خوردگی فلزات یکی از مشکلات اساسی پیش روی کشورها است، که سالانه علاوه بر صرف هزینه و از دست رفتن مواد، مشکلات زیست محیطی را نیز به دنبال دارد.
راهکارهای متعددی برای مقابله با پدیده خوردگی در پیش گرفته شده است، یکی از پرکاربردترین روش ها، استفاده از پوشش های پلیمری محافظ خوردگی می باشد،
این پوشش ها با ایجاد سد فیزیکی در برابر نفوذ آب و عوامل خورنده، طول عمر سازه را افزایش می دهند .
اما در طول زمان، در اثر نفوذ عوامل خورنده از منافذ، پوشش دچار تخریب شده و دوام آن کاهش می یابد.
برای رفع این مشکل، استفاده از رنگدانه های ضد خوردگی پیشنهاد شده است. امروزه با گسترش علم نانو،
ساخت و استفاده از نانورنگدانه های ضد خوردگی، مورد توجه قرار گرفته است.
در این فصل ابتدا بصورت مختصر به بحث در زمینه خوردگی، پوشش و نانو پوشش ها پرداخته و
با ایجاد پل ارتباطی بین این مفاهیم، با پژوهش های انجام شده بیشتر آشنا خواهیم شد.
مفاهیم اساسی خوردگی فلزات
خوردگی فرایندی است که باعث تخریب فلزات می شود. رایج ترین مثال برای خوردگی، زنگ زدن استیل است.
بیشتر فرایندهای خوردگی، طبیعت الکتروشیمیایی دارند که شامل دو واکنش بر روی سطح فلز می باشد.
یکی از این واکنش ها اکسیداسیون است (تجزیه آهن)، که به واکنش بخش آندی مربوط می شود.
واکنش دوم، کاهش یا احیا می باشد (مثل احیا اکسیژن) و مربوط به واکنش بخش کاتدی می شود.
محصولات واکنش های الکتروشیمیایی، بطور غیر الکتروشیمیایی با هم واکنش
2 Fe + 2 H2O + O2 2 Fe(OH)2 (1-1)
انواع خوردگی
فولاد یک نوع ماده مهندسی پرکاربرد در صنعت می باشد که در تولید، ساختمان، آلات دفاعی، حمل و نقل، پزشکی و دیگر کاربردها استفاده می شود.
در این پژوهش فولاد به عنوان فلز پایه استفاده می شود. ایجاد خوردگی نتیجه واکنش شیمیایی و الکتروشیمیایی می باشد
که در محیط به صورت خود به خودی اتفاق می افتد ]2[. خوردگی انواع مختلفی دارد که می توان خوردگی های یکنواخت،
پوشش ها
در چند دهه گذشته، فناوری پوشش ها به یک رشته گسترده در تحقیقات، در زمینه علم مواد تبدیل شده است.
امروزه صنعت علاوه بر نقش محافظتی پوشش و کاربرد تزئینی آن، خواستار ویژگی های بهتری از پوشش می باشد.
پیشرفت های اخیر در علم پلیمر بخصوص در سطح نانو، به پیشرفت این رشد، بویژه در زمینه خوردگی، کمک فراوانی کرده است.
پوشش های فلزی
پوشش های فلزی می توانند روی سطوح فلزی و غیرفلزی بکار روند. از جمله روش های پوشش دهی فلزی مهم، آبکاری[8] می باشد.
آبکاری یک روش الکتریکی – شیمیایی با فرایند الکترولیتی است. در این فرایند، یون های فلزی در محلول الکترولیت، روی کاتد رسوب می کنند.
در فرایند الکترولیتی، آند معمولا از فلزی است که آبکاری شده است بنابراین به عنوان منبع فلز پوششی می باشد
و قطعه کار یعنی جایی که پوشش اعمال می شود، نقش کاتد را دارد. جریان مستقیم از یک منبع نیروی خارجی از محلول الکترولیت عبور می کند.
الکترولیت، با حرکت یون های فلزی آبکاری در محلول، جریان الکتریکی را هدایت می کند.
آبکاری بشکه ای[9]، آبکاری راک[10] و آبکاری نواری[11] مهم ترین روش های آبکاری می باشند.
در آبکاری از فلزات متفاوتی استفاده می شود که از جمله مهم ترین آنها می توان آبکاری های روی، نیکل، طلا، قلع و آبکاری آلیاژی را نام برد ]4[.
پوشش های معدنی
پوشش های معدنی، بر روی ذراتی با ابعاد زیر میکرومتر، به یکی از دو روش، رسوب پوشش های معدنی بر روی ذرات و یا فرایند
سل – ژل انجام می شود. مزیت این پوشش ها این است که نانوذرات می توانند برای ایجاد خواص جدیدتر، با مواد معدنی پوشش داده شوند ]5[.
پوشش های پلیمری
پوشش های پلیمری امکان نظارت بر میزان سازگاری پلیمر با زمینه و استحکام برهمکنش را فراهم کرده اند.
پوشش به سطح ذره متصل می شود، سپس ذرات پوشش داده شده به آسانی می توانند در زمینه ای با شیمی مشابه،
برای تولید کامپوزیت ها پخش شوند. ذرات می توانند توسط پلیمریزاسیون رادیکالی زنده، به شکل کامپوزیتی بدون زمینه اضافی تهیه شوند.
پوشش های پلیمری به عنوان پوشش محافظتی، تزئینی به طور گسترده در صنعت رنگ مورد استفاده قرار می گیرند ]5[.
رنگ ها
رزین، پیگمنت، حلال و افزودنی از اجزای اصلی رنگ ها می باشند.
خواص رنگ ها بیشتر به رزین مربوط می شود و براساس نوع رزین یا روش خشک شدن رزین، طبقه بندی می گردند.
طبقه بندی رنگ ها
رنگ ها با توجه به نوع سخت شدنشان به دو دسته رنگ های خشک شدن فیزیکی[12] و خشک شدن شیمیایی[13] تقسیم بندی می شوند.
نوع سخت شدن، بر روی میزان پوشش دهی و حفاظت رنگ تاثیر می گذارد. در خشک شدن فیزیکی
با تبخیر حلال، ملکول های رزین برای تشکیل فیلم، بهم متصل می شوند. خشک شدن، به مدت زمان تبخیر حلال و سخت شدن
پوشش بستگی دارد. از ویژگی های این نوع پوشش می توان به محلول بودن در حلال اصلی و نرم شدن در دمای بالا اشاره نمود
خوردگی فلزات