phủ cứng: Giải pháp đột phá cho mọi ngành công nghiệp

1. Phủ cứng là gì?

Là phương pháp phủ một lớp bảo vệ lên bề mặt của vật liệu. Lớp phủ này được cấu tạo từ các hợp chất polymer hoặc kim loại có độ cứng cao. Sau khi phủ lên bề mặt vật liệu; các phân tử của lớp phủ sẽ liên kết chặt chẽ với bề mặt vật liệu; giúp tăng cường độ cứng, độ bền và khả năng chống chịu các tác nhân môi trường; kéo dài tuổi thọ và giảm tần suất thay thế của vật liệu. Do đó, phủ cứng thường được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Tuỳ vào mục đích sử dụng, có thể lựa chọn các loại: phủ chống trầy, phủ chống đọng sương, phủ chuyển sắc tương thích và phủ trượt nước.

2. Các loại phủ cứng

2.1. Phủ chống trầy

Là phương pháp phủ một lớp bảo vệ mỏng lên bề mặt vật liệu để tăng khả năng chống trầy xước, va đập và mài mòn. Lớp phủ này thường được sử dụng cho các vật liệu như kính, nhựa, kim loại và gốm sứ,…

Thành phần của lớp phủ chống trầy thường được làm từ các hợp chất polymer hoặc kim loại có độ cứng cao. Ví dụ: Silicon dioxide (SiO2) là thành phần chính trong thủy tinh có khả năng chống trầy xước và hóa chất cao; titanium dioxide (TiO2) tăng độ cứng và khả năng chống tia UV cho lớp phủ; Zirconium dioxide (ZrO2) tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn cho lớp phủ; một số hợp chất khác như nhôm oxide, cerium oxide, …để tăng cường hiệu quả bảo vệ.

Lớp phủ cứng chống trầy hoạt động bằng cách tạo ra một lớp bảo vệ bề mặt cứng và trơn nhẵn, giúp giảm thiểu sự tiếp xúc trực tiếp giữa vật thể sắc nhọn và bề mặt vật liệu. Khi có va chạm hoặc cọ xát, lực tác động sẽ được phân tán đều trên lớp phủ thay vì tập trung vào một điểm.

2.2. Phủ chống đọng sương

Là phương pháp phủ một lớp bảo vệ mỏng lên bề mặt vật liệu để ngăn ngừa sự hình thành các giọt nước ngưng tụ do hơi ẩm. Lớp phủ này thường được sử dụng cho các vật liệu như kính, nhựa,…

Thành phần của lớp phủ chống đọng sương thường được làm từ các hợp chất như: Polyme: Có khả năng thay đổi cấu trúc phân tử khi tiếp xúc với độ ẩm, tạo ra các khe hở nhỏ trên bề mặt vật liệu; chất hoạt động bề mặt: Giúp giảm sức căng bề mặt của nước, khiến nó lan rộng thành các hạt nước li ti, chất phụ gia: Các chất chống tia UV, chất khử trùng, hoặc các chất khác để tăng cường hiệu quả của lớp phủ.

Lớp phủ chống đọng sương hoạt động bằng cách thay đổi cấu trúc bề mặt vật liệu, tạo ra các rãnh hoặc khe hở nhỏ. Khi hơi nước tiếp xúc với bề mặt, nó sẽ lan rộng thành các hạt nước li ti thay vì bám dính thành giọt lớn. Nhờ vậy, hơi nước dễ dàng bay hơi và không làm mờ bề mặt vật liệu.

2.3. Phủ chuyển sắc tương thích

Là phương pháp phủ một lớp bảo vệ mỏng lên bề mặt kính mắt hoặc các vật liệu khác. Lớp phủ này có khả năng thay đổi màu sắc tương thích khi tiếp xúc với tia UV từ ánh nắng mặt trời, điều chỉnh độ sáng của vật liệu và bảo vệ mắt khỏi tác hại của tia UV.

Thành phần của lớp phủ chuyển sắc tương thích là chất nhạy sáng có khả năng thay đổi cấu trúc khi tiếp xúc với tia UV. Một số chất nhạy sáng phổ biến bao gồm: Spirobixan chuyển màu nhanh và khả năng chống tia UV cao; Naproxyl có độ bền cao và ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ; Indenoquinoxaline có khả năng chuyển sang nhiều màu sắc khác nhau, từ xanh lam đến nâu. Ngoài ra còn có chất kết dính giúp gắn kết các chất nhạy sáng với bề mặt kính; chất phụ gia như chất chống tia UV, chất ổn định,…

Lớp phủ chuyển sắc tương thích hoạt động bằng cách thay đổi cấu trúc phân tử của vật liệu khi tiếp xúc với tia UV trong ánh sáng mặt trời. Khi không có ánh sáng mặt trời thì các phân tử trong lớp phủ chuyển sắc tương thích ở dạng “mở”, cho phép ánh sáng đi qua và vật liệu có màu trong suốt. Khi có ánh sáng mặt trời thì tia UV từ ánh sáng mặt trời kích thích các phân tử trong lớp phủ chuyển sắc tương thích chuyển sang dạng “kín”. Dạng “kín” này có khả năng hấp thụ ánh sáng, do đó vật liệu sẽ đổi sang màu tối (thường là màu xám hoặc nâu).

2.4. Phủ trượt nước

Phủ trượt nước là một lớp phủ đặc biệt được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ khả năng chống thấm nước và chống bám dính hiệu quả. Nhờ những ưu điểm nổi bật, phủ trượt nước đang dần trở thành giải pháp bảo vệ bề mặt được ưa chuộng hàng đầu.

Thành phần của lớp phủ trượt nước thường bao gồm:

Chất tạo màng: Polyme fluorocarbon là thành phần phổ biến nhất trong các lớp phủ trượt nước. Polyme fluorocarbon có cấu trúc phân tử đặc biệt với liên kết carbon-flo, tạo ra bề mặt có độ trơ hóa học cao và khả năng chống thấm nước tốt. Các loại polyme fluorocarbon thường được sử dụng bao gồm Teflon (PTFE), Polyvinylidene fluoride (PVDF), Ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), … Siloxane là một nhóm hợp chất silicone có chứa silicon và oxy. Siloxane có khả năng tạo ra lớp màng mỏng với độ đàn hồi tốt, giúp tăng cường khả năng chống thấm nước và chống bám dính cho bề mặt; Polyurethane là một loại nhựa tổng hợp có khả năng tạo ra lớp màng cứng rắn, bền bỉ và có khả năng chống thấm nước tốt.

Chất phụ gia: Chất làm mềm giúp tăng độ dẻo dai cho lớp màng, ngăn ngừa nứt nẻ và bong tróc; chất ổn định giúp ngăn ngừa lớp phủ bị phân hủy dưới tác động của ánh sáng mặt trời, nhiệt độ và các yếu tố môi trường khác; chất kết dính giúp lớp phủ bám dính tốt hơn trên bề mặt vật liệu; chất tạo màu giúp tạo ra màu sắc mong muốn cho lớp phủ.

Dung môi được sử dụng để hòa tan các thành phần khác trong lớp phủ và giúp lớp phủ dễ dàng bám dính lên bề mặt; các dung môi thường sử dụng là nước, ethanol, acetone,…

 Ngoài ra, còn có các hạt nano, chất kháng khuẩn, chất chống tia UV.

Lớp phủ trượt nước hoạt động dựa trên nguyên tắc: Thứ nhất, thay đổi cấu trúc bề mặt vật liệu. Đó là tạo thành lớp màng siêu mỏng với cấu trức trơn nhẵn, đồng thời giảm thiểu độ gồ ghề của bể mặt vật liệu. Nhờ vậy, các khe hở trên bề mặt được lấp đầy, tạo ra bề mặt có độ trơn trượt cao hơn. Thứ hai, góc tiếp xúc nước lớn hơn 150 độ. Góc tiếp xúc nước là góc giữa bề mặt vật liệu và giọt nước, góc tiếp xúc càng lớn, giọt nước càng dễ dàng lăn trên bề mặt. Thứ ba, hiệu ứng trượt nước. Khi giọt nước tiếp xúc với bề mặt phủ trượt nước, do góc tiếp xúc lớn hơn 150 độ, nước sẽ hình thành các hạt tròn lăn và không bám dính trên bề mặt.

3. Các phương pháp phủ cứng

3.1 Phủ cứng bằng nhiệt

Phương pháp này được tạo thành từ các polyme có khả năng liên kết chéo khi được nung nóng đến nhiệt độ nhất định. Quá trình liên kết chéo này giúp hình thành mạng lưới polyme rắn chắc, bền bỉ, có khả năng chống chịu tốt với các tác nhân hóa học, cơ học và môi trường.

Ưu điểm

  • Độ bền cao: chịu được va đập, trầy xước, mài mòn và hóa chất.
  • Khả năng chống chịu tốt với nhiệt độ cao, tia UV, nước, muối và các hóa chất khác.
  • Độ bám dính tốt trên nhiều loại vật liệu khác nhau như kim loại, nhựa, gỗ, bê tông,…
  • Tính linh hoạt: có thể được thi công bằng nhiều phương pháp khác nhau như phun, lăn, nhúng,…
  • Tính thẩm mỹ cao: có thể tạo ra nhiều màu sắc và hiệu ứng khác nhau, đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ đa dạng.

Nhược điểm

Yêu cầu nhiệt độ cao: Quá trình đóng rắn của lớp phủ cứng đòi hỏi nhiệt độ cao, điều này có thể gây tốn kém chi phí và năng lượng.

3.2. Phủ cứng bằng UV

Lớp phủ UV được cấu tạo từ prepolymer và chất nhạy cảm tia UV. Khi được phủ lên bề mặt vật liệu và tiếp xúc với tia UV, các chất nhạy cảm sẽ hấp thụ tia UV và kích hoạt quá trình liên kết chéo giữa các prepolymer. Quá trình liên kết chéo này hình thành mạng lưới polyme rắn chắc, bền bỉ, có khả năng chống chịu tốt với các tác nhân hóa học, cơ học và môi trường.

Ưu điểm

Tốc độ đóng rắn nhanh: Lớp phủ UV có thể đóng rắn trong vài giây khi tiếp xúc với tia UV, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất.

Độ bám dính tốt: Lớp phủ UV có độ bám dính tốt trên nhiều loại vật liệu khác nhau như kim loại, nhựa, gỗ, thủy tinh,…

Khả năng chống chịu tốt: Lớp phủ UV có khả năng chống chịu tốt với nhiệt độ cao, tia UV, nước, muối và các hóa chất khác.

Tính linh hoạt: Lớp phủ UV có thể được thi công bằng nhiều phương pháp khác nhau như phun, lăn, nhúng,…

Tính thẩm mỹ cao: Lớp phủ UV có thể tạo ra nhiều màu sắc và hiệu ứng khác nhau, đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ đa dạng.

An toàn và thân thiện với môi trường: Lớp phủ UV không chứa dung môi, ít VOC, an toàn cho người sử dụng và thân thiện với môi trường.

Nhược điểm

Yêu cầu thiết bị chiếu sáng UV: Quá trình đóng rắn của lớp phủ UV đòi hỏi thiết bị chiếu sáng UV chuyên dụng, có thể gây tốn kém chi phí đầu tư ban đầu.

Khả năng thi công hạn chế: Lớp phủ UV cần được thi công trong môi trường kín, tránh ánh sáng mặt trời trực tiếp, vì ánh sáng mặt trời cũng có thể kích hoạt quá trình liên kết chéo.

4. Ứng dụng của phủ cứng

4.1 Ứng dụng trong ngành quang học

  • Kính mắt: giúp bảo vệ kính khỏi trầy xước, bám dính, chống phản xạ, chống tia UV, đảm bảo tầm nhìn rõ ràng và bảo vệ mắt hiệu quả.
  • Ống kính máy ảnh: giúp bảo vệ ống kính máy ảnh khỏi trầy xước, bụi bẩn, nước, … giữ cho hình ảnh sắc nét và rõ ràng.
  • Kính hiển vi: giúp bảo vệ thấu kính kính hiển vi khỏi trầy xước, nấm mốc, hóa chất, … đảm bảo độ chính xác và độ phân giải cao của hình ảnh.
  • Thiết bị quang học: giúp nâng cao hiệu suất hoạt động và kéo dài tuổi thọ thiết bị quang học như kính viễn vọng, kính thiên văn,…

 

4.2. Ứng dụng trong gia công cơ khí

  • Tăng tuổi thọ dụng cụ cắt: bảo vệ lưỡi dao, mũi phay, chống mài mòn, gia tăng độ cứng và độ dai, giúp gia công với tốc độ cao, chính xác hơn. Tuổi thọ dụng cụ được kéo dài đáng kể, tiết kiệm chi phí thay thế và tối ưu thời gian sản xuất.
  • Nâng cao hiệu quả gia công: giúp giảm ma sát giữa dụng cụ và phôi, giảm thiểu sinh nhiệt, từ đó gia công hiệu quả hơn, tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm.
  • Mở rộng khả năng gia công: giúp gia công một số vật liệu cứng và khó như thép không gỉ, hợp kim titan, siêu hợp kim,… đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp.

 

4.3. Ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô

  • Bảo vệ động cơ và hộp số: giúp bảo vệ các bộ phận này khỏi mài mòn, ăn mòn, tăng độ bền, giảm tiếng ồn và cải thiện hiệu suất vận hành động cơ.
  • Tăng tuổi thọ các bộ phận truyền động: bảo vệ bánh răng, trục, ổ trục khỏi mài mòn, tăng độ bền, giảm thiểu hỏng hóc, góp phần kéo dài tuổi thọ xe.
  • Giảm tiêu hao nhiên liệu: giúp giảm ma sát trong động cơ và hệ thống truyền động nên tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải.

4.4. Ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ

  • Giảm trọng lượng máy bay: Lớp phủ cứng giúp giảm trọng lượng các bộ phận máy bay mà không ảnh hưởng đến độ bền và hiệu suất, góp phần tiết kiệm nhiên liệu và tăng tầm bay.
  • Chống ăn mòn do môi trường: bảo vệ các bộ phận máy bay khỏi tác động khắc nghiệt như độ ẩm cao, nhiệt độ cao và hóa chất, tăng độ bền và an toàn cho máy bay.
  • Tăng hiệu suất động cơ: giúp cải thiện hiệu suất động cơ máy bay, tăng lực đẩy và giảm tiêu hao nhiên liệu.

4.5. Ứng dụng trong ngành điện tử

  • Chống mài mòn và ăn mòn: bảo vệ các bộ phận điện tử khỏi mài mòn và ăn mòn, tăng độ bền và tuổi thọ của thiết bị.
  • Cải thiện khả năng dẫn điện: Một số lớp phủ cứng có khả năng dẫn điện tốt, giúp cải thiện hiệu suất hoạt động của thiết bị điện tử.
  • Bảo vệ linh kiện điện tử khỏi tác động môi trường: bảo vệ linh kiện điện tử khỏi bụi bẩn, độ ẩm và hóa chất, tăng độ tin cậy và hiệu quả hoạt động của thiết bị.

4.6.  Ứng dụng trong đời sống

  • Nâng cao độ bền cho dụng cụ cầm tay: dao, kéo, búa,… khỏi mài mòn và ăn mòn, tăng độ bền và tuổi thọ của dụng cụ.
  • Bảo vệ trang sức và phụ kiện: giúp trang sức và phụ kiện luôn sáng bóng, đẹp như mới, chống trầy xước, phai màu và ăn mòn.
  • Tăng độ bền cho các bề mặt thường xuyên tiếp xúc: bảo vệ tay nắm cửa, khóa cửa, sàn nhà,… khỏi trầy xước và mài mòn, giúp tăng độ bền và tính thẩm mỹ cho không gian sống.

5. Contact us

Hãy liên hệ với An Tran Hard Coating để được tư vấn và báo giá miễn phí:

Email: ads.athardcoating@gmail.com

Mobile/Zalo: 0906 735 520

Hotline: 1900 9232