خوردگی فلزات

[aliamirizarandi]

[h=2][FONT=&quot]مسئله خوردگی فلزات همواره در طول تاریخ زندگی بشر از اهمیت و توجه فراوانی برخوردار بوده است. یکی از این فلزات آهن می‌باشد که انسان­ها نتوانستند ماده‌ی جایگزین آن را پیدا کنند؛ و برای فرار ازاین معضل هزینه‌های فراوانی در جهت کاهش خسارات خوردگی در طول تاریخ پرداخت کرده‌اند؛ بطوریکه امروزه شاهد آن هستیم که هزینه مبارزه با خوردگی در جهان چیزی بالغ بر 1800 میلیارد دلار در سال می باشد [/FONT]][FONT=&quot]1[/FONT][[FONT=&quot].[/FONT][FONT=&quot][/FONT][/h] [h=2][FONT=&quot]پوشش و ضروررت آن[/FONT][/h] [h=2][FONT=&quot]اگر به اطراف خود بنگرید پوشش‌ها همه جا هستند. پوشش‌ها روی دیوارها ، کابینت‌ها، خودروها، وسایل منزل، وسایل الکتریکی و ... می‌باشد. نیازهای موظفی و زینتی پوشش‌ها یک طیف وسیعی از آنها را ایجاد کرده است. ظاهر(براق، متالیک، دارای رنگدانه[FONT=&quot][1][/FONT]، شفاف و ...) و کارایی (مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و ...) پوشش‌ها حائز اهمیت می‌باشد. پوشش‌های آلی مخلوطی از ترکیبات شیمیایی می‌باشند که شامل پیونده[FONT=&quot][2][/FONT]، ترکیبات فرار، رنگدانه ها و افزودنی ها می‌باشند. یکی از وظایف مهم پوشش‌ها حفاظت از زیرآیند فلزی در مقابل خوردگی می‌باشد. سال 1995 خسارت سالیانه ناشی از خوردگی در آمریکا 296 بیلیون دلار گززارش شد. از اینرو تلاش جهت بهبود حفاظت خوردگی از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد. در خوردگی فلزها واکنش‌های شیمیایی و الکتروشیمیایی اتفاق می‌افتد. یک سل الکتروشیمیایی زمانی تشکیل می‌شود که دو جسم مختلف فلزی بوسیله اتصال الکتریکی در یک الکترولیت قرار گیرند. با تشکیل سل الکتروشیمیایی واکنش‌های آندی(اکسایش) و کاتدی(کاهشی) آغاز می‌شوند:[/FONT][/h] [h=2] [FONT=&quot][/FONT][/h] [h=2][FONT=&quot]برای جلوگیری از خوردگی فلز و متوقف نمودن آن روش‌های گوناگونی وجود دارد که یکی از این روش‌ها ایجاد پوشش روی فلز می‌باشد. البته روش‌های دیگری نیز وجود دارد. ابتدا در سال 1950 معتقد بودند که پوشش با توجه یه خاصیت سدگری[/FONT][FONT=&quot][3][/FONT][FONT=&quot] خود موجب دور نگه داشتن آب و اکسیژن از زیرآیند فلزی می‌شود اما بعدها [/FONT]Mayne[FONT=&quot] متوجه شد که نفوذپذیری فیلم به گونه ای است که مقدار آب و اکسیژن منتقل شده از میان فیلم خیلی بیشتر از اکسیژن مصرفی در خوردگی فلز می‌باشد و دریافت که سدگری پوشش عامل موثر در مقاومت خوردگی فلز نمی‌باشد و فهمید که رسانایی الکتریکی لایه های پوشش مقاومت خوردگی را کنترل می‌کند. بطوریکه پوشش با رسانایی بالا دارای مقاومت به خوردگی کمی است و برعکس. مفاهیم جاری در مورد حفاظت خوردگی بوسیله فیلم سالم برپایه کار فانک می‌باشد. بر اساس آن در محیط‌های آبی عامل چسبندگی بعنوان یک عامل موثر شناخته می‌شود. زمانیکه چسبندگی تَر فیلم ضعیف باشد ، آب و اکسیژن حل شده در آب در تماس مستقیم با فلز قرار می‌گیرند و خوردگی آغاز می‌شود. با پیشرفت خوردگی ، یون های هیدروکسید و آهن تولید می‌شوند که موجب ایجاد یک سل اسمزی زیر پوشش می‌شود. این فشار اسمزی باعث ایجاد یک نیرو زیر پوشش می‌شود که سبب جداشدن پوشش می‌گردد. این فشار اسمزی 2500 تا 3000 کیلو پاسکال می‌باشد درحالیکه مقاومت پوشش 6 تا 40 کیلو پاسکال می‌باشد. درنتیجه[/FONT] [FONT=&quot]تاول تشکیل می‌شود. آب جذب شده توسط پوشش باعث ایجاد تنش درون پوشش می‌شود و پیوندهای بین پوشش و فلز از بین می‌رود و پوشش از سطح جدا می‌شود. یکی از عوامل موثر بر روی عبورپذیری اکسیژن از میان فیلم و درنتیجه مقاومت به خوردگی ، دمای انتقال شیشه‌ای[FONT=&quot][4][/FONT] ([/FONT][FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]) است. معمولا برای تهیه پوشش دمای [/FONT][FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot] بالای دمای کاربردی پوشش طراحی می‌شود. درجه اتصالات عرضی بالا سبب کاهش عبورپذیری آب و اکسیژن از میان فیلم می‌شود. علاوه بر این عوامل ، حلالیت اکسیژن و آب در فیلم نیز موثر خواهد بود. عوامل متعدد دیگری نیز وجود دارد ، پلیمرهای آبدوست نسبت به پلیمرهای غیرآبدوست دارای عبورپذیری کمتری می‌باشد که بدلیل وجود پیوندهای هیدروژنی ، حجم آزاد کاهش می‌یابد. عوامل موثر بر عبورپذیری آب همان عوامل تاثیرگذار در عبورپذیری اکسیژن از میان فیلم می‌باشند اما عوامل دیگری نیز علاوه بر آنها وجود دارد. بطور مثال حلالیت آب نسبته به حلالیت اکسیژن در فیلم بیشتر است و این حلالیت بیشتر سبب افزایش عبورپذیری می‌شود. آب می‌تواند بعنوان یک نرم‌کن برای پوششی مثل اپوکسی آمین و پلی‌یورتان عمل نماید. متورم شدن پوشش توسط آب موجب افزایش تنش‌های داخلی می‌گردد که منجر به جدایش فیلم می‌شود. زمانی که پوشش تحت مراحل چرخه تَر و خشک قرار می‌گیرد ، این تنش‌های داخلی تشدید می‌شوند. حضور گروه‌های نمکی بر روی پلیمر ، حلالیت آب در پوشش را افزایش می‌دهد. وجود رنگدانه در فیلم روی عبورپذیری آب و اکسیژن از میان فیلم تاثیر بسزایی دارد بطوریکه با افزایش مقدار رنگدانه در فیلم ، عبورپذیری کاهش می‌یابد تا زمانیکه به نقطه بحرانی غلظت حجمی رنگدانه برسیم. علاوه بر مقدار رنگدانه ، نوع و شکل رنگدانه نیز روی عبورپذیری تاثیر مستقیم دارد. رنگدانه‌های صفحه‌ای شکل کمترین عبورپذیری آب و اکسیژن را سبب می‌شود. با توجه به نیازهای مورد انتظار معمولا امکان بدست‌آوردن همه این کیفیت‌ها در یک لایه پوشش وجود ندارد از این رو معمولا پوشش‌ها بصورت چندلایه مورداستفاده قرار می‌گیرند که هرکدام از این لایه‌ها وظیفه یا وظایف خاصی دارند. لایه آستری جهت ایجاد چسبندگی و مقاومت در برابر خوردگی مورداستفاده قرار می‌گیرد. لایه‌های میانی و رویه بترتیب برای کاهش نفوذپذیری و ایجاد ظاهر پوشش بکار می‌رود. حال اگر آب و اکسیژن از میان فیلم عبورکند و به سطح فلز برسد ، خوردگی شروع می‌شود. اگر چسبندگی تر آستری به فلز کافی نباشد ، آب زیر پوشش دچار خزش می‌شود و باعث جداشدن پوشش از سطح می‌شود. این عیب را جدایش کاتدی گویند. کنترل جدایش کاتدی نیازمند چسبندگی تر و مقاومت در برابر صابونی‌شدن مناسب می‌باشد [/FONT][FONT=&quot]][/FONT][FONT=&quot]1[/FONT][FONT=&quot][[/FONT][FONT=&quot]. [/FONT][/h]

---

[FONT=&quot][FONT=&quot][1][/FONT][/FONT][FONT=&quot] Pigment[/FONT]

[FONT=&quot][2][/FONT] [FONT=&quot]Binder[/FONT]

[SUP][FONT=&quot]1[/FONT][/SUP][FONT=&quot]Barrier[/FONT]

[FONT=&quot][FONT=&quot][4][/FONT][/FONT][FONT=&quot] [/FONT][FONT=&quot]Glass Transition Temperature[/FONT]