bi metal
عضو جدید
روشهاي کنترل خوردگي 6 روش مي‌باشد:
طراحي، انتخاب مواد، پوشش، استفاده از بازدارنده، حفاظت کاتدي و آندي.
در دنيا بر روي نانوپوشش‌ها بسيار کار شده است و نانوپوشش‌هاي بسياري گسترش پيدا کرده است. اما نفوذ نانوتکنولوژي در روشهاي ديگر کنترل خوردگي بسيار ضعيف بوده است.
نانوپوشش‌ها
پوششهاي نانوهيدروکسي آپاتيد
براي ايمپلنتهاي مورد استفاده در بدن انسان شرکت (Informat Corporation) IMCO با استفاده از تکنيک الکتروفورتيک در دماي محيط نانوساختار هيدروکسي آپاتيد را بر روي انواع ايمپلنتها پوشش مي‌دهد. اين ايمپلنتها از جنس Ti6Al4V است که کاربردهاي مختلف در دندانپزشکي و اورتوپدي دارد. پوشش هيدروکسي آپاتيد به روشهاي قديمي پاشش حرارتي و رسوبدهي شيميايي روي سطح اعمال مي‌شد.
فوايد استفاده از اين پوششها
افزايش استحکام باند: در روشهاي قبلي اعمال هيدروکسي آپاتيد، استحکام چسبندگي پوشش بسيار پايين است. در روش پاشش حرارتي MPa30 و در رسوبدهي شيميايي MPa 14 است. اما اين روش باعث مي‌شود که استحکام چسبندگي به حدود MPa60 برسد.
بهبود مقاومت خوردگي: اين پوششهاي نانويي 100% فشرده و 100% کريستالي است، که باعث مي‌شود مشکل انحلال آمورفي اين پوشش حل شود و البته فشرده بودن باعث مي‌شود که مايعات بدن تحت تماس با فلز قرار نگيرند. جريان پلاريزاسيون خوردگي در اين حالت 300 بار کمتر از حالتي است که به دو روش قديمي پاشش حرارتي و رسوبدهي شيميايي پوشش داده شده است.
پوششهاي چند لايه‌اي نانويي براي مصارف نظامي و غيرنظامي
اخيراً پوششهايي گسترش پيدا کردند که داراي چندين لايه هستند که هر لايه در اين پوشش هدف خاصي را دنبال مي‌کنند. اين پوششها با توجه به گزارش‌هايي که شده است داراي مصارف نظامي و غيرنظامي است. اين پوششها هدفهاي چندي را دنبال مي‌کند که عبارتند از:
کاهش هزينه چرخه – عمر .
کاهش هزينه نگهداري تجهيزات .
کاهش آلودگيهاي محيطي (پوششهاي کروماته که آلوده‌کننده محيط زيست هستند).
اين پوششها در چرخنده‌ها، موتورها، سوئيچ‌هاي الکترونيکي و سنسورها کاربرد فراوان دارد. يکي از خصوصيات منحصر به فرد اين پوشش اين است که اگر لازم باشد براحتي از روي سطح برداشته مي‌شود (زماني که پوششها آسيب ديده و بايد عوض شوند). همچنين در بين لايه‌هاي اين پوشش از لايه‌هاي حس‌گر استفاده مي‌شود که قادر است آسيب‌ديدگي مکانيکي و خوردگي را تشخيص دهد.
شرکت NANOMAG، پوششهايي از جنس نانو کامپوزيت که مقاوم در برابر خوردگي مي‌باشد، توليد مي‌کند که اين پوششها جايگزين پوششهاي پايه کروم خطرناک مي‌شود که براي آلياژهاي منيزيم مخصوصاً براي احتياجات صنايع خودروسازي، هوا – فضا و هوانوردي مناسب مي‌باشد. کاهش وزن موتور وسايل نقليه، يک شيوه اساسي براي کاهش مصرف سوخت آنها مي‌باشد. با کم کردن 100 کيلوگرم از وزن، امکان ذخيره سوخت km100/51/0 فراهم مي‌شود و بدين وسيله انتشار مواد نابودکننده محيط زيست کاهش مي‌يابد. منيزيم که يک سوم از آلومينيوم و 80 درصد از فولاد سبکتر است به طور فزاينده‌اي از زمان اولين حضورش در ماشين‌هاي مسابقه در طول سال‌هاي 1920، براي اين هدف استفاده شده است. کاربردهاي آلياژهاي پايه منيزيم هم‌اکنون تا پوششهاي دنده، لوله‌هاي چندشاخه ورودي، و پوششهاي سرسيلندرها نيز امتداد پيدا کرده و حتي چرخ‌ها، بخش‌هاي بدنه و قسمت‌هاي اصلي فرمان را نيز در بر گرفته است. خواصي مانند قدرت بالا نسبت به وزن (در مقايسه با ضريب وزن) و ارتعاش‌گيري خوب (جذب ارتعاش) صدا و لرزش، با استفاده از تکنيکهاي ريخته‌گري تحت فشار، توليد آسان قطعات را به همراه دارد و استفاده متداول و رايجي در بخشهايي مانند هوا – فضا و دستگاههاي الکترونيکي قابل حمل مي‌باشد.
از هدفهاي رشد و توسعه پروژه NaNoMAG فراهم آوردن امکاني مي‌باشد که از طريق آن روکش‌هاي نانوکامپوزيتي (مرکب) که تميز و سازگار با طبيعت هستند شکل گيرد که اقتصادي‌تر و مقرون به صرفه‌تر نيز خواهد بود. همچنين اين پوششها مقاومت‌هاي بهتري هم براي خوردگي و ساييدگي خواهند داشت.
براي ايجاد اين پوششها از روشهاي پلاسمايي رسوب شيميايي بخار (PECVD)، پلاسمايي رسوب فيزيکي بخار (PEPVD) و همچنين تکنولوژي Sol-gel استفاده مي شود.
پوششهاي نانو با يونهاي بازدارنده خوردگي
شرکت ناماديکس (Namadics) بر روي پوششهاي کامپوزيتي فعاليت مي‌کند که اثر حفاظت بسيار خوبي از خود نشان مي‌دهد. اين پوششها با استفاده از تکنيک Layer-by-Layer assembly يا electrostatic self assembly ساخته مي‌شود. در اين پوششهاي نانوکامپوزيتي لايه لايه، يونهاي بازدارنده خوردگي قرار داده مي‌شود تا بتواند با نفوذ به سطح فلز پايه آنها را در برابر خوردگي محافظت کند و لايه انتهايي يک لايه سدکننده سيليکاتي است. اين پوششها نيز حفاظت خوردگي خوبي در مقايسه با پوششهاي کروم نشان مي‌دهد و مي‌تواند جايگزين مناسبي براي آنها باشد(با توجه به اينکه پوشش¬هاي کروم به علت آلودگيهاي زيست محيطي در حال انقراض هست).
پوششهاي استثنايي آلياژي با ساختار نانو مقاوم در برابر خوردگي
تحقيقات انستيتوي شيمي در کنار همکارانشان از انستيتوي Semicondactors (نيمه رساناها) باعث خلق و ابداع تعداد زيادي پوششهاي جديد از آلياژهاي فلزي با ساختار نانو شده‌اند که براي مقاومت در برابر خوردگي فوق‌العاده بالايشان، مورد توجه قرار گرفته‌اند. اين پوششها از طريق پاشش مغناطيسي فلز شکل گرفته‌اند. ساختار نانوکريستالهاي اين پوششها لايه‌هاي اثرناپذير پايدار را به وجود مي آورند که ويژگيهاي ناقص و معيوب پوششهاي قديمي را ندارند. مشاهده شده است که پوششها با ساختار نانوکريستال، نسبت به پوشش ها داراي ساختار بي‌شکل مقاومت بالايي در برابر خوردگي دارند. پاشش مغناطيسي فلز، اين امکان را فراهم مي‌آورد که آلياژهايي از فلزات را که با استفاده از روش هاي قديمي قابل توليد نبودند، به وجود آورد، مانند وقتي که نقطه ذوب يک فلز بالاتر از درجه جوش ديگري مي‌باشد. اخيراً خواصي از آلياژهاي زير مطالعه شده‌اند:
Al-Mg-Cu, Cr-Cr-Mo, Au-Pd-In, Fe-Cr–Ni-Ta, Ni-Cr-Mo
انتخاب مواد
فولاد ضدزنگ با مقاومت خوردگي فوق‌العاده بالا
فولادهاي ضدزنگ کاربردهاي مختلفي مي‌تواند داشته باشد، مشکل اصلي اين آلياژ استحکام پايين آن است که مصرف آن را در کاربردهاي مقابله با خوردگي کاهش مي‌دهد. شرکت Sandvik با استفاده از تکنولوژي نانو و با اضافه کردن نانو ذرات در مرحله ذوب توانسته آلياژهاي فولاد ضدزنگ با مقاومت خوردگي بالا، انعطاف‌پذيري مناسب قبل از عمليات حرارتي و استحکام بالا بعد از عمليات حرارتي توليد کند. با استفاده از اين تکنولوژي مي‌توان فولاد ضدزنگ را جايگزين آلومينيوم کرد. با اين آلياژ قادريم با هزينه کمتر همان استحکام و وزن را بدست آوريم. کاربردهاي قابل تصور براي اين آلياژ در شاسي (بدنه ماشين) سبک وزن، ابزار ورزشي و تجهيزات پزشکي است.
ديگر حوزه ها
در دنيا بر روي حوزه‌هاي حفاظت کاتدي، آندي و ممانعت کننده کار قابل ملاحظه‌اي انجام نشده است. برروي آندهاي فدا براي پيشرفت در اين حوزه‌ها نيازمند ايده‌پردازي و تشکيل جلساتي با حضور متخصصين خوردگي و نانوتکنولوژي مي‌باشد. به عنوان مثال مي توان برروي آندهاي فداشونده تکنولوژي نانو را اعمال کرد(در دانشگاه تهران در پروژه اي در اين راستا تعريف شده است) تا بتوان بازده جريان اين آندها را افزايش داد.
منبع :
شبكه تحليلگران تكنولوژي ايران (حسين توكلي)
طراحي، انتخاب مواد، پوشش، استفاده از بازدارنده، حفاظت کاتدي و آندي.
در دنيا بر روي نانوپوشش‌ها بسيار کار شده است و نانوپوشش‌هاي بسياري گسترش پيدا کرده است. اما نفوذ نانوتکنولوژي در روشهاي ديگر کنترل خوردگي بسيار ضعيف بوده است.
نانوپوشش‌ها
پوششهاي نانوهيدروکسي آپاتيد
براي ايمپلنتهاي مورد استفاده در بدن انسان شرکت (Informat Corporation) IMCO با استفاده از تکنيک الکتروفورتيک در دماي محيط نانوساختار هيدروکسي آپاتيد را بر روي انواع ايمپلنتها پوشش مي‌دهد. اين ايمپلنتها از جنس Ti6Al4V است که کاربردهاي مختلف در دندانپزشکي و اورتوپدي دارد. پوشش هيدروکسي آپاتيد به روشهاي قديمي پاشش حرارتي و رسوبدهي شيميايي روي سطح اعمال مي‌شد.
فوايد استفاده از اين پوششها
افزايش استحکام باند: در روشهاي قبلي اعمال هيدروکسي آپاتيد، استحکام چسبندگي پوشش بسيار پايين است. در روش پاشش حرارتي MPa30 و در رسوبدهي شيميايي MPa 14 است. اما اين روش باعث مي‌شود که استحکام چسبندگي به حدود MPa60 برسد.
بهبود مقاومت خوردگي: اين پوششهاي نانويي 100% فشرده و 100% کريستالي است، که باعث مي‌شود مشکل انحلال آمورفي اين پوشش حل شود و البته فشرده بودن باعث مي‌شود که مايعات بدن تحت تماس با فلز قرار نگيرند. جريان پلاريزاسيون خوردگي در اين حالت 300 بار کمتر از حالتي است که به دو روش قديمي پاشش حرارتي و رسوبدهي شيميايي پوشش داده شده است.
پوششهاي چند لايه‌اي نانويي براي مصارف نظامي و غيرنظامي
اخيراً پوششهايي گسترش پيدا کردند که داراي چندين لايه هستند که هر لايه در اين پوشش هدف خاصي را دنبال مي‌کنند. اين پوششها با توجه به گزارش‌هايي که شده است داراي مصارف نظامي و غيرنظامي است. اين پوششها هدفهاي چندي را دنبال مي‌کند که عبارتند از:
کاهش هزينه چرخه – عمر .
کاهش هزينه نگهداري تجهيزات .
کاهش آلودگيهاي محيطي (پوششهاي کروماته که آلوده‌کننده محيط زيست هستند).
اين پوششها در چرخنده‌ها، موتورها، سوئيچ‌هاي الکترونيکي و سنسورها کاربرد فراوان دارد. يکي از خصوصيات منحصر به فرد اين پوشش اين است که اگر لازم باشد براحتي از روي سطح برداشته مي‌شود (زماني که پوششها آسيب ديده و بايد عوض شوند). همچنين در بين لايه‌هاي اين پوشش از لايه‌هاي حس‌گر استفاده مي‌شود که قادر است آسيب‌ديدگي مکانيکي و خوردگي را تشخيص دهد.
شرکت NANOMAG، پوششهايي از جنس نانو کامپوزيت که مقاوم در برابر خوردگي مي‌باشد، توليد مي‌کند که اين پوششها جايگزين پوششهاي پايه کروم خطرناک مي‌شود که براي آلياژهاي منيزيم مخصوصاً براي احتياجات صنايع خودروسازي، هوا – فضا و هوانوردي مناسب مي‌باشد. کاهش وزن موتور وسايل نقليه، يک شيوه اساسي براي کاهش مصرف سوخت آنها مي‌باشد. با کم کردن 100 کيلوگرم از وزن، امکان ذخيره سوخت km100/51/0 فراهم مي‌شود و بدين وسيله انتشار مواد نابودکننده محيط زيست کاهش مي‌يابد. منيزيم که يک سوم از آلومينيوم و 80 درصد از فولاد سبکتر است به طور فزاينده‌اي از زمان اولين حضورش در ماشين‌هاي مسابقه در طول سال‌هاي 1920، براي اين هدف استفاده شده است. کاربردهاي آلياژهاي پايه منيزيم هم‌اکنون تا پوششهاي دنده، لوله‌هاي چندشاخه ورودي، و پوششهاي سرسيلندرها نيز امتداد پيدا کرده و حتي چرخ‌ها، بخش‌هاي بدنه و قسمت‌هاي اصلي فرمان را نيز در بر گرفته است. خواصي مانند قدرت بالا نسبت به وزن (در مقايسه با ضريب وزن) و ارتعاش‌گيري خوب (جذب ارتعاش) صدا و لرزش، با استفاده از تکنيکهاي ريخته‌گري تحت فشار، توليد آسان قطعات را به همراه دارد و استفاده متداول و رايجي در بخشهايي مانند هوا – فضا و دستگاههاي الکترونيکي قابل حمل مي‌باشد.
از هدفهاي رشد و توسعه پروژه NaNoMAG فراهم آوردن امکاني مي‌باشد که از طريق آن روکش‌هاي نانوکامپوزيتي (مرکب) که تميز و سازگار با طبيعت هستند شکل گيرد که اقتصادي‌تر و مقرون به صرفه‌تر نيز خواهد بود. همچنين اين پوششها مقاومت‌هاي بهتري هم براي خوردگي و ساييدگي خواهند داشت.
براي ايجاد اين پوششها از روشهاي پلاسمايي رسوب شيميايي بخار (PECVD)، پلاسمايي رسوب فيزيکي بخار (PEPVD) و همچنين تکنولوژي Sol-gel استفاده مي شود.
پوششهاي نانو با يونهاي بازدارنده خوردگي
شرکت ناماديکس (Namadics) بر روي پوششهاي کامپوزيتي فعاليت مي‌کند که اثر حفاظت بسيار خوبي از خود نشان مي‌دهد. اين پوششها با استفاده از تکنيک Layer-by-Layer assembly يا electrostatic self assembly ساخته مي‌شود. در اين پوششهاي نانوکامپوزيتي لايه لايه، يونهاي بازدارنده خوردگي قرار داده مي‌شود تا بتواند با نفوذ به سطح فلز پايه آنها را در برابر خوردگي محافظت کند و لايه انتهايي يک لايه سدکننده سيليکاتي است. اين پوششها نيز حفاظت خوردگي خوبي در مقايسه با پوششهاي کروم نشان مي‌دهد و مي‌تواند جايگزين مناسبي براي آنها باشد(با توجه به اينکه پوشش¬هاي کروم به علت آلودگيهاي زيست محيطي در حال انقراض هست).
پوششهاي استثنايي آلياژي با ساختار نانو مقاوم در برابر خوردگي
تحقيقات انستيتوي شيمي در کنار همکارانشان از انستيتوي Semicondactors (نيمه رساناها) باعث خلق و ابداع تعداد زيادي پوششهاي جديد از آلياژهاي فلزي با ساختار نانو شده‌اند که براي مقاومت در برابر خوردگي فوق‌العاده بالايشان، مورد توجه قرار گرفته‌اند. اين پوششها از طريق پاشش مغناطيسي فلز شکل گرفته‌اند. ساختار نانوکريستالهاي اين پوششها لايه‌هاي اثرناپذير پايدار را به وجود مي آورند که ويژگيهاي ناقص و معيوب پوششهاي قديمي را ندارند. مشاهده شده است که پوششها با ساختار نانوکريستال، نسبت به پوشش ها داراي ساختار بي‌شکل مقاومت بالايي در برابر خوردگي دارند. پاشش مغناطيسي فلز، اين امکان را فراهم مي‌آورد که آلياژهايي از فلزات را که با استفاده از روش هاي قديمي قابل توليد نبودند، به وجود آورد، مانند وقتي که نقطه ذوب يک فلز بالاتر از درجه جوش ديگري مي‌باشد. اخيراً خواصي از آلياژهاي زير مطالعه شده‌اند:
Al-Mg-Cu, Cr-Cr-Mo, Au-Pd-In, Fe-Cr–Ni-Ta, Ni-Cr-Mo
انتخاب مواد
فولاد ضدزنگ با مقاومت خوردگي فوق‌العاده بالا
فولادهاي ضدزنگ کاربردهاي مختلفي مي‌تواند داشته باشد، مشکل اصلي اين آلياژ استحکام پايين آن است که مصرف آن را در کاربردهاي مقابله با خوردگي کاهش مي‌دهد. شرکت Sandvik با استفاده از تکنولوژي نانو و با اضافه کردن نانو ذرات در مرحله ذوب توانسته آلياژهاي فولاد ضدزنگ با مقاومت خوردگي بالا، انعطاف‌پذيري مناسب قبل از عمليات حرارتي و استحکام بالا بعد از عمليات حرارتي توليد کند. با استفاده از اين تکنولوژي مي‌توان فولاد ضدزنگ را جايگزين آلومينيوم کرد. با اين آلياژ قادريم با هزينه کمتر همان استحکام و وزن را بدست آوريم. کاربردهاي قابل تصور براي اين آلياژ در شاسي (بدنه ماشين) سبک وزن، ابزار ورزشي و تجهيزات پزشکي است.
ديگر حوزه ها
در دنيا بر روي حوزه‌هاي حفاظت کاتدي، آندي و ممانعت کننده کار قابل ملاحظه‌اي انجام نشده است. برروي آندهاي فدا براي پيشرفت در اين حوزه‌ها نيازمند ايده‌پردازي و تشکيل جلساتي با حضور متخصصين خوردگي و نانوتکنولوژي مي‌باشد. به عنوان مثال مي توان برروي آندهاي فداشونده تکنولوژي نانو را اعمال کرد(در دانشگاه تهران در پروژه اي در اين راستا تعريف شده است) تا بتوان بازده جريان اين آندها را افزايش داد.
منبع :
شبكه تحليلگران تكنولوژي ايران (حسين توكلي)
