ชุบโลหะทำไมในวงการอุตสาหกรรม

ารชุบด้วยไฟฟ้าช่วยให้คุณสามารถผสมผสานความแข็งแรง การนำไฟฟ้า ความต้านทานการสึกกร่อนและการกัดกร่อน และรูปลักษณ์ของโลหะบางชนิดเข้ากับวัสดุที่แตกต่างกันซึ่งมีข้อดีในตัว เช่น โลหะหรือพลาสติกที่มีราคาไม่แพงและ/หรือน้ำหนักเบา

ในคู่มือนี้ คุณจะได้เรียนรู้ว่าเหตุใดวิศวกร นักวิจัย และศิลปินจำนวนมากจึงใช้การชุบด้วยไฟฟ้าและการชุบโลหะ ชุบอาร์ดโคม เเละชุบอินดักชั่น ใ นทุกขั้นตอนการผลิต ตั้งแต่การสร้างต้นแบบไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก

การชุบด้วยไฟฟ้าคืออะไร?

การชุบด้วยไฟฟ้าคือกระบวนการใช้การชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อเคลือบวัตถุด้วยชั้นโลหะ วิศวกรใช้การควบคุมอิเล็กโทรไลซิสเพื่อถ่ายโอนการเคลือบโลหะที่ต้องการจากขั้วบวก (ส่วนที่มีโลหะที่จะใช้ชุบ) ไปยังขั้วลบ (ส่วนที่จะชุบ) ชุบอาร์ดโคม เเละชุบอินดักชั่น 

ขั้วบวกและขั้วลบจะถูกวางไว้ในอ่างเคมีอิเล็กโทรไลต์และสัมผัสกับประจุไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง ไฟฟ้าทำให้ไอออนที่มีประจุลบ (แอนไอออน) เคลื่อนที่ไปที่ขั้วบวก และไอออนที่มีประจุบวก (เคตไอออน) เคลื่อนที่ไปที่ขั้วลบ ปกคลุมหรือชุบชิ้นส่วนที่ต้องการด้วยการเคลือบโลหะที่สม่ำเสมอ การชุบด้วยไฟฟ้าใช้สารตั้งต้น (มักเป็นวัสดุที่เบากว่าและ/หรือราคาถูกกว่า) และห่อหุ้มสารตั้งต้นไว้ในเปลือกโลหะบางๆ เช่น นิกเกิลหรือทองแดง

การชุบ ชุบอาร์ดโคม เเละชุบอินดักชั่น  ด้วยไฟฟ้ามักใช้กับโลหะอื่นๆ มากที่สุด เนื่องจากข้อกำหนดพื้นฐานที่ว่าวัสดุพื้นฐาน (สารตั้งต้น) จะต้องเป็นสื่อไฟฟ้า แม้ว่าจะไม่ค่อยพบเห็น แต่ก็มีการพัฒนาสารเคลือบล่วงหน้าแบบเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติซึ่งผลิตอินเทอร์เฟซสื่อไฟฟ้าที่บางมาก ทำให้สามารถชุบโลหะต่างๆ ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโลหะผสมทองแดงและนิกเกิลบนชิ้นส่วนพลาสติก

การชุบด้วยไฟฟ้าเทียบกับการขึ้นรูปด้วยไฟฟ้า

การชุบ ชุบอาร์ดโคม เเละชุบอินดักชั่น  ด้วยไฟฟ้าและการขึ้นรูปด้วยไฟฟ้าทำได้โดยใช้วิธีการชุบด้วยไฟฟ้า ความแตกต่างคือ การขึ้นรูปด้วยไฟฟ้าใช้แม่พิมพ์ที่ถอดออกหลังจากขึ้นรูปชิ้นส่วนแล้ว การขึ้นรูปด้วยไฟฟ้าใช้เพื่อสร้างชิ้นส่วนโลหะแข็ง ในขณะที่การชุบด้วยไฟฟ้าใช้ในการเคลือบชิ้นส่วนที่มีอยู่ (ซึ่งทำจากวัสดุอื่น) ด้วยโลหะ

ตัวเลือกวัสดุชุบด้วยไฟฟ้า

คุณสามารถชุบโลหะชนิดเดียวลงบนวัตถุ หรือโลหะหลายชนิดรวมกันก็ได้ ผู้ผลิตหลายรายเลือกที่จะเคลือบโลหะเป็นชั้นๆ เช่น ทองแดงและนิกเกิล เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและสภาพนำไฟฟ้าให้สูงสุด วัสดุที่ใช้ชุบด้วยไฟฟ้าโดยทั่วไป ได้แก่:ทองเหลือง แคดเมียม โครเมียม ทองแดง ทองคำ เหล็ก นิกเกิล เงิน ไททาเนียม สังกะสี

วัสดุพิมพ์สามารถผลิตได้จากวัสดุเกือบทุกชนิด ตั้งแต่สแตนเลสและโลหะอื่นๆ ไปจนถึงพลาสติก ช่างฝีมือจะชุบวัสดุอินทรีย์ด้วยไฟฟ้า เช่น ดอกไม้ และริบบิ้นผ้าเนื้อนุ่ม

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าวัสดุพิมพ์ที่ไม่นำไฟฟ้า เช่น พลาสติก ไม้ หรือแก้ว จะต้องทำให้เป็นสื่อไฟฟ้าเสียก่อนจึงจะชุบด้วยไฟฟ้าได้ ซึ่งทำได้โดยการเคลือบวัสดุพิมพ์ที่ไม่นำไฟฟ้าด้วยสีหรือสเปรย์ที่มีคุณสมบัตินำไฟฟ้า

การชุบด้วยไฟฟ้า (พิมพ์ 3 มิติ) ชิ้นส่วนพลาสติก

ด้วยความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ในด้านวัสดุและการผลิตพลาสติก ชิ้นส่วนพลาสติกที่มีน้ำหนักเบาและราคาถูกได้เข้ามาแทนที่ชิ้นส่วนโลหะที่มีราคาแพงกว่าในแอปพลิเคชันที่หลากหลายสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่ยานยนต์ไปจนถึงท่อประปา

แม้ว่าพลาสติกจะมีข้อได้เปรียบเหนือโลหะมากมาย แต่ยังมีแอปพลิเคชันมากมายที่โลหะยังคงครองตำแหน่งสูงสุด ไม่ว่าคุณจะพยายามแค่ไหน คุณจะไม่มีวันได้พลาสติกที่มีพื้นผิวที่หรูหราเท่ากับทองแดง และแม้ว่าพลาสติกอาจเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่นมากกว่าโลหะส่วนใหญ่ แต่ก็ไม่แข็งแรงเท่า นี่คือที่มาของการชุบโลหะ

การพิมพ์ 3 มิติมีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครเมื่อใช้ร่วมกับการชุบด้วยไฟฟ้า วิศวกรมักเลือกพิมพ์พื้นผิว 3 มิติเนื่องจากอิสระในการออกแบบของการผลิตแบบเติมแต่ง มักจะถูกกว่าการชุบด้วยไฟฟ้าบนชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติมากกว่าการหล่อ เครื่องจักร หรือใช้วิธีการผลิตอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องทำต้นแบบ

การพิมพ์สามมิติด้วยเทคนิคสเตอริโอลีโธกราฟี (SLA) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการชุบด้วยไฟฟ้า เนื่องจากสามารถสร้างชิ้นส่วนที่พิมพ์สามมิติได้โดยมีพื้นผิวที่เรียบมากหรือมีพื้นผิวละเอียดมาก ซึ่งทำให้การเปลี่ยนผ่านระหว่างวัสดุสองชนิด ได้แก่ พลาสติกและโลหะ เป็นไปอย่างราบรื่น นอกจากนี้ยังสร้างชิ้นส่วนที่กันน้ำได้ซึ่งจะไม่เสียหายเมื่อจุ่มลงในอ่างสารเคมีที่จำเป็นในกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้า