تأثیر پوشش‌های فسفاته بر روی فولاد گالوانیزه

در خصوص تاثیر پوشش های فسفاته بر روی فولاد گالوانیزه چه می دانید؟ فسفاته کردن سطح فلز به طور گسترده ای برای بهبود چسبندگی رنگ ، مقاوت در برابر خوردگی و روانکاری و برای ارائه عایق الکتریکی استفاده میشود .

فرآیند فسفاته کردن شامل انحلال یک فلز پایه در محلول اسیدی فسفات های اولیه محلول با هیدرولیز بعدی این فسفات ها و رسوب فسفات های سوم نامحلول است.

حمام های فسفات برای فولاد ملایم و روی ، معمولا حاوی کاتیون های

هستند .  Zn2+ , Fe2+, Mn2+

از این رو فسفات های سوم این پوشش بیشترین ترکیبات پوشش های فسفات را تشکیل میدهند. عملکرد اصلی پوشش آلی محافظ ، جلوگیری از خوردگی زیر لایه های فلزی است.

پوشش های جدیدی ساخته شده اند که ممکن است در بسیاری از محیط های تهاجمی که در آن مولد فلزی در حین کار در معرض قرار میگیرند، به طور مؤثرتری مقاومت کنند.

این ارزیابی با استفاده از طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیاییEIS  امکان پذیر است.

طیف سنج امپدانس الکتروشیمیاییEIS یک روش مفید برای مطالعه عملکرد خوردگی  فلزات پوشش داده شده پلیمری است .

نمونه های زیادی را میتوان پیدا کرد که استفاده از  EISرا برای مقایسه عملکرد پوشش های مختلف بر روی فلزات نشان میدهد.

با این حال استفاده از EISبرای مطالعه اثر پیش تصفیه بر عملکرد کل سیستم پوشش فلز\ پیش تصفیه به ندرت منتشر شده است.

مکانیسم کلی برای تخریب پوشش و خوردگی بستر با افزایش جذب الکترولیت ، ایجاد تخلخل میکروسکوپی و افزایش رسانایی یونی ، در پوشش و به دنبال آن خوردگی در سطح پوشش فلزی مشخص میشود. در ادامه این مقاله به بررسی تاثیر پوشش های فسفاته بر روی فولاد گالوانیزه خواهیم پرداخت.

در طی چندین سال ، پیش تصفیه های زیادی برای بهبود چسبندگی پلیمر به سطوح فلزی مورد بررسی قرار گرفته است. چشبندگی پلیمر ها به خصوصیات سطوح فلزی بستگی دارد که شامل زبری سطح ، آلاینده های سطحی ، ماهیت پیوند های شیمیایی روی سطوح و غیره است.

 

آزمایش تاثیر پوشش های فسفاته بر روی ورق فولاد گالوانیزه

نمونه های فولاد گالوانیزه‌(GS)  برای اعمال انواع مختلف پوشش های فسفاته استفاده شد.

پنل های GS50.75  میلیمتر برای آزمایش استفاده شد. چربیگیری با تری‌کلرواتیلن انجام شد. و سپس پانل ها در محلول های 2.5  درصد تری‌سدیم‌فسفات در دمای 75درجه سانتیگراد به مدت 10  دقیقه با آب جاری و سپس با آب مقطر شستشو داده شدند و سپس سطوح را با اسید H2so4  دو درصد اچ کردند. به مدت 1دقیقه قبل از فرآیند پوشش اچ کنید . عملیات پوشش تبدیلی در ترکیبات مختلف حمام با غوطه‌ور نمونه ها انجام شد.

 

فورمولاسیون حمام

 

پس از فسفاته کردن و استفاده از پوشش های فسفاته ، پانل ها در آب مقطر غوطه ور شدند و اجازه داده شد تا درجریان هوای داغ در دمای 333-323کلوین خشک شوند. ضخامت پوشش روی سطح آهن گالوانیزه با الکتروفیزیک 600FN  اندازه گیری شد. سپس یک اکسید قرمز اپوکسی پلی آمید پوشش پرایمری به ضخامت 50میکرومتر بر روی تمام سطوح فراوری شده از آهن گالوانیزه داده شد و به مدت 21روز در دمای اتاق عمل کرد.

آزمایش قرار گرفتن در معرض اسپری نمک مطابق با ASTM B 117انجام شد.

پانل ها در فواصل دوره ای بازرسی شدند و بر اساس ظاهر بصری رتبه بندی شدند.

برای اندازه گیری EIS، لوله های شیشه ای روی پانل های پوشش داده شده نصب میشدند تا مساحت 1سانتی متر مربع را در معرض دید قرار دهند.

سپس محلول Nacl  ۳ درصد به لوله شیشه ای اضافه شد. در حین اندازه گیری ، فویل پلاتین و الکترود های کالامل اشباع شده در لوله شیشه ای حاوی محلول ۳ درصد Naclقرار داده شدند .محدوده فرکانس بین 104  هرتز و 1-10مگاهرتز

با استفاده از مدولاسیون ولتاژ سینوسی <20  میلی ولت قرار دارد. برای این آزمایش از تحلیلگر امپدانس PARمدل 6310استفاده شد.

آزمایش کشش روی سطح GI  و سطح فسفاته پیش تیمار شده با سطح GIبا پوشش آلی با استفاده از تانسومتر مدل 20انجام شد.

مطالعات SEMبر روی سیستم فوق با استفاده از مدل HITACHI S 3000Hانجام شد.

در خصوص پوشش های فسفاته می توان اینطور گفته که در این مقاله تلاش شده است تا نتایج EISبا اثر آغازگر استفاده شده بر روی سطوح گالوانیزه شده استفاده شده با پیش تیمار فسفات مرتبط کنیم . ویژگی های خوردگی پوشش ها از طریق آزمایش های غوطه وری انجام شده در محلول Nacl  ۳ درصد ، پاشش نمک و ضربه خوردگی از نظر وابستگی زمانی پارامترهای مشخصه مورد بررسی قرار گرفت.

 

نتایج و مباحث

شکل 6-1نشان میدهد که نمودار امپدانس برای پیش تصفیه و سطح GSرنگ شده در طول غوطه وری در Nacl  ۳ درصد در زمان های مختلف قرار گرفتن به دست آمده است. برای تعیین تأثیر آماده سازی سطح ، ما باید طیف نمونه ها را باهم مقایسه کنیم تا مراحل زوال مشخص شود.

 

رفتار الکتروشیمیایی پوشش اپوکسی پلی امید روی سطح GSبه ضخامت لایه پلیمری اعمال شده بستگی دارد.

در ساعت اول ، پس از غوطه ور شدن در محلول Nacl  ۳درصد ، نمودار امپدانس با تکام محدوده فرکانسی بررسی شده بسیار خازنی است.

پس از 24ساعت ، مقادیر امپدانس در تمام نمونه ها به دلیل بدخی انتخاب ها کاهش می یابد.

پس از 7دوز قرار گرفتن در معرض ، مشاهده میشود که امپدانس پوشش های تبدیل نوع مانع که می تواند به فرآیند انتقال یون\ آب از طریق پرایمر نسبت داده شود. مقلدیر امپدانس برای سیستم پوشش Zبه ترتیب در محدوده ۶´۵ به توان ۵ ، ۵´۱۰ به توان ۶ و ۲´۱۰ به توان ۸ سانتیمترمربع اهم  برای نمونه شاهد  GS، فسفاته روی و پوشش های فسفاته اصلاح شده با کلسیم بود.

سیستم اصلاح شده منگنز پس از 7روز افزایش کمی در محدوده فرکانس ۵´۱۰ به توان ۷ به ۱´۱۰ به توان ۸ سانتی مترمربع اهم پس از  7روز به دلیل تشکیل لایه محافظ فسفاته غیرفعال بین سطح سطحی و زیر لایه پوشش داده شده نشان میدهد.

هارویاما و آساری از اثر تخریب نمونه های پوشش داده شده حمایت کردند.

این اثر به شدت با ناحیه لایه لایه شده نمونه های پوشش داده شده مرتبط بود. به غیر از منگنز اصلاح شده ، همه سیستم های کاهشی در مقادیر امپدانس نشان میدهند.

سیستم فسفاته اصلاح شده با منگنز با پوشش آلی دارای محدوده مقاومتی بیش از یک مرتبه بزرگتر از سیستم پوشش کلسیم اصلاح شده و پوشش های فسفاته روی است.

در مقابل پس از 15و 30 روز قرار گرفتن در معرض در محلول Nacl  ۳ درصد ، افزایش حاشیه ای در مقادیر امپدانس وجود دارد. این میتواند به دلیل رسوب فسفاته های سوم نامحلول باشد.

از مطالعه SEMبسیار مشهود است که Mn2+در حمام فسفات اصلاح شده منگنز به طور مؤثر در ساختار کریستالی گنجانده شده است.

بنابراین از مشاهدات فوق نتیجه گرفته میشود که حمام فسفات اصلاح شده با منگنز پوشش های قابل قبولی را بر روی سطوح روکش روی و گاوانیزه ارائه میدهد.

و علاوه بر آن به وضوح ماهیت بازدارندگی حمام فسفات را نشان میدهد که از محدوده مقاومت ۳´۱۰ به توان ۸ و ۱.۵´۱۰به توان ۸ سانتیمتر مربع اهم به مدت 15  الی 30روز مشهود است.

اما بعد از 50روز قرار گرفتن در معرض، کاهش ناگهانی مقادیر امپدانس فسفات توسط اثر کمپلکس آنیون های فسفات باشد.

در روند های کلی ، حمام فسفات اصلاح شده با منگنز عملکرد بهتری را هم در  آزمایش امپدانس و هم در آزمایش اسپری نمک نشان میدهد.

 

آزمایش نمک پاشی

در خصوص تاثیر پوشش های فسفاته می توان اینطور اظهار کرد که نتایج به دست آمده پس از قرار گرفتن در معرض 720ساعت نشان میدهد عدم وجود محصولات خوردگی سفید در نمونه های پوشش داده شده با پرایمر اصلاح شده منگنز ، سیستم های اصلاح شده با کلسیم و فسفات روی است.

پوشش های تبدیلی به تنهایی بر پایه روی ، کلسیم و منگنز به ترتیب 8  ،48 و 72ساعت دوام آوردند.

 

SEM

شکل 10-7مطالعات مورفولوژی سطح روی سطح GSو سطوح GSفسفاته خلاصه میکند. از روی شکل ها مشاهده میشود که پوشش های فسفات اصلاح شده با کلسیم به طور یکنواخت در سرتاسر سطح توزیع شده اند و الگوی رسوب دندریت دارد.

طول متوسط ساختار سوزنی حدود 20میکرون است . با این حال در سیستم پوشش فسفات روی ، پوشش غیر یکنواخت است و به طور تصادفی در سطح GSتوزیع میشود.

در خصوص پوشش های فسفاته می توان اینطور اظهار داشت که دانه ها در طبیعت کروی هستند . علاوه بر این ، رسوب در طبیعت انتخابی است. سیستم اصلاح شده منگنز ترکیبی از ساختار های سوزنی و کروی را نشان میدهد که به طور یکنواخت در سراسر سطح توزیع شده است . این پوشش خاص محافظت در برابر خوردگی بهتری  نسبت به سایر پوشش ها نشان میدهد که ممکن است به دلیل کاهش تخلخل و زبری باشد.

 

چسبندگی

جدول 1مقادیر چسبندگی پوشش پرایمر اکسید قرمز اپوکسی پلی آمید را بر روی پوشش های مختلف فسفات خلاصه میکند .

یکی از عوامل مهم برای چسبندگی مواد پوششی به زیر لایه ، پایداری آن در مواجه با آب یا رطوبت زیاد است.

از آزمایش مشاهده میشود پوشش های روی فسفات روی. سطح GSبه دلیل ماهیت کمتر متخلخل ، شکست منسجمی روی ماتریس میشوند.

در حالی که پوشش فسفات اصلاح شده با منگنز به دلیل ماهیت متخلخل بیشتر و عملکرد روی ماتریس GS، خواص چسبندگی را افزایش میدهد.

ون اویج و همکاران از خواص چسبندگی بهبود یافته نمونه های پوشش داده شده در حضورMn2+پشتیبانی میکند.

در مورد تاثیر پوشش های فسفاته  بر روی فولای گالوانیزه می توان اینطور اظهار کرد که علاوه بر این به وضوح مشهود است که تمیز کردن قلیایی به دنبال اچ اسید قبل از عملیات پوشش تبدیلی ، چسبندگی پوشش آلی را به دلیل حذف آلودگی های آلی قوی و حذف لایه اکسید بهبود میبخشد.

 

نتیجه گیری آزمایش تاثیر پوشش های فسفاته بر روی فولاد گالوانیزه

۱-پیش تیمار سطحی با سیستم فسفات اصلاح شده منگنز در سطح GIنسبت به سیستم اصلاح شده کلسیم و فسفات روی تا آنجایی که به حفاظت در برابر خوردگی مربوط میشود  است .

۲-تمیز کردن قلیایی با اسید اچ چسبندگی پوشش های آلی را به دلیل حذف آلودگی های آلی قوی و تغییر لایه اکسید بهبود می بخشد.

۳-افزودن منگنز به حمام فسفاته خواص چسبندگی را در مقایسه با حمام افزودن کلسیم و فسفاته روی افزایش میدهد.

۴-مطالعه SEMنشان میدهد که ماهیت رسوبات در سیستم فسفات روی غیر یکنواخت و در سیستم فسفات اصلاح شده با کلسیم و منگنز یکنواخت است.

جمع بندی

شرکت کیمیاگران مبین ری در تولید چربیگیر نیاز های مشتریان را مدنظر قرار میدهد. شما می توانید پوشش های فسفاته روی و  پوشش های فسفاته آهن کیمیاگران مبین ری را در صفحه محصولات سایت مشاهده بفرمایید.