ขั้นตอนในการเตรียมพื้นผิวชิ้นงาน (Metal Surface Pretreatment) ฉบับ Full version

กระบวนการเตรียมพื้นผิวชิ้นงาน   (Metal Surface Pretreatment) 

    เป็นกระบวนการเตรียมพื้นผิวชิ้นงานนั้นมีบทบาทสำคัญมาก ก่อนชิ้นงานเข้าสู่กระบวนการพ่นสี โดยขั้นตอนการเตรียมผิวชิ้นงานนั้นมีหลายขั้นตอน ประกอบไปด้วยหลายขั้นตอน กล่าวได้ว่าในปัจจุบันอาจมีมากถึง 5 หรือ 6 ขั้นตอน เพื่อให้เกิดความมั่นใจที่มากขึ้น ถึงคุณภาพของพื้นผิวชิ้นงานหลังจากเข้าสู่กระบวนการพ่นสีแล้ว

ภาพแสดงกระบวนการอบชิ้นงาน

แหล่งที่มา https://www.yellowpages.co.th/article/powdercoating

โดยปกติแล้วขั้นตอนในกระบวนการเตรียมพื้นผิวชิ้นงาน จะประกอบไปด้วย

    ขั้นตอนที่ 1 ทำความสะอาด อาจด้วยวิธีการการเซ็ดตัวทำละลายอินทรีย์ เพื่อทำความสะอาดหรือทำการจุ่มชิ้นงานลงสารละลายเจือจางเคมีภัณฑ์สำหรับล้างคราบไขมันหรืออาจใช้วิธีการสเปรย์สารละลายเจือจางเคมีภัณฑ์สำหรับล้างคราบไขมันลงบนผิวชิ้นเพื่อทำความสะอาด และกำจัดสิ่งตกค้าง ขั้นตอนที่ 2 ล้างน้ำสะอาด ครั้งที่ 1 เพื่อกำจัดน้ำยาล้างคราบไขมัน ขั้นตอนที่ 3 ล้างน้ำสะอาด ครั้งที่ 2 เพื่อกำจัดสิ่งตกค้าง ก่อนนำชิ้นงานเข้าสู่ขั้นตอนต่อไป ขั้นตอนที่ 4  คือกระบวนการเคลือบผิวชิ้นงานด้วยน้ำยาเคลือบผิว  ชนิดต่างๆ เช่น  Zinc Phosphate -สังกะสีฟอสเฟต, Iron Phosphate-เหล็กฟอสเฟต, Ceramic Coating-สารเคลือบผสมเซรามิก เป็นต้น ขั้นตอนที่ 5 ล้างน้ำสะอาด ครั้งที่ 1 เพื่อกำจัดน้ำยาเคลือบผิวส่วนเกิน ขั้นตอนที่ 6  ล้างน้ำสะอาด ครั้งที่ 2 เพื่อกำจัดสิ่งตกค้าง แล้วนำชิ้นอบด้วยอุณหภูมิ 100-180องศา ให้ผิวชิ้นงานแห้งสนิม สุดท้ายนำชิ้นงานที่ผ่านการเตรียมผิวแล้วนั้น สู่กระบวนการพ่นสี

แบบจำลองแสดงขั้นตอนกระบวนการเตรียมพื้นผิวชิ้นงาน

กระบวนการทำความสะอาดชิ้นงาน Cleaning Processes

กระบวนการทำความสะอาดพื้นผิวชิ้นงานเป็นขั้นตอนแรก ก่อนที่จะเข้าสู่กระบวนการเคลือบพื้นผิวชิ้นงานเพิ่มเติม ขั้นตอนการล้างนี้จะช่วยลดสารตกค้าง เช่น เศษฝุ่นจากกระบวนการขัดหรือตัดชิ้นงาน หรือฝุ่นผงต่างๆ คราบน้ำมัน ไขมันหรือจารบี และสารเคลือบป้องกันสนิมต่างๆ  และช่วยเพิ่มความสามารถในการเปียก (wetting) ของพื้นผิวชิ้นงาน ซึ่งขั้นตอนดังกล่าวเป็นทำความสะอาดชิ้นงาน เพื่อเตรียมชิ้นเข้าสู่ขั้นตอนกระบวนการเคลือบต่อไป ผลิตภัณฑ์สำหรับทำความสะอาดพื้นผิวชิ้นงานมีหลากหลายประเภทหลากหลายชนิด ตั้งแต่ชนิดที่เป็น กรดรุนแรง กรดอ่อน เป็นกลาง ด่างอ่อน และชนิที่เป็นด่างแก่ มีทั้งแบบผง แบบน้ำ สามารถเลือกได้ตามความต้องการและตามวัตถุประสงค์ในการใช้งาน บางบริษัทที่เป็นผู้ผลิตและจัดจำหน่ายโดยตรง มีการเสนอทางเลือกในการออกแบบสูตรเคมีภัณฑ์สำหรับการล้างขึ้นมาใหม่ซึ่งเป็นสูตรสำหรับที่ใช้งานฉพาะได้อีกด้วย 

ภาพแสดงค่าความเป็นกรด-ด่าง 

แหล่งที่มา https://www.thaipng.com/png-m2n6ou/

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

https://sociochem.blogspot.com/

 ประเภทผลิตภัณฑ์สำหรับทำความสะอาดพื้นผิวชิ้นงาน

  • ประเภทของน้ำยาทำความสะอาด ชนิดกรด (Acid cleaners’ type)

เป็นการทำความสะอาดชิ้นงานด้วยสารละลาย เป็นกรดซึ่งมีค่า pH < 7.0 ในน้ำ โดยมีการผสมหลักๆได้แก่ กรด, ตัวทำละลายบางชนิด, สารช่วยทำความสะอาด, สารช่วยเพิ่มเปียก และสารอิมัลชัน  เพื่อขจัดน้ำมันและคราบออกไซด์บนผิวชิ้นงาน น้ำยาชนิดนี้ไม่เพียงแต่จะช่วยล้างคราบไขมัน คราบออกไซด์ และสนิม แต่ยังมีกระบวนการที่ช่วยเปิดเนื้อของชิ้นงาน โดยสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงๆ สามารถกัดพื้นผิวชั้นนอกที่อาจมีฟิล์มหนา หรือคราบฝังแน่น ที่เคลือบอยู่บนผิวของชิ้นงานออกไป หรือเรียกระบวนการนี้ว่า การกัดกรด (Etching)

เคมีภัณฑ์ล้างคราบไขมัน ชนิดกรด (Acid cleaners’ type)

 • ประเภทของน้ำยาทำความสะอาด ชนิดด่าง อัลคาไลน์  (Alkaline cleaners’ type)

เป็นการทำความสะอาดชิ้นงานด้วยสารละลายที่เป็นด่าง อัลคาไลน์หรือเบส ซึ่งมีค่า pH >7.0 ในน้ำ โดยมีการผสมหลักๆได้แก่ สารละลายด่าง, ตัวทำละลายบางชนิด, สารช่วยทำความสะอาด, สารช่วยเพิ่มเปียก และสารอิมัลชัน  เพื่อขจัดน้ำมันและคราบออกไซด์บนผิวชิ้นงาน  หากน้ำยาทำความสะอาดชนิดด่าง อัลคาไลน์หรือเบส ประกอบด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) ก็มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาซาพอนนิฟิเคชัน (saponification) มากยิ่งขึ้น เมื่อสารละลายทำปฏิกิริยากับคราบน้ำมันหรือไขมัน ปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถทำให้คราบไขมัน หรือน้ำมัน มีความสามารถในการละลายลงในน้ำได้มากยิ่งขึ้น

เคมีภัณฑ์ล้างคราบไขมันชนิดด่าง อัลคาไลน์  (Alkaline cleaners’ type)

 • ประเภทของน้ำยาทำความสะอาด ชนิดตัวทำละลาย (Solvent cleaners’ type)

ตัวทำละลายจำนวนมากมีข้อได้เปรียบในการทำความสะอาดอย่างรวดเร็ว ดังนั้นน้ำมันและคราบต่างๆ จึงละลายและไหลออกจากพื้นผิวชิ้นงานโดยไม่ต้องขยายเวลาเตรียม เวลาแปรรูป หรือเวลาทำให้แห้ง น้ำยาทำความสะอาดที่ใช้ตัวทำละลายยังคงแพร่หลายในการใช้งานทางอุตสาหกรรมเนื่องจากสามารถการทำความสะอาดได้อย่างดี ตัวอย่างของตัวทำละลายทำความสะอาดที่มีฤทธิ์รุนแรง ได้แก่ อะซิโตน โทลูอีน nPB และไตรคลอโรเอทิลีน (TCE) ตัวอย่างของตัวทำละลายชนิดอ่อน ได้แก่ ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ กลีเซอรีน และโพรพิลีนไกลคอล

 

เคมีภัณฑ์ล้างคราบไขมัน ชนิดตัวทำละลาย (Solvent cleaners’ type)

        นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์สำหรับทำความสะอาดพื้นผิวชิ้นงานต่างๆ ยังมีการกำหนดความเข้มข้นของค่ากรด-ด่าง ซึ่งเป็นทางเลือกหนึ่งเพื่อตอบโจทย์ของผู้ใช้งานและให้เหมาะสมกับชนิดของชนิดงานรวมไปถึงต้องมีความสอดคล่องกับขั้นตอนต่อไปในการเตรียมผิวชิ้นงาน 

(แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม https://sociochemical.blogspot.com/2024/04/blog-post.html )

กระบวนการเคลือบพื้นผิวชิ้นงาน Coating Processes

การเคลือบหรือการชุบ เป็นกระบวนการที่ทำให้โลหะชนิดหนึ่งเคลือบอยู่บนผิวของโลหะอีกชนิดหนึ่ง เป็นเทคโนโลยีที่มีมานาน เพื่อเพิ่มความแข็งแรง การยึดเกาะและความยืดหยุ่นระหว่างสีกับพื้นผิวของชิ้นงาน ด้วยเหตุนี้จึงช่วยเพิ่มคุฯสมบัติในด้านความต้านทานต่อการกัดกร่อนของชิ้นงานและช่วยลดการสนิมของวัตถุที่อยู่ในสภาวะที่มีความชื้นหรือสารเคมีอื่นๆได้ วิธีการเคลือบมีด้วยกันหลักๆ 2 วิธี คือ การเคลือบด้วยไฟฟ้า (Electroplating) เช่น การชุบซิงค์ ทองแดง นิกเกิล หรือการชุบโครเมียม และการเคลือบไม่ใช้ไฟฟ้า เป็นการอาศัยปฏิกิริยาทางเคมีของโลหะสร้างเป็นชั้นผิวเคลือบชิ้นงานขึ้นมา โดยในปัจจุบันมีการปัจจุบันใช้ทั้งแบบจุ่มและแบบฉีดพ่น

ส่วนอีกประเภทหนึ่งเป็นเทคโนโลยีการเคลือบสีบนโลหะที่เรียกว่า EDP ซึ่งย่อมาจาก Electro Deposition Painting เป็นเทคโนโลยีการชุบผิวโลหะที่อาศัยกลไกทางไฟฟ้า การชุบเคลือบแบบ EDP เป็นวิธีการเคลือบสีที่ดีที่สุดวิธีหนึ่ง โดยเฉพาะกับชิ้นงานที่มีความซับซ้อน ที่การเคลือบสีโดยวิธีอื่นทำได้ยาก นอกจากนี้การเคลือบแบบ EDP ยังใช้สีประเภท ไม่มีการเติมโลหะหนักซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยมาก ทำให้กลายเป็นที่นิยมในหมู่ของอุตสาหกรรมรถยนต์, รถจักรยานยนต์, เครื่องใช้ไฟฟ้า, เฟอร์นิเจอร์ และวัสดุอื่นๆ

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

https://en.wikipedia.org/wiki/Electrophoretic_deposition

https://www.thaiparker.co.th/th/articles/chemical-products/edp-coating-electro-deposition-plating

 

ประเภทผลิตภัณฑ์สำหรับเคลือบพื้นผิวชิ้นงาน  (Type of Coating Product)

            

Zinc Phosphate -สังกะสีฟอสเฟต

            การเคลือบซิงค์ฟอสเฟตใช้เพื่อปกป้องชิ้นงานจากสนิมและการกัดกร่อน เนื่องจากซิงค์ฟอสเฟตมีรูพรุน จึงช่วยเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะให้สูงมากยิ่งขึ้น ช่วยเสริมให้สียึดเกาะได้ดีมากขึ้นและแข็งแรงมากขึ้น การเคลือบสังกะสีฟอสเฟตใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมงานโลหะ ยานยนต์ และเครื่องใช้ไฟฟ้า ช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นงานและให้ความอุ่นใจแก่ผู้ใช้ เนื่องจากชิ้นงานจะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานมากกว่าเดิม

ภาพแสดงผิวชิ้นงานหลังได้รับการเคลือบด้วย Zinc Phosphate -สังกะสีฟอสเฟต

 แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

https://www.condormachinery.com/what-is-zinc-phosphate-coating/

https://next.henkel-adhesives.com/us/en/articles/zinc-phosphating.html

https://www.thaiparker.co.th/en/processing-service/Phosphate

https://en.wikipedia.org/wiki/Phosphate_conversion_coating

 

   Iron Phosphate-เหล็กฟอสเฟต

                การเคลือบพื้นผิวชิ้นงานด้วยเหล็กฟอสเฟต เป็นวิธีการเคลือบที่มีการใช้งานกันอย่างเเพร่หลายมากที่สุด สำหรับชิ้นอุปกรณ์ภายในอาคาร เนื่องจากมีข้อได้เปรียบ ด้านต้นทุน การลงทุนครั้งแรกและราคาต่อหน่วยของสารเคมีที่ต่ำมาก สารเคลือบเหล็กฟอสเฟตเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานง่าย สามารถใช้เช็ด พ่น หรือจุ่มพื้นผิวชิ้นงานได้โดยตรง เหมาะสำหรับชิ้นงานที่ไม่ต้องการคุณสมบัติด้านความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่สูงมากนัก 

 ภาพแสดงผิวชิ้นงานหลังได้รับการเคลือบด้วย Iron Phosphate-เหล็กฟอสเฟต

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม http://www.phosphating.net/iron-phosphating.html

 

Manganese Phosphate Coating-แมกนีเซียมฟอสเฟต

 การเคลือบพื้นผิวชิ้นงานด้วยแมงกานีสฟอสเฟต เป็นวิธีการที่ใช้เพื่อป้องกันการสึกหรอ การเคลือบในลักษณะนี้เป็นที่รู้จักและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์ ล้อเฟืองในกระปุกเกียร์ต่างๆ คราวน์และพีเนียนในเฟืองท้าย เพลาลูกเบี้ยว วาล์ว และวาล์วสตีม รวมถึงลูกสูบในเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่มักได้รับการเคลือบพื้นผิวชิ้นงานด้วยแมงกานีสฟอสเฟต วิธีการนี้มีการใช้กันอย่างกว้างขวางเพื่อช่วยเพิ่มคุณสมบัติต่างๆของเครื่องยนต์ เกียร์ และระบบส่งกำลัง มีความแข็งสูงสุดและทนต่อการกัดกร่อนและการสึกหรอได้ดีกว่าการเคลือบฟอสเฟตทั่วไป ในอุตสาหกรรมอื่นๆ กระบวนการนี้ใช้ในการรักษาส่วนประกอบในคอมเพรสเซอร์ตู้เย็นหรือปั๊มน้ำมัน และชุดไฮดรอลิกที่เกี่ยวข้องสำหรับโรงงานประกอบรถยนต์

ภาพแสดงผิวชิ้นงานหลังได้รับการเคลือบด้วย Manganese Phosphate Coating-แมกนีเซียมฟอสเฟต

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

http://www.phosphating.net/manganese-phosphating.html

           

 Chromate Conversion Coating-การเคลือบโครเมียม

                    ชิ้นงานกลุ่มอลูมิเนียมและอลูมิเนียมอัลลอยด์ ได้มีการการเตรียมผิวชิ้นด้วยสารเคลือบชนิดนี้จะทำให้ชิ้นงานมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนที่มากยิ่งขึ้น ซึ่งเรียกว่า "การเคลือบโครเมต" หรือ "โครเมต" วิธีการทั่วไปของการเตรียมผิวด้วยโครเมต ประกอบไปด้วย การทำความสะอาดพื้นผิวอะลูมิเนียม จากนั้นจึงจุ่มพื้นผิวชิ้นงานลงในส่วนผสมโครเมียมที่มีฤทธิ์เป็นกรด สารเคลือบประเภทโครเมียมจะมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีมาก และนอกจากจะให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่สูง ยังช่วยเพิ่มคุณสมบัติการยึดเกาะของสีกับพื้นผิวอลูมิเนียมมากยิ่งขึ้นอีกด้วย 

ภาพแสดงผิวชิ้นงานหลังได้รับการเคลือบด้วย Chromate Conversion Coating-การเคลือบโครเมียม

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

http://www.phosphating.net/pretreatment-of-aluminium.html

 

Nano Ceramic Coating-สารเคลือบนาโนเซรามิกหรือเซอร์โคเนียมนาโน

    การเคลือบสารเคลือบนาโนเซรามิกหรือเซอร์โคเนียมนาโนเป็นวิธีการที่มาการทดแทนกระบวนการสังกะสีหรือเหล็กฟอสเฟตแบบเดิม การเคลือบสารเคลือบนาโนเซรามิกหรือเซอร์โคเนียมนาโนเหมาะสำหรับเหล็กที่มีการแปรรูป เหล็กที่มารชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า อลูมิเนียม หรือชิ้นงานที่เป็นโลหะผสม โดยกระบวนการนี้ทำได้ทั้งวิธีการพ่นหรือการจุ่มแช่ เพื่อให้พื้นผิวสะอาดและพร้อมสำหรับวิธีการต่อไป

 

ภาพแสดง nanoceramic, nanoceramic and colorant (nano+cor) and nanoceramic whit brown colorant-based tannin (nano+tan)

 แหล่งที่ม่า Costa, Josiane Soares et al. “Corrosion behavior of a conversion coating based on zirconium and colorants on galvanized steel by electrodeposition.” Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração 12 (2015): 167-175. 

รายซื่อผู้ผลิตและจัดจำหน่าย ในประเทศไทย /List of manufacturers and distributors in Thailand

 

1.บริษัท ทีม่า โคทติ้ง แอนด์ ซีสเท็ม จำกัด  https://temacoating.com/

2.บริษัท ไทยปาร์คเกอร์ไรซิ่ง จำกัด https://www.thaiparker.co.th/th/

3.บริษัท เฮงเค็ล (ประเทศไทย) จำกัด https://www.henkel.co.th/

4.บริษัท ราชาโยค จำกัด https://rachayok.com/

5.บริษัท โกลบอล โค้ตติ้ง จำกัด http://www.gccandi.com/www.gccandi.com/index.html

บทความนี้เป็นเพียงการเผยแผ่องค์ความรู้ ข้อมูลต่างๆ รวมไปถึงเทคนิคต่างๆ ที่เกิดจากการสืบค้นข้อมูลจากเว็บไซต์ วารสาร และประสบการณ์การตรงของผูเขียน