1 Phương Pháp Nghiên Cứu

1.1 Khung Thiết Kế

Việc đánh giá tuân theo thiết kế so sánh có kiểm soát. Tất cả các bộ phận thử nghiệm đều được gia công bằng máy CNC từ nhôm 6061-T6 và thép không gỉ 304 với các thông số cắt giống hệt nhau để duy trì độ nhám nền nhất quán. Mỗi bộ phận sau đó được xử lý bằng một kỹ thuật hoàn thiện bề mặt trong điều kiện cố định phù hợp với tiêu chuẩn công nghiệp (MIL-A-8625 đối với anot hóa, ASTM A380 đối với thụ động hóa).

1.2 Nguồn Dữ Liệu

Dữ liệu được thu thập từ ba hạng mục đo lường:

• Độ Nhám Bề mặt (Ra) đo bằng dụng cụ đo độ nhám tiếp xúc.

• Độ dày lớp oxit đo bằng phương pháp kiểm tra lớp phủ cảm ứng dòng xoáy.

• Khả năng chống ăn mòn được đánh giá trong buồng phun muối trung tính với dung dịch NaCl 5%.

Tất cả các bộ dữ liệu thô, nhật ký hiệu chuẩn và thông số môi trường đều được đưa vào phụ lục để đảm bảo khả năng tái tạo đầy đủ.

1.3 Công cụ và Mô hình Thí nghiệm

Quy trình làm việc thí nghiệm được sử dụng:

• Trung tâm phay CNC 3 trục để sản xuất mẫu

• Buồng phun bi với môi trường cỡ 120 mesh

• Dây chuyền anot hóa axit sunfuric loại II

• Bồn thụ động hóa thép không gỉ được pha chế bằng hóa chất citric không chứa axit nitric

• Máy đánh bóng băng dải với các loại giấy ráp lần lượt từ độ mịn 800 đến 2000 grit

Hiệu chuẩn tất cả các thiết bị đo lường tuân theo khuyến nghị của nhà sản xuất, và mỗi mẫu trải qua ba lần đo lặp lại để giảm sai số ngẫu nhiên.

2 Kết quả và Phân tích

2.1 So sánh Độ nhám Bề mặt

Bảng 1 thể hiện các giá trị Ra sau mỗi quá trình hoàn thiện bề mặt. Phun cát tạo ra bề mặt mờ đồng đều nhất (Ra 1,2–1,4 μm). Đánh bóng cơ học đạt được giá trị Ra thấp nhất (0,05–0,08 μm), phù hợp cho các chi tiết phản quang. Quá trình anot hóa duy trì độ nhám ở mức trung bình nhưng cải thiện đáng kể tính đồng đều của lớp oxit.

2.2 Hiệu suất Chống ăn mòn

Thử nghiệm phun muối cho thấy các mẫu đã anot hóa duy trì được độ ổn định về cấu trúc và màu sắc trong hơn 500 giờ mà không bị rỗ. Các mẫu thép không gỉ được thụ động hóa thể hiện độ bền vững của lớp màng thụ động được cải thiện, làm giảm ăn mòn điểm 68% so với các mẫu đối chứng chưa xử lý.

2.3 Độ ổn định về mặt hình thức và thẩm mỹ

Các phép đo thay đổi màu sắc dưới điều kiện chiếu sáng 500 lux cho thấy các bề mặt đã anot hóa duy trì sắc màu ổn định nhất. Các bề mặt phun cát thể hiện độ chói tối thiểu nhờ tính chất phản xạ khuếch tán, phù hợp với ứng dụng trong vỏ thiết bị điện tử tiêu dùng.

2.4 So sánh với các nghiên cứu hiện có

Hiệu suất đo được phù hợp với các phát hiện trước đây mô tả khả năng chịu ăn mòn cao của nhôm anot hóa và địa hình ổn định của phương pháp phun cát (Tài liệu tham khảo 2, 3). Dữ liệu còn cho thấy sự cải thiện định lượng trong kết quả thụ động hóa khi sử dụng dung dịch axit citric, mở rộng từ các nghiên cứu trước đây dựa trên axit nitric.

3 Thảo luận

3.1 Diễn giải kết quả

Sự khác biệt về hiệu suất bắt nguồn từ các tương tác vật liệu cơ bản trong từng quá trình. Mạ anot tạo thành một lớp oxit xốp có cấu trúc, giúp chống lại sự tấn công hóa học. Phun cát thay đổi vi mô hình dạng bề mặt thông qua mài mòn đồng đều. Thụ động hóa làm tăng cường lớp màng thụ động giàu crôm trên thép không gỉ, giảm tính phản ứng của nó. Đánh bóng cơ học làm giảm các điểm nhấp nhô bằng cách sử dụng các bước mài mòn liên tiếp.

3.2 Hạn chế

Việc đánh giá tập trung vào hai loại vật liệu kim loại và các thông số quy trình cụ thể. Những biến đổi về thành phần hợp kim, kích thước môi trường mài, nồng độ axit hoặc trình tự đánh bóng có thể làm thay đổi kết quả. Dữ liệu mỏi dài hạn bổ sung sẽ cung cấp thêm hiểu biết sâu sắc.

3.3 Ý nghĩa thực tiễn

Các nhà sản xuất có thể sử dụng những kết quả này để lựa chọn phương pháp hoàn thiện phù hợp với yêu cầu chức năng. Các chi tiết tiếp xúc với môi trường biển được hưởng lợi từ việc mạ anot; các vỏ bọc tiếp xúc với người tiêu dùng có thể ưu tiên phun cát; các bộ phận y tế chính xác thường yêu cầu thụ động hóa; và các bộ phận quang học phụ thuộc vào quá trình đánh bóng siêu mịn với độ nhám cực thấp.

4 Kết luận

So sánh cho thấy các đặc điểm hiệu suất khác biệt giữa bốn phương pháp hoàn thiện sau khi gia công CNC. Anodizing cung cấp khả năng chống ăn mòn vượt trội, phun cát tạo ra độ mờ đồng đều, thụ động hóa cải thiện độ ổn định hóa học của thép không gỉ, và đánh bóng cơ học mang lại mức độ nhám thấp nhất. Những phát hiện này hỗ trợ việc lựa chọn lớp hoàn thiện phù hợp dựa trên yêu cầu về cấu trúc, thẩm mỹ hoặc môi trường, đồng thời cho thấy tiềm năng nghiên cứu sâu hơn trong lĩnh vực hoàn thiện lai ghép nhiều bước.