انواع پوشش روی منیزیم

منیزیم و روش­های پوشش ­دهی

منیزیم، هشتمین عنصر فراوان روی زمین است و تقریبا %1.93 جرم زمین و 0.13% جرم اقیانوس ­ها را به خود اختصاص می­دهد. منیزیم دارای ویژگی­ هایی مثبت نظیر نسبت استحکام به وزن بالا، چگالی پایین (دو سوم آلومینیوم و یک چهارم آهن)، هدایت حرارتی بالا، پایداری ابعادی بالا و قابلیت بازیافت آسان است. مزایای ذکر شده منجر به انتخاب این فلز برای کاربردهای گوناگون شده است. علی رغم این مزایا، تعدادی از ویژگی­ های غیردلخواه منیزیم مانند مقاومت به خوردگی و سایش ضعیف، استحکام خزشی پایین و فعالیت شیمیایی بالا مانع از فراگیر شدن کاربردهای این فلز شده­اند.

یکی از راهکارهای نسبتا موثر در زمینه محافظت از خوردگی و بهبود خواص مکانیکی منیزیم روش­های مختلف پوشش ­دهی است. در ادامه، تعدادی از فناوری­ های پوشش ­دهی ممکن و در دسترس برای منیزیم و آلیاژهای آن­ با اشاره­ای به مزایا و معایب هر یک از این روش­ها بررسی می­گردد.

1. آبکاری الکتروشیمیایی

این روش اغلب برای تغییر خواص سطح یک قطعه با هدف بهبود مقاومت به خوردگی و سایش، ویژگی­های هدایت الکتریکی و ویژگی­های تزئینی موثر واقع می­شود. آبکاری به دو دسته ­­ی آبکاری الکتریکی و الکترولس تقسیم می­شود. آبکاری یکی از به صرفه ­ترین روش­ها از لحاظ اقتصادی به شمار می­آید. آبکاری منیزیم در بعضی کاربردها مناسب ارزیابی شده است. به طور مثال آبکاری با Cu-Ni-Cr از لحاظ خوردگی مقاومت خوبی را از خود نشان داده است. اگرچه این پوشش در شرایط دریایی و مه نمکی چندان مقاوم نیست و برای کاربرد در صنایع دریایی، اتومبیل و هوافضا با محدودیت مواجه است.

2. آبکاری الکترولس

آبکاری الکترولس نوعی از آبکاری به شمار می­آید که بدون نیاز به نیروی الکتریکی، با غوطه­وری نمونه در محلول نمک یک فلز حاوی عامل احیا شونده پوششی بر قطعه اعمال می­نماید. آبکاری الکترولس پودرهای آلیاژی Mg_xNi با مس، Ni-P، Ni-Pd-P و یا Ni-B، سبب افزایش در هدایت حرارتی و استحکام خستگی می شود. اگرچه، این پوشش دارای چسبندگی مناسبی نیست و با چالش­هایی روبه­روست. منیزیم از جمله فلزاتی است که آبکاری آن سخت قلمداد می­شود. به این سبب که حضور منیزیم در هوا به سرعت به تشکیل لایه­ ی اکسیدی منجر می­شود و نیازمند یک عملیات سطحی اولیه برای تمیزکاری است. حداقل ضخامت لازم برای پوشش­دهی منیزیم، 50 میکرون است. دستیابی به این ضخامت نیز با مشکلاتی مواجه است. از طرفی حمام الکترولس عمر کوتاهی دارد.

3. پوشش­ های تبدیلی

در فرآیند پوشش­ تبدیلی، زمینه با غوطه­ور شدن در محلول، واکنش­ دهی با سطح آن و با تغییردهی pH در فصل مشترک محلول-فلز و غلظت یون فلزی  محافظت می­شود. تغییرات موضعی در ترکیب موجب رسوب از محلول به سطح فلز زمینه شده و منجر به تشکیل پوشش می­شود. بسیاری از عوامل روی کیفیت این پوشش اثرگذار است از جمله:

• ترکیب آلیاژ فلزی زمینه
• فرآیند پیش عملیات
• فرمولاسیون ترکیب تبدیلی
• عملیات­های ثانویه
• پارامترهای عملی مانند دما، pH، زمان غوطه­ وری و غیره

این عوامل ممکن است موجب ترک، تخلخل و یا پوششی غیر یکنواخت شود. در واقع چالش اصلی این دسته از پوشش­ها ایجاد پوشش عاری از ترک و یکنواخت است. در صنایع خودروسازی هنوز در بسیاری از موارد با مشکلاتی در رابطه با شرایط سخت سایش و خوردگی مواجه هستند. از طرفی برخی از این پوشش­ ها با مشکلات زیست محیطی نیز درگیر هستند.  شکل زیر به خوبی فرآیند تولید پوشش تبدیلی را نشان می­دهد.

برخی از انواع پوشش ­های تبدیلی عبارت اند از:

پوشش تبدیلی کرومات

پوشش تبدیلی فسفات

پوشش تبدیلی فلئوریدی

پوشش تبدیلی استانات

Post treatment

Stannate conversion coating