پوشش دهی فلز به چه منظور است
فهرست مطالب
منظور از روش‌های پوشش دهی فلزات چیست؟
انواع روش‌های پوشش دهی فلزات
آندایز کردن چیست
روش گالوانیزه کردن
پوشش پودری
منظور از روش‌های پوشش دهی فلزات چیست؟
پوشش دهی فلزات یک فرآیند در علم مهندسی مواد است که به منظور حفاظت از فلزات در برابر عوامل مختلف محیطی انجام می‌شود. هدف اصلی از پوشش دهی فلزات، جلوگیری از تماس مستقیم فلز با محیط و عوامل آلودگی مثل هوا، آب، ترکیبات شیمیایی و تغییرات دما و فشار است. این فرآیند به دلایل مختلفی انجام می‌شود، از جمله:
۱. **پیشگیری از زنگ زدگی (کرخوار) و اکسیداسیون:** پوشش‌های فلزی می‌توانند از تماس فلز با هوا و رطوبت جلوگیری کنند، که این تماس ممکن است باعث اکسیداسیون (اکسید شدن) فلز و تشکیل زنگ زدگی شود. پوشش‌های ضدزنگ معمولاً به عنوان یک لایه محافظ بر روی فلز قرار می‌گیرند.
۲. **حفاظت در برابر شیمیایی‌ها:** فلزات با برخورد با ترکیبات شیمیایی مختلف می‌توانند تحت تاثیر قرار بگیرند و دچار خوردگی شوند. پوشش‌های شیمیایی مانند رنگ‌ها و پوشش‌های فسفاته می‌توانند از تماس مستقیم فلز با این ترکیبات جلوگیری کنند.
۳. **بهبود خواص سطحی:** پوشش‌های فلزی می‌توانند خواص سطحی مثل زیبایی، ضد خش، ضد زنگ و خواص مکانیکی فلزات را بهبود بخشند.
۴. **کاهش اصطکاک و سایش:** پوشش‌های فلزی ممکن است در برخورد با سطوح دیگر (مثل قطعات ماشین‌آلات) به عنوان لایه‌های ضدسایش عمل کنند و اصطکاک و سایش را کاهش دهند.
روش‌های مختلفی برای انجام پوشش دهی فلزات وجود دارد، از جمله رنگ‌آمیزی، روش‌های الکتروشیمیایی مانند گالوانیزه کردن و آنودیزه کردن، روش‌های فیزیکی مانند برشکنده کردن (به روشی که لایه‌ای از فلز روی سطح قرار داده می‌شود) و برشکنده کردن پخشی (به روشی که فلزات در قالب پودر یا گرانول به سطح فلزی افزوده می‌شوند)، روش‌های گرمایی مانند روش‌های پوشش دهی با پلاسما، و روش‌های شیمیایی مانند پوشش دهی با فرایندهای شیمیایی مختلف.
هر روش پوشش دهی دارای مزایا و محدودیت‌های خاص خود است و بر اساس نیازهای کاربردی، انتخاب مناسب‌ترین روش باید انجام شود.
انواع روش‌های پوشش دهی فلزات
روش‌های مختلفی برای پوشش دهی فلزات وجود دارد، هر یک با ویژگی‌ها و کاربردهای مختلف. در زیر به برخی از اصلی‌ترین انواع روش‌های پوشش دهی فلزات اشاره می‌کنم:
۱. **رنگ‌آمیزی (پوشش‌های رنگی):** در این روش، لایه‌ای از رنگ یا پوشش رنگی بر روی سطح فلز ایجاد می‌شود. این پوشش‌ها به عنوان پوشش‌های ضد زنگ و تزئینی استفاده می‌شوند. رنگ‌آمیزی می‌تواند با روش‌های مختلفی از جمله پاشش، غوطه‌وری و مخلوط شدن انجام شود.
۲. **گالوانیزه کردن:** در این روش، فلزات با پوششی از روی فلز دیگر (معمولاً روی) پوشانده می‌شوند. این پوشش می‌تواند به فلز زیری مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی اضافه کند. معمولاً در تولید وسایل آهنی و فولادی مورد استفاده قرار میگیرد.
۳. **آنودیزه کردن:** این روش بیشتر برای آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیومی استفاده می‌شود. با این روش، یک لایه اکسیدی سخت و مقاوم بر روی سطح آلومینیوم ایجاد می‌شود که می‌تواند خواص مکانیکی و مقاومت به زنگ زدگی را بهبود دهد.
۴. **پوشش‌های حرارتی:** این شامل فرآیندهایی مانند تخته‌گردانی (شبیه به رنگ‌آمیزی با پودر رنگ) و سرامیک‌گری است که به وسیله حرارت لایه‌ای از مواد سرامیکی روی سطح فلز ایجاد می‌شود. این پوشش‌ها می‌توانند مقاومت حرارتی، الکتریکی و مکانیکی را افزایش دهند.
۵. **پوشش‌های پلیمری:** این نوع پوشش‌ها از مواد پلیمری تشکیل شده و می‌توانند در محافظت از فلزات در برابر تاثیرات شیمیایی، خوردگی و سایش موثر باشند.
۶. **پوشش‌های پلیمری‌فلزی:** در این روش، یک لایه از پلیمر با ذرات کوچک فلزی ترکیب می‌شود که خواص مکانیکی و مقاومت به سایش را بهبود می‌بخشد.
۷. **پوشش‌های فسفاته:** این نوع پوشش‌ها معمولاً برای فلزات آهنی استفاده می‌شود و می‌توانند در مقابل خوردگی مقاومت افزایش دهند.
۸. **پوشش‌های اپتیکی:** این نوع پوشش‌ها می‌توانند خواص اپتیکی مثل انعکاس و انتقال نور را تغییر دهند و برای انواع اپلیکیشن‌های نوری استفاده می‌شوند.
همچنین، تکنولوژی‌های جدیدتری نیز در حال توسعه هستند که بهبود‌هایی در زمینه پوشش دهی فلزات به دست آورده‌اند. هر روش پوشش دهی بر اساس نیازها و محیط کاربردی خاص، انتخاب می‌شود.
آنودیز کردن چیست
آنودیزه کردن یک فرآیند الکتروشیمیایی است که در آن لایه‌ای از اکسیدی سخت و مقاوم بر روی سطح آلومینیوم یا آلیاژهای آلومینیومی ایجاد می‌شود. این فرآیند با استفاده از جریان الکتریکی در یک محیط الکترولیتی انجام می‌شود. این لایه اکسیدی که به وسیله آنودیزه کردن ایجاد می‌شود، به عنوان لایه‌ی آنودیک یا لایه‌ی آلومینیم اکسید معروف است.
مراحل اصلی آنودیزه کردن عبارتند از:
۱. **پیش‌آماده کردن سطح:** قبل از شروع فرآیند، سطح آلومینیوم باید تمیز شده و از هر گونه ذرات گرد و غبار، روغن و رواسب دیگر پاک شود.
۲. **آنودیزه کردن:** در این مرحله، قطعه آلومینیوم به عنوان آند (الکترود مثبت) در یک محلول الکترولیتی قرار میگیرد. از جریان الکتریکی از طریق آند به سمت قطعه جاری می‌شود. در اثر این جریان الکتریکی، اکسیده شدن آنیون‌های آلومینیوم در محلول و تشکیل لایه‌ی اکسیدی بر روی سطح آلومینیوم اتفاق می‌افتد.
۳. **تراکم لایه‌ی اکسیدی:** در طول فرآیند، لایه‌ی اکسیدی تشکیل شده روی سطح آلومینیوم به تدریج تراکم می‌شود، و این لایه می‌تواند به طور قابل توجهی ضخامت داشته باشد.
۴. **رنگ‌آمیزی و سیل‌کردن (اختیاری):** پس از اتمام آنودیزه کردن، اگر نیاز باشد، می‌توان لایه‌ی اکسیدی را رنگ‌آمیزی کرد و یا با فرآیندهای دیگر سطحی را افزایش داد.
لایه‌ی اکسیدی که از طریق آنودیزه کردن ایجاد می‌شود، خواصی مانند مقاومت به خوردگی، مقاومت مکانیکی، مقاومت حرارتی و خواص دی‌الکتریکی را بهبود می‌بخشد. همچنین، این لایه می‌تواند با رنگ‌آمیزی و دیگر فرآیندها جلوه‌ای زیبا به سطح آلومینیوم ببخشد.
روش گالوانیزه کردن
گالوانیزه کردن یک فرآیند پوشش دهی فلزات است که در آن یک لایهٔ فلزی، معمولاً روی، بر روی سطح فلز دیگری مانند فولاد یا آهن ایجاد می‌شود. این فرآیند به منظور افزایش مقاومت به زنگ زدگی و خوردگی فلزات، بهبود خواص مکانیکی، ایجاد ظاهر زیبا و محافظت از فلز در برابر عوامل محیطی انجام می‌شود. در گالوانیزه کردن، فلزی که به عنوان پوشش استفاده می‌شود معمولاً روی (zinc) است.
مراحل اصلی گالوانیزه کردن به شرح زیر است:
۱. **پیش‌آماده کردن سطح:** قبل از اجرای فرآیند، سطح فلزی که قرار است پوشش داده شود، باید تمیز شده و از هر گونه ذرات آلودگی و رواسب پاک شود تا اتصال بهتر بین لایه فلزی و سطح پایه ایجاد شود.
۲. **آماده‌سازی لایه فلزی:** فلزی که قرار است به عنوان لایه پوشش استفاده شود (مثل روی)، در قالب شیت‌ها یا قطعات به سطح فلز پایه اضافه می‌شود.
۳. **غوطه‌وری در حمام گالوانیزه:** قطعات فلزی که آماده‌سازی شده‌اند، به یک حمام حاوی محلولی از مواد شیمیایی که فرآیند گالوانیزه کردن را آغاز می‌کند، غوطه‌وری می‌شوند. این محلول معمولاً شامل کلرید روی (zinc chloride) و دیگر مواد شیمیایی است که برای ایجاد پوشش فلزی مناسب به کار می‌روند.
۴. **الکترولیز:** با اعمال جریان الکتریکی از طریق حمام، اتصال الکتریکی بین فلز پوشش دهنده و فلز پایه ایجاد می‌شود. این جریان الکتریکی باعث تجمع یون‌های فلز پوشش دهنده بر روی سطح فلز پایه می‌شود و لایهٔ فلزی پوشش ایجاد می‌شود.
۵. **خشک‌کردن و پایان فرآیند:** پس از اتمام فرآیند گالوانیزه کردن، قطعات فلزی از حمام خارج شده و به خشک‌کردن گذاشته می‌شوند.
نتیجهٔ این فرآیند یک لایه فلزی روی سطح فلز پایه خواهد بود. این لایه معمولاً از روی تشکیل می‌شود و می‌تواند به عنوان پوشش مقاوم در برابر زنگ زدگی و خوردگی عمل کند. گالوانیزه کردن به ویژه در صنعت‌های ساخت و ساز، خودروسازی، و تولید قطعات فلزی استفاده می‌شود.
پوشش پودری
پوشش پودری یکی از روش‌های پوشش دهی فلزات است که در آن لایه‌ای از پودرهای رنگی یا پودرهای فلزی بر روی سطح فلز یا سطوح دیگری مانند چوب، پلاستیک و شیشه ایجاد می‌شود. این روش معمولاً برای ایجاد پوشش‌های حفاظتی، زیبایی، مقاومت به زنگ زدگی، و افزایش خواص مکانیکی سطحی استفاده می‌شود.
مراحل اصلی پوشش پودری به شرح زیر است:
۱. **آماده‌سازی سطح:** قبل از شروع پوشش پودری، سطحی که قرار است پوشش داده شود، باید تمیز شده و از هر گونه ذرات گرد و غبار، روغن و رواسب دیگر پاک شود تا اتصال بهتر بین پودر و سطح فلزی ایجاد شود.
۲. **آماده‌کردن پودرها:** پودرهای مورد استفاده در پوشش پودری معمولاً از مواد رنگی یا پودرهای فلزی تشکیل شده و ممکن است مخلوط شده یا پیش‌آماده شوند تا ویژگی‌های مورد نیاز را داشته باشند.
۳. **پوشش پودری:** پودرها به عنوان یک لایه نازک روی سطح اسپری یا پاشش می‌شوند. این عمل با استفاده از دستگاه‌های خاصی انجام می‌شود که پودرها را به صورت خودکار یا دستی بر روی سطح اعمال می‌کنند.
۴. **جذب پودرها:** پس از پاشش پودرها به سطح، پودرها به دلیل بار الکتریکی به سطح چسبیده و به صورت یک لایه یکنواخت روی سطح تراکم می‌شوند.
۵. **ذوب و تثبیت پودرها:** سپس، سطح پوشش‌داده شده با پودرها به دمای بالا (که در نقطه ذوب پودرهاست) گرم می‌شود. پودرها ذوب می‌شوند و به یک لایه متراکم تبدیل می‌شوند که روی سطح چسبیده است.
۶. **خنک‌کردن و پایان فرآیند:** پس از تثبیت پودرها، قطعه به آرامی خنک می‌شود تا پوشش پودری به شکل نهایی تثبیت شود.
پوشش پودری از دیگر روش‌های پوشش دهی مزایایی مانند مقاومت به خوردگی و زنگ زدگی، قدرت پوشش دهی بالا، انعطاف‌پذیری در طراحی، و عدم نیاز به حلال‌های شیمیایی دارد. این روش در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، مبلمان، تولید قطعات الکترونیکی و تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود.