مات أو تشطيب غير لامع: تقنية معالجة السطح لجماليات وحماية الفولاذ

التعريف والمفهوم الأساسي

تشير اللمسة غير اللامعة أو اللمسة المطفأة في صناعة الصلب إلى عملية معالجة أو طلاء السطح التي تمنح الأسطح الفولاذية مظهرًا غير عاكس، باهت، ومخفف. يتميز هذا التشطيب بمستوى لمعان منخفض، عادةً أقل من 10-20 وحدة لمعان، مما يؤدي إلى سطح يشتت الضوء بدلاً من عكسه مباشرة.

الغرض الأساسي من اللمسة المطفأة هو تقليل الوهج، وإخفاء عيوب السطح، وتحسين الجاذبية الجمالية للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا مخففًا. كما أنه يعزز متانة السطح من خلال توفير مستوى معين من خشونة السطح يمكن أن يحسن الالتصاق للطلاءات أو المعالجات اللاحقة.

ضمن الطيف الأوسع لطرق إنهاء سطح الصلب، يتم وضع اللمسات المطفأة كمعالجة جمالية وسيطة أو نهائية. غالبًا ما يتم تطبيقها بعد عمليات التلميع أو الطحن لتحقيق تأثير بصري محدد، أو كسطح مستقل لأسباب وظيفية مثل تقليل الوهج أو مقاومة التآكل.

الطبيعة الفيزيائية ومبادئ العملية

آلية تعديل السطح

تشمل عملية اللمسة المطفأة تعديل سطح الصلب لإنشاء خشونة ميكروية تشتت الضوء الساقط، مما يقلل من اللمعان. يتم تحقيق ذلك من خلال تفاعلات فيزيائية أو كيميائية أو كيميائية كهربائية اعتمادًا على الطريقة المحددة المستخدمة.

في المعالجات الميكانيكية، يقدم التفجير الكاشط أو الطحن عدم انتظامات سطحية على مقياس ميكرو عن طريق إزالة طبقة رقيقة من المادة، مما يخلق نسيج سطح خشن. المعالجات الكيميائية، مثل النقش الحمضي أو التمرير، تذوب انتقائيًا الطبقات السطحية أو تخلق مسامية ميكروية، مما يزيد من خشونة السطح على المقياس الميكرو أو النانو.

يمكن أن تنتج العمليات الكيميائية الكهربائية، مثل التلميع الكهربائي مع معلمات مضبوطة، أيضًا تأثيرات غير لامعة عن طريق إزالة نتوءات السطح بشكل تفضيلي، مما يؤدي إلى سطح باهت بشكل موحد. تتأثر الخصائص البينية بين الطلاء والركيزة بخشونة السطح، مما يؤثر على قوة الالتصاق ومقاومة التآكل.

على المستوى الميكرو أو النانو، يظهر السطح شبكة من ميزات الخشونة الميكروية - مثل الوديان، والقمم، والحفر الميكروية - التي تشتت الضوء الساقط، مما ينتج عنه المظهر غير اللامع. تزيد هذه الميزات من مساحة السطح ويمكن أن تؤثر على التصاق الطلاءات اللاحقة وأدائها.

تركيب الطلاء وبنيته

عادةً ما تتكون الطبقة السطحية الناتجة أو الطلاء في اللمسة المطفأة من طبقات أكسيد، أفلام تمرير، أو جزيئات كاشطة متبقية، اعتمادًا على العملية.

بالنسبة للأسطح المعالجة كيميائيًا، غالبًا ما تكون طبقة الأكسيد غنية بعناصر مثل الكروم، الحديد، أو عناصر سبائكية أخرى، مما يشكل فيلمًا رقيقًا، مستقرًا، وملتصقًا. عادةً ما تكون البنية المجهرية لهذه الطبقة الأكسيد غير متبلورة أو نانوية، مما يوفر مقاومة للتآكل وخصائص جمالية.

في الأسطح المنتهية ميكانيكيًا، تبقى البنية المجهرية إلى حد كبير دون تغيير، لكن التضاريس تتغير لإنتاج التأثير غير اللامع. يتراوح سمك تعديل السطح النموذجي من بضع نانومترات (للنقش الكيميائي) إلى عدة ميكرومترات (للتفجير الكاشط)، مع القيمة المحددة التي تعتمد على معلمات العملية ومتطلبات التطبيق.

في بعض الحالات، يتم تطبيق طلاء رقيق - مثل طلاء مسحوق غير لامع أو طلاء متخصص - على السطح المعالج لتعزيز المتانة أو الخصائص الجمالية. عادةً ما تكون هذه الطلاءات في نطاق 20-100 ميكرومتر سمكًا، مع اختلافات مصممة لتلبية احتياجات وظيفية أو زخرفية محددة.

تصنيف العملية

تُصنف معالجات اللمسة غير اللامعة أو المطفأة كعمليات خشونة السطح أو تشكيله ضمن الفئة الأوسع لتقنيات إنهاء السطح. غالبًا ما يتم تجميعها تحت المعالجات السطحية الميكانيكية (التفجير الكاشط، الطحن)، المعالجات الكيميائية (النقش الحمضي، التمرير)، أو المعالجات الكيميائية الكهربائية (التلميع الكهربائي، الأكسدة).

مقارنةً بالتلميع عالي اللمعان أو اللمسات المرآة، تقدم المعالجات غير اللامعة عمدًا عدم انتظامات سطحية لتشتت الضوء. تختلف عن اللمسات الساتينية أو شبه اللامعة بشكل أساسي في درجة تقليل اللمعان وخشونة السطح.

تشمل متغيرات اللمسات المطفأة:

• اللمسة المطفأة الكيميائية: يتم تحقيقها من خلال النقش الحمضي أو التمرير.
• اللمسة المطفأة الميكانيكية: يتم الحصول عليها عبر التفجير الكاشط أو الطحن.
• اللمسة المطفأة الكيميائية الكهربائية: تنتج من خلال عمليات كيميائية كهربائية مضبوطة مثل النقش الكهربائي أو التلميع الكهربائي.

يوفر كل متغير مستويات مختلفة من خشونة السطح، والخصائص الجمالية، والخصائص الوظيفية، مما يسمح بالاختيار بناءً على متطلبات التطبيق المحددة.

طرق التطبيق والمعدات

معدات العملية

تشمل المعدات الأساسية المستخدمة لتطبيق اللمسة المطفأة:

• المفجرات الكاشطة: معدات مثل آلات التفجير بالرمل أو آلات التفجير بالخرز التي تدفع الوسائط الكاشطة (مثل رمل السيليكا، أكسيد الألمنيوم، خرز الزجاج) بسرعة عالية على سطح الصلب. تم تصميم هذه الأجهزة مع ضوابط ضغط قابلة للتعديل، وأحجام فوهات، ومعدلات تدفق الوسائط للتحكم في خشونة السطح.

• آلات الطحن: أدوات طحن يدوية أو آلية مزودة بعجلات أو وسادات كاشطة. تُستخدم لإنهاء اللمسة المطفأة المحلية أو لإنهاء الأشكال المعقدة.

• خزانات المعالجة الكيميائية: خزانات غمر لعمليات النقش الحمضي أو التمرير، مزودة بأنظمة تحريك، وضوابط درجة الحرارة، وميزات السلامة. تسهل هذه الخزانات التفاعلات الكيميائية الموحدة عبر السطح.

• الخلايا الكيميائية الكهربائية: إعدادات التلميع الكهربائي أو النقش الكهربائي التي تتكون من مصادر الطاقة، وحمامات الإلكتروليت، وترتيبات الأقطاب. تم تصميم هذه الأنظمة لتوزيع تيار موحد والتحكم الدقيق في المعلمات الكيميائية الكهربائية.

تشمل المبادئ الأساسية وراء تصميم هذه المعدات ضمان توزيع الطاقة أو المواد الكيميائية بشكل موحد، والتحكم في معلمات العملية مثل الضغط، والجهد، وكثافة التيار، ودرجة الحرارة، وتمكين التكرارية وأتمتة العملية.

تشمل الميزات المتخصصة للتحكم الأمثل في العملية تنظيم تدفق الوسائط بشكل آلي، ومراقبة خشونة السطح في الوقت الحقيقي، وضوابط بيئية لإدارة الغبار، والأبخرة، أو انبعاثات المواد الكيميائية.

تقنيات التطبيق

تشمل الإجراءات القياسية لتطبيق اللمسة المطفأة:

• تحضير السطح: تنظيف سطح الصلب تمامًا لإزالة الزيوت، والشحوم، والصدأ، أو الطلاءات السابقة. تشمل الطرق إزالة الشحوم، والتفجير الكاشط، أو التنظيف الكيميائي.

• تطبيق العملية: اعتمادًا على الطريقة، يتم إجراء التفجير الكاشط مع معلمات مضبوطة لتحقيق الخشونة المطلوبة. يتضمن النقش الكيميائي غمر الصلب في محاليل حمضية لفترة محددة، تليها الشطف والتمرير. تُجرى المعالجات الكيميائية الكهربائية تحت ظروف جهد وتيار مضبوطة.

• التحكم