ارائه روشي جديد براي پوشش دهي آلياژهاي آهن - √دنیـــــــای متـــــــــــالورژی فقـــــــط از ایـــــــنجا
به "با سابقه ترين و محبوب ترين وبلاگ متالورژي در ايران" خوش آمديد

ارائه روشي جديد براي پوشش دهي آلياژهاي آهن

خوردگي يكي از عوامل تخيب سازه ها و قطعات فلزي و از نظر اقتصادي پارامتري هزينه بر است.يكي از روش هاي مهندسي مقابله با خوردگي ؛ ايجاد پوشش هايي با مقاومت بالا در برابر خوردگي ؛ بر سطح مورد نظر است.در اين ميان فلز روي به دليل خواص الكتذوشيميايي آن در مقايسه با فولاد و ويژگي محصولات خوردگي آن ؛ براي اين منظور اهميت ويژه اي دارد. يكي از روش هاي نوين پوشش دهي روي ؛ پوشش دهي به روش نفوذ در حالت جامد است كه داراي برتري هايي هم از نظر مهندسي سطح و خوردگي و هم از نظر اقتصادي و زيست محيطي نسبت به ساير روش هاي پوشش كاري روي است.با روش نفوذ در حالت جامد براي پوشش دهي و جلو گيري از خوردگي فولاد و چدن با روي ؛عمر قطعات ساخته شده با اين آلياژها تا چند برابر افزايش مي يابد.

خوردگي دشمن فلزات

خوردگي عبارت است از تخريب ناخواسته يك ماده در اثر واكنش ان با محيط اطرافش در اين ميان فلزات قابليت هدايت الكتريكي زيادي دارند و فرايند خوردگي در انها از نوع الكتروشيميايي است و اصول شيمي فيزيكي درباره ان مطرح ميشود .

امروزه اهميت خوردگي فلزات بيشتر از گذشته است چراكه استفاده از فلزات گسترش يافته است كاربردهاي

ويژه نظير انرژي اتمي استفاده از فلزات نادر و گرانقيمت را طلب ميكند كه جلوگيري از خوردگي انها نيز اهميت ويژه اي دارد خورندگي محيط بر اثر الودگي اب و هوا افزايش يافته است كه موجب افزايش خوردگي فلزات ميشود و در طراهي هاي جديد استفاده از سازه هاي سبكتر الزامي است و بنابراين همچون گذشته كه سازه ها سنگينتر بود نمي توان خوردگي را ناديده گرفت.

مهندسي سطح ؛به عنوان دانشي براي تكميل و بهبود خواص سطح در گستره اي از فلزات ؛پلاستيك ها ؛ پليمر ها و ساير مواد مهندسي جايگاه ويژه اي دارد و به همين دليل همواره شاهد نوآوري و ارتقا در روشهاي مهندسي سطح هستيم. به طور كلي با فرايند هاي سطح؛ خواص سطحي قطعات صنعتي را از لحاظ مقاومت سايشي و مقاومت خوردگي مي توان بالا برد. در اين شرايط در كنار افزايش عمر مفيد قطعات ؛امكان ساخت قطعات با مواد اوليه ارزان تر نيز ممكن ميشود. مهندسي سطح ؛ پهنه وسيعي از كاربرد ها از ماد تزئيني و در مصارف خانگي گرفته تا موارد فني و در مصارف صنعتي را شامل مي شود و تاثير مثبتي در انتخاب مواد ؛ روش توليد ؛ ملاحظات اقتصادي و نگهداري و تعميرات قطعات دارد.

در اين مان پوشش كاري يكي از روش هاي مهندسي سطح و براي تكميل خواص سطحي قطعات يا تعمير و بازسازي آنهاست . روش هاي متفاوتي براي پوشش كاري با توجه به خواص مورد نياز پوشش وجنس مواد اصلي يا پايه  و نيز محدوديت هاي فني وجود دارد . اما نكته مشترك در همه اين روش ها ؛دستيابي به خواص بهينه تر و هزينه تمام شده  كمتري با تغيير پارامتر هاي موثر در هر روش است .

يكي از مواردي كه براي مقابله با آن از پووشش كاري سطوح كمك گرفته مي شود ؛خوردگي و اكسيداسيون سطح قطعات است . خوردگي؛ عامل بخش عمده اي از شكست سازه هاي فلزي است و اهميت آن نه تنها از اين نظر است كه شكست در بيشتر موارد ناگهاني است ؛ بلكه بيشتر به علت حضور و تاثير همه جانبه آن است .

پوشش هايي از جنس روي

پوشش كاري روي  با روش هاي متنوعي صورت مي گيرد و پوشش حاصل از هر كدام از اين روشها ؛ويژگي ها و مشخصات خود را دارند و پارامتر هاي متفاوتي مانند دماي فرايند؛ زمان فرايند؛ آناليز شيميايي محلول يا پودر فرآيند و ساير عمليات جانبي ديگر مانند عمليات حرارتي ؛ عمليات مكانيكي و عمليات شيميايي تكميلي در كيفيت پوشش تاثير دارند . بنابراين با توجه به خواص مورد نياز و مطالعات اقتصادي و محدوديت هاي هر فرآيند ؛ بايد روش مناسب را انتخاب كرد.

پوشش حاصل از روش نفوذي در حالت جامد داراي برتري هاي نسبي در مقايسه با ساير روش هاي ديگر است كه از آن جمله مي توان به عدم آلايندگي محيط زيست ؛ مصرف كمتر انرژي ؛ سهولت فرآيند پوشش كاري ؛ يكنواختي سطح پوشش ؛ امكان تشكيل پوشش هاي رنگي ؛ امكان پوشش كاري مناسب شيار ها ؛ لبه هاي تيز و منافذ قطعات و بويژه عمر طولاني تر (نرخ خوردگي كمتر) پوشش اشاره كرد.ضمن آنكه عمده ترين موارد كاربرد اين روش نوين؛ پوشش دهي پيچ و مهره ها ؛واشر ها ؛ بست ها و قطعات داراي منافذ و سوراخ هاي ريز و كوچك در صنايع خودرو سازي ؛صنايع دريايي و زير دريايي ؛قطعات كشاورزي و باغباني ؛ خطوط انتقال برق و تجهيزات ماهوارهاي و مخابرات ؛صنايع پتروشيمي و ... است.

اين روش براي نخستين بار در دنيا ؛ در سال 2000 ميلادي توسط يكتيم پژوهشي از دانشمندان روسي و به نام اسرائيل تحت عنوان تجاري distek ابداع و ثبت شد. به اين ترتيب تمامي صنايع  استفاده كننده از اين روش پس از خريد تكنولوژي از اين شركت اسرائيلي براي تامين پودر مورد نياز و ساير خدمات فني به نمايندگي هاي انحصاري اين شركت در چند كشور وابسته هستند به همين دليل هم تا كنون از اين روش در كشور ايران استفاده نشده است و پس از مطالعات و پژوهش هاي انجام شده در اين زمينه و دستيابي به تركيب پودر مشابه است ؛ امكان استفاده صنعتي از اين روش بدون نياز به خريد تكنولوژي و وابستگي هاي بعدي در داخل كشور به وجود آمده است.

مزاياي نفوذ در حالت جامد

نرخ خوردگي در آهن پوشش داده شده با روش غوطه وري گرم گالوانيزه به طور متوسط 350 ميكرون است در حالي كه در نمونه به دست آمده اين ميزان به 15 ميكرون رسيده است . در اين طرح پوشش هايي با ضخامت 60 تا 95 ميكرون ايجاد شد و نتايج  هم با استفاده از ميكروسكوپ نوري ؛ميكروسكوپ روبشي (STM) و همچنين با كمك اشعه ايكس (XRD) بررسي و صحت سنجي شد . در واقع به كمك اين روش با توجه به ضعف فولاد در برابر خوردگي ؛ فلز روي كه در سطح فلز قرار مي گيرد ؛ خورده شده و محصولات خوردگي آن با تشكيل لايه اي متراكم و چسبنده نفوذ خوردگي به فولاد را بسيار كند ميكنند. در اين شيوه كه نخستين بار در سال 2000 ميلادي ثبت شده ؛ پودر روي مخلوط با چند ماده كمكي ديگر ؛ در درجه حرارت معين و بدون نياز به ذوب شدن در سطوح فولاد نفوذ مي كند و پوش محافظ تشكيل مي شود . پيچيدگي اين روش در تعيين ميزان مواد كمكي ؛ حرارت مورد نياز و سرعت چرخش قطعات براي پوشش دهي به شمار ميرود.

در اين تحقيق عمليات پوشش دهي روي بر روي نمونه هايي از جنس فولاد ساده كربني انجام گرفت . از پودر روي هم به عنوان منبع تامين كننده روي ؛ استفاده شده است . به طور كلي در پوشش دهي به حالت چرخشي ؛ نمونه به همراه مخلوط پودر در يك محفظه استوانه اي فولادي ريخته مي شود . در واقع اين محفظه توسط يك موتور گرداننده با دور چرخش قابل كنترل در درون يك كوره مقاومتي استوانه اي با سرعت معين چرخانده مي شود . پس از تعيين تركيب بهينه پودر با توجه به نتايج آزمون پتانسيواستات و مطالعات ريز ساختاري ؛ در دما و زمان ثابت و سرعت چرخش معين ؛ به منظور دستيابي به شرايط مناسبي از متغيير هاي مؤثر در كيفيت پوشش ؛ فرآيند پوشش دهي صورت مي گيرد؛ سپس پس از تعيين دماي بهينه ؛ عمليات در مدت زمان هاي مختلف و پس از آن با سرعت چرخش هاي متفاوت انجام مي گيرد. به منظور بررسي امكان پذيري انجام فرآيند پوشش دهي در حالت ساده تر ؛ آزمايش هايي در حالت ثابت انجام مي شود . در اين روش ابتدا نمونه هاي آماده سازي شده به همراه پودر فرآيند در جعبه اي از جنس فولاد نسوز قرار مي گيرند و روي آنها با يك ورقه فولادي پوشانده مي شود و در نهايت به منظور جلوگيري از اكسيد شدن پودر با اتمسفر كوره ؛ سطوح جعبه با مخلوط گل و سيمان نسوز پوشانده مي شود.

در واقع در اين روش تشكيل لايه هاي آلياژي آهن روي باعث كاهش نرخ  خوردگي پوشش ايجاد شده مي شود ؛ فاز زتا در آب بندي كردن ترك هاي موجود در لايه مياني (فاز دلتا) و در نتيجه افزايش مقاومت به خوردگي پوشش تاثير مثبت دارد ؛ استفاده از تركيب بهينه پودر فرآيند باعث افزايش مقاومت به خوردگي پوشش مي شود ؛ استفاده از تركيب بهينه پودر فرآيند باعث كنترل ضخامت فاز ترد و شكننده زتا مي شود و دستيابي به لايه اي متشكل از سه فاز گاما ؛ دلتا و زتا با روش پوشش دهي نفوذ در حالت جامد به حالت چرخشي امكان پذير است.

منبع: روزنامه جام جم به نقل از مهندس عبدالخالق حسن زاده ؛ فارغ التصيل كارشناسي ارشد دانشگاه صنعتي امير كبير     www.casting.co.sr  



ارسال توسط محسن حیدری
آخرين مطالب
کارت اعتباری ویزا

کتاب کسب درآمد از اینترنت در ۷ روز

آدرس مجازی خارجی برای گوگل ادسنس