معالجة سطح المعدن للخارج

ما هي المعالجة السطحية الأنسب لمنتجات الصلب في البيئة الخارجية؟

قبل الانتقال إلى الاستنتاج ، دعنا نلقي نظرة على آلية التآكل في الفولاذ أولاً. ينتج تآكل الفولاذ بشكل أساسي عن تكوين أزواج قطب كهربائي كيميائي محلي (يُطلق عليه أيضًا زوج الأنود-الكاثود) على سطح الفولاذ. يتم إذابة أيونات المعادن الموجبة من القطب الموجب إلى المحلول ، وتنتج إلكترونات سالبة في الشبكة المعدنية ، والتي تنتقل في المعدن إلى القطب السالب. في الكاثود ، تُستهلك الإلكترونات في تفاعلات كاثود متعددة. في المحاليل الحمضية ، ينتج غاز الهيدروجين ، بينما في المحاليل المحايدة للأس الهيدروجيني ينتج الأكسجين أيونات الهيدروكسيد. يغلق المنحل بالكهرباء الموصّل كهربائيًا بين الأنود والكاثود الدائرة. يمكن أن تكون مواقع القطب الموجب والكاثود بجوار بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تكوين تآكل موحد أو فصلهما عن بعضهما البعض مما يؤدي إلى تآكل موضعي. موقع الأنود هو الموقع الأقل نبلاً على سطح الفولاذ أو موقع ذو طاقة سطحية أعلى. في معظم الحالات ، يكون تآكل الفولاذ عملية كهروكيميائية تتطلب التواجد المتزامن للرطوبة والأكسجين. في حالة عدم وجود أي منهما ، لا يحدث التآكل. بشكل أساسي ، يتأكسد الحديد الموجود في الفولاذ لإنتاج الصدأ ، والذي يحتل حوالي 6 أضعاف حجم المادة الأصلية المستهلكة في العملية.
بشكل عام ، هناك عدد قليل من الأنواع النموذجية للتآكل مثل التآكل ثنائي المعدن ، والتآكل الحبيبي ، والتآكل الشقوق.
يعتمد المعدل الذي تتقدم به عملية التآكل على عدد من العوامل المتعلقة "بالمناخ الجزئي" المحيط مباشرة بالهيكل ، وبشكل أساسي وقت الرطوبة ومستوى تلوث الغلاف الجوي. بسبب الاختلافات في بيئات الغلاف الجوي ، لا يمكن تعميم بيانات معدل التآكل. ومع ذلك ، يمكن تصنيف البيئات على نطاق واسع ، وتوفر معدلات تآكل الفولاذ المقاسة المقابلة مؤشرًا مفيدًا لمعدلات التآكل المحتملة المحددة بواسطة BS EN ISO 12944-2 و BS EN ISO 9223.

كما يعلم الكثير ، فإن إحدى أكثر طرق الحماية من التآكل شيوعًا هيلوحةوهذا الطلاء السميك سيمنع دخول الأيونات إلى سطح الفولاذ ، مما يقلل من تكوين الأزواج الموضعية. تقدم دهانات الإيبوكسي مثالاً على نوع من الطلاء يعتمد على المقاومة. تستخدم دهانات الحماية من التآكل المستخدمة ضد الإجهاد الجوي أصباغ الحماية من التآكل ، والتي تؤخر انحلال أيونات الصلب من مواقع الأنود. على سبيل المثال ، تُستخدم أنواع مختلفة من الفوسفات والبورات كأصباغ للحماية من التآكل ، والتي تشكل ، جنبًا إلى جنب مع الماء الذي يدخل الطلاء ، طبقات واقية في مواقع الأنود. يعمل الطلاء على حماية سطح الفولاذ كاثوديًا عندما يحتوي على كمية كافية من غبار الزنك. تكون جزيئات الزنك في الطلاء على اتصال كهربائي مع الركيزة الفولاذية ، وباعتبارها معادن كهربية ، فهي عبارة عن أنودات ذوابة تمنع تآكل الفولاذ.
باختصار ، يمكن منع تآكل سطح الفولاذ المراد حمايته أو إعاقته عن طريق تطبيق دهانات مختلفة أدناه:
√ طلاء للحماية من التآكل يحتوي على أصباغ للحماية من التآكل ، والتي تعمل على تخميل الأنود و / أو تفاعل الكاثود
√  طلاء يولد مقاومة كافية ضد التيار الأيوني
√  تمهيدي يعطي حماية كاثودية

الميزة الأساسية للطلاء هي أنه يعمل بشكل أفضل مع الفولاذ ذي المقاييس الرقيقة جدًا أو الهيكل الفولاذي الكبير جدًا الذي لا يمكن أن يكون مجلفنًا بالغمس الساخن. لسبب بسيط للغاية ، سوف يتشوه الفولاذ ذو المقاييس الرقيقة تحت حرارة عملية الجلفنة بالغمس الساخن ، وغالبًا ما يتم دهانه أو طلاءه بالمسحوق. من الواضح أن الجمع بين الفولاذ المقاوم للصدأ والطلاء لمقاومة التآكل سيؤدي إلى عمر خدمة أقصر ؛ ومع ذلك ، فإنه يوفر ميزة من حيث خفض التكلفة بسبب توفير الوزن. الطلاء بأشكاله المختلفة هو مجرد طلاء ، ولا يتعدى الالتصاق بالفولاذ الأساسي كما تتوقع من مواد مثل الإيبوكسي أو الأكريليك التي لا يمكنها الارتباط بالفولاذ. نتيجة لذلك ، يكون من الأسهل بكثير تحقيق تشطيب موحد لا علاقة له بالفولاذ الأساسي ، ويمكن أن يستمر هذا الطلاء عادةً بين 5-10 سنة في حالة الهواء الطلق. لذلك ، الرسم يعني أيضًا تكلفة صيانة عالية جدًا.
هل هناك خيارات أفضل من الرسم؟ يوجد اليوم العديد من الخيارات في السوق ، وغالبًا ما توصف بأنها "قابلة للمقارنة مع الجلفنة بالغمس الساخن" أو "أفضل من الجلفنة بالغمس الساخن". في معظم الحالات ، تستند هذه الاستنتاجات إلى اختبار التآكل السريع في رذاذ الملح ، والذي يعطي نتائج غير ذات صلة عندما يتعلق الأمر بالتعرض الخارجي العادي. تم استخدام الفولاذ المجلفن لمئات السنين في العديد من التطبيقات المختلفة ، لذلك هناك نتائج موثوقة حقًا تُظهر أنه يعمل بالفعل.تراجع تعبئة الساخنةهي واحدة من أكثر الطرق فعالية للحماية من التآكل. ينتج عن الطريقة منتج لا يحتاج إلى صيانة تقريبًا طوال العمر الافتراضي. في عام 1741 ، اكتشف الكيميائي الفرنسي ميلوين أن الزنك يمكن أن يحمي الفولاذ من التآكل. ومع ذلك ، فقد استغرق الأمر حتى عام 1837 قبل أن يبدأ استخدام الطريقة. كان المهندس سوريل هو من حصل على براءة اختراع لطريقة استخدام كلوريد الأمونيوم كتدفق. الجلفنة بالغمس على الساخن هي الطريقة التي تمنح منتجاتك أعلى حماية ضد التآكل مع تأثير بيئي منخفض ، وبالتالي فهي واحدة من أكثر الطرق فعالية للحماية من التآكل. يعتبر الزنك معدنًا أساسيًا مقارنة بالفولاذ ، وبالتالي فإن الأضرار الطفيفة في طلاء الزنك ستكون محمية كاثوديًا وبالتالي لا تحتاج إلى الإصلاح.
يوضح مخطط استهلاك الزنك أدناه كيف يمكن أن يستمر الفولاذ المجلفن في بيئات مختلفة.

الجلفنة بالغمس الساخن (HDG) هي أكثر بكثير من مجرد طلاء. تخلق العملية تفاعلًا كيميائيًا يربط الزنك والفولاذ معًا إلى النقطة التي تنتقل فيها الإلكترونات من الزنك إلى الفولاذ كجزء من عملية الحماية. نظرًا لوجود تفاعل كيميائي ، فإنه من الصعب تحقيق نفس مستوى مستحضرات التجميل مثل الطلاء ولكنه يوفر مستوى أعلى بكثير من الحماية. HDG ليست طبقة واحدة من الطلاء ولكنها في الواقع 4 طبقات من الطلاء بخصائص مختلفة وتركيبات مختلفة من الزنك والصلب. الطبقة العلوية عبارة عن 100 في المائة من الزنك مع 70 تسخير DPN. تتمتع كل طبقة أقرب إلى القاعدة الفولاذية بمستوى متزايد من الصلابة على طول الطريق إلى طبقة جاما والتي تبلغ 75 بالمائة Zn و 25 بالمائة Fe ولها صلابة 250 DPN وهو أكثر صلابة من الفولاذ الأساسي الذي يحتوي على صلابة 159 DPN. أحد جوانب الحماية لـ HDG الذي لا يمكن تكراره بطبقة بسيطة مثل الطلاء هو الحماية الكاثودية للزنك. يعمل الماء المالح كإلكتروليت بين الزنك والصلب في دائرة كهروكيميائية حيث يعمل الزنك كقطب موجب والصلب ككاثود. نتيجة لذلك ، يتم حماية الفولاذ من التآكل حتى يتم استهلاك الزنك بالكامل. هذا يعني أنه حتى الفولاذ المكشوف سيتم حمايته من التآكل بواسطة الزنك حول الفولاذ ، ولهذا السبب يُنظر دائمًا إلى الجلفنة بالغمس الساخن على أنه الحل الأفضل لحماية الفولاذ من التآكل. وفقًا للرسم البياني أعلاه ، يمكنك رؤية الهيكل الفولاذي الثقيل بمستوى السيليكون والفوسفور الصحيح الذي يمكنه البقاء على قيد الحياة لمدة 50 عامًا تقريبًا في ظل البيئة الأكثر تآكلًا. إلى جانب الجلفنة بالغمس الساخن ، هناك نوعان آخران من عمليات طلاء الزنك مثلالكهربائيوالرش بالزنك ، وكل علاجات طلاء الزنك هذه لها مزاياها وعيوبها. يرجى مقارنة الرسم البياني أدناه.

لسنوات ، كانت حماية الفولاذ من التآكل تنطوي عادةً إما على استخدام الجلفنة بالغمس الساخن أو نوعًا من أنظمة الطلاء. ومع ذلك ، يستخدم المزيد والمزيد من المتخصصين مزيجًا من كلتا طريقتين للحماية فيما يشار إليه عمومًا باسمطلاء مزدوج، وهو ببساطة طلاء أو مسحوق مطلي بالفولاذ الذي تم جلفنه بالغمس الساخن بعد التصنيع. عند استخدام الطلاء والفولاذ المجلفن معًا ، فإن التحكم في التآكل المقدم يكون أفضل من أي نظام مستخدم بمفرده. يحمي الطلاء المجلفن الصلب الأساسي ويوفر الحماية الكاثودية والحاجز. بالإضافة إلى ذلك ، يمنع الطلاء المجلفن تكون الطبقة السفلية لأكسيد الحديد ، والذي يمكن أن يتسبب الضغط الخارجي منه في تقشر الطلاء وتقشره. الطلاء ، بدوره ، يوفر حماية الحاجز للطلاء المجلفن. يعمل الطلاء على إبطاء معدل استهلاك الزنك ، مما يطيل بشكل كبير من عمر الفولاذ المجلفن. في المقابل ، بمجرد تجوية الطلاء أو إتلافه ، يتوفر الزنك لتوفير الحماية الكاثودية والحاجز حتى لا ينمو الصدأ ولن يتقشر الطلاء. مع هذا التأثير التآزري ، من المعتاد أن يوفر نظام الطباعة على الوجهين حماية من التآكل أطول بمقدار 1.5 إلى 2.5 مرة من مجموع عمر الزنك والطلاء المستخدم بشكل فردي. على سبيل المثال ، إذا كان من المتوقع أن يستمر الطلاء المجلفن لمدة 40 عامًا وكان من المتوقع أن يستمر نظام الطلاء لمدة 10 سنوات ، فيجب أن تدوم عملية الجلفنة والطلاء معًا 75 عامًا بدون صيانة ، أو ، بشكل متحفظ ، 1.5 ضعف مجموع كلا النظامين.
لذلك ، فإن الطلاء المزدوج ، سواء كان الطلاء أو الفولاذ المجلفن بطلاء المسحوق ، هو وسيلة فعالة للغاية وسهلة التطبيق لتحسين عمر الخدمة لأي مشروع تقريبًا. بالطبع ، هذا الطلاء هو أغلى محلول مضاد للتآكل مقارنة بخيارات الطلاء الفردي مثل HDG أو طلاء المسحوق أو الطلاء. نظرًا لأدائها المتفوق في مقاومة التآكل ، فهي تستخدم على نطاق واسع في الصناعات التالية.
√ تربية الأسماك
البناء والتشييد
√ السيارات
√ الطيران
√ مادة كيميائية
√ في الخارج