پوشش ها و نقش آنها در پیشگیری از خوردگی
خوردگی یک پدیده فیزیکی و شیمیایی است که در نتیجه تعامل و برهمکنش بین فلز و محیط آن اتفاق میافتد و منجر به تغییر در خواص فلز میشود. علاوه بر آهن، فلزات دیگر نیز ممکن است با خوردگی روبرو شوند. مثالهایی از این پدیده شامل رسوب سبز روی مس (Cu) و رسوب سفید روی فلز روی (Zn) میباشند. خوردگی تأثیرات اقتصادی و زیستمحیطی قابل توجهی بر زیرساختها و داراییهایی که از فلزات استفاده میکنند، دارد. این پدیده منجر به ضعف ایمنی عمومی، خسارات جدی و نیاز به تعمیرات گسترده میشود. هزینه جهانی خسارت ناشی از خوردگی بیش از 5/2 تریلیون دلار یا حدود 4/3 درصد از تولید ناخالص داخلی جهان است. اقدامات پیشگیرانه میتوانند هزینه خوردگی را تا ۳۵ درصد کاهش دهند. استفاده از طراحی مناسب، آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی و تمیزکاری منظم فلزات میتواند در پیشگیری از خوردگی مؤثر باشد.
همچنین، استفاده از پوششهای ضد خوردگی به عنوان یک روش مناسب تلقی میشود، زیرا از کارآمدترین، انعطافپذیرترین، مقرون به صرفهترین و سادهترین روشها است. این پوششها در معرض محیطهای گوناگونی نظیر آب، خاک، آلودگیهای هوایی در مناطق صنعتی و اشعه ماوراء بنفش قرار میگیرند. الزامات مورد نیاز برای طراحی یک پوشش به شرایط محیطی و کاربرد مورد نظر بستگی دارد؛ بهعنوان مثال، یک پوشش مورد استفاده در محیط صنعتی، مقاومت بسیار بیشتری در مقابل مواد شیمیایی و بارانهای اسیدی از خود نشان می دهند. نانوپوششهای هوشمند در کاهش خوردگی بسیار مفید هستند.
پیشگیری از خوردگی از طریق تکنیکهای مختلفی انجام میشود و انتخاب پوشش مناسب باید با بهینهسازی بین پارامترهایی نظیر هزینه فرآیند، عملکرد فرآیند و اثرات خوردگی انجام شود. از خوردگی می توان با موارد زیر جلوگیری کرد:
(الف) انتخاب مواد، که در آن ماده یا در پیل گالوانیکی نسبتاً غیر فعال است یا می تواند یک لایه اکسید محافظ (غیرفعال) در یک محیط خاص تشکیل دهد.
ب) تنظیم شرایط محیطی مانند افزودن بازدارندهها، تنظیم pH و دمای محیط، کاهش گوگرد، اکسیژن و کلرید، کاهش سرعت جریان، تمیز کردن شن و ماسه و رسوبات و غیره.
(ج) اصلاحات سطحی که با اعمال موانع فیزیکی مانند فیلمها و پوششها برای کاهش شکافها و ترکها به دست میآید.
(د) حفاظت کاتدی، جایی که جریان خوردگی سرکوب شده و مجبور می شود به سمت فلزی که قرار است محافظت شود جریان یابد. این امر با استفاده از یک منبع تغذیه یا اتصال ماده فعالتر (آندی) به سازهای که قرار است محافظت شود به دست میآید.
هر روش حفاظتی مزایا و معایب خاص خود را دارد و انتخاب صحیح آن بستگی به الزامات شرایط عملیاتی سیستم مورد نظر دارد. با این حال پوششدهی به دلیل تنوع در دسترس و احتمالی مواد پوشش و فرآیندهای پوشش برای شرایط و کاربردهای مختلف، پرکاربردترین روش برای جلوگیری، به حداقل رساندن یا کنترل خوردگی است. پوشش، چه در سطوح داخلی یا خارجی، میتواند در محدودههای دمایی مختلف اعمال شود.
به طور کلی، پوششها با ایجاد حفاظت غیرفعال یا فعال، خوردگی را کاهش میدهند. حفاظت غیرفعال زمانی حاصل میشود که پوشش یک مانع فیزیکی از اکسیدها بین بستر و محیط اطراف ایجاد کند. حفاظت فعال زمانی حاصل میشود که مواد شیمیایی (بازدارنده) به محیطهای تهاجمی برای جلوگیری یا به حداقل رساندن خوردگی اضافه شوند. بازدارندهها با جذب شیمیایی روی سطح فلز و تشکیل یک لایه نازک محافظ روی آن یا با واکنش با جزء خورنده در محیط آبی، سرعت خوردگی را به حداقل میرسانند.
اخیراً نانومواد به عنوان روشی مؤثر برای کاهش خوردگی معرفی شدهاند. نانومواد دارای خواص حرارتی، مکانیکی، فیزیکی، شیمیایی، مغناطیسی، الکترونیکی و نوری بهبود یافتهای هستند. بهرهمندی از این نانومواد در کاهش نرخ خوردگی بسترهای فلزی از طریق اصلاح سطح با پوششهایی که ساختار نانو کریستالی دارند، نویدبخش میباشد. نانوپوششها ممکن است در برخی شرایط به عنوان سطوح محافظ عمل نکنند. نانوپوشش یک مانع فیزیکی مؤثر در کاربردهای دمای بالا است، زیرا چگالی بالای مرز دانههای آنها مسیرهای نفوذ سریع یونهای غیرفعال شده و چسبندگی بهتر لایه اکسید محافظ به سطح زیرلایه را فراهم میکند. با این حال، مرزدانه بالاتر، سایتهای آندی بیشتری را فراهم میکند، که سطح را در برابر حمله خوردگی مستعدتر میکند. علاوه بر این، نانوپوششها با قرار گرفتن در جاهای خالی، نابجایی و مرزهای دانه/ بین فاز، ساختار دفاعی را تشکیل میدهند. از سوی دیگر، تجمع این مواد در ابعاد نانو ممکن است که باعث ایجاد سطوح غیریکنواخت و افزایش احتمال تشکیل مکانهای فعال و در نتیجه کاهش مقاومت به خوردگی میشود.
یک پوشش ضد خوردگی معمولاً متشکل از چندین لایه با خواص مختلف است که این لایهها میتوانند آلی، معدنی و یا فلزی باشند. آنها معمولاً از یک پرایمر، یک یا چند لایه میانی و یک پوشش رویی تشکیل شدهاند. (شکل 1) وظیفه پرایمر محافظت از زیرلایه در برابر خوردگی و اطمینان از چسبندگی خوب پوشش به آن است. عملکرد پوشش میانی افزایش ضخامت پوشش و جلوگیری از انتقال گونههای مهاجم به زیرلایه میباشد که باید چسبندگی خوبی با پرایمر و پوشش بالایی داشته باشد. روکش رویی در معرض محیط خارجی قرار میگیرد. لذا باید رنگ و براقیت مورد نیاز را در صورت نیاز تأمین کند. این لایه علاوه بر مقاومت ضربهای و مقاومت در برابر شرایط جوی، باید در برابر اشعه ماوراء بنفش هم پایدار باشد. ارزیابی عملکرد و دوام یک پوشش ضد خوردگی بسیار دشوار است، زیرا تحت تأثیر عوامل داخلی و خارجی متعددی قرار میگیرد. پوششها یکی از عوامل مهم در حفاظت از سطح فلزی میباشند و برای افزایش عمر و دوام فلزات بسیار اهمیت دارند. در این راستا، فاکتورهای مختلفی مانند خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی پوشش میتواند توسط انتخاب مناسب بایندر، رنگدانهها، حلال و مواد افزودنی تنظیم شود. پوششهای اعمال شده بر روی سطح فلز ممکن است دارای ناهمگنیهایی مانند حبابهای هوا، ترکها، ریز حفرهها، آلایندهها و نواحی ضعیف و پیوند نخورده باشند که میتواند منجر به نفوذ گونههای مهاجم و تخریب فلز شود. بنابراین، اهمیت اجتناب از عیوب در پوشش برای حفاظت از فلزات و افزایش عمر آنها بسیار ضروری است. علاوه بر اجزای سازنده پوشش، پارامترهای مختلفی همچون نوع زیرلایه، نحوه آمادهسازی زیرلایه، چسبندگی بین پوشش و زیرلایه و ضخامت پوشش نیز بر عملکرد و دوام آنها تأثیرگذار هستند. از این رو، آمادهسازی سطح قبل از اعمال پوشش اهمیت زیادی دارد و باید بهطور کامل آلایندهها را حذف و چسبندگی بین پوشش و زیرلایه را تضمین کرد. در نهایت، میتوان گفت که اعمال یک پوشش معمولی بر روی یک سطح بهخوبی آماده شده بهتر از یک پوشش با کیفیت بر روی یک سطح نامناسب است. بنابراین، انتخاب مناسب بایندر، رنگدانهها و حلالها بههمراه آمادهسازی صحیح سطح، میتواند به حفظ و حفاظت از فلزات کمک زیادی کند و عمر آنها را بهطور قابل توجهی افزایش دهد.
لایههای تشکیلدهنده پوششهای ضد خوردگی
ارسال یک دیدگاه