يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في حياتنا اليومية. مع توفر العديد من طرق معالجة الأسطح المعدنية في السوق، ما هي الطرق المناسبة للفولاذ المقاوم للصدأ؟ الخطوة الأولى هي تحديد الهدف الأساسي: هل هو لتحسين المظهر والملمس، أو تحسين مقاومة التآكل، أو تحسين الخصائص الوظيفية (مثل مقاومة التآكل والخصائص المضادة للكهرباء الساكنة)، أو تلبية معايير الصناعة (مثل تلك الخاصة بصناعات الأغذية والطبية)؟ بناءً على الغرض من المعالجة ومبادئ العملية، يمكن تصنيف المعالجات السطحية للفولاذ المقاوم للصدأ إلى أربعة أنواع رئيسية: تنعيم السطح، ومعالجة التحويل الكيميائي، ومعالجة الطلاء/الطلاء، وتعديل السطح الوظيفي.
تتم إزالة عيوب السطح (مثل النتوءات والخدوش والقشور المؤكسدة) من خلال الوسائل الفيزيائية أو الميكانيكية لتحسين خشونة السطح (Ra). تنقسم هذه المعالجة إلى اتجاهين رئيسيين: "غير لامع/مصقول" و "تشطيب المرآة"، وهي الطريقة الأساسية والأكثر استخدامًا.
يتم توليد طبقة أكسيد كثيفة/طبقة سلبية على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال التفاعلات الكيميائية. هذا يعزز مقاومة التآكل دون الحاجة إلى طلاء إضافي ودون تغيير أبعاد الجزء (عادة ما يكون سمك الفيلم 0.1-1 ميكرومتر)، مما يجعله مناسبًا للأجزاء الدقيقة.
يُغمر الفولاذ المقاوم للصدأ في محلول حمض النتريك (أو حمض الستريك، محلول الكرومات، وهي صديقة للبيئة) لأكسدة عنصر الكروم على السطح وتكوين طبقة تخميل Cr₂O₃ (بسمك حوالي 2-5 نانومتر). تمنع هذه الطبقة المادة الأساسية من ملامسة الهواء والرطوبة، مما يحسن بشكل كبير مقاومة التآكل.
يتم توليد طبقة أكسيد ملونة على أساس طبقة التخميل من خلال الأكسدة الكيميائية (مثل محلول الأكسدة القلوي) أو الأكسدة الكهروكيميائية. يتم تحديد لون الفيلم من خلال سمكه (أزرق، بنفسجي، أحمر، أخضر، إلخ)، مما يوفر خصائص زخرفية ومقاومة للتآكل (سمك الفيلم 5-20 ميكرومتر).
عندما تكون مقاومة التآكل ومقاومة التآكل المتأصلة في الفولاذ المقاوم للصدأ غير كافية، تتم إضافة طبقات وظيفية من خلال طرق "الطلاء" أو "الترسيب" لتلبية متطلبات البيئات القاسية (مثل درجات الحرارة المرتفعة والأحماض القوية والتآكل الشديد).
في بيئة فراغية، تترسب المواد المستهدفة المعدنية (مثل Ti و Cr و Zr) على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال التبخر أو الرش أو التأين لتكوين أغشية صلبة (مثل TiN نيتريد التيتانيوم، CrN نيتريد الكروم).
يتم توليد أغشية سيراميك مثل كربيد السيليكون (SiC) وألومنيوم نيتريد (AlN) من خلال تفاعل المتفاعلات الغازية مع سطح الفولاذ المقاوم للصدأ في درجات حرارة عالية (800-1200 درجة مئوية)، بسمك فيلم يبلغ 5-20 ميكرومتر.
يتم تطبيق الراتنجات العضوية (مثل راتنجات الإيبوكسي، البولي تترافلوروإيثيلين PTFE، طلاء الفلوروكربون) على السطح عن طريق الرش أو الترسيب الكهربائي لتكوين طبقات عازلة أو مقاومة للعوامل الجوية أو غير لاصقة.
يستخدم هذا الطلاء عملية ترسيب نانوية تجمع بين الترسيب في الطور السائل والطور البخاري، مما يؤدي إلى كثافة على مستوى الأيونات. إنه يحسن بشكل كبير التوصيل الحراري وتبديد الحرارة، وهو مناسب للاستخدام طويل الأمد بين -120 درجة مئوية و 300 درجة مئوية، وله سمك مستقر وقابل للتحكم فيه يبلغ ±1 ميكرون. يمنع التكثف والتجمد في درجات الحرارة المنخفضة، وهو مضاد للكهرباء الساكنة ومقاوم للتآكل.
لتلبية الاحتياجات الخاصة (مثل الخصائص المضادة للبكتيريا أو الموصلة أو الطاردة للماء)، يتم تغيير البنية المجهرية أو التركيب السطحي من خلال الوسائل الفيزيائية أو الكيميائية لتحقيق "التخصيص الوظيفي."
تترسب أيونات الفضة (Ag⁺)، وأيونات النحاس (Cu²⁺) على السطح أو يتم دمجها فيه، أو يتم تطبيق راتنجات مضادة للبكتيريا (مثل راتنجات الإيبوكسي المحملة بالفضة). تعمل أيونات المعادن هذه على تعطيل أغشية الخلايا البكتيرية، مما يمنع نمو الإشريكية القولونية والمكورات العنقودية الذهبية.
يتم إنشاء هياكل مقعرة محدبة مجهرية على السطح من خلال النقش بالليزر أو تطبيق مواد منخفضة الطاقة السطحية (مثل بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان PDMS). ينتج عن ذلك زاوية تلامس أكبر من 150 درجة، مما يتسبب في تكوين الماء قطرات وتدحرجها، مما يحقق تأثير "التنظيف الذاتي".
يتم طلاء النحاس أو النيكل أو الفضة (للتوصيل) أو بيرمالوي (للمغناطيسية) بالكهرباء على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ للتعويض عن خصائصه الموصلة/المغناطيسية الضعيفة بطبيعتها.
