پوشش ها به سه طریق مانع خوردگی سطح می شوند.
- روش آند یا کاتدی فدا شونده الکتروشیمیایی
- سدی ممانعتی
- روش شیمیایی
عملکرد پوشش ها به هر سه روشی که در بالا ذکر شد به چند عامل بستگی دارد :
- جنس سطح و سازه
- آماده سازی مناسب سطح شامل چربی و شستشوی سطح با روش های پیشنهاد شده مناسب و ایجاد پروفیل های مناسب به وسیله ذرات ساینده مناسب
- طراحی فرمول مناسب رنگ با توجه به شرایط آب و هوایی و جوی
- محلول های شیمیایی محیط
- در نظر گرفتن ضخامت فیلم خشک مناسب
- روش های اجرای مناسب پوشش
آماده سازی سطح قبل از پوشش در کیفیت چسبندگی پوشش و همچنین ممانعت خوردگی نقش مهمی دارد
جهت مقاومت پوشش ها نسبت به آب یا سیستم های پوششی پیشنهادی حهت مخازن نگهداری انواع آب های آشامیدنی شور یا شیرین
حتما بایست پارامترهای ممانعت سد شوندگی را در پوشش های پیشنهادی دید و طراحی فرمولاسیون این نوع پوشش و هم چنین مکانیزم کیور شدن و تشکیل فیلم به نحوی باشد که فیلم حاصل خاصیت سد شوندگی داشته باشد.
طرح شماتیکی نوع کیور شدن و تشکیل فیلم پوشش های حلالی و آب پایه مورد استفاده :
تمامی پوشش هایی که میخواهند سطح را از خوردگی حفظ کنند باید سد محکمی بین الکترولیت و سطح مورد نظر باشند.
در صورت رعایت کردن درصد مناسب پیگمنت وادتیو دیسپرس و لولینگ و همچنین نوع آنها و سایر اجزا تشکیل دهنده فیلم و انتخاب حلال مناسب که بصورت متعادل سطح را ترک کند و فیلم خشک یکنواختی تشکیل میشود که این حالت یکنواختی فیلم کمک به غیر نفوذ بودن اکسیژن و رطوبت مینماید.
شماتیک کلی از تشکیل فیلم خشک رنگ در اثر تبخیر حلال که حلال رنگ اینجا آب بوده طبق اطلاعات مندرج در sspc painting manual volume-1
عمل نفوذ کردن رطوبت و اکسیژن از فیلم پوشش های تشکیل شده با سرعت بیشتری میباشد.
نفوذ یونها، محلول ها، نمکها با سرعت کمتر انجام می گیرد.
یک پوشش سدی ممانعتی بایست توانایی محافظت سطح را بصورت چندین سال داشته باشد.
عملکرد پوشش ها در طول زمان و قابلیت سدی ممانعتی آنها به عوامل زیر بستگی دارد :
- رزین انتخابی مورد استفاده و عدم نفوذ فیلم حاصله
- نوع عامل پخش کننده پیگمنت
- حلال مناسب امل هم تراز کننده پیگمنت و افزودنی های لازم
- طراحی یک فرمول مناسب رنگ
- آماده سازی مناسب سطح
- کیفیت اجرا
- شرایط محیطی
هیچ پوشش آلی با معدنی وجود ندارد که بصورت کامل غیر قابل نفوذ به الکترولیت باشد.
حتی در قسمت هایی که سطح در معرض محلول نیست اکسیژن هایی که در بایتدر وجود دارد مثل الکترولیت عمل میکند و در اثر اختلاف غلظت اکسیژن مهاجرت اکسیژن به داخل فیلم انجام می شود.
این عمل مهاجرت اکسیژن با نمک های محلول در اثر اختلاف غلظت با توجه به شکل ایجاد پدیده بایستر کمک میکند.
فیلم محافظتی در ضخامت های بالاتر اعمال شود.
اگر درست اجرا نشود یا فیلم ممانعت کننده خوب نباشد مشکل بصورت کرک یا دیسباند دیده میشود.
عدم رعایت فرمول صحیح ویا اجرای نادرست پوشش میتواند منجر به عیب های زیر نیز در پوشش گردد.
بروز هر کدام از این عیب ها باعث کم شدن مقاومت خوردگی رنگ میشود.
آن بیشتر بدلیل این می باشد که نفوذ پذیری رنگ و فیلم تشکیل شده بدلیل عیب های پیش آمده کم شده است.
لیست تست هایی که اعلام شده در فوق
میتواند در تاثیر گذاشتن پوشش جهت حفاظت خوردگی مخصوصا ب روش سدی ممانعتی نقش داشته باشند.
بعنوان مثال :
این بودن سختی پوشش یکی از عواملی هست که میتواند در نفوذ پذیر بودن فیلم نقش داشته باشد. البته لازم به ذکر هست این پارامتر همیشه تعیین کننده نیست. مواردی میتواند باشد فیلم انعطاف پذیر بوده و غیر قابل نفوذ.
یا مواردی مثل افت براقیت ، پایین بودن چسبندگی یا کرکینگ عواملی هستند که نشان دهنده تخریب بافت فیلم می باشند و نفوذ پذیری فیلم را بیشتر میکنند. هم چنین از Federal specification AA1553 جهت مقاومت قلیایی میتوان استفاده کرد.
مخصوصا زمانیکه محیط مورد مطالعه اب دریا باشد. اما چند پارامتر دیگر در افزایش قابلیت پوشش های سدی ممانعتی بسیار مهم هست :
یکی از این پارامترها کاهش ضریب اصطکاک میباشد.
با توجه به نوع رنگ و کاربرد آن پوشش میتوان ضریب اصطکاک را پایین آورد.
این کار بوسیله استفاده از نمک های استئارات، پلی اتیلن های میکرونیزه ، فلورو پلیمرها ، وکس پلی الفین با نقطه ذوب پایین ، گلایکول استرها و الکل استرها امکان پذیر هست.
ضریب اصطکاک
Coefficient Friction
یکی از تست های تاثیر گذار و مهم در تعیین مقاومت سدی ممانعتی پوشش هست و طبق
Astm4518 ضریب اصطکاک استاتیکی و طبق Astm D1894 ضریب اصطکاک استاتیکی و دینامیکی اندازه گیری می شود.
پارامتر بعدی که میتواند در حفاظت خوردگی سدی ممانعتی موثر باشد بحث غلظت حجمی رنگدانه میباشد.
PVC
غلظت حجمی رنگدانه :
یکی از فاکتور های مهم هست که در طراحی فورمولاسیون در نظر گرفته میشود. مخصوصا زمانیکه پیگمنت ها از نقطه نظر ممانعت و باز دارنده خوردگی بخواهد مقایسه شود.
براساس ISO4618
غلظت حجمی پیگمنت عبارتست از غلظت حجمی پیگمنت + غلظت حجمی اکستندر و فیلر تقسیم بر غلظت حجمی کل مواد غیر فرار در رنگ یعنی غلظت حجمی پیگمنت و فیلر و غلظت حجمی غیر فرار بایندر
این مشخصه یعنی pvc مانند فاکتور های در صد وزنی بیان کننده مقدار پیگمنت و مواد پر کننده هست ولی گویاتر بخاطر اینکه جرم ویژه رو هم در قلب خود آورده هست.
دو فاکتور تعیین کننده در pvc از خواص فیزیکی پیگمنت های بازدارنده مهم میباشد.
آن دو فاکتور وزن مخصوص و میزان جذب روغن پیگمنت ها میباشد.
بر اساس پارامتر pvc میتوان به آسانی درباره ویژگی های مکانیکی ، قابلیت عبور بخار آب از درون لایه ها و همچنین در مورد توانایی یک پوشش مخصوص خفاظت خوردگی اظهار نظر نمود.
نمودار فوق بررسی ایجاد نقص نسبت به زمان را در یک نوع پوشش های لاتکس بررسی کرده.
با توجه به نمودار فوق جاهاییکه pvc>cpvc میباشد پوشش در نتیجه بمرور زمان دچار نقص شده است. ولی قسمت هایی از نمودار که pvc<cpvc بوده بمرور زمان پوشش پایدار بوده است. لازم به توضیح هست منظور از cpvc: غلظت حجمی بحرانی رنگدانه میباشد. بر این اساس میتوان بیان کرد رفتار ممانعت خوردگی پیگمنت ها براساس رنج pvc آنها بصورت عملکرد بهینه ارائه شده است. این رنج pvcبهینه اصطلاحا Formulation windowsنامیده میشود.
نمودار فوق عملکرد مقاومت سالت اسپری چند پیگمنت را در پایه آلکید بررسی کرده است.
با توجه به نمودار میبینیم زینک کرومات ها در پایه آلکید عملکرد بهتری از خود نشان داده است.
پیگمنت های سدی ممانعتی : barrier pigment
پیگمنت ها بطور عموم نقش ایجاد فام در پوشش را ایفا می کنند.
بعضی پیگمنت های ویژه بنا به شکل و ساختار هندسی که دارند میتوانند به صورت ساختار محکم و فشرده در سطح فیلم شکل بگیرند.
مثل MIO
لایه های ورقه ای استیل یا برنز
الومنیوم فلیک
زینک فلیک
گلس فلیک
میکا
تالک
شکل شماتیکی زیر بیانگر این موضوع می باشد :
همنطور که در شکل نشان داده شده مسیر عبور آب در حالتی که پیگمنت ورقه ای هست طولانی مبیباشد و زمانیکه این ورقه ها لابه لای هم بیفتند و لبه پوشانی کنند سد نسبتا محکمی در مقابل عبور مایعات ایجاد میشود.
پس تا اینجا بیان شد ممانعت سدی پیکمنت ها میتواند بخاطر شکل هندسی آنها باشد. پارامتر دیگر که نقش پیگمنتها را در سدی ممانعتی بودن میتواند داشته باشد ساختار شیمیایی خود پیگمنت و یا محصولات واکنش پیگمنت در محیط بستر فولاد یا پلیمرهای مربوطه میتواند باشد. مثل پیگمنت زینک فسفات
قبل از اینکه وارد مبحث پیگمنت زینک فسفات شویم لازم به توضیح هست در ارائه سیستم های پوششی لایه آستر علاوه بر قابلیت چسبندگی مناسب به زیر آیند پیگمنت ها قابلیت فدا شوندگی و محافظت آندی داشته باشند.
آستری پارامتر های ممانعت شوندگی را دید بهتره ولی بعضی موارد نمیشود در استری هم فدا شوندگی و هم سدی ممانعتی را یکجا آورد.
بنابر این اصل لایه میانی علاوه بر قابلیت های تعریف شده از قبیل جسبندگی و...
قابلیت سدی ممانعتی بایست داشته باشد یکی از پودر هایی که نه بخاطر شکل هندسی
بلکه بخاطر ساختار شیمیایی محصولات واکنش ایجاد حفاظت سدی ممانعتی و شیمیایی خوردگی میکند زینک فسفات میباشد.
Zn3(po4)23Feo—>Fe3(po4)2+3Zno
زمانیکه زینک فسفات در معرض اکسید آهن قرار میگیرد طرف دوم واکنش همانطور که مشاهده میکنید :
۱-فسفات آهن که عامل چسبندگی بخاطر شکل ذرات و مورفولوژی بهبود چسبندگی را باعث میشود.
۲-اکسید روی تشکیل شده در اثرمعرض قرار کرفتن محیط اسیدی نمک های خنثی تشکیل میدهد.
و در اصل خنثی کننده عوامل اسیدی خورنده میباشد.