افزایش چسبندگی و مقاومت به خوردگی پوششهای پاشش حرارتی با رزین اپوکسی
مقدمه
پوششهای پاشش حرارتی بهطور گسترده برای محافظت قطعات صنعتی در برابر سایش و خوردگی استفاده میشوند. با وجود مزایای این روش، ساختار ذاتی این پوششها شامل تخلخلها و ترکهای ریز است که میتواند مسیر نفوذ عوامل خورنده را فراهم کند. این مسئله بهویژه در محیطهای مرطوب، دریایی و حاوی یون کلر، عمر سرویس پوشش را کاهش میدهد.
یکی از راهکارهای مؤثر و کمهزینه برای بهبود عملکرد این پوششها، استفاده از رزین اپوکسی بهعنوان سیلانت (Sealer) است. در این مقاله، اثر استفاده از رزین اپوکسی بر چسبندگی و مقاومت به خوردگی پوششهای پاشش حرارتی فلزی بررسی شده و نتایج کاربردی آن برای صنایع مختلف ارائه میشود.
مسئله صنعتی در پوششهای پاشش حرارتی
در پوششهای پاشش حرارتی، حتی با کنترل مناسب پارامترهای فرآیند، موارد زیر اجتنابناپذیر است:
- وجود تخلخلهای متصل در ساختار پوشش
- ترکهای میکروسکوپی در مرز لملاها
- نفوذ رطوبت و الکترولیت به سمت زیرلایه
- کاهش چسبندگی مؤثر در بلندمدت
نتیجه صنعتی این شرایط، افزایش نرخ خوردگی زیرلایه، کاهش دوام پوشش و افزایش هزینههای تعمیر و توقف تجهیزات است.
نقش رزین اپوکسی بهعنوان سیلانت
رزین اپوکسی در این کاربرد، نقش یک پوشش ضخیم مستقل را ندارد، بلکه بهعنوان پرکننده تخلخلها و ترکهای ریز سطحی عمل میکند.
ویژگیهای کلیدی رزین اپوکسی در این کاربرد:
- نفوذپذیری مناسب به ساختار متخلخل پوشش
- ایجاد سد مؤثر در برابر نفوذ عوامل خورنده
- بهبود همزمان چسبندگی و مقاومت خوردگی
- سازگاری بالا با پوششهای فلزی پاشش حرارتی
استفاده صحیح از رزین اپوکسی باعث میشود مسیرهای نفوذ الکترولیت مسدود شده و تماس مستقیم محیط خورنده با زیرلایه به حداقل برسد.
سیستمهای پوششی بررسیشده
در این بررسی صنعتی:
- پوششهای فلزی مبتنی بر FeCr و CoCr
- زیرلایه از جنس فولاد کربنی
- لایه میانی با ترکیب 95Ni5Al جهت بهبود چسبندگی
- اعمال پوشش به روش پاشش حرارتی قوس الکتریکی
این ترکیبها نماینده سیستمهای رایج صنعتی در صنایع دریایی، نفت و گاز و تجهیزات در معرض خوردگی هستند.
ارزیابی چسبندگی پوشش
برای ارزیابی چسبندگی، آزمون کشش عمودی استاندارد (Pull-off) انجام شد.
نتایج کلیدی:
- محدوده استحکام چسبندگی: 24.9 تا 29.7 مگاپاسکال
- میانگین چسبندگی کششی: 27.2 مگاپاسکال
- چسبندگی بالاتر از مقادیر گزارششده در بسیاری از منابع صنعتی مشابه
این نتایج نشان میدهد که استفاده از رزین اپوکسی، پیوند مؤثر بین پوشش و زیرلایه را در محدوده ایمن عملیاتی حفظ میکند.
ارزیابی مقاومت به خوردگی
مقاومت به خوردگی پوششها با استفاده از آزمونهای استاندارد شامل:
- آزمون پاشش نمک
- آزمونهای الکتروشیمیایی
- بررسی رفتار امپدانس الکتروشیمیایی
نتایج کاربردی:
- نمونههای دارای رزین اپوکسی:
- چگالی جریان خوردگی کمتر
- پتانسیل خوردگی بالاتر
- افزایش مدول امپدانس الکتروشیمیایی تا حدود ۱۰ برابر
این نتایج نشان میدهد که رزین اپوکسی با مسدود کردن تخلخلها، سطح فعال خوردگی را کاهش داده و عملکرد پوشش را بهطور محسوسی بهبود میدهد.
مقایسه عملکرد پوشش با و بدون رزین اپوکسی
| ویژگی عملکردی | بدون رزین اپوکسی | با رزین اپوکسی |
|---|---|---|
| تخلخل مؤثر | بالا | بسیار کمتر |
| نفوذ عوامل خورنده | زیاد | محدود |
| مقاومت خوردگی | متوسط | بالا |
| پایداری چسبندگی | ناپایدار | پایدار |
| مناسب محیطهای دریایی | ❌ | ✅ |
نکات اجرایی مهم برای کاربرد صنعتی
برای دستیابی به بهترین نتیجه در استفاده از رزین اپوکسی:
- تمیزکاری و آمادهسازی دقیق سطح پوشش ضروری است
- رزین اپوکسی باید ویسکوزیته مناسب نفوذ داشته باشد
- هدف، پر کردن تخلخلها است نه ایجاد لایه ضخیم سطحی
- شرایط محیطی مانند دما و رطوبت باید کنترل شود
جمعبندی صنعتی
نتایج این بررسی نشان میدهد:
- چسبندگی مناسب بهتنهایی برای دوام پوشش کافی نیست
- سیل کردن پوششهای پاشش حرارتی با رزین اپوکسی یک راهکار مؤثر و اقتصادی برای افزایش مقاومت به خوردگی است
- این روش بهویژه برای تجهیزات در محیطهای خورنده، دریایی و صنعتی توصیه میشود
❓ پرسشهای متداول
آیا رزین اپوکسی بهعنوان پوشش نهایی استفاده میشود؟
خیر. در این کاربرد، رزین اپوکسی بهعنوان سیلانت برای پر کردن تخلخلها و ترکهای ریز استفاده میشود، نه بهعنوان یک لایه پوششی ضخیم مستقل.
استفاده از رزین اپوکسی چه تأثیری بر چسبندگی پوشش دارد؟
رزین اپوکسی با نفوذ به نواحی معیوب پوشش، پیوند مؤثر بین پوشش و زیرلایه را حفظ کرده و پایداری چسبندگی را افزایش میدهد.
آیا این روش برای محیطهای دریایی مناسب است؟
بله. نتایج نشان میدهد که سیل کردن پوششها با رزین اپوکسی، مقاومت به خوردگی در محیطهای حاوی یون کلر را بهطور محسوسی افزایش میدهد.
آیا نوع آلیاژ پوشش اهمیت دارد؟
بله. اگرچه آلیاژهای مختلف رفتار متفاوتی دارند، اما اثر اصلی بهبود مقاومت خوردگی در این بررسی ناشی از استفاده از رزین اپوکسی بوده است.
مهمترین نکته در اجرای این روش چیست؟
آمادهسازی مناسب سطح و انتخاب رزین اپوکسی با قابلیت نفوذ بالا، مهمترین عامل موفقیت در سیل کردن پوششهای پاشش حرارتی است.
