فلزات در دنیا به عنوان مواد برتر مهندسی شناخته می‌شوند. این دسته از مواد، دارای استحکام، سفتی، سختی و مقاومت به ضربه خوبی هستند و بازه‌ی وسیعی از مواد مختلف به همراه خواص گوناگون را در اختیار قرار می‌دهند. علی‌رغم تمام مزایای موجود در فلزات، این مواد در بیشتر موارد از احتمال زنگ زدگی و آسیب سطحی و عمقی رنج می‌برند. یکی از روش‌های جلوگیری از خوردگی و آسیب به فلزات، استفاده از انواع تکنیک‌های پوشش‌دهی است. در این روش‌ها، اساس کار بر آن است که پوشش اعمال شده با فدا کردن خود، جلوی تخریب فلز اصلی را گرفته و عمر کارکرد قطعه را افزایش دهند. در این مقاله، با معروف‌ترین روش‌های پوشش دهی که به دلیل قابلیت بالا، فرآیند ساده یا ارزان بودن پوشش بسیار پرکاربرد شدند، بیشتر آشنا می‌شویم.
فهرست این مطلب
چرا فلزات خورده می‌شوند؟
فلزات به طور ذاتی مواد فعالی هستند. این بدان معناست که این مواد تمایل به انجام انواع واکنش‌ها را دارند. یکی از انواع این واکنش ناشی از قرارگیری فلز در معرض رطوبت یا اکسیژن هواست. به عنوان مثال، انواع مقاطع آهنی نظیر میلگرد، تیرآهن و قوطی پروفیل، با اکسیژن واکنش داده و اکسید آهن تشکیل میدهد. این اکسید به هیچ عنوان خواص آهن را نداشته و تحت شرایط کاری آسیب‌پذیر است و منجر به از بین رفتن قطعه می‌شود.
از بین رفتن قطعات و مقاطع فلزی می‌تواند زیان مالی و جانی شدیدی را به کشور وارد نماید. از این و شناخت علل به وجود آمدن خوردگی و ارائه روش‌های به تاخیر انداختن آن، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.
پوشش‌دهی فلزات به کمک رنگ کردن
شاید بتوان گفت یکی از ساده‌ترین روش‌های پوشش‌دهی فلزات، رنگ کردن آن‌ها می‌باشد. رنگ‌ها که عموما در ساختار خود، مواد آلی دارند با ایجاد یک لایه نسبتا یکدست بر روی فلز مورد نظر، از رسیدن اکسیژن به زیر لایه جلوگیری می‌کن و علاوه بر اضافه کردن زیبایی به قطعه کار، از خورده شدن آن نیز تا حدودی جلوگیری می‌کند. استفاده از رنگ با چالش‌هایی نظیر برقراری اتصال مناسب با زمینه و حفظ یک لایه یکنواخت از رنگ بر سطح فلز همراه است که نیازمند بررسی دقیق و مهندسی شده می‌باشد.
پوشش گالوانیزه
بی‌شک یکی از مهمترین نوع پوشش‌ها برای مقاطع و ورق‌های آهنی، استفاده از این نوع پوشش می‌باشد. برای انجام پوشش گالوانیزه دو تکنیک اصلی شامل پوشش گرم و الکتروپلیتینگ استفاده می‌شود. اساس کار هر دو روش به این صورت است که فلز روی به دلیل نقطه ذوب پایین و همچنین تمایل به انجام واکنش زیاد، با روش‌های مشخصی بر روی سطح فلز نشانده شده و عمل محافظت از زیرلایه را انجام میدهد.
برای مشاهده نحوه دقیق اعمال پوشش گالوانیزه، اینجا کلیک کنید.
آندایزینگ
آندایزینگ فرآیندی بسیار مشابه با گالوانیزه الکتروشیمیایی ست با این تفاوت که برای پوشش دهی عموما از آلومینیوم یا سرب استفاده می‌شود. در این روش، فلز یا قطعه مورد نظر در محلول غوطه ور می‌شود و پوشش بر روی قطعه از طریق جابجایی یون‌ها انجام می‌شود. جالب است بدانید از این تکنیک بیشتر برای قطعات غیر آهنی و به خصوص آلومینیوم استفاده می‌شود.
پوشش‌دهی پودری
پوشش‌های پودری یا powder coating دسته جدیدی از پوشش‌ها به شمار می‌روند. برای استفاده از پودر فلزات مختلف، دو روش اصلی وجود دارد. در روش اول، پودر فلزی که به عنوان پوشش‌دهنده مورد استفاده قرار می‌گیرد، توسط یک مسیر به شعله حرارت اضافه شده و به صورت لحظه‌ای ذوب شده و به قطعه کار می‌چسبد.
استفاده از پلاسما اسپری یکی از شاخص‌ترین انواع این روش می‌باشد. گونه دوم پوشش‌های پودری به این صورت است که فلز یا سرامیک پودری پوشش‌دهنده با سرعت بسیار بالا به سطح قطعه کار مورد نظر شلیک می‌شود. این سرعت بالا باعث می‌شود ذرات پودری در تماس با سطح قطعه دچار تغییر فرم پلاستیک شده و عملیات اتصال فراهم آید.
سایر روش‌های پوشش‌دهی
تا به اینجا با برخی از مهمترین اشکال پوشش‌دهی آشنا شدید. در ادامه می‌خواهیم درباره برخی از پوشش‌دهی‌های نوظهور صحبت کنیم که با توجه به نرخ پوشش‌دهی و تجهیزات بسیار گران، کاربردهای عمومی در صنعت نداشته و فقط برای نوع خاصی از پوشش‌ها به کار می‌روند.
پوشش‌دهی با لیزر
یکی از جدیدترین و بروزترین نوع پوشش‌دهی استفاده از فناوری لیزر می‌باشد. در این روش، حرارت مورد نیاز برای اعمال پوشش‌های مختلف توسط لیزر و به صورت متمرکز انجام می‌شود. استفاده از لیزر باعث شده است که امکان پوشش دادن فلزات با نقطه ذوب بالا مانند تنگستن فراهم آید.
رسوب نشانی فیزیکی و شیمیایی (PVD and CVD)
در این روش، فلزی که قرار است به عنوان پوشش مورد استفاده قرار گیرد، به صورت بخار در آمده و بر روی سطح فلز پایه، لایه نشانی می‌شود. از معایب این روش می‌توان به نرخ پایین پوشش‌دهی در آن اشاره کرد و از بزرگترین مزایای این روش، ایجاد امکان پوشش‌های نانومتری می‌باشد.
پوشش‌های TBC
از این نوع پوشش‌ها عموما در ساخت قطعاتی استفاده می‌شود که تحت خوردگیس داغ هستند. این عبارت بدان معناست که قطعات مورد استفاده باید تحمل کار در دمای بسیار بالا را با حداقل میزان آسیب دارا باشند. پوشش‌های TBC به دلیل ساختن پوشش‌های چندلایه، این امکان را در اختیار قرار میدهد. پره‌های توربین گازی از جمله مواردی هستند که از پوشش‌های TBC بر سطح خود استفاده می‌کنند.
جمع‌بندی
پوشش‌دهی فلزات به فاکتور‌های متعددی بستگی دارد که متناسب با جنس، اندازه، اهمیت و غیره قطعه تعیین میگردد. در این مقاله سعی بر آن بود که برخی از رایج‌تری پوش‌دهی فلزات را به شما معرفی کنیم. شما عزیزان می‌توانید برای مطالعه سایر مقالات وبسایت فولادینو، اینجا کلیک کنید.
لازم به ذکر است که برای نگارش این مقاله، از وبسایت “machine design” کمک گرفته شده است.