Di bengkel pembuatan sarung telefon pintar, kulit kapal terbang dan dinding tirai bangunan, cermin licinplat aluminiumboleh diubah menjadi "kulit pintar" yang tahan cap jari, tahan calar, dan juga berubah warna selepas menjalani pemprosesan misteri. Inilah keajaiban teknologi rawatan permukaan aluminium - melalui cara fizikal, kimia atau biologi, pelbagai "perisai molekul" yang berfungsi dibina pada permukaan aluminium, membolehkan logam biasa memancarkan daya hidup yang luar biasa.
Mengapa rawatan permukaan perlu?
Walaupun aluminium dikenali sebagai "logam yang tidak pernah berkarat", ciri semula jadinya mempunyai tiga kelemahan utama:
Mudah terhakis: Dalam persekitaran lembap, aluminium bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk lapisan pelindung aluminium oksida, tetapi persekitaran berasid atau beralkali boleh merosakkan penghalang semula jadi ini.
Rintangan haus yang lemah: Aluminium tulen mempunyai kekerasan hanya HV15-20 (keluli mempunyai HV40-60), dan calar mudah berlaku semasa geseran harian.
Had estetik: Permukaan aluminium yang tidak dirawat adalah kusam dan tidak berkilat, menjadikannya sukar untuk memenuhi keperluan reka bentuk mewah.
Teknologi rawatan permukaan bertujuan untuk menangani isu-isu ini dengan membentuk salutan berfungsi 0.1-500 μm pada permukaan aluminium, memberikannya ciri-ciri seperti rintangan kakisan, rintangan haus, dan hiasan. Lebih daripada 200 juta tan aluminium menjalani rawatan permukaan di seluruh dunia setiap tahun, menghasilkan nilai pengeluaran lebih 300 bilion dolar AS.
Analisis penuh teknologi rawatan permukaan arus perdana
Anodizing: Keajaiban elektrolisis mencipta 'perisai'
Prinsip: Rendam bahan aluminium dalam elektrolit asid sulfurik dan hasilkan lapisan seramik alumina 10-200 μm pada permukaan selepas dielektrik.
Sorotan teknikal
Membentuk struktur sarang lebah skala mikro dengan kekerasan sehingga HV300 (meningkat 15 kali ganda)
Boleh dicelup kepada lebih 200 warna (seperti biru kecerunan untuk iPhone).
Rintangan kakisan semburan garam sehingga 2000 jam (plat aluminium biasa hanya 500 jam).
Kes permohonan
Aeroangkasa: Rawatan anod kulit fiuslaj Boeing 787 meningkatkan rintangan penuaan UV sebanyak tiga kali ganda.
Membina dinding tirai: Panel komposit Alucobond ketebalan filem beranod 50 μ m, dengan jangka hayat lebih 50 tahun.
Penyaduran Elektronik: Penyepaduan Merentas sempadan Salutan Logam
Prinsip: Dengan pemendapan elektrokimia, nikel, kromium, timah dan lapisan logam lain diliputi pada permukaan aluminium.
Kejayaan inovasi:
Penyaduran nano: Jepun membangunkan salutan ultra-nipis dengan ketebalan hanya 1 μ m untuk mengekalkan kelebihan substrat ringan.
Penyaduran elektro komposit: Menambah zarah berlian pada larutan penyaduran untuk meningkatkan kekerasan kepada HV1000.
Penggantian alam sekitar: Proses penyaduran elektrik bebas sianida mengurangkan pelepasan logam berat sebanyak 90%.
Senario aplikasi
Komponen automotif: Dulang bateri Tesla bersalut lapisan nikel, mampu menahan suhu tinggi sehingga 800 ℃.
Produk elektronik: Cangkang MacBook bersalut dengan lapisan tembaga, kekonduksian terma bertambah baik sebanyak 40%.
Pengoksidaan arka mikro (MAO): "relau atom" untuk salutan seramik
Prinsip teknikal: Di bawah medan elektrik voltan tinggi, nyahcas plasma dihasilkan pada permukaan aluminium, membentuk lapisan seramik 10-200 μm.
Kelebihan prestasi:
Rintangan haus: Kadar haus adalah serendah 5 × 10 ⁻⁷ mm ³/N · m (1/5 daripada anodisasi).
Prestasi penebat: voltan pecahan sehingga 2000V/mm (10 kali ganda daripada keluli).
Biokompatibiliti: diperakui secara perubatan untuk digunakan dalam implantasi sendi buatan.
Aplikasi sempadan:
Peralatan perubatan: Alat pembedahan Jerman B Braun disalut dengan MAO di permukaan, dengan kadar antibakteria 99.9%.
Penebat kapal angkasa: NASA membangunkan lapisan seramik komposit Al ₂ O ∝ – TiO ₂, tahan suhu hingga 2000 ℃.
Filem penukaran kimia: "perisai tidak kelihatan" untuk pembuatan hijau
Ciri teknikal: Tidak memerlukan elektrik, jana filem pelindung dalam larutan suhu bilik.
Proses biasa:
Penukaran kromat: Rintangan kakisan yang sangat baik, tetapi kromium heksavalen adalah karsinogenik (dilarang oleh Kesatuan Eropah).
Penukaran kromat fosfat: penyelesaian alternatif bebas kromium dan mesra alam, digunakan sepenuhnya dalam barisan pengeluaran Ford.
Rawatan silane: Menggantikan garam logam dengan molekul organosilane mengurangkan kos rawatan air sisa sebanyak 70%.
Revolusi teknologi baru yang mengganggu
Salutan nano: perlindungan ketepatan tahap molekul
Salutan "kesan daun teratai biomimetik" yang dibangunkan oleh Universiti Harvard mempunyai sudut sentuhan 160 darjah dan titisan air secara automatik bergolekSalutan nanoseramik BASF dari Jerman, dengan ketebalan 200nm, boleh menahan kesan pasir dan kerikil.
Salutan penyembuhan diri: "penjanaan semula diri" bahan
Kansai Coatings di Jepun telah membangunkan sistem penyembuhan diri mikrokapsul yang mengeluarkan agen pembaikan di tapak calar, membolehkan pemulihan 24 jam.
Institut Sains dan Teknologi Bahan Hefei, Akademi Sains China, telah membangunkan salutan responsif haba yang membaiki secara automatik apabila terdedah kepada haba.
Salutan menukar warna pintar: permukaan yang boleh 'berfikir'
Kaca elektrokromik Gentex dari Israel, dengan penghantaran cahaya dilaraskan oleh voltan (1% -80%)
Teknologi dakwat elektronik Merck dari Jerman mencapai penukaran dinamik corak permukaan pada plat aluminium.
Panorama aplikasi industri
Elektronik pengguna: pameran ketukangan ketepatan
Rangka siri Huawei Mate menggunakan pengoksidaan arka mikro + salutan PVD, dengan ketebalan hanya 0.6mm.Bingkai Samsung Galaxy S24 Ultra menggunakan filem karbon seperti berlian (DLC) dengan kekerasan HV900.
Kenderaan Tenaga Baharu: Mengimbangi Ringan dan Keselamatan
Dulang bateri bilah BYD menggunakan salutan resin anodizing+epoksi, gred kalis api UL94 V-0
Perisai casis BMW iX disalut dengan silan seramik, yang mengurangkan berat sebanyak 30% dan tahan hentaman.
Dinding Tirai Senibina: Ekspresi Teknologi Estetika Bandar
Dinding luar Burj Khalifa di Dubai disalut dengan fluorokarbon, dengan rintangan cuaca sehingga 50 tahun.
Mahkota menara Bangunan pusat Shanghai menggunakan salutan pembersihan diri fotokatalisis untuk mengeluarkan habuk selepas cucian hujan.
Trend dan Cabaran Masa Depan
Transformasi Pembuatan Hijau
Agen penukaran berasaskan bio: menggunakan ekstrak tumbuhan untuk menggantikan bahan kimia tradisional
Rawatan plasma suhu rendah: penggunaan tenaga dikurangkan sebanyak 50%, tiada pelepasan air sisa.
Integrasi pelbagai fungsi
Penyelidikan dan pembangunan salutan tiga dalam satu superhidrofobik, antibakteria dan konduktif
Salutan elektronik boleh renggang: mengekalkan kekonduksian walaupun dengan kadar regangan 300%.
Pembangunan pintar
Salutan bersepadu penderia: Pemantauan masa nyata status kesihatan bahan.
Salutan menukar warna responsif cahaya: melaraskan kedalaman warna secara automatik mengikut keamatan UV.
Masa siaran: Apr-09-2025