مقدمه ای بر خوردگی و لزوم جلوگیری از هزینه های خوردگی
تهیه و تنظیم : داریوش مصطفی نژاد
فوق لیسانس مهندسی پلیمر – رنگ
واحد تحقیق و توسعه شرکت رنگ آرتیستون
واحد تحقیق و توسعه شرکت صنعتی و شیمیایی رنگین ( هادی رنگ )
مینا رفیعی ( لیسانس مهندسی شیمی )
واحد تحقیق و توسعه شرکت صنعتی و شیمیایی رنگین ( هادی رنگ )
پیگمنت‌های ضد خوردگی در یک آستری (پرایمر) با یکی از سه مکانیزم زیر عمل می‌نماید:
۱- ایجاد سد یا مانع بین دو ماده فعال (Barrier) .
۲- به تأخیر انداختن واکنش‌های آندی و کاتدی و یا هر دو
۳- حفاظت کاتدی
پیگمنت‌های پرک شیشه و پرک آلومینیم و پرک اکسید آهن میکایی به صورت ورقه‌ای می‌باشند و با افزایش مسیر عبوری مواد خورنده برای رسیدن به سطح به صورت حائل و سد کننده از خوردگی سطح جلوگیری می‌نمایند.
پیگمنت‌های ضد خوردگی آندی را می‌توان به کرمات روی، فسفات روی، ملیبدات‌ها، نیترات‌ها و بورات‌ها اشاره کرد که با تشکیل یک لایه اکسیدی در منطقه آندی روی سطح فلز از انحلال فلز در برابر محیط خورنده جلوگیری می‌کند که یک حالتغیرفعال(Passiv )ایجاد کنند. از پیگمنت‌های ضد خوردگی کاتدی می‌توان به نمک‌های فلزی روی، نیکل، منیزیم و منگنز اشاره کرد که با رسوب روی سطح فلز از انتقال اکسیژن جلوگیری می‌کند.
از پیگمنت‌هایی که با مکانیزم حفاظت کاتدی عمل می‌نمایند می‌توان به پودر روی اشاره نمود.
در ارتباط با اثر ممانعتی پوشش باید گفت که استفاده از پوشش از قدیمی‌ترین روش‌های شناخته شده می‌باشد. پوشش‌های محافظتی جهت ایجاد ممانعت فیزیکی بین فلز با محیط به صورت در غلاف گرفتن فلز و جدایی آن از هوا، رطوبت یا حملات شیمیایی بکار می‌رود. این پوشش‌ها دارای ترکیبات بسیار متنوعی می‌باشند و شامل لاک‌ها، رنگ‌ها، پوشش‌های فلزی (غوطه‌وری گرم)، ماستیک‌ها .و…. می‌باشند.
این پوشش‌ها دارای تنوع ضخامت از چند میکرون تا چندین سانتی‌متر می‌باشند. عموماً نرخ پایین نفوذ بخار و رطوبت در پوشش منجر به ممانعت از نفوذ اکسیژن و عوامل خورنده به سطح فلز می‌شود.
در خصوص مکانیزم تأثیر ممانعتی رنگدانه باید گفت که رنگدانه‌های عموماً به عنوان مواد ایجاد فام و پوشش شناخته می‌شوند ولی در هر صورت رنگدانه‌ها جهت مقاصد ویژه زیادی کاربرد دارند که یکی از آنها حفاظت فلز می‌باشد. بیشتر رنگدانه‌ها تا حدودی اثر ممانعتی دارند و علاوه بر آن ساختار فیلم را تقویت نموده و نفوذپذیری را کاهش می‌دهند. برخی نظیر میکا و اکسید آهن میکایی یا پولک‌های فلزی آلومینیوم و برنز و همچنین پرک شیشه به رنگدانه‌های ورقه‌ای (Lamellar) معروف می‌باشند و این رنگدانه‌ها در فیلم رنگ با حالت ورقه‌ای خود، موازی با سطح چیده می‌شوند و موجب بلوکه شدن حرکت آب و اکسیژن در برابر دیوار مسطح و نازک می‌گردند. بنابراین آب مسیری طولانی را جهت رسیدن به سطح فلز باید طی نماید.
بنابراین انتخاب یک رنگدانه باید به دقت صورت گیرد تا سازگار با سیستم رزین باشد و البته در برابر محیط مقاومت داشته باشد. رنگدانه‌های خنثی یا مقاوم شیمیایی نظیر تیتانیوم دی‌اکساید و اکستندرها نظیر سیلیکات‌ها و پرک شیشه جهت حفاظت سطوح در برابر شرایط شیمیایی شامل اسیدها و قلیاها در بسیاری از صنایع به کاربرده می‌شوند.
در خصوص افزایش کارایی محمل توسط فیلم باید گفت که یک سری رزین‌های نظیر اپوکسی‌ها و کلروکائوچوها ذاتاً دارای مقاومت اسیدی می‌باشند و یک‌سری رزین‌ها نظیر کولتاراپوکسی و پلی‌آمیداپوکسی مقاومت بالایی به آب دارند، برخی دیگر مقاومت ویژه به سایش، آب و هوا و یا قلیاها و سایر محیط‌های خورنده دارند. افزایش رنگدانه همان‌گونه که قبلاً اشاره شد به ماده پوشش دهنده کمک می‌کند تا از فلز به وسیله تقویت ساختار فیلم و کاهش نفوذپذیری محافظت نماید. از جمله رنگدانه‌های مورد مصرف در صنایع، پرک شیشه است. در ابتدا تصور بر این بود که پوشش‌های حاوی پرک شیشه نامتعارف و گران می‌باشند و قابلیت رقابت با سایر سیستم‌های پوششی با کارایی بالا را ندارند، اما به دلیل ویژگی‌های فوق‌العاده آنها به تدریج در محیط‌های شیمیایی و خورنده مورد استفاده قرار گرفتند و در این راستا تحقیق و توسعه در دو زمینه اصلی توسعه تکنولوژی رزین به عنوان محمل و همچنین تکنولوژی پرک شیشه صورت گرفته است.[۵] .
از جمله رنگدانه‌های ورقه‌ای دیگر که همانند پرک شیشه با مکانیزم ممانعتی جهت حفاظت از فلز در برابر خوردگی در پوشش‌های آلی مورد استفاده قرار می‌گیرد، رنگدانه اکسید آهن میکایی است که به دلیل ساختار ورقه‌ای‌اش بیشتر از یکصد سال است که در فرمولاسیون‌های پوشش‌های محافظتی استفاده می‌شود.[۶,۴] .
مواد به کار رفته در پوشش‌های حاوی پرک شیشه شامل پرک شیشه به عنوان اکستندر یا پیگمنت ممانعت کننده و همچنین رزین به عنوان محمل و سایر ملزومات جهت ساختن پوشش آلی بسته به نوع استفاده نظیر پیگمنت‌ها، حلال‌ها، افزودنی‌ها و… می‌باشد. در زیر عناصر اصلی به کار رفته در این پوشش‌ها تک‌تک مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرند. [۶]
تاریخچه
پرک شیشه برای اولین بار توسط آوینز کورنینگ ( Owens Corning ) برای استفاده در پوشش‌های ضدخوردگی در صنایع رنگ‌سازی مورد استفاده قرار گرفت تا قابلیت‌تر شوندگی و امتزاج‌پذیری بهتری با رزین‌های مختلف داشته باشد.
پوشش‌های حاوی پرک شیشه جهت مقابله با خوردگی، سایش، ضربه و… از حدود ۳۵ تا ۴۵ سال پیش در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
استفاده از پرک شیشه در پوشش‌هایی با پایه رزین اپوکسی برای حفاظت فولاد در محیط‌های خورنده قوی از دهه ۷۰ شروع گردید و در بین دهه‌های ۸۰ تا ۹۰، صنایع دریایی پیشتاز استفاده از این محصول بودند.
پوشش‌های پرک شیشه از دهه ۸۰ برای محافظت پل‌ها نیز مورد استفاده قرار گرفتند به طوری که در دهه ۹۰ به بیشترین میزان مصرف خود رسیدند. ضخامتی که بر روی این سطوح اعمال می‌گردید معمولاً بین ۸۰۰- ۴۰۰ میکرون متغیر بود که دارای عمر مفیدی بین ۲۰ تا ۳۰ سال می‌باشند.
در طول دهه ۹۰ اغلب سیستم‌های فلات قاره با این سیستم در جهان با ضخامت بین ۱۰۰۰-۴۰۰ میکرون حفاظت می‌شد که این ضخامت بستگی به نزدیکی و دوری از منطقه برخورد موج (Splash zone )داشته است.
این پوشش اگر با دو لایه ۵۰۰ میکرونی اعمال شود، عمری حدود ۲۰ سال خواهد داشت. دو شرکت بزرگ پس از سال‌ها تحقیق توانستند گریدهایی از پرک شیشه را که سازگاری خوبی با رزین‌ها داشته و به راحتی در پوشش‌ها هم‌تراز می‌شوند تولید کنند. یکی از این شرکت‌ها توانسته است با آماده‌سازی سطوح پرک شیشه به وسیله ارگانوسیلان‌ها این سازگاری را بهتر نماید. [۷]
نوشته های مرتبط
