فلودایز پودر رنگ
فلودایز پودر رنگ
آزمون میزان چسبندگی رنگ به روش کراس کات
دستورالعمل اندازه گیری چسبندگی رنگ
نمایش همه

فرآیند آماده سازی سطح

تمیزکاری سطوح فلزی پیش از رنگ کاری

تمیزکاری سطوح فلزی پیش از رنگ کاری

فرآیند آماده سازی سطح برای رنگ کاری

 

فرآيند آماده سازی سطح شامل تميزكاری سطح و ايجاد پوشش های سطح (Coatings) می باشد و پس از اتمام اين فرآيند، مرحله تكميلی و نهايی، رنگ‌كاری سطوح مورد نظر است. آماده سازی صحيح سطح، يكي از فاكتورهای بسيار مهم در رنگ كاری است. كيفيت آماده سازی به طور مستقيم روي خواص پوششی رنگ تأثير مي‌گذارد. اگر بهترين نوع رنگ روی سطحی كه بخوبی آماده سازی نشده است پاشيده شود،‌ پوشش مناسبی ايجاد نخواهد كرد. سطوح مورد استفاده در صنعت داراي آلاينده‌ هايی هستند كه بايد قبل از هركاری آنها را از روي سطح تميز كرد. آلودگي هايی كه به طور اوليه روي سطح قرار دارند عبارتند از:‌ توده‌های روغنی، گريس، ته‌مانده‌های مواد قليايی،‌ زنگارها، تراشه‌ها و برش های فلزات، آب،‌ نمكهای كلراته و سولفاته كه بايد حتماً جداسازی شوند. عمليات دقيق تميزكاری مكانيكی و يا شيميايی و يا احياناً تركيبی از اينها سطحی مناسب برای رنگ كاری ايجاد می كند. بسته به شرايط و نوع آلاينده سطح مي‌توان از روشهای مختلف تميزكاری از قبيل تميزكاری با حلال، تميزكاری امولسيونی، قليايی، الكتروليتی،‌ سايشی، اسيدی، تميزكاری با نمك مذاب و تميزكاری ماورای صوت استفاده كرد.

 

هدف از تمیزکاری سطوح پیش از رنگ کاری

هدف از تميزكاری، چسبندگی رنگ به قطعه است. مهمترين آلاينده‌ای كه بر سطوح فلزی وجود دارد،‌ چربی است. اين سؤال مطرح می شود كه چرا چربي وجود دارد؟ در پاسخ اين سؤال بايد گفت هنگاميكه بطور مثال از آهن استفاده می كنيم آهن در شرايط هوای معمولی اكسيد مي‌شود كه اكسيد سياه آهن ناميده می شود. اگر بدليل باقی ماندن قطعه در شرايط رطوبت و دمای بالا، اكسيد زرد آهن بوجود آيد، قطعه دچار خوردگی شده و شروع به زنگ زدن می كند. برای اينكه مشكل خوردگی نداشته باشيم، بايد سطح آهن را از مجاورت در برابر هوا محافظت كنيم. در كارخانه،‌ روغن های محافظ سيكا ۱۰ و سيكا ۹۰ را روي سطح فولاد می ريزند، تا هوا به سطح قطعه نرسد. پس، قبل از رنگ كاری بايد اين چربی ها را پاك كنيم. بسته به نوع چربی، چربيگيرها ۳ نوعند: ۱- قليايی ۲- اسيدي ۳- خنثی.

همچنين چربيگيرها را برحسب سرفاكتانت‌های آنها به سه دسته كاتيونيك، آنيونيك و غيريونی (Non Ionic) تقسيم می كنند. سرفاكتانت‌ها (surface active agent) قطعه را برای مرحله بعد،‌ آماده می كنند. چربیگير بايد از يك سری نمك استفاده كند تا بتواند در يك بالانسی از اين عناصر، آن خواصی را كه مي‌خواهيم اعمال كند. برای مثال، سيليكات برای جلوگيری از رسوب چربی و اينكه اجازه ندهد چربی دوباره روی سطح قطعه بنشيند، بكار می رود. يا مثلاً،‌ كی ليت مورد نياز است تا چربی را بگيرد. وجود بیكربنات، سختی آب را كم می كند و detergent باعث تميزكنندگی می شود.

تميزكاری با استفاده از روش های صحيح،‌ چسبندگي را افزايش داده، معمولاً از اسيدهای معدنی با در نظر گرفتن غلظت، زمان، دما و … جهت اين كار استفاده می شود كه می بايست سه فاكتور اصلی ذيل را رعايت نمود:‌

۱- سطح كاملاً از مواد آلودكننده پاك گردد.

۲- سطح از تركيبات ناخواسته پس از تميزشدن كاملاً پاك شده باشد.

۳- در پايان و با استفاده از آب داغ، سطح در مرحله نهايی پاكيزه شود.

در مرحله آماده سازی بايد سطح را از انواع آلودگی ها از قبيل چربی ها، زنگارها، مواد اكسيدی و … پاك سازی نمود. اين آماده سازی باعث ايجاد باندهای مكانيكی و شيميايی بين سطح و آستر پوشش می شود. برای محافظت سطح فولاد در مقابل خوردگی اعمال لازم را بايد در مرحلة آماده سازی انجام داد و قسمت هزينه بر واحد نيز قسمت محافظ كردن سطح در مقابل خوردگی است.

آهنی كه تميز شده بشدت مستعد خوردگی است، زيرا آهن نوزاد تشكيل شده است؛ در اين حالت،‌ بايد قطعه را رويين (passive) كنيم. رنگ بخاطر رزينی كه دارد (اوره فرمالدئيد،‌ ملامين فرمالدئيد) به آهن نمی چسبد. دليل آن اين است كه وقتی فلز چربيگيری شده را خشك كنيم و رنگ بزنيم، اين رزينها در طول زمان با سطح آهن (يون آهن) بعنوان كاتاليزور وارد عمل شده و باعث تسريع واكنش استريفيكاسيون (يا صابونی شدن) می شود. با صابونی شدن، چسبندگی رنگ كم می شود و قطعه از زير رنگ، شروع به طبله كردن می كند و يا در اثر ضربه يا خمش، رنگ از روي قطعه كنده می شود. برای اينكه از اين واكنش جلوگيری كنيم، از پوشش های سطح (Coatings) استفاده می كنيم. پوشش ها به دو دسته فلزی و غيرفلزی تقسيم می گردند و با قطع ارتباط با محيط، از خوردگی پيشگيری نموده و يا آنرا كند می نمايند.

هنگام استفاده از پوشش های فلزی كه اغلب ايجاد پيوندی متالوژيكی برروی سطح فلز می نمايند، می بايست دو عامل مقاومت در برابر خوردگي و جلا ، زيبايی را مدنظر داشت. به همين ترتيب، پوشش های غيرفلزی با ايجاد پيوندی مولكولی شيميايی و يا مكانيكی ارتباط با محيط را قطع نموده، زيبايی و زينت را هم مد نظر دارند. اين پوشش می تواند لايه‌ای معدنی از فسفات روی، آهن و يا منگنز باشد. فسفات (PO۴) با توجه به ساختارش، پيوندی را با آهن تشكيل مي‌دهد و از طرفي باندهايی را آزاد گذاشته تا رنگ به آن محل ها بچسبد و اين امر باعث می شود كه يك پيوند شيميايی بين ۳ لايه (آهن، لايه فسفات و رنگ) داشته باشيم. اين عمل، ۳ نتيجه مثبت به همراه دارد:

  • جلوگيری از خوردگی.
  • جلوگيري از صابونی شدن.
  • تحكيم پيوندهای يونی بين ۳ لايه مذكور

پوشش های واسط فسفاته در اثر واكنش بين يونهای فسفات با سطح فلز، روی آن ايجاد می شود. مكانيزم عمل به اين صورت است كه محلول اسيدی حاوی فسفات آهن يا روی به صورت پاششي يا غوطه‌وری با قطعه مورد نظر تماس پيدا می كند، در لايه واسط بين محلول و سطح‌، PH افزايش می يابد و در اثر اين افزايش، كريستال های فسفات، روی سطح رسوب می كنند . با رسوب اين كريستال ها، پوشش ايجاد می شود. اين پوشش واسط، هم سطح را در مقابل خوردگی محافظت می كند و هم تضرس لازم را برای پذيرش رنگ ايجاد می نمايد.

 

فسفات ها به چند دسته مهم تقسيم می شوند

  • فسفات های آهن: اين دسته سبك هستند و ساختمان كريستالی ندارند و معمولاً با مقدارهای ۸-۰٫۱۶g/m۲استفاده می گردند.
    – فسفات های منگنز: اين دسته وزن سنگينی دارند و داری ساختمانی كريستالی هستند و با مقدارهای ۷٫۵-۳۰g/m۲ استفاده می شوند. بطور كلي منگنز برای وسائل مهندسی كه احتياج به محافظت در برابر شكستن يا سائيدگی دارند، بكار برده می شود.
  • فسفات های روی: پوشش سبك اصلاح شده فسفات روي دارای ساختمان خوب بلوری بنام شولزيت (scholzite crystals) می باشد كه اندازه قطر بلورها بين ۳/۰ تا ۱ ميكرون است و با مقدارهای ۱-۴٫۵ g/m۲استفاده می شوند. اين نوع پوشش، سطح فعالی جهت چسبيدن رنگ همراه با حداكثر مقاومت در برابر خوردگی بوجود می آورد.
  • فسفات های سرب: استفاده از پوشش فسفات سرب عموميت ندارد ولي خاصيت لايه‌ای كه توليد می كند، امكان كاربرد آن را در مراحل داخلی و قطعاتی كه احتمال ساييدگی داخلی دارند، می دهد. بزرگترين مزيت فسفات سرب آن است كه محلول در حرارت معمولی (اتاق) عمل خواهد كرد.

آن دسته از فسفات هايی كه دارای ساختمان كريستالی هستند، روغن ها و واكس ها را به خوبی نگهداشته، با اين عمل مقاومت در برابر خوردگي را افزايش میدهند. نمك فسفات ها در اسيدها حل می شوند و باعث افزايش PH و خنثی شدن اسيد گشته، رسوب فلزی هم بوجود می آيد. البته با قرار گرفتن فلزات در اسيدفسفريك، امكان رسوب كردن فسفات هم وجود دارد:

 

فرمول های نمك فسفات از ۸ تا ۱۰ ماده تشكيل شده كه در ۳ دسته زير، تقسيم بندی می شوند :

  • پايه اسيدی فسفاته كه عموماً از اسيدفسفريك استفاده می شود.
  • نمك فلزی كه بسته به نوع فسفاتهايی است كه مصرف می كنيم.
  • شتاب دهنده‌ها (accelerator) كه تركيباتی هستند كه برای تسريع زمان فرآيند، طولانی كردن عمر مفيد حمام فسفاته و ايجاد يك پوشش با كيفيت عالي و يكنواخت بكار می روند، كه بعضی براساس زمان مصرفشان، بعضی براساس يكنواختی لايه فسفاته كه به سطح می دهند و بعضی براساس ماندگاری، تقسيم بندی می شوند. مواد اكسيدان از مهمترين شتاب دهنده‌هايی هستند كه به طور معمول به فرمولاسيون محلول فسفاته افزوده می شوند. اين مواد با تبديل يون فرو به فريك برروی دپلاريزاسيون هيدروژن كه خود بوسيله واكنش اسيد فسفريك و فسفات اسيدها حاصل می شود،‌ اثر مفيدی اعمال می كنند.

همانطور كه اشاره شد،‌ مهمترين كاربرد پوشش فسفات در صنايع فلزی، افزايش خاصيت چسبندگی رنگ به فلز می باشد و بر روی ظاهر و سختی سطح فلز، خواص الكتريكی و  مقاومت در برابر خوردگی تأثير می گذارد.

تكنولوژی فسفاته كردن به شيوه مدرن، در اوايل قرن بيستم در انگلستان آغاز شد. در اين روش محلول اسيدفسفريك بمنظور ايجاد يك لايه فسفات بر روي استيل مورد استفاده قرار گرفت و يك سطح پوششی بهتر، هنگامی كه  از محلول اسيد فسفريكی دی هيدروژن فسفات آهن II، Fe(H۲PO۴)۲ استفاده شد، بدست آمد.

 

 سيكل های موجود در عمليات فسفاته كردن :

  • عمليات مقدماتی (Pretreatment): به روشهای شيميايی يا مكانيكی بايد سطح را تميز كرد تا پوشش فسفاته مطلوبي روی سطح ايجاد شود. علاوه بر روشهای شستشو، فرو بردن قبلی فلز در محلولهای اسيد اگزاليك، نيتريت سديم و محلولهای شامل فلزات سنگين مثل مس و نيكل،‌ تأثير مثبتی بر فرآيند فسفاته كردن دارند. بكاربردن تركيبات دی سديم فسفات و فسفات تيتانيم بیآب در محلول عمليات مقدماتی،‌ تأثير مفيد و موفقيت‌آميزی در فرآيند بعدی فسفاته كردن، اعم از روش های شتسشوی ديپ (immersion) يا شستشو به روش اسپری (spray) برجای می گذارد.
  • فرآيند فسفاته كردن (Phosphatizing process): تهيه يك حمام محتوی محلول ۳/۰ تا ۴ درصد فسفات روی كه شامل محلول نيتريت سديم به غلظت ماكزيمم ۲% باشد می تواند فرآيند مطلوبی بدست دهد. زمان فسفاته كردن،‌ در روش ديپ ۵ تا ۱۰ دقيقه در حمامی با حرارتoC71 تا oC81 و در روش اسپری ماكزيمم زمان، ۵/۰ دقيقه در حرارت oC49 تا oC60 برای تشكيل يك پوشش يكنواخت از محلول فسفات برسطح فلز كافی است.
  • عمليات نهايی (Final treatment) : محصول فرآيند شده در عمليات فسفاته كردن، بايد مراحل شستشوی با آب و شستشوی نهايی در يك محلول رويين را طی نمايد. شستشوی نهايی ممكن است يك خشك كردن ساده در اثر حرارت باشد و يا شامل عبور از محلول محتوي تا ۲۵% اسيدكروميك يا تا يك درصد كرومات يك فلز قليايی، كمپلكس‌های كروم و يا تركيبی از اسيد فسفريك و اسيد كروميك باشد.

با استفاده از روش های الكتروشيميايی و معمولاً با استفاده از Cr۶+ ، رسوبات سطحی كرومات ساخته می شوند. با اين عمل مقاومت در برابر خوردگی و همچنين چسبندگی رنگ افزايش می يابد. برروي اين لايه، فلزاتی همانند:‌ Al ، Zn، Cu، Cd ، Sn ،‌Ni ، Ag و … پوشانيده می شوند. با اعمال پوشش كروماته برروی سطوح فلزی تا مدتها سطح بدون رنگ كاری، در مجاورت هوا محافظت می شود. البته به دليل سرطان‌زا بودن Cr۶+، توصيه می شود از مصرف اين ماده اجتناب شود. بعد از اتمام عمليات آماده سازی سطح، قطعه، آماده رنگ كاری است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.