टूल कोटिंग: एक सतह सुदृढ़ीकरण तकनीक जो औद्योगिक निर्माण को सशक्त बनाती है

औद्योगिक विनिर्माण और उपकरण अनुप्रयोग के पूरे जीवन चक्र में, सतह का प्रदर्शन अक्सर उपकरणों की स्थायित्व, कार्यक्षमता और अर्थव्यवस्था निर्धारित करता है। एक सटीक सतह उपचार तकनीक के रूप में, उपकरण प्लेटिंग उपकरण की सतह पर विशेष प्रदर्शन कोटिंग्स बनाकर उपकरण के प्रदर्शन को लक्षित रूप से मजबूत करती है, और यांत्रिक प्रसंस्करण, चिकित्सा उपकरण और एयरोस्पेस जैसे क्षेत्रों में एक अपरिहार्य प्रमुख सहायक तकनीक बन गई है।

I. उपकरण प्लेटिंग का सार और मूल मूल्य

उपकरण प्लेटिंग उन प्रक्रियाओं के लिए सामान्य शब्द को संदर्भित करता है जो भौतिक, रासायनिक या इलेक्ट्रो का उपयोग करके उपकरण सब्सट्रेट की सतह पर धातु, मिश्र धातु या यौगिक फिल्मों की एक या अधिक परतें जमा करती हैं। रासायनिक तरीके। इसका मूल तर्क "सतह संशोधन" के माध्यम से सब्सट्रेट सामग्री की प्रदर्शन कमियों की भरपाई करना है - उपकरण की समग्र यांत्रिक संरचना को बदले बिना, यह सतह पर प्रदर्शन लाभ बना सकता है, जो "कम लागत पर उच्च प्रदर्शन" का तकनीकी लाभ प्राप्त करता है।

औद्योगिक मूल्य के दृष्टिकोण से, उपकरण प्लेटिंग के मूल कार्य चार पहलुओं में केंद्रित हैं: पहला, कठोर कोटिंग्स के साथ एक "सतह कवच" बनाकर पहनने के प्रतिरोध में सुधार करना - उदाहरण के लिए, सीएनसी मिलिंग कटर का सेवा जीवन 3 से 10 गुना तक बढ़ाया जा सकता है। हार्ड मिश्र धातु प्लेटिंग के बाद; दूसरा, संक्षारक मीडिया जैसे पानी, एसिड को अलग करके संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाना रस्टिंग और नम वातावरण में विफल होने से रिंच और बाहरी संचालन उपकरणों जैसे उपकरणों को रोकना; तीसरा, कार्यात्मक विशेषताओं का अनुकूलन - उदाहरण के लिए, चांदी प्लेटिंग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के संपर्क प्रतिरोध को कम करती है, और टेफ्लॉन प्लेटिंग घर्षण हानि को कम करती है; चौथा, लागत नियंत्रण - प्रमुख भागों को स्थानीय रूप से मजबूत करके, यह पूरे में उच्च-अंत सामग्री के उपयोग को बदल देता है, जिससे उपकरण निर्माण लागत में काफी कमी आती है।

II. मुख्यधारा के उपकरण प्लेटिंग प्रक्रिया प्रकार और मूल विशेषताएं

उपकरण प्लेटिंग प्रक्रियाओं के चयन को सब्सट्रेट सामग्री, अनुप्रयोग परिदृश्यों और प्रदर्शन आवश्यकताओं से मेल खाना चाहिए। वर्तमान में, औद्योगिक क्षेत्र में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं को पारंपरिक इलेक्ट्रोप्लेटिंग और आधुनिक भौतिक वाष्प जमाव (PVD) प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है, जिसमें प्रत्येक प्रकार की प्रक्रिया की विशेषताओं में महत्वपूर्ण अंतर हैं:

(1) पारंपरिक इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रक्रिया प्रणाली

क्रोमियम प्लेटिंग प्रक्रिया (कठोर क्रोमियम)

इलेक्ट्रोलाइट के रूप में क्रोमिक एसिड घोल का उपयोग करते हुए, क्रोमियम आयन इलेक्ट्रोलाइटिक के माध्यम से उपकरण की सतह पर जमा होते हैं। इसका मुख्य लाभ अत्यंत उच्च कठोरता (HV800-1200), मजबूत पहनने का प्रतिरोध और एक चमकदार सतह है, जो रिंच, हाइड्रोलिक रॉड और मोल्ड जैसे उपकरणों के लिए उपयुक्त है जो उच्च-भार घर्षण के अधीन हैं। हालांकि, पारंपरिक क्रोमियम प्लेटिंग में क्रोमियम आयन प्रदूषण की समस्या है और वर्तमान में पर्यावरण के अनुकूल क्रोमियम प्लेटिंग प्रक्रियाओं में धीरे-धीरे अपग्रेड हो रहा है।

जिंक प्लेटिंग प्रक्रिया

गर्म-डुबकी गैल्वनाइजिंग और कोल्ड गैल्वनाइजिंग (इलेक्ट्रो-गैल्वनाइजिंग) में विभाजित, यह एक जस्ता परत के माध्यम से एक बलिदान एनोड सुरक्षा बनाता है, कम लागत और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के साथ। हॉट-डिप गैल्वेनाइज्ड परतें 50-100 तक पहुंच सकती हैंμm, बाहरी पाइप उपकरणों और भवन हार्डवेयर के लिए उपयुक्त; कोल्ड गैल्वेनाइज्ड परतें पतली (5-20μm) होती हैं लेकिन एक चिकनी सतह होती है, जिसका उपयोग अक्सर सटीक इलेक्ट्रॉनिक कनेक्टर्स जैसे छोटे उपकरणों के लिए किया जाता है।

चयनात्मक इलेक्ट्रोप्लेटिंग तकनीक

प्लेटिंग क्षेत्र को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए मास्किंग तकनीकों का उपयोग करते हुए, उपकरण के केवल प्रमुख भागों को मजबूत किया जाता है। उदाहरण के लिए, रिंच के पकड़ने वाले हिस्से या पेचकश की नोक पर स्थानीय क्रोमियम प्लेटिंग प्लेटिंग घोल की खपत को कम करते हुए कार्यात्मक आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है। यह प्रक्रिया कोटिंग इंसुलेटिंग परतों और तरल स्तर नियंत्रण जैसी विधियों के माध्यम से लक्षित प्लेटिंग प्राप्त करती है, जो समग्र प्लेटिंग की तुलना में 60% से अधिक प्रदूषक उत्सर्जन को कम करती है, जो हरित विनिर्माण की अवधारणा के अनुरूप है।

(2) आधुनिक भौतिक वाष्प जमाव (PVD) प्रक्रिया

PVD प्रक्रियाएं भौतिक साधनों के माध्यम से एक वैक्यूम वातावरण में कोटिंग जमाव प्राप्त करती हैं, जिसमें पर्यावरण मित्रता और उत्कृष्ट कोटिंग प्रदर्शन होता है, और उच्च-अंत उपकरण प्लेटिंग के लिए मुख्यधारा की दिशा है:

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग

लक्ष्य सामग्री के आयन बमबारी को बढ़ाने के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हुए, परमाणु उपकरण की सतह पर जमा होते हैं। कोटिंग घनी और समान होती है जिसमें मजबूत आसंजन होता है, जो अल्ट्रा-थिन (1-5μm) सटीक कोटिंग्स प्राप्त करने में सक्षम है, जो अर्धचालक चिप जांच और ऑप्टिकल फाइबर कनेक्टर्स जैसे उच्च-सटीक उपकरणों के लिए उपयुक्त है।

आर्क वाष्पीकरण

लक्ष्य सामग्री को वाष्पित करने के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में एक इलेक्ट्रिक आर्क का उपयोग करते हुए, एक उच्च आयनीकरण दर के साथ, कोटिंग में उत्कृष्ट कठोरता और पहनने का प्रतिरोध होता है। इस प्रक्रिया का उपयोग अक्सर TiN (टाइटेनियम नाइट्राइड) और TiAlN (टाइटेनियम एल्यूमीनियम नाइट्राइड) जैसी सुपर-हार्ड कोटिंग्स के लिए किया जाता है। TiAlN कोटिंग्स के साथ इलाज किए गए सीएनसी टर्निंग टूल्स 800 से ऊपर उच्च तापमान काटने का सामना कर सकते हैं°C.

प्लाज्मा-संवर्धित मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग प्लाज्मा तकनीक को मिलाकर जमाव प्रक्रिया को अनुकूलित करता है, कोटिंग की एकरूपता में और सुधार होता है, और इसे जटिल ज्यामिति वाले उपकरणों की कोटिंग के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, जैसे कि चिकित्सा सर्जिकल उपकरणों के अनियमित कटिंग किनारों का सुदृढ़ीकरण।

(3) विशेष फ़ंक्शन कोटिंग प्रक्रियाएँ

डायमंड इलेक्ट्रोप्लेटिंग

हीरे के अपघर्षक अनाज एक निकल-आधारित कोटिंग में एम्बेडेड होते हैं ताकि एक अल्ट्रा-हार्ड वर्किंग लेयर बन सके। स्टेनलेस स्टील सब्सट्रेट वाले हीरे के उपकरणों के लिए, डिग्रेज़िंग, एटचिंग और एक्टिवेशन जैसे कई प्रीट्रीटमेंट चरणों की आवश्यकता होती है। उनमें से, कमरे के तापमान पर HCl एटचिंग प्रक्रिया सब्सट्रेट को संक्षारित किए बिना ऑक्साइड फिल्म को प्रभावी ढंग से हटा सकती है, जो कोटिंग के आसंजन को सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। ऐसे उपकरणों का उपयोग पत्थर प्रसंस्करण और कांच पीसने जैसे उच्च-तीव्रता वाले कार्यों में व्यापक रूप से किया जाता है।

टेफ्लॉन कोटिंग

एक स्प्रे सिंटरिंग प्रक्रिया का उपयोग करके एक पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन कोटिंग बनाई जाती है। इसमें कम घर्षण गुणांक (0.04-0.1) होता है और यह उच्च तापमान के प्रतिरोधी होता है। यह वेल्डिंग टूल्स और खाद्य प्रसंस्करण उपकरणों के लिए उपयुक्त है, जो आसंजन और संक्षारण को रोकता है।

III. उपकरण कोटिंग के लिए प्रमुख विचार और गुणवत्ता नियंत्रण

उपकरण कोटिंग का प्रभाव प्रक्रिया विवरण और गुणवत्ता नियंत्रण पर निर्भर करता है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, निम्नलिखित मुख्य बिंदुओं पर ध्यान केंद्रित किया जाना चाहिए:

(1) प्रक्रिया संगतता चयन

सब्सट्रेट सामग्री मिलान: स्टेनलेस स्टील सब्सट्रेट के लिए, ऑक्साइड फिल्मों की समस्या को हल करने की आवश्यकता है, और विशेष डिग्रेज़िंग एजेंटों और कमरे के तापमान सक्रियण प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाना चाहिए; एल्यूमीनियम उपकरण ऑक्सीकरण के लिए प्रवण होते हैं और प्राथमिकता से जिंक प्लेटिंग या PVD प्रक्रियाओं का चयन करना चाहिए।

दृश्य मांग पत्राचार: उच्च तापमान की स्थिति के लिए, TiAlN जैसी उच्च तापमान प्रतिरोधी कोटिंग्स का चयन किया जाना चाहिए; नम वातावरण में, जिंक प्लेटिंग या क्रोमियम प्लेटिंग को प्राथमिकता दी जानी चाहिए; सटीक उपकरणों के लिए, मोटी कोटिंग्स से बचा जाना चाहिए, और कोटिंग मोटाई को 5 के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिएμm आयामी सटीकता विचलन को रोकने के लिए।

(2) कोटिंग आसंजन का पूर्व-उपचार और नियंत्रण

पूर्व-उपचार कोटिंग गुणवत्ता की नींव है। स्टेनलेस स्टील उपकरणों के लिए, डिग्रेज़िंग को NaOH + Na के रासायनिक डिग्रेज़िंग घोल का उपयोग करके अधिमानतः किया जाता है₂CO₃ + OP इमल्सीफायर, जो लागत प्रभावी है और तेल को पूरी तरह से हटा देता है। अल्ट्रासोनिक उपकरणों के साथ संयुक्त, यह जटिल वर्कपीस को संभाल सकता है। सक्रियण प्रक्रिया के लिए H का कमरे के तापमान सूत्र का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है₂SO₄:H₂O = 1:1, जो नवगठित ऑक्साइड फिल्म को हटा सकता है और पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। कोटिंग के आसंजन को थर्मल शॉक टेस्ट के माध्यम से सत्यापित किया जा सकता है: वर्कपीस को 300 तक गर्म करें°C 1 घंटे के लिए और फिर इसे तेजी से ठंडा करें। यदि आवर्धक कांच के नीचे कोई बुलबुले या छीलने नहीं हैं, तो यह योग्य है।

(3) पर्यावरण अनुपालन और पोस्ट-रखरखाव

पारंपरिक इलेक्ट्रोप्लेटिंग को अपशिष्ट जल उपचार को मजबूत करने की आवश्यकता है। स्थानीय प्लेटिंग प्रदूषण को कम करने के लिए प्लेटिंग घोल के उपयोग को कम करती है, और प्लेटिंग घोल परिसंचरण प्रणाली के साथ संयुक्त, यह प्रदूषक उत्सर्जन में 80% की कमी प्राप्त कर सकता है। कोटिंग के उपयोग के दौरान, हिंसक प्रभावों से बचें, और कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच के इंटरफेस को नष्ट करने से अवशिष्ट संक्षारक माध्यम को रोकने के लिए नियमित रूप से तटस्थ डिटर्जेंट से साफ करें।

IV. विशिष्ट क्षेत्रों में उपकरण कोटिंग के व्यावहारिक अनुप्रयोग

उपकरण कोटिंग तकनीक कई उद्योगों की उत्पादन प्रथाओं में गहराई से प्रवेश कर चुकी है, और विभिन्न क्षेत्रों में अनुप्रयोग विशिष्ट लक्षित विशेषताओं को दिखाते हैं:

(1) मशीनरी विनिर्माण और हार्डवेयर उपकरण

हार्डवेयर रिंच के पकड़ने वाले हिस्से स्थानीय रूप से हार्ड-क्रोम प्लेटेड होते हैं, जिसकी कठोरता HV1000 से अधिक हो जाती है, और पहनने का प्रतिरोध बिना लेपित उपकरणों की तुलना में पांच गुना अधिक होता है; पेचकश की नोक पर निकल प्लेटिंग के बाद, संक्षारण प्रतिरोध में काफी वृद्धि होती है, और नम वातावरण में सेवा जीवन 2 साल से अधिक तक बढ़ जाता है। समग्र स्थानीय प्लेटिंग तकनीक कार्यात्मक क्षेत्र को मजबूत कर सकती है, जैसे कि उपकरण हैंडल पर एंटी-स्लिप कोटिंग्स और कटिंग किनारों पर सुपर-हार्ड मिश्र धातु कोटिंग्स, कई उपयोग परिदृश्यों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए।

(2) चिकित्सा उपकरण क्षेत्र

सर्जिकल उपकरणों की स्थानीय प्लेटिंग तकनीक सटीक मूल्य प्रदर्शित करती है: सर्जिकल चाकू के कटिंग किनारों पर टाइटेनियम मिश्र धातु प्लेटिंग के बाद, तीक्ष्णता प्रतिधारण समय तीन गुना बढ़ जाता है, जिससे सर्जरी के दौरान उपकरण प्रतिस्थापन की आवृत्ति कम हो जाती है; संवहनी संदंश के जबड़ों पर विशेष घर्षण परतों को प्लेट करने के बाद, सिवनी सुइयों को पकड़ने की स्थिरता 40% बढ़ जाती है, जिससे सर्जिकल जोखिम कम हो जाते हैं। इन कोटिंग्स को मानव ऊतकों के साथ कोई प्रतिकूल प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए जैव-संगतता परीक्षण पास करना होगा।

(3) एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव उद्योग

एयरोस्पेस इंजन टरबाइन ब्लेड को प्लाज्मा-छिड़काव सिरेमिक कोटिंग्स के साथ लेपित किया जाता है, जिसमें 1200 से अधिक उच्च तापमान प्रतिरोध होता है°C, चरम ऑपरेटिंग स्थितियों को पूरा करना; ऑटोमोटिव इंजन के वाल्व गाइड ट्यूब पर हीरे की कोटिंग्स लगाने के बाद, घर्षण हानि 60% कम हो जाती है, जिससे इंजन की दक्षता में सुधार होता है। उच्च-अंत ऑटोमोटिव हार्डवेयर एक्सेसरीज़ पहनने के प्रतिरोध को सुनिश्चित करते हुए और उपस्थिति बनावट को बढ़ाते हुए, स्थानीय क्रोम प्लेटिंग को मैट कोटिंग के साथ जोड़ते हैं।

(4) इलेक्ट्रॉनिक्स और सेमीकंडक्टर उद्योग

ऑप्टिकल फाइबर कनेक्टर्स के संपर्क भागों को स्थानीय रूप से चांदी-प्लेटेड किया जाता है, जिससे संपर्क प्रतिरोध 0.01 से नीचे कम हो जाता हैΩ और सिग्नल ट्रांसमिशन हानि को 90% कम करना; सेमीकंडक्टर चिप टेस्ट जांच की सोने की प्लेटिंग के बाद, चालकता और पहनने का प्रतिरोध काफी बढ़ जाता है, जो 100,000 से अधिक सम्मिलन और निष्कर्षण परीक्षणों का सामना करने में सक्षम है। इन अनुप्रयोगों में कोटिंग मोटाई की एकरूपता के लिए अत्यधिक उच्च आवश्यकताएं हैं, जिसमें विचलन को ±0.1μm के भीतर नियंत्रित करने की आवश्यकता है।

V. तकनीकी विकास रुझान

जैसे-जैसे विनिर्माण उच्च-अंत और हरित की ओर बढ़ता है, उपकरण प्लेटिंग तकनीक तीन प्रमुख विकास दिशाओं को दिखा रही है: पहला, पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रियाओं का उन्नयन, क्रोमियम-मुक्त इलेक्ट्रोप्लेटिंग और पानी आधारित प्लेटिंग समाधान जैसी तकनीकों के साथ धीरे-धीरे पारंपरिक प्रदूषणकारी प्रक्रियाओं की जगह लेना; दूसरा, कार्यात्मक एकीकरण, जैसे चिकित्सा क्षेत्र में "पहनने के लिए प्रतिरोधी + जीवाणुरोधी" समग्र कोटिंग्स का अनुप्रयोग; तीसरा, बुद्धिमान नियंत्रण, प्लेटिंग घोल मापदंडों की निगरानी के लिए इंटरनेट ऑफ थिंग्स के माध्यम से और कोटिंग गुणवत्ता का वास्तविक समय नियंत्रण प्राप्त करना। ये रुझान उपकरण प्लेटिंग को "सतह उपचार" से एक गहरे स्तर के "प्रदर्शन अनुकूलन" तक ले जाएंगे, जो उच्च गुणवत्ता वाले विनिर्माण विकास के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करेगा।