پوشش

یکی دیگر از راه های محافظت از فلز در برابر خوردگی، استفاده از پوشش های مقاوم در برابر خوردگی است. پوشش به لایه هایی از مواد کم ضخامت اطلاق می شود که برای تحقق اهدافی از قبیل بهبود مقاومت سطحی، بهبود مقاومت خوردگی، زیبایی ظاهری و عایق نمودن حرارتی روی سطح فلز روکش می شوند. معمولا هدف از پوشش دادن فلز ایجاد یک مانع بر سر راه محیط خورنده است، تا دسترسی به سطح فلز برای یون های مهاجم، مشکل شده و واکنش های خوردگی روی ندهد. انواع پوشش های مورد مصرف به چهار گروه پوشش های تبدیلی، پوشش های فلزی ، پوشش های آلی و پوشش های معدنی تقسیم می شوند.

پوشش های فلزی ضد خوردگی

هر نوع فلزی که بتواند به طریق الکتریکی، شیمیایی و مکانیکی رسوب داده شود را می توان به عنوان پوشش محافظتی مورد استفاده قرار داد. این گونه پوشش ها را از نظر جنس و خواص به دو دسته تقسیم می کنند.

الف) پوشش های مقاوم، نجیب (کاتدی): مانند نیکل، نقره، مس، سرب و کروم. مهم ترین عیب این پوشش ها تخریب سریع فلز پایه در اثر وجود تخلخل در پوشش است که این عیب نیز با پر کردن منافذ پوشش و افزایش ضخامت آن، تا حد زیادی برطرف می گردد. این نوع پوشش ها در حالت ایده آل حفاظت خوبی در برابر خوردگی دارند، چرا که معمولا مقاومت خوردگی آن ها بیش تر از فلز پایه است.

ب) پوشش های از بین رونده (آندی): این گونه پوشش ها از جنس آلومینیوم، کادمیم، قلع و روی بوده که بر سطح فولاد روکش می شوند. در این حالت حتی در صورت وجود حفره روی پوشش، پوشش آند و فلز پایه کاتد می گردد و مشکلی ایجاد نمی شود. (فلز پایه به روش حفاظت کاتدی، محافظت می گردد) به طور کلی، هر چه پوشش ها ضخیم تر باشند، مدت حفاظت نیز به همان اندازه زیادتر خواهد بود.

پوشش های فلزی ضد خوردگی

نکته ی مهم در این پوشش ها ضخامت آن هاست که هر چه بیش تر باشد مدت حفاظت بیش تراست و مسئله ی دیگر هدایت الکتریکی است که هر چه بالاتر باشد وسعت حفاظت کاتدی اعمال شده نیز افزایش می یابد.

مهم ترین روش های ایجاد پوشش های فلزی عبارتند از:

روش غوطه وری در مذاب، آبکاری الکتریکی، پاشش فلزی، سمانته کردن، واکنش فاز گازی، نورد غلتکی، ریخته گری و رسوب در خلا.

مهم ترین فلزاتی که برای پوشش دادن به کار می روند عبارتند از: روی، قلع، کادمیم، نیکل، سرب، کروم، آلومینیم، نقره و مس.

پوشش های روی گالوانیزه

گالوانیزه کردن، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه، به روش های مختلفی انجام می گیرد. یکی از این روش ها، آبکاری است. در این روش قطعه ای که می خواهد پوشش داده شود به عنوان کاتد و فلز روی در آند قرار می گیرد. یکی دیگر از روش های گالوانیزه کردن، استفاده از فلز مذاب یا روی مذاب است. روی دارای نقطه ی ذوب پایینی است.

در گالوانیزه کردن به روش غوطه وری، قطعه را در حمام مذاب روی فرو می برند. این عمل سبب می شود لایه ای از روی سطح فلز را بپوشاند. این عمل جهت گالوانیزه کردن لوله های گالوانیزه مورد استفاده در صنایع مختلف، در لوله کشی منازل و آب رسانی و… مورد استفاده قرار می گیرد. ضخامت پوشش روی از چند میکرون در مقاصد تزئینی با مقاومت به خوردگی محدود تا پوشش های ضخیم تر از 25 میکرون با قابلیت حفاظت از خوردگی برای مدت طولانی تغییر می کند. پوشش های ضخیم تر از 25 میکرون را با روش غوطه وری مذاب و یا با پاشیدن روی بر فلز پایه ایجاد می کنند.

پوشش های قلع:

قلع از فلزاتی است که ذاتا به راحتی اکسید می شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می شود و در محیط های بسیار خورنده مثل اسیدها، نمک ها و… به خوبی پایدار است. پوشش های قلع را به روش غوطه وری در مذاب، آبکاری، پاششی بر روی فلز پایه ایجاد می کنند. مصرف زیاد این نوع پوشش ها، در صنایع غذایی و ساخت ظروف مواد غذایی است. از آن جایی که پوشش های قلع تهیه شده به روش آبکاری یا الکترولیز، دارای یکنواختی بیشتری نسبت به پوشش های تهیه شده به روش غوطه ور سازی می باشد. لذا امروزه پوشش های خیلی نازکی به روش آبکاری تهیه می نماید.

پوشش های کادمیم:

این پوشش ها بر روی فولاد به روش آبکاری ایجاد می شوند. کادمیم خیلی گران تر از روی است. پوشش کادمیم به علت ایجاد ظاهر فلزی شفاف نسبت به پوشش روی کاربرد بیش تری دارد. این پوشش ها در محیط های مرطوب مقاومت بیش تری دارند. اما در شرایط مختلف آب و هوایی مقاومت پوشش های کادمیم نسبت به پوشش های روی با همان ضخامت، کم تر است. در محیط های آبی، پوشش های کادمیم بر خلاف پوشش های روی در محیط های قلیایی قوی مقاوم است. ولی این پوشش ها در اسیدهای رقیق و آمونیاک خورده می شوند. با توجه به سمی بودن املاح کادمیم، این پوشش ها نباید در تماس با آب آشامیدنی یا محصولات غذایی به کار برده شوند. معمولا در پیچ و مهره های فولادی از پوشش های کادمیم استفاده می شود.

پوشش های نیکل:

پوشش هایی از جنس نیکل را معمولا به روش آبکاری تهیه می کنند و به این روش، نیکل به طور مستقیم روی فولاد تشکیل می شود، ولی در اغلب مواقع پوشش نیکل روی قطعه ای از جنس مس لایه نشانی می شود. پوشش  واسطه مسی سبب می شود که پوشش نیکل بهتر و راحت تر بر روی سطح فولاد قرار گیرد. این امر از ضخامت پوشش نیکل که گران قیمت تر از مس است کاسته و سر انجام پوشش حاصل دارای منافذ یا خلل و فرج کم تری خواهد شد.

در محیط های خورنده، خوردگی پوشش نیکل که بر روی لایه ای از مس به وجود آمده باشد، سریع تر از حالتی است که پوشش نیکل به طور مستقیم بر روی فولاد قرار گرفته باشد. علت این امر محصولات خوردگی مس است که ضمن خروج از منافذ موجود در پوشش نیکلی، باعث تخریب این پوشش می شوند. از آن جایی که تخلخل عامل مهمی در طول عمر و کیفیت پوشش های نیکلی است، لذا با توجه به شرایط محیط همواره ضخامت آن را در حداقل مقدار لازم نگه می دارد. به عنوان مثال هنگامی که از این پوشش در سطوح داخلی قطعات صنعتی استفاده می شود ضخامت هایی در حدود 0.008-0.013mm کافی خواهد بود. ولی اگر پوشش در سطوح خارجی قطعات باشد، ضخامت در حدود 0.025-0.25mm است.

پوشش های نیکل در محیط های صنعتی حساس بوده و درخشندگی خود را از دست داده و به صورت مات یا دودی در می آیند که علت آن تشکیل لایه ای از سولفات نیکل است. معمولا برای رفع این حالت، لایه ی نازکی از کروم به ضخامت 0.0002-0.008mm را بر روی پوشش نیکلی ایجاد می کنند.

پوشش های سرب:

پوشش های سرب بر روی فولاد، به روش غوطه وری در مذاب و یا به روش آبکاری ایجاد می شوند. در روش غوطه ور سازی، برای این که پوشش سرب بر روی فولاد بهتر و محکم تر بچسبد، مقداری قلع به آن اضافه می کنند. چنان چه مقدار قلع در سرب مذاب به حدود 25 درصد برسد، پوشش به وجود آمده را حلبی سربی می نامند. پوشش های سرب یا آلیاژ قلع-سرب دارای مقاومت نسبتا مناسبی نسبت به خوردگی در محیط جوی است. استفاده از پوشش های سربی در تجهیزاتی که با آب آشامیدنی یا محصولات غذایی در تماس هستند توصیه نمی گردد، زیرا محصولات حاصل از خوردگی حتی به مقدار کم خاصیت سمی دارند.

پوشش کروم:

مهم ترین روش های ایجاد پوشش کروم روش های آبکاری، روش کروم کاری و رسوب در فاز بخار است. روش کروم کاری، جدیدترین و پیشرفته ترین روش ایجاد پوشش کروم بر اساس واکنش هالوژن های کروم در سطوح فلزی است. ولی در صنعت بیش تر از روش آبکاری استفاده می کنند. به منظور جلوگیری از خوردگی فلزات، پوشش نازکی از کروم و اکسید کروم روی سطح آن ها ایجاد می نماید.

پوشش آلومینیوم:

پوشش آلومینیومی جهت حفاظت از فولادها و بعضی از آلیاژهای آلومینیومی مورد استفاده قرار می گیرد. این قبیل پوشش ها به منظور کاهش خوردگی و زیبا سازی، اصلاح شکل ظاهری اغلب قطعات فلزی و غیر فلزی به کار برده می شود. در پوشش دادن فولاد به وسیله آلومینیوم، اغلب از روش غوطه ور سازی در مذاب یا از روش پاششی استفاده می شود. معمولا در روش غوطه ور سازی در مذاب مقداری سیلیسیم به مذاب اضافه می کنند تا از شکنندگی پوشش ایجاد شده جلوگیری نمایند. ضخامت پوشش های آلومینیومی اغلب در حدود 0.025-0.075mm است. معمولا پوشش های آلومینیومی به روش غوطه ور سازی در محیط های بسیار گرم مانند گرم کن ها و اگزوز اتومبیل که احتمال بروز اکسیداسیون در آن جا وجود دارد به کار برده می شوند.

پوشش های آلومینیومی که به روش پاششی ایجاد می شوند، باید توسط پوشش های آلی (رنگ ها، لاک ها) آب بندی شود تا در محیط های خورنده، مقاومت خوبی نسبت به خوردگی داشته باشند. ضخامت پوشش آلومینیومی در روش پاششی حدود 0.08-0.2mm است. برای تهیه پوشش های آلومینیومی به روش نفوذی که به نام کالوریزه کردن معروف است، به این ترتیب عمل می شود که قطعه مورد نظر را در محلولی از پودر آلومینیوم و اکسید آلومینیوم و مقادیر کمی از کلرید آمونیوم در درجه حرارت حدود 1000 درجه سانتی گراد در محیط هیدروژن می غلتانند که در نتیجه پوششی از آلومینیوم در سطح آن ایجاد می شود. این پوشش در مقابل اکسیداسیون در درجه حرارت بالا و محیط جوی مقاومت خوبی دارد. از این پوشش در مواردی برای حفاظت پره های توربین های گازی (از جنس آلیاژ نیکل) در مقابل اکسیداسیون در درجه حرارت بالا استفاده می کنند.

پوشش نقره:

پوشش های نقره اغلب به روش آبکاری و بعضی مواقع به روش روکش دادن روی سطوح فلزات ایجاد می شود. معمولا قطعاتی را که از جنس مس، برنج با آلیاژهای نیکل-نقره می سازند، آب نقره می دهند. پوشش های نقره در لوازم خانگی، تجهیزات شیمیایی و وسایل الکتریکی کاربرد فراوان دارند.

پوشش مس:

پوشش های مس به روش آبکاری یا غوطه ور سازی ایجاد می شوند، عمده ترین کاربرد پوشش های مسی به عنوان پوشش واسطه است (پوشش های کروم را بر روی مس و نیکل ایجاد می کنند). هم چنین از پوشش های مسی به عنوان تزیین قطعات فولادی یا آلیاژهای روی (مانند دستگیره درب و وسایل منزل) استفاده می شود و گاهی اوقات از این پوشش ها به منظور حفاظت از خوردگی فرسایشی استفاده می کنند.