منیزیم و روش های پوشش دهی (بخش دوم)

مطابق با آن­چه پیش از این گفته شد، منیزیم به واسطه ­ی فعالیت شیمیایی بالا مستعد خوردگی شدید است و البته خواص سایشی این فلز و آلیاژ­های آن برای کاربردهای گوناگون نیازمند اصلاح سطحی است. اصلاح سطح با پوشش­ هایی که در بخش قبلی گفته شد با مشکلاتی نظیر عدم سهولت پوشش­ دهی یا چسبندگی ناکافی همراه بود. لذا در ادامه به بررسی برخی دیگر از پوشش­ ها و مزایا و معایب آن­ها پرداخته می­شود.

رسوب­ نشانی شیمیایی از فاز بخار یا CVD

این روش به طور خلاصه شامل نشاندن یک جامد روی یک سطح حرارت داده شده با یک واکنش شیمیایی در فاز بخار است. از این جمله می­توان به پوشش مولیبداتی روی منیزیم با ضخامت کمتر از 0.5 میکرون اشاره کرد که پوششی عاری از ترک بوده و مقاومت به خوردگی را بهبود می ­بخشد. از دیگر مثال­ها می­توان به پوشش­ های TiCN و ZrCN روی آلیاژ AZ91 و AS21 اشاره نمود که اگرچه سختی مناسبی را به زیرلایه می­دهد اما از پیش ­سازهای سمی سیانیدی برای تولید استفاده می­شود.

از مزایای آن میتوان به نشاندن مواد نسوز روی سطح زیر دمای نقطه ذوبشان، دستیابی به چگالی تئوری، کنترل اندازه دانه و جهتگیری دانه­ها، انجام فرآیند در اتمسفر محیط به همراه چسبندگی مناسب اشاره کرد. اگرچه این پوشش با مشکلاتی درگیر است که از آن جمله می­توان به محدودیت انتخاب زیرلایه اشاره کرد. زیرلایه­ی مورد نظر باید در دمای بیشتر از 600 درجه پایداری حرارتی داشته باشد. از دیگر محدودیت ­های این روش سمی بودن ذاتی مواد شمیایی پیش­ساز آن است که می­توانند محصولات جانبی خطرآفرین تولید کرده و هزینه ­های دفع زباله­ی صنعتی را به کارفرما تحمیل ­نماید. در کنار این مشکلات، این روش از لحاظ مصرف انرژی و اقتصادی گران و هزینه­بر است.

فرآیندهای رسوب­دهی فیزیکی از فاز بخار یا PVD

این روش شامل رسوب دهی اتم­ها یا مولکول­ها از فاز بخار به زیرلایه است. از مثال­های این روش می­توان به رسوب در خلاء، رسوب دهی پاششی، کاشت یون و رسوب با لیزر اشاره کرد. این روش، با چالش ­هایی در رابطه با زیرلایه­ های منیزیمی روبه­ رو است. نیاز به دمای فرآیندی زیر 180 درجه سانتی­گراد و انتخاب فرآیند با چسبندگی مناسب است. به طور مثال PVD کروم و کروم نیتراید روی AZ91 علیرغم خواص سایشی مناسب، مقاومت به خوردگی ضعیفی را از خود نشان می­دهد. از دیگر رویکردهای پوشش دهی منیزیم خالص یا آلیاژ منیزیم این است که از خوردگی گالوانیک جلوگیری می­نماید. اگرچه اثری بر خواص سایشی ندارد.

شماتیک روش پوشش دهی PVD
شماتیک روش پوشش دهی PVD

فرآیند پوشش ­دهی پلاسمای الکترولیتی یا PEO

در مقاله­ های پیشین در رابطه با فرآیند PEO بررسی به طور کامل صورت گرفته است. این فرآیند شامل رسوب دهی پوشش اکسیدی در اثر ایجاد محیط پلاسما و ایجاد جرقه­ بر سطح زیرلایه در محلول الکترولیت است. این روش برای کاربردهای گوناگون انعطاف ­پذیری فراوانی دارد به طوری که کاربردهای با نیاز به سایش و نیاز به مقاومت به خوردگی تا کاربردهای در ارتباط با هدایت حرارتی یا حتی عایق حرارتی و کاربردهای پزشکی را پوشش می­دهد. این پوشش به سبب چسبندگی بالا به زیرلایه، می­تواند به عنوان پوشش پایه برای سایر روش ­ها به کار رود و مشکلات چسبندگی ناکافی پوشش­های پلیمری و رنگ­ها را برطرف نماید.

این پوشش، یکی از موفق­ ترین پوشش ­ها برای کنترل خوردگی و فعالیت شیمیایی بالای منیزیم است و در صورت کنترل ریزترک ­ها و میزان تخلخل مقاومت پوشش به خوردگی افزایش می­یابد. با توجه به اینکه منیزیم فلزی سبک است استفاده از آن موجب بهینه ­سازی مصرف انرژی و شتاب دهی به حرکت می­شود. از آن سو که مقاومت به سایش پوشش ­های PEO به ویژه با افزودن نانوذرات مناسب به محلول الکترولیت و رسوب­دهی درجا حین PEO به حد کافی افزایش می­یابد، قطعات منیزیمی پوشش­داده شده با PEO قابلیت کاربرد در اتومبیل و هواپیما را می­یابند.

شماتیک منیزیم پوشش داده شده با PEO
شماتیک منیزیم پوشش داده شده با PEO


دیدگاهتان را بنویسید