مقدمه
در میان عوامل تهدیدکننده ایمنی تجهیزات مهندسی،خوردگی فلزات از اهمیت ویژهای برخوردار است. انجام مطالعات عمیق در مورد ویژگیهای خوردگی و فناوریهای حفاظتی مربوط به آهن، آلومینیوم و آلیاژهای آنها برای ارتقای قابل اطمینان سیستمهای نیرو و افزایش طول عمر زیرساختهای حیاتی امری ضروری است. آهن و آلومینیوم به دلیل خواص منحصربهفرد خود سهم قابلتوجهی از مصرف جهانی فلزات را به خود اختصاص دادهاند. آهن به واسطه استحکام بالا و قیمت مقرون به صرفه اش و آلومینیوم به واسطه وزن کم و مقاومت بالا در برابر خوردگی، بهطور گسترده در صنایع ساختوساز، حملونقل و ماشینسازی مورد استفاده قرار میگیرند. با این حال، این فلزات در طول دوره بهرهبرداری اغلب با چالشهای خوردگی مواجه میشوند که منجربه افت شدید عملکرد مکانیکی و کارایی آنها میگردد. درک سازوکارهای خوردگی و توسعه راهکارهای حفاظتی برای افزایش طول عمر این مواد، تضمینی بر ایمنی سازهای و زیستمحیطی و کاهش زیانهای اقتصادی است.
سازوکارهای خوردگی فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی را که منجر به تخریب مواد در محیطهای خاص میشوند تبیین میکنند. شناسایی عوامل اصلی مؤثر بر خوردگی مانند رطوبت، اکسیژن و یونهای کلرید به درک ما از چگونگی آغاز و گسترش محصولات خوردگی کمک میکند.
اگرچه خوردگی مواد فلزی اجتنابناپذیر است، اما میتوان آن را با استفاده از روشهای حفاظتی گوناگون به حداقل رساند و خواص مکانیکی محصول را حفظ نمود. عملیات حفاظتی سطح فلزات به مجموعهای از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی یا الکتروشیمیایی اطلاق میشود که سطح مواد فلزی را تغییر میدهند تا عملکرد آنها را بهبود بخشند؛ این کار بدون تغییر در ساختار داخلی فلز پایه انجام میشود.
در ادامه چندین روش رایج در حوزه پوششها و سامانههای حفاظت از سطوح فلزی برای مدیریت خوردگی سطوح فلزی ذکر شده است:
- پوششهای فلزی مانند گالوانیزه کردن و...
- پوشش تبدیلی شیمیایی کروماته و فسفاته
- پوششهای سرامیکی
- آنودایزینگ
- پوششهای آلی
استفاده از رنگ یا یک لایه آلی بر روی سطح فلز، رایجترین روش برای پیشگیری از خوردگی است. کارایی این روش به توانایی پوشش در محافظت از لایه فلزی در برابر نقصهایی بستگی دارد که ممکن است در طول عمر مفید آن ایجاد شوند.
پوششهای آلی:
پوششهای آلی محافظ، سامانههایی تکلایه یا چندلایهاند که با هدف جداسازی فیزیکی سطوح از عوامل اکسیدکننده محیطی طراحی شدهاند. این پوششها که عمدتاً از یک زمینه/ماتریس پلیمری (رزین)، رنگدانهها (پیگمنتها) و سایر افزودنیها تشکیل میشوند، روی طیف گستردهای از زیرلایهها قابل اعمال بوده و تقریباً در تمامی صنایع، از جمله ساختوساز، الکترونیک، خودروسازی، هوافضا و صنایع ریلی، کاربرد دارند. پوششهای پلیمری دربرگیرنده انواعی چون لاستیکهای طبیعی و مصنوعی، پلییورتان، پلیوینیلکلراید (PVC)، اکریلیک، اپوکسی، رزینهای فنولیک و نیتروسلولز هستند. همچنین، از دیگر خانوادههای مهم پوششهای پلیمری مقاوم در برابر خوردگی میتوان به رزینهای آلکیدی اشاره کرد که بهطور گسترده در تولید پوششهای حفاظتی، رنگها، وارنیشها (لاکها) و لعابها بهکار میروند.
پوششهای پایه آلکیدی بهدلیل قیمت مناسب، چسبندگی مطلوب، سهولت اعمال و عملکرد کارآمد در محیط های با خوردگی متوسط، بهطور گسترده جهت حفاظت از سطوح فلزی در برابر خوردگی بهکار میروند. با وجود این مزایا، سامانههای آلکیدی دارای محدودیتهای عملیاتی مشخصی هستند که کاربرد آنها را در برخی شرایط محیطی خاص محدود میسازد. مهمترین محدودیتهای این پوششها عبارتاند از:
- مقاومت شیمیایی محدود: این پوششها در برابر مواد شیمیایی بهویژه در محیطهای اسیدی و قلیایی مقاومت پایینی دارند و لایه پوشش در تماس با این عوامل بهسرعت دچار تخریب میشود؛ از اینرو، برای حفاظت از تجهیزات و تأسیسات صنایع فرایندی و شیمیایی مناسب نیستند.
- خشکایی پایین: در مقایسه با سامانههای مدرن و سریعخشکشونده (نظیر پلییورتانها یا اکریلیکها)، لعابهای آلکیدی بهکندی خشک میشوند و فرایند پخت نهایی و سختشدن کامل آنها ممکن است چندین ساعت یا حتی چند روز به طول بینجامد.
- مقاومت حرارتی پایین: پوششهای آلکیدی پایداری حرارتی محدودی دارند و در دماهای بالا مستعد نرمشدن، افت خواص مکانیکی و پیری زودرس هستند؛ بنابراین برای پوششدهی سازهها و تجهیزات در معرض دمای بالا توصیه نمیشوند.
- دوام و پایایی محدود در بلندمدت: گرچه رنگهای آلکیدی عملکرد اولیه مطلوبی ارائه میدهند، اما دوام و طول عمر سرویسدهی آنها در مقایسه با سامانههای اپوکسی و پلییورتان بهمراتب پایینتر است. این سامانهها در صورت قرارگیری مداوم در معرض عوامل جوی و خورنده، مستعد ترکخوردگی، رنگپریدگی و کاهش براقیت هستند.
آلکیدها بهطور گسترده بهعنوان پوششهای محافظتی و زینتی در دو حوزه فولاد و چوب کاربرد دارند:
- آستریها، ضدزنگها و پرایمرهای صنعتی: جهت حفاظت اولیه سازههای فولادی.
- رنگهای سوله و روکشهای نهایی (Topcoats): برای اسکلتهای فلزی، سقف سوله و ماشینآلات کشاورزی.
- رنگهای براق تزئینی: برای درها، پنجرهها و فلزکاریهای ساختمانی.
- پوششهای چوب: شامل رنگها، لاکها (وارنیش)، درزگیرها و پوششهای چوب دریایی.
بهبود عملکرد پوشش های محافظ بر پایه رزین آلکید از طریق اصلاح ساختار رزین، انتخاب صحیح رنگدانهها و افزودنیها امکان پذیر است که در بخش بعدی به تعدادی از این فناوری ها پرداخته خواهد شد.
ادامه دارد...
