ: การดูแลสุขภาพ, ป้องกันการกัดกร่อน, การรักษาพื้นผิวที่ดี, ความแข็งแกร่งสูง, สามารถเกิดขึ้นได้จากเทคนิคการประมวลผลต่างๆ และยากต่อกระบวนการเย็น
การใช้งานทั่วไป: ในบรรดาเหล็กกล้าไร้สนิมสีปฐมภูมิที่ใช้กันทั่วไป เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกเป็นวัสดุทำสีที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งสามารถได้สีและรูปร่างที่น่าพอใจ เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกส่วนใหญ่จะใช้ในวัสดุก่อสร้างตกแต่ง ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือน ท่ออุตสาหกรรม และโครงสร้างอาคาร เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกส่วนใหญ่ใช้ทำมีดและใบมีดกังหัน เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติกมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องซักผ้าที่ทนทานและในชิ้นส่วนหม้อไอน้ำ เหล็กกล้าไร้สนิมคอมโพสิตมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า ดังนั้นจึงมักใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
3 สังกะสี - 730 ปอนด์ตลอดชีวิต
สังกะสี สีเงิน และสีเทาอมน้ำเงิน เป็นโลหะนอกกลุ่มเหล็กที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นอันดับสามรองจากอะลูมิเนียมและทองแดง สถิติจากสำนักงานเหมืองแร่ของสหรัฐฯ แสดงให้เห็นว่าคนโดยเฉลี่ยบริโภคสังกะสีทั้งหมด 331 กิโลกรัมในช่วงชีวิตของเขา สังกะสีมีจุดหลอมเหลวต่ำมาก ดังนั้นจึงเป็นวัสดุหล่อในอุดมคติเช่นกัน
การหล่อสังกะสีเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไปในชีวิตประจำวันของเรา: วัสดุใต้พื้นผิวของมือจับประตู ก๊อกน้ำ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ สังกะสีมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงมาก ซึ่งทำให้มีฟังก์ชันพื้นฐานอีกอย่างหนึ่งคือ เป็นวัสดุเคลือบพื้นผิวสำหรับเหล็ก นอกจากหน้าที่ข้างต้นแล้ว สังกะสียังเป็นวัสดุโลหะผสมที่รวมตัวกับทองแดงเป็นทองเหลือง คุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนไม่เพียงแค่ใช้เคลือบพื้นผิวเหล็กเท่านั้น แต่ยังช่วยเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์ด้วย
คุณสมบัติของวัสดุ: การดูแลสุขภาพ, ป้องกันการกัดกร่อน, ความสามารถในการหล่อที่ดีเยี่ยม, ป้องกันการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม, ความแข็งแรงสูง, ความแข็งสูง, วัตถุดิบราคาถูก, จุดหลอมเหลวต่ำ, ความต้านทานการคืบ, โลหะผสมที่ขึ้นรูปง่ายกับโลหะอื่น, การดูแลสุขภาพ, ที่อุณหภูมิห้องเปราะบาง เหนียวที่อุณหภูมิประมาณ 100 องศาเซลเซียส
การใช้งานทั่วไป: ชิ้นส่วนผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ สังกะสีเป็นหนึ่งในวัสดุโลหะผสมที่เป็นทองสัมฤทธิ์ สังกะสียังมีคุณสมบัติด้านสุขอนามัยและป้องกันการกัดกร่อนอีกด้วย นอกจากนี้ สังกะสียังใช้เป็นวัสดุมุงหลังคา แผ่นแกะสลักภาพถ่าย เสาอากาศโทรศัพท์มือถือ และอุปกรณ์ชัตเตอร์ในกล้องถ่ายรูป
4 อลูมิเนียม (Al) - วัสดุที่ทันสมัย
เมื่อเทียบกับทองคำซึ่งใช้มานานถึง 9000 ปี อลูมิเนียมซึ่งเป็นโลหะสีขาวอมฟ้านี้ ถือได้ว่าเป็นทารกในบรรดาวัสดุโลหะเท่านั้น อลูมิเนียมออกมาและได้รับการตั้งชื่อในช่วงต้นศตวรรษที่ 18 แตกต่างจากองค์ประกอบโลหะอื่น ๆ อลูมิเนียมไม่มีอยู่ในธรรมชาติในรูปขององค์ประกอบโลหะโดยตรง แต่สกัดจากบอกไซต์ที่มีอลูมินา 50 เปอร์เซ็นต์ (หรือที่เรียกว่าบอกไซต์) อะลูมิเนียมในรูปแร่นี้เป็นหนึ่งในธาตุโลหะที่มีมากที่สุดในโลกของเรา
เมื่อโลหะอลูมิเนียมปรากฏขึ้นครั้งแรก มันไม่ได้ถูกนำมาใช้กับชีวิตของผู้คนในทันที ต่อมา ชุดผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มุ่งเป้าไปที่ฟังก์ชันและลักษณะเฉพาะตัวของมันค่อยๆ ออกมา และวัสดุไฮเทคนี้ก็ค่อยๆ ขยายตลาดให้กว้างขึ้นเรื่อยๆ แม้ว่าประวัติการใช้งานของอะลูมิเนียมจะค่อนข้างสั้น แต่ผลผลิตของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมในตลาดนั้นเกินกว่าผลรวมของผลิตภัณฑ์โลหะนอกกลุ่มเหล็กอื่นๆ มาก
คุณสมบัติของวัสดุ: ยืดหยุ่นและพลาสติก, โลหะผสมที่ทำง่าย, อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง, ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม, นำไฟฟ้าและความร้อนได้ง่าย, และรีไซเคิลได้
การใช้งานทั่วไป: โครงกระดูกยานพาหนะ ชิ้นส่วนเครื่องบิน เครื่องครัว บรรจุภัณฑ์ และเฟอร์นิเจอร์ อลูมิเนียมยังถูกนำมาใช้เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับโครงสร้างอาคารขนาดใหญ่บางแห่ง เช่น รูปปั้นกามเทพบน Piccadilly Circus ในลอนดอน และด้านบนของอาคารรถยนต์ไครสเลอร์ในนิวยอร์ก ซึ่งทั้งหมดได้รับการเสริมแรงด้วยอะลูมิเนียม
โลหะผสมแมกนีเซียม 5 - การออกแบบที่สวยงามบางเฉียบ
แมกนีเซียมเป็นโลหะนอกกลุ่มเหล็กที่สำคัญอย่างยิ่ง มีน้ำหนักเบากว่าอะลูมิเนียมและสามารถสร้างโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงร่วมกับโลหะอื่นๆ ได้ โลหะผสมแมกนีเซียมมีความถ่วงจำเพาะที่เบา ความแข็งแรงจำเพาะสูงและความฝืดจำเพาะ การนำความร้อนที่ดี และการลดการหน่วงที่ดี ประสิทธิภาพการป้องกันแรงกระแทกและแม่เหล็กไฟฟ้า การประมวลผลและการขึ้นรูปที่ง่าย การรีไซเคิลที่ง่ายดาย และข้อดีอื่นๆ แต่เป็นเวลานาน เนื่องจากราคาสูงและข้อจำกัดทางเทคนิค แมกนีเซียมและโลหะผสมแมกนีเซียมจึงถูกใช้ในปริมาณเล็กน้อยในอุตสาหกรรมการบิน อวกาศ และการทหารเท่านั้น จึงเรียกว่า "โลหะมีตระกูล" ปัจจุบันแมกนีเซียมเป็นวัสดุวิศวกรรมโลหะที่ใหญ่เป็นอันดับสามรองจากเหล็กและอะลูมิเนียม และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ รถยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ การสื่อสารเคลื่อนที่ โลหะวิทยา และสาขาอื่นๆ เป็นที่คาดหมายได้ว่าโลหะแมกนีเซียมจะมีความสำคัญมากขึ้นในอนาคตเนื่องจากต้นทุนการผลิตที่เพิ่มขึ้นของโลหะโครงสร้างอื่นๆ
สัดส่วนของโลหะผสมแมกนีเซียมคือ 68 เปอร์เซ็นต์ของโลหะผสมอลูมิเนียม 27 เปอร์เซ็นต์ของโลหะผสมสังกะสี และ 23 เปอร์เซ็นต์ของเหล็ก มักใช้ในชิ้นส่วนรถยนต์ เปลือกผลิตภัณฑ์ 3C วัสดุก่อสร้าง ฯลฯ เคสแล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือบางเฉียบส่วนใหญ่ทำจากโลหะผสมแมกนีเซียม
ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมแมกนีเซียมเป็น 8 เท่าของเหล็กกล้าคาร์บอน 4 เท่าของโลหะผสมอลูมิเนียม และมากกว่า 10 เท่าของพลาสติก ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีที่สุดในบรรดาโลหะผสม โลหะผสมแมกนีเซียมที่ใช้กันทั่วไปนั้นไม่ติดไฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ในชิ้นส่วนรถยนต์และรถจักรยานยนต์ และวัสดุก่อสร้าง ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงการเผาไหม้ในทันที วัตถุดิบแมกนีเซียมส่วนใหญ่สกัดจากน้ำทะเล ดังนั้นทรัพยากรจึงมีความเสถียรและเพียงพอ
คุณสมบัติของวัสดุ: โครงสร้างน้ำหนักเบา, ความแข็งแกร่งสูงและทนต่อแรงกระแทก, ต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม, การนำความร้อนและการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดี, ไม่ติดไฟได้ดี, ทนความร้อนได้ไม่ดี และรีไซเคิลได้ง่าย
การใช้งานทั่วไป: ใช้กันอย่างแพร่หลายในอวกาศ, รถยนต์, อิเล็กทรอนิกส์, การสื่อสารเคลื่อนที่, โลหะและสาขาอื่นๆ
6 บรอนซ์ - เพื่อนของผู้ชาย
ทองแดงเป็นโลหะที่มีประโยชน์หลากหลายอย่างเหลือเชื่อซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับชีวิตของเรา เครื่องมือและอาวุธในยุคแรกเริ่มของมนุษยชาติจำนวนมากทำจากทองแดง ชื่อละติน "cuprum" มีต้นกำเนิดมาจากสถานที่ที่เรียกว่าไซปรัส ซึ่งเป็นเกาะที่อุดมไปด้วยทรัพยากรทองแดง ผู้คนใช้ตัวย่อของชื่อเกาะ Cu เพื่อตั้งชื่อวัสดุโลหะนี้ ดังนั้นทองแดงจึงมีชื่อรหัสปัจจุบัน
ทองแดงมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในสังคมยุคใหม่ มีการใช้อย่างกว้างขวางในโครงสร้างทางสถาปัตยกรรม เป็นพาหะในการส่งไฟฟ้า และถูกใช้โดยผู้คนจากหลายวัฒนธรรมเป็นเวลาหลายพันปีเพื่อเป็นวัตถุดิบในการตกแต่งร่างกาย โลหะสีแดงอมส้มที่อ่อนตัวได้นี้พัฒนาไปพร้อมกับเรา ตั้งแต่จุดเริ่มต้นง่ายๆ ในการถอดรหัสการส่งสัญญาณ ไปจนถึงบทบาทสำคัญในการใช้งานด้านการสื่อสารสมัยใหม่ที่ซับซ้อน ทองแดงเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม เป็นที่สองรองจากเงินในด้านการนำไฟฟ้า จากมุมมองของประวัติศาสตร์เวลาของผู้คนที่ใช้วัสดุโลหะ ทองแดงเป็นโลหะที่มนุษย์ใช้นานที่สุดรองจากทองคำ นี่เป็นส่วนใหญ่เนื่องจากทองแดงนั้นง่ายต่อการขุดและอุตสาหกรรมทองแดงนั้นค่อนข้างง่ายที่จะแยกออกจากทองแดง
คุณสมบัติของวัสดุ: ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีมาก, การนำความร้อนที่ดีเยี่ยม, การนำไฟฟ้า, แข็ง, ยืดหยุ่น, เหนียว, ผลพิเศษหลังจากการขัด
การใช้งานทั่วไป: สายไฟ, ขดลวดเครื่องยนต์, วงจรพิมพ์, วัสดุมุงหลังคา, วัสดุประปา, วัสดุทำความร้อน, เครื่องประดับ, อุปกรณ์ทำอาหาร นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในส่วนผสมหลักในการทำสำริด
7 Chrome - เสร็จสิ้นสูง
รูปแบบทั่วไปของโครเมียมใช้ในเหล็กกล้าไร้สนิมเป็นส่วนประกอบในการผสมเพื่อเพิ่มความแข็งของเหล็กกล้าไร้สนิม กระบวนการชุบโครเมี่ยมโดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ การชุบตกแต่ง การชุบฮาร์ดโครม และการชุบแบล็กโครม การชุบโครเมียมใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรม การชุบโครเมียมตกแต่งมักใช้เป็นชั้นนอกสุดที่อยู่ด้านนอกของชั้นนิเกิล การชุบมีเอฟเฟกต์การขัดเงาที่ละเอียดอ่อนและละเอียดอ่อนเหมือนกระจก เนื่องจากเป็นกระบวนการตกแต่งภายหลังการตกแต่ง ความหนาของการชุบโครเมี่ยมจึงอยู่ที่ 0.006 มม. เท่านั้น เมื่อวางแผนที่จะใช้กระบวนการชุบโครเมียม ต้องพิจารณาถึงอันตรายของกระบวนการนี้อย่างครบถ้วน แนวโน้มของน้ำโครเมียมตกแต่งชนิดเฮกซะวาเลนต์ที่ถูกแทนที่ด้วยน้ำโครเมียมไตรวาเลนต์นั้นชัดเจนมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากชนิดแรกเป็นสารก่อมะเร็งมาก ในขณะที่ชนิดหลังถือว่าเป็นพิษค่อนข้างน้อย
คุณสมบัติของวัสดุ: การเคลือบผิวที่สูงมาก, ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม, แข็งและทนทาน, ทำความสะอาดง่าย, ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ
การใช้งานทั่วไป: การชุบโครเมียมเพื่อการตกแต่งเป็นวัสดุเคลือบสำหรับชิ้นส่วนยานยนต์จำนวนมาก รวมถึงที่จับประตูและกันชน นอกจากนี้ โครเมี่ยมยังใช้ในชิ้นส่วนของจักรยาน ก๊อกน้ำในห้องน้ำ และเฟอร์นิเจอร์ เครื่องครัว เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร ฯลฯ การชุบฮาร์ดโครมถูกนำมาใช้มากขึ้นในด้านอุตสาหกรรม รวมถึงหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มในบล็อกควบคุมงาน ส่วนประกอบเครื่องยนต์ไอพ่น แม่พิมพ์พลาสติก และโช้คอัพ การชุบโครเมี่ยมสีดำส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการตกแต่งเครื่องดนตรีและการใช้พลังงานแสงอาทิตย์
8 ไทเทเนียม - เบาและแข็งแรง
ไททาเนียมเป็นโลหะที่พิเศษมาก ซึ่งมีพื้นผิวที่เบามาก แต่มีความเหนียวและทนทานต่อการกัดกร่อนสูง อีกทั้งยังคงสีของตัวเองไว้ได้ตลอดชีวิตที่อุณหภูมิห้อง จุดหลอมเหลวของไททาเนียมนั้นคล้ายกับของทองคำขาว ดังนั้นจึงมักใช้ในชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำในการบินและอวกาศและการทหาร หลังจากเพิ่มกระแสไฟฟ้าและการบำบัดด้วยสารเคมีแล้ว จะเกิดสีที่แตกต่างกัน ไททาเนียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนของกรดและด่างได้ดีเยี่ยม ไททาเนียมที่แช่ใน "aqua regia" เป็นเวลาหลายปียังคงแวววาวและเปล่งประกาย หากเติมไททาเนียมลงในเหล็กกล้าไร้สนิม จะเพิ่มเพียงประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์ ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการเกิดสนิมได้อย่างมาก
ไททาเนียมมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม เช่น ความหนาแน่นต่ำ ทนต่ออุณหภูมิสูง และทนต่อการกัดกร่อน ความหนาแน่นของโลหะผสมไททาเนียมเป็นครึ่งหนึ่งของเหล็กและความแข็งแรงเกือบเท่ากับเหล็ก ไททาเนียมทนต่ออุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ สามารถรักษาความแข็งแรงสูงในช่วงอุณหภูมิกว้าง -253 องศา ~500 องศา ข้อได้เปรียบเหล่านี้คือสิ่งที่โลหะอวกาศต้องมี โลหะผสมไททาเนียมเป็นวัสดุที่ดีในการทำปลอกเครื่องยนต์จรวด ดาวเทียมเทียม และยานอวกาศ และเป็นที่รู้จักกันในนาม "โลหะอวกาศ"
ไททาเนียมเป็นโลหะบริสุทธิ์ เนื่องจากโลหะไททาเนียม "บริสุทธิ์" จึงไม่เกิดปฏิกิริยาทางเคมีเมื่อสารสัมผัสกับมัน กล่าวคือ เนื่องจากไททาเนียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงและมีความเสถียรสูง จึงไม่ส่งผลกระทบต่อสาระสำคัญหลังจากสัมผัสกับผู้คนเป็นเวลานาน ดังนั้นจึงไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้ในมนุษย์ เป็นชนิดเดียวที่ไม่มีผลต่อระบบประสาทและการรับรสของมนุษย์ โลหะเป็นที่รู้จักกันในนาม "โลหะชีวภาพ"
ข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของไททาเนียมคือการปรับแต่งได้ยาก สาเหตุหลักเป็นเพราะไททาเนียมสามารถรวมตัวกับออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน และองค์ประกอบอื่นๆ อีกมากมายที่อุณหภูมิสูง
คุณสมบัติของวัสดุ: มีความแข็งแรงสูงมาก, ต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมต่ออัตราส่วนน้ำหนัก, งานที่ยากต่อการเย็น, เชื่อมได้ดี, เบากว่าเหล็กประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์, หนักกว่าอลูมิเนียม 60 เปอร์เซ็นต์, ค่าการนำไฟฟ้าต่ำ, อัตราการขยายตัวทางความร้อนต่ำ, จุดหลอมเหลวสูง
การใช้งานทั่วไป: ไม้กอล์ฟ ไม้เทนนิส แล็ปท็อป กล้องถ่ายรูป กระเป๋าเดินทาง ศัลยกรรมตกแต่ง โครงเครื่องบิน เครื่องมือเคมี และอุปกรณ์การเดินเรือ นอกจากนี้ ไททาเนียมยังใช้เป็นเม็ดสีขาวสำหรับกระดาษ ภาพวาด และพลาสติกอีกด้วย
กระบวนการชุบผิวโลหะ
1. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับกระบวนการเตรียมพื้นผิว
กระบวนการของการใช้ฟิสิกส์สมัยใหม่ เคมี โลหะวิทยา และการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อเปลี่ยนสภาพและคุณสมบัติของพื้นผิวของชิ้นส่วน เพื่อให้สามารถรวมเข้ากับวัสดุหลักได้อย่างเหมาะสมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพตามข้อกำหนดที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เรียกว่า กระบวนการชุบผิว .
บทบาทของการรักษาพื้นผิว:
(1) ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของพื้นผิวและความต้านทานการสึกหรอ ช้าลง กำจัดและซ่อมแซมการเปลี่ยนแปลงและความเสียหายของพื้นผิววัสดุ
(2) ทำให้วัสดุธรรมดาได้รับพื้นผิวที่มีฟังก์ชั่นพิเศษ
(3) ประหยัดพลังงาน ลดค่าใช้จ่าย และปรับปรุงสิ่งแวดล้อม
2. การจำแนกประเภทของกระบวนการชุบผิวโลหะ
รูปภาพ
สามารถแบ่งออกเป็นทั้งหมด 4 ประเภท: เทคโนโลยีการปรับแต่งพื้นผิว, เทคโนโลยีการผสมพื้นผิว, เทคโนโลยีการเคลือบการแปลงพื้นผิวและเทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิว
1. เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนพื้นผิว
1. การดับพื้นผิว
การชุบพื้นผิวหมายถึงวิธีการอบชุบด้วยความร้อนที่ใช้ความร้อนอย่างรวดเร็วเพื่อทำให้ชั้นผิวแข็งตัวและชุบแข็งเพื่อให้พื้นผิวของชิ้นส่วนแข็งแรงขึ้นโดยไม่เปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างแกนกลางของเหล็ก
วิธีการหลักในการดับพื้นผิวคือการดับด้วยเปลวไฟและการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ แหล่งความร้อนที่ใช้กันทั่วไปคือเปลวไฟ เช่น ออกซีอะเซทิลีนหรือออกซีโพรเพน
2. การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวด้วยเลเซอร์
การเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวด้วยเลเซอร์คือการใช้ลำแสงเลเซอร์แบบโฟกัสเพื่อยิงพื้นผิวของชิ้นงาน ให้ความร้อนแก่วัสดุที่บางมากบนพื้นผิวของชิ้นงานจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสหรือจุดหลอมเหลวในเวลาอันสั้น และทำให้เย็นลง ใช้เวลาสั้นมากในการชุบแข็งพื้นผิวของชิ้นงานให้แข็งแรงขึ้น
รูปภาพ
การเสริมความแข็งแกร่งของพื้นผิวด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นการรักษาเสริมความแข็งแรงของการเปลี่ยนเฟสด้วยเลเซอร์ การรักษาการผสมพื้นผิวด้วยเลเซอร์ และการรักษาการหุ้มด้วยเลเซอร์
รูปภาพ
โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของการเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวเลเซอร์มีขนาดเล็ก การเสียรูปมีขนาดเล็ก และการดำเนินการสะดวก ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงเฉพาะที่ เช่น ดายตัด, เพลาข้อเหวี่ยง, ลูกเบี้ยว, เพลาลูกเบี้ยว, เพลาสไปลน์, รางนำทางสำหรับเครื่องมือที่มีความแม่นยำ, เครื่องมือเหล็กความเร็วสูง, เกียร์และเครื่องยนต์สันดาปภายใน ปลอกสูบ ฯลฯ
3. ยิงลูกโม่
Shot peening เป็นเทคโนโลยีที่พ่นกระสุนความเร็วสูงจำนวนมากลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วน เช่นเดียวกับค้อนขนาดเล็กจำนวนนับไม่ถ้วนที่ทุบพื้นผิวโลหะ เพื่อให้พื้นผิวและพื้นผิวด้านล่างของชิ้นส่วนผ่านการเปลี่ยนรูปพลาสติกบางอย่างเพื่อให้ได้ความแข็งแรง
รูปภาพ
ผล:
(1) ปรับปรุงความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานความล้า และความต้านทานการกัดกร่อนของชิ้นส่วน
(2) ใช้สำหรับปูพื้นผิวและขจัดคราบตะกรัน
(3) ขจัดความเค้นตกค้างของการหล่อ การตีขึ้นรูป และการเชื่อมชิ้นส่วน ฯลฯ
4. กลิ้ง
การกลิ้งคือการใช้ลูกกลิ้งแข็งหรือลูกกลิ้งกดบนพื้นผิวของชิ้นงานที่หมุนที่อุณหภูมิห้องและเคลื่อนไปตามทิศทางของเจนเนอราทริกซ์เพื่อทำให้พลาสติกเสียรูปและทำให้พื้นผิวของชิ้นงานแข็งขึ้นเพื่อให้ได้พื้นผิวหรือพื้นผิวที่แม่นยำ เรียบ และแข็งแรงขึ้น การรักษาด้วยรูปแบบเฉพาะ งานฝีมือ
รูปภาพ
การใช้งาน: ชิ้นส่วนที่มีรูปร่างค่อนข้างง่าย เช่น พื้นผิวทรงกระบอก พื้นผิวทรงกรวย และระนาบ
5. การวาดภาพ
การวาดลวดหมายถึงวิธีการรักษาพื้นผิวที่ทำให้โลหะผ่านแม่พิมพ์อย่างมีพลังภายใต้การกระทำของแรงภายนอก พื้นที่หน้าตัดของโลหะถูกบีบอัด และได้รับรูปร่างและขนาดของพื้นที่หน้าตัดที่ต้องการ ซึ่งเรียกว่า ขั้นตอนการวาดลวดโลหะ
รูปภาพ
การวาดสามารถทำเป็นเส้นตรง, เมล็ดโกลาหล, ลอนลูกฟูกและเกรนหมุนตามความต้องการในการตกแต่ง
หลายชนิด.
6. การขัด
การขัดเป็นวิธีการตกแต่งพื้นผิวของชิ้นส่วน โดยทั่วไปจะได้เฉพาะพื้นผิวที่เรียบเท่านั้น และไม่สามารถปรับปรุงหรือรักษาความแม่นยำในการประมวลผลดั้งเดิมได้ ขึ้นอยู่กับสภาวะก่อนการแปรรูป ค่า Ra หลังจากการขัดเงาอาจสูงถึง 1.6~0.008μm
รูปภาพ
โดยทั่วไปแบ่งออกเป็นการขัดเชิงกลและการขัดด้วยเคมี
ภาพ] [ภาพ
2. เทคโนโลยีการผสมพื้นผิว
การรักษาความร้อนที่พื้นผิวทางเคมี
กระบวนการทั่วไปของเทคโนโลยีการผสมพื้นผิวคือการอบชุบด้วยความร้อนที่พื้นผิวด้วยสารเคมี เป็นกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนที่วางชิ้นงานในตัวกลางเฉพาะเพื่อให้ความร้อนและการเก็บรักษาความร้อน เพื่อให้อะตอมที่ใช้งานอยู่ในตัวกลางสามารถเจาะเข้าไปในพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของพื้นผิวของชิ้นงาน แล้วเปลี่ยนประสิทธิภาพ
รูปภาพ
เมื่อเทียบกับการอบชุบพื้นผิว การอบชุบด้วยความร้อนที่พื้นผิวด้วยสารเคมีไม่เพียงแต่เปลี่ยนโครงสร้างพื้นผิวของเหล็กเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีด้วย ตามองค์ประกอบต่างๆ ที่แทรกซึม การบำบัดความร้อนด้วยเคมีสามารถแบ่งออกเป็นคาร์บูไรซิ่ง ไนไตรดิ้ง การแทรกซึมร่วมหลายองค์ประกอบ การแทรกซึมองค์ประกอบอื่นๆ ฯลฯ กระบวนการบำบัดความร้อนด้วยเคมีประกอบด้วยกระบวนการพื้นฐานสามกระบวนการ ได้แก่ การสลายตัว การดูดซึม และการแพร่กระจาย
วิธีการรักษาความร้อนที่พื้นผิวทางเคมีหลักสองวิธีคือคาร์บูไรซิ่งและไนไตรดิ้ง
เปรียบเทียบ
คาร์บูไรเซชัน
ไนไตรด์
วัตถุประสงค์
ปรับปรุงความแข็งของพื้นผิว ความต้านทานต่อการสึกหรอ และความแข็งแรงของความเมื่อยล้าของชิ้นงาน โดยยังคงความเหนียวที่ดีในแกนกลาง
ปรับปรุงความแข็งของพื้นผิว ความต้านทานการสึกหรอและความล้าของชิ้นงาน และปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน
ไม้
เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่มี {{0}}.1 ถึง 0.25 เปอร์เซ็นต์ C ยิ่งมีปริมาณคาร์บอนสูง ความเหนียวของแกนยิ่งต่ำ
เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางที่มี Cr, Mo, Al, Ti, V.
วิธีการทั่วไป
วิธีคาร์บูไรซิ่งแบบแก๊ส วิธีคาร์บูไรซิ่งแบบแข็ง วิธีคาร์บูไรซิ่งแบบสุญญากาศ
วิธีไนไตรด์แก๊ส วิธีไอออนไนไตรด์
อุณหภูมิ
900-950 องศา
500-570 องศา
ความหนาของพื้นผิว
โดยทั่วไป 0.5 ~ 2 มม
ไม่เกิน {{0}}.6~0.7mm
ใช้
ใช้กันอย่างแพร่หลายในชิ้นส่วนเครื่องจักรกลของเครื่องบิน รถยนต์ และรถแทรกเตอร์ เช่น เกียร์ เพลา เพลาลูกเบี้ยว ฯลฯ
ใช้สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความทนทานต่อการสึกหรอและความแม่นยำสูง เช่นเดียวกับชิ้นส่วนที่ทนความร้อน ทนต่อการสึกหรอ และทนต่อการกัดกร่อน เช่น เพลาขนาดเล็กของเครื่องดนตรี เกียร์น้ำหนักเบา และเพลาข้อเหวี่ยงที่สำคัญ
ภาพ] [ภาพ
3. เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิวการแปลง
1. การใส่ร้ายป้ายสีและฟอสเฟต
ดำคล้ำ:
กระบวนการให้ความร้อนแก่เหล็กหรือชิ้นส่วนเหล็กที่อุณหภูมิที่เหมาะสมในอากาศ-ไอน้ำหรือสารเคมี เพื่อสร้างฟิล์มออกไซด์สีน้ำเงินหรือสีดำบนพื้นผิว กลายเป็นสีน้ำเงิน
ฟอสเฟต:
กระบวนการที่ชิ้นงาน (เหล็กหรืออะลูมิเนียม สังกะสี) แช่อยู่ในสารละลายฟอสเฟต (สารละลายที่มีกรดฟอสเฟตเป็นส่วนประกอบหลัก) และชั้นของฟิล์มแปลงฟอสเฟตที่เป็นผลึกที่ไม่ละลายน้ำจะเกาะอยู่บนพื้นผิวเรียกว่าฟอสเฟต
2. อโนไดซ์
ส่วนใหญ่หมายถึงออกซิเดชันขั้วบวกของอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม การทำอโนไดซ์คือการแช่ชิ้นส่วนอลูมิเนียมหรืออลูมิเนียมอัลลอยด์ในอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกรด และทำหน้าที่เป็นขั้วบวกภายใต้การกระทำของกระแสภายนอกเพื่อสร้างฟิล์มป้องกันการกัดกร่อนออกไซด์ที่รวมเข้ากับพื้นผิวของชิ้นส่วนอย่างแน่นหนา ฟิล์มออกไซด์ชั้นนี้มีคุณสมบัติพิเศษ เช่น การป้องกัน การตกแต่ง ความเป็นฉนวน และความทนทานต่อการสึกหรอ
รูปภาพ
ก่อนการอโนไดซ์ จะต้องผ่านการปรับสภาพ เช่น การขัดเงา การล้างไขมัน และการทำความสะอาด จากนั้นจะต้องผ่านกระบวนการล้าง ระบายสี และปิดผนึก
การใช้งาน: มักใช้ในการป้องกันชิ้นส่วนพิเศษของรถยนต์และเครื่องบิน ตลอดจนการตกแต่งงานฝีมือและผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์ประจำวัน
รูปภาพ รูปภาพ รูปภาพ
4. เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิว
1. การฉีดพ่นด้วยความร้อน
การพ่นด้วยความร้อนคือการให้ความร้อนและการหลอมโลหะหรือวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ และการเป่าก๊าซอัดอย่างต่อเนื่องไปยังพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อสร้างการเคลือบที่ยึดแน่นกับพื้นผิวและรับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ต้องการจากพื้นผิวของ ชิ้นงาน
รูปภาพ
การใช้เทคโนโลยีการพ่นด้วยความร้อนสามารถปรับปรุงความทนทานต่อการสึกหรอ ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานความร้อน และความเป็นฉนวนของวัสดุ
การใช้งาน: เกือบทุกสาขา รวมถึงการบินและอวกาศ พลังงานปรมาณู อิเล็กทรอนิกส์ และเทคโนโลยีล้ำสมัยอื่นๆ
2. ชุบสูญญากาศ
การชุบด้วยสุญญากาศเป็นกระบวนการชุบเคลือบผิวที่เคลือบฟิล์มโลหะและอโลหะต่างๆ ไว้บนพื้นผิวโลหะโดยการกลั่นหรือการสปัตเตอริงภายใต้สภาวะสุญญากาศ
การเคลือบผิวแบบสุญญากาศสามารถรับการเคลือบพื้นผิวที่บางมากได้ และมีข้อได้เปรียบในด้านความเร็วที่รวดเร็ว การยึดเกาะที่ดี และมลพิษที่น้อยลง
รูปภาพ
หลักการชุบสปัตเตอริงแบบสุญญากาศ
ตามกระบวนการที่แตกต่างกัน การชุบด้วยสุญญากาศสามารถแบ่งออกเป็นการระเหยด้วยสุญญากาศ การสปัตเตอร์ด้วยสุญญากาศ และการชุบไอออนด้วยสุญญากาศ
3. การชุบด้วยไฟฟ้า
รูปภาพ
การชุบด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการทางไฟฟ้าเคมีและรีดอกซ์ ยกตัวอย่างการชุบนิกเกิล: ชิ้นส่วนโลหะถูกแช่อยู่ในสารละลายของเกลือโลหะ (NiSO4) เป็นแคโทด และใช้แผ่นโลหะนิกเกิลเป็นแอโนด หลังจากเปิดแหล่งจ่ายไฟ DC แล้ว ชั้นโลหะชุบนิเกิลจะสะสมอยู่ที่ชิ้นส่วน
วิธีการชุบด้วยไฟฟ้าแบ่งออกเป็นการชุบด้วยไฟฟ้าธรรมดาและการชุบด้วยไฟฟ้าพิเศษ
ภาพ] [ภาพ
4. การทับถมของไอ
เทคโนโลยีการเคลือบด้วยไอระเหยหมายถึงเทคโนโลยีการเคลือบชนิดใหม่ที่เคลือบสารในเฟสก๊าซที่มีองค์ประกอบการทับถมบนพื้นผิวของวัสดุด้วยวิธีการทางกายภาพหรือทางเคมีเพื่อสร้างฟิล์มบาง ๆ
ตามหลักการที่แตกต่างกันของกระบวนการสะสม เทคนิคการสะสมไอระเหยสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: การสะสมไอทางกายภาพ (PVD) และการสะสมไอเคมี (CVD)
การสะสมไอทางกายภาพ (PVD)
การสะสมไอทางกายภาพหมายถึงเทคโนโลยีการทำให้วัสดุกลายเป็นไอเป็นอะตอม โมเลกุล หรือแตกตัวเป็นไอออนโดยวิธีทางกายภาพภายใต้สภาวะสุญญากาศ และเคลือบฟิล์มบาง ๆ บนพื้นผิวของวัสดุผ่านกระบวนการเฟสก๊าซ
เทคนิคการสะสมทางกายภาพส่วนใหญ่ประกอบด้วยวิธีพื้นฐาน 3 วิธี ได้แก่ การระเหยด้วยสุญญากาศ การสปัตเตอร์ และการชุบเคลือบด้วยไอออน
การสะสมไอทางกายภาพมีข้อได้เปรียบของวัสดุพื้นผิวและวัสดุฟิล์มที่หลากหลาย ขั้นตอนง่ายๆ ประหยัดวัสดุ และไม่มีมลพิษ ฟิล์มที่ได้จะติดแน่นกับฐานของฟิล์ม มีความหนาของฟิล์มสม่ำเสมอ มีความแน่น และมีรูพรุนน้อย
มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเครื่องจักร, การบินและอวกาศ, อิเล็กทรอนิกส์, ออปติกและอุตสาหกรรมเบาเพื่อเตรียมทนต่อการสึกหรอ, ทนต่อการกัดกร่อน, ทนความร้อน, นำไฟฟ้า, ฉนวน, ออปติก, แม่เหล็ก, เพียโซอิเล็กทริก, การหล่อลื่น, ตัวนำยิ่งยวด และฟิล์มบางอื่นๆ
การสะสมไอของสารเคมี (CVD)
การสะสมไอเคมีหมายถึงวิธีการที่ก๊าซผสมทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของสารตั้งต้นเพื่อสร้างฟิล์มโลหะหรือสารประกอบบนพื้นผิวของสารตั้งต้นที่อุณหภูมิหนึ่ง
เนื่องจากฟิล์มเคลือบไอสารเคมีมีความทนทานต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน ทนความร้อน และคุณสมบัติพิเศษ เช่น ไฟฟ้าและออปติกได้ดี จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องจักร การบินและอวกาศ การขนส่ง อุตสาหกรรมเคมี ถ่านหิน และสาขาอุตสาหกรรมอื่นๆ
