موضوع مقاله: پوشش‌دهی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # پوشش‌دهی | مقدمه: پوشش‌ها به صورت مایع ، گاز یا جامد اعمال می‌شوند به عنوان مثال به پوشش‌های پودری میتوان اشاره کرد. | ## بخش 1: پوشش‌دهی | در بسیاری از موارد کاربرد آلیاژهای گران‌قیمت مقاوم در مقابل خوردگی عمل چندان صحیحی نیست، بلکه از لحاظ اقتصادی استفاده از فولادهای کم کربن ساده به دلیل قیمت پایین و قابلیت تغییر شکل آسان ارجحیت دارد. در این‌گونه موارد توصیه می‌شود که با استفاده از پوشش‌های سطحی از سطح قطعات فولادی در مقابل خوردگی محافظت شود. رنگ‌ها و لاک‌ها پوشش‌هایی هستند که بیشتر کاربردهای دوگانه دارند که از لایه‌های زیرین محافظت می‌کنند و تزیینی هستند، اگرچه برخی از رنگ‌های هنرمندان فقط برای تزئین هستند و همچنین رنگ روی لوله‌های صنعتی بزرگ نیز صرفا برای شناسایی است (مثلاً آبی برای آب فرآیند، قرمز برای آتش). در موارد دیگر، پوشش یک ویژگی کاملاً جدید، مانند پاسخ مغناطیسی یا هدایت الکتریکی (مانند ساخت دستگاه نیمه هادی ، که در آن بستر یک ویفر است) اضافه می‌کند و بخش اساسی محصول نهایی را تشکیل می‌دهد. در انتخاب ماده پوشش علاوه بر توجه به خواص مورد نظر در ارتباط با کاربرد ان باید عوامل اقتصادی هم مورد توجه قرار بگیرد. برای مثال برای بسیاری از مواد فولادی می‌توان از آلومینیوم استفاده کرد زیرا وزن کم و مقاومت به خوردگی خوبی با تشکیل یک لایه اکسیدی برای محافظت از قسمت‌های زیرین دارد ولی یک عیب دارد و ان هم استحکام پایین آلومینیوم خالص است بنابراین از آلیاژهای مختلف آلومینیوم که استحکام بالایی دارد استفاده می‌شود اما این عناصر آلیاژ هم عیوبی اضافه می‌کنند که آن هم مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می‌دهد. برای افزایش سختی سطح و مقاومت به خوردگی می‌توانیم از ترکیب از دو روش بالا استفاده کرد به این صورت که ابتدا با عناصر آلیاژی سختی فولاد مورد نظر را بالا می‌بریم و بعد با یک پوشش نازک آلومینیوم در برابر خوردگی تنشی و تورقی مقاوم می‌کنیم. این لایه نازک اکسید آلومینیوم را می‌توان از روش آندکاری یا آندایزینگ استفاده کرد. همچنین می‌توان از مس و آلیاژهایی نام برد که به دلیل قابلیت هدایت الکتریکی بالا در سوئیچ‌های الکتریکی یا دستگاه‌های تقویت کننده به کار می‌رود، ولی به مرور زمان در اثر واکنش با محیط اطراف سطح ان تیره می‌شود و موجب ایجاد اختلاف در اتصال می‌شود. بدین جهت در مواردی برای جلوگیری از این پدیده پوشش بسیار نازکی از طلا بر روی اتصالات داده می‌شود. روش‌های مورد استفاده می‌تواند از یک برس ساده تا ماشین آلات دقیق گران قیمت در صنعت الکترونیک متغیر باشد. موادی که در لایه‌های پوششی استفاده می‌شود، می‌تواند از مواد فلزی، سرامیکی و پلیمری باشد. معمولاً چسبندگی بین لایه پوشش و ماده اصلی باید به اندازه‌ای باشد که لایهٔ پوشش بتواند کاملاً محکم بر روی ماده اصلی بچسبد و خواص مطلوبی را در سطح خارجی آن به وجود آورد. برای اینکه پوشش صنعتی بتواند به درستی به سطح بچسبد، باید سطح پایه یا ماده‌ای که قرار است لایه محافظ را دریافت کند، تمیز باشد. اگر سطح کاملاً تمیز نباشد (یعنی اگر سطح شامل ذرات گرد و غبار، مواد شیمیایی یا سایر آلاینده ها باشد)، پوشش صنعتی احتمالاً زودتر از موعد شکست خواهد خورد. روش‌های پوشش‌دهی پوشش‌دهی با استفاده از روش‌های متعددی انجام می‌شود که چند مورد در زیر اشاره شده است: روکش کاری فلزی روش نفوذی غوطه وری در مذاب رسوب دادن الکتریکی رسوب دادن بخار (انباشت در خلاء) پوشش دهی از طریق پاشش یا اسپری انتخاب روش و خواص حاصل از پوشش به جنس لایه پوشش و ماده اصلی بستگی دارد. برای مثال لایه پوشش به صورت ورق نازکی بر روی ورق دیگری قرار داده می‌شود و در دمای معین تحت عملیات نورد قرار می‌گیرد. اتصال این دو ورق به یکدیگر در نتیجه فشار غلتک‌ها و سیلان هم جهت دو فلز در تغییر شکل پلاستیکی صورت می‌گیرد. نورد در درجه حرارت بالا سبب اتصال قوی‌تر آنها به یکدیگر در نتیجه نفوذ متقابل اتم‌ها در سطح تماس آنها می‌شود. | ## بخش 2: پوشش‌دهی | تشکیل این فازهای ترد می‌تواند در چسبندگی لایه‌ها در حین تغییر شکل خلل ایجاد کند که موجب ظاهر شدن ترک‌هایی در سطح می‌شود. پوشش‌دهی از طریق غوطه وری در این روش پوشش‌دهی بدین صورت انجام می‌گیرد که ماده پوشش تا رسیدن به حالت مذاب حرارت داده می‌شود و سپس قطعه مورد نظر برای مدت کوتاهی در این مذاب غوطه ور می‌شود. در این عملیات ماده پوشش می‌تواند در داخل ماده اصلی نفوذ کند و در مورد فلزات آلیاژی را به وجود آورد. ضخامت لایه پوشش به فلزات تشکیل دهنده آلیاژ، درجه حرارت و مدت نگهداری در مذاب بستگی خواهد داشت. روش رسوب دهی الکترولیتی این روش که به نام گالوانیزه کردن نیز معروف است، برای پوشش‌دهی قطعاتی به کار می‌رود که دارای قابلیت هدایت الکتریکی هستند. در این روش قطعه در محلول الکتریکی که دارای فلز مورد نظر برای پوشش‌دهی باشد قرار داده می‌شود. رسوب فلز بر روی سطح قطعه طبق واکنش زیر انجام می‌گیرد: یون مثبت فلز + الکترون = فلز به صورت اتمی لایه رسوب و ضخامت آن چگونگی لایه رسوب و ضخامت ان به عواملی از قبیل ترکیب شیمیایی الکترولیت، درجه حرارت، مدت زمان عبور جریان، شدت جریان بستگی دارد. برای مثال برای سپر ماشین از یک لایه پوشش داخلی از مس برای چسبندگی خوب، یک لایه میانی از نیکل برای حفاظت از خوردگی و یک لایه خارجی نازک از کروم برای زیبایی خارجی سپر استفاده می‌شود. در روش الکترولیتی اتم‌های هیدروژن ایجاد شده می‌تواند در داخل لایه پوشش یا در داخل فلز اصلی زمینه نفوذ کند و موجب پایداری ترکیبات بین فلزی ترد در محدوده سطح تماس دو لایه و در نتیجه شکست ترد شود. در چنین مواردی برای رفع این مشکل لازم است عملیات حرارتی خاص به منظور هیدروژن زدایی از سطح خارجی قطعه انجام گیرد. جنس مواد پوششی در روش الکترولیتی جنس مواد پوششی قابل استفاده در این روش می‌تواند از فلزات مانند روی، کادمیم، سرب و آلیاژهای ان، نیکل و آلیاژهای ان، مس و آلیاژهای ان، طلا و آلیاژهای ان، قلع و آلیاژهای ان، پلاتین و رودیم می‌تواند به عنوان مواد پوششی انتخاب شود. اغلب برای تشکیل لایه محافظ که بتواند کاملاً محکم به سطح ماده اصلی بچسبد لازم است از چندین لایه پوشش متفاوت استفاده شود. پوشش‌دهی از طریق رسوب دادن بخار این روش به صورت فیزیکی و هم شیمیایی صورت می‌گیرد که در ان مواد از حالت بخار بر سطح ماده دلخواه نفوذ داده می‌شوند. خواص این نوع پوشش با دیگر روش‌ها متفاوت است؛ بنابراین می‌توان پوششهای فلزی با خلوص فوق‌العاده و با ضخامت‌های کم به صورت براق حتی با ساختار شیشه‌ای بدست آورد. کاربردهای دیگر این روش در صنایع الکتریکی، الکترونیکی و در زمینه هوا-فضا است، جایی که پوششهای حفاظتی فوق‌العاده نازک با درجه خلوص و حفاظت بالا مورد نظر است. یکی از مزایای این روش حذف تولید هیدروژن در ان و در نتیجه پایدار نگشتن شکست ترد در ماده اصلی است. بدین دلیل این روش پوشش‌دهی کاربرد وسیعی در حفاظت از خوردگی فولادهای آلیاژی با استحکام بالا با عناصر روی و کادمیم در شرایط محیط کاری با تنشهای بالا دارد. این روش بر حسب چگونگی گرم کردن و اعمال ماده پوشش بر روی سطح قطعه می‌تواند به صورت‌های مختلفی انجام گیرد. پاشیدن قوسی در پاشیدن قوسی از دو مفتولی که از جنس ماده پوشش است، به عنوان الکترود استفاده می‌شود. | ## بخش 3: پوشش‌دهی | سپس با ایجاد قوس الکتریکی بین آنها و تبدیل ماده پوشش از حالت جامد به مذاب به کمک فشار هوا بر روی سطح قطعه مورد نظر پاشیده می‌شود. در این روش قوس الکتریکی برای ذوب و به حالت اتمی درآوردن ماده پوشش به کار می‌رود. این لایه‌های پوششی به منظور حفاظت از خوردگی، جلوگیری از ایجاد پوسته‌های اکسیدی در مجاورت هوا در دمای بالا و فرسایش و مچنین برای تولید قالب‌ها و بهبود قطعات چدنی ریخته‌گری شده به کار می‌رود. ساختار لایه پوشش ساختار میکروسکوپی لایه پوشش به سرعت سرد شدن ان لایه بستگی دارد. در مواد سرامیکی و پلیمری احتمال تشکیل ساختار شیشه‌ای زیاد است، در حالی که در مخلوطی از اتم‌های فلزی فازهای محلول نیمه پایدار ایجاد می‌شود. بدین ترتیب پایداری حرارتی لایه پوشش محدوده حرارتی کاربرد لایه پوشش را در دماهای بالا تعیین می‌کند. چگونگی تولید لایه‌های سرامیکی مقاوم در دماهای بالا در تکنولوژی مواد در درجه حرارتهای بالا نقش مهمی را ایفا می‌کند. برای مثال به وسیلهٔ تزریق شعله‌ای می‌توان لایه‌های پوششی از مواد با نقطه ذوب تا ۲۵۰۰ درجه سانتیگراد بر سطح قطعات اعمال کرد، بدون اینکه حرارت بعدی ماده اصلی لازم باشد. با استفاده از روش تزریق پلاسما می‌توان به درجه حرارتهایی تا ۲۰۰۰۰ درجه سانتیگراد دست یافت و بدین ترتیب مواد سرامیکی با نقطه ذوب بالا را نیز به عنوان لایه‌های پوششی به کار برد. پوشش با مواد پلیمری یکی از روشهای ارزان قیمت برای حفاظت از خوردگی استفاده از مواد پلیمری با رنگ‌های گوناگون است. البته رنگ آمیزی نه فقط به عنوان محافظ، بلکه در مواردی برای تزیین قطعات نیز به کار می‌رود. سرنج یکی از رنگهایی است که حالت قلیایی داشته و از خوردگی در سطح فلز جلوگیری می‌کند؛ ولی اثر ان بعد از مدت‌ها کم می‌شود و باید هر چند یکبار انجام گیرد. فسفاته کردن در این روش قطعات فولادی را با غوطه ور ساختن در وان حاوی محلول‌های فسفات پوششهای فسفاتی داده می‌شود. پوششهای فسفاتی اکثراً برای ایجاد زمینه مناسب برای رنگ آمیزی روی قطعات به کار می‌رود. تعدادی از پوشش‌‌های مرسوم پوشش‌دهی‌های بسیار متنوعی در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد که تعدادی از آنها عبارتند از : پوشش اپوکسی: این پوشش ها از ترکیب رزین اپوکسی و سخت کننده پلیمر تشکیل شده اند. پوشش آکریلیک: پوشش آکریلیک از رنگینه ای که در امولسیون پلیمر آکریلیک معلق است، ساخته شده است. پوشش پلی سیلوکسان: پوشش پلی سیلوکسان در سه شکل می آید: هیبرید های اپوکسی-پلی سیلوکسان، هیبرید های آکریلیک-پلی سیلوکسان و پلی سیلوکسان های بی آلی. پوشش غنی از روی: این پوشش ها برای محافظت از فلزات در برابر خوردگی استفاده می شوند. | ## جمع‌بندی | پوشش متالیزه: این پوشش ها برای محافظت از سطوح فلزی در برابر خوردگی استفاده می شوند.