تست‌های صنعتی برای ارزیابی پوشش فسفاته روی

همانطور که در نوشتارهای قبلی مطالعه نمودید، درباره مقایسه انواع فسفاته روی، مزایا و کاربردهای صنعتی آن، مطالبی را برای شما بیان کردیم و همچنین درباره فرایندهای فسفاته‌کاری و بهینه‌سازی این فرایندها توضیح دادیم.

در این نوشتار قصد داریم به بررسی تست‌های صنعتی برای ارزیابی پوشش فسفاته روی بپردازیم.

پس از اعمال پوشش فسفاته و رنگ، انجام آزمون‌های استاندارد برای اطمینان از کیفیت پوشش و عملکرد مورد انتظار آن ضروری است. در این قسمت به چند آزمون صنعتی متداول جهت ارزیابی مقاومت به خوردگی و چسبندگی پوشش اشاره می‌شود:

1. تست سالت اسپری (مه نمکی)

آزمون پاشش نمک یا Salt Spray یکی از شناخته‌شده‌ترین روش‌های تسریع‌یافته برای ارزیابی مقاومت خوردگی پوشش‌ها است . در این آزمون، قطعات پوشش‌شده (معمولاً فسفاته + رنگ) در یک اتاقک مخصوص قرار می‌گیرند که در آن مه ریز محلول آب نمک ۵ درصد (NaCl) به طور مداوم تولید و بر روی نمونه‌ها نشانده می‌شود. شرایط دما (حدود 35°C) و غلظت نمک کنترل‌شده است و محفظه بسته نگه داشته می‌شود تا جریانی از هوای مرطوب شور روی قطعات گردش کند. این محیط به شدت خورنده بوده و معادل سال‌ها قرارگیری در هوای مرطوب و نمکی را طی چند روز شبیه‌سازی می‌کند . پس از مدت زمان مشخص (مثلاً 24، 48، 240 ساعت و … بسته به استاندارد)، نمونه‌ها از نظر ظهور نشانه‌های خوردگی بررسی می‌شوند. برای قطعات فولادی رنگ‌شده معمولاً زمان تا پیدایش اولین لکه‌های زنگ یا گسترش خوردگی از محل‌های آسیب‌دیده ارزیابی می‌شود. پوشش فسفاته روی در ترکیب با رنگ‌های مرغوب می‌تواند مقاومت بسیار خوبی در این تست نشان دهد (مثلاً بیش از 500 ساعت بدون زنگ‌زدگی) که نشانه عملکرد مناسب آن در شرایط واقعی است. استانداردهای مختلفی مانند ASTM B117 برای انجام این آزمون وجود دارد. اگرچه تست سالت اسپری یک آزمون مقایسه‌ای است و الزاماً معادل دقیق عمر واقعی پوشش نیست، اما همچنان به عنوان یک معیار پذیرفته‌شده کیفی جهت مقایسه پوشش‌های مختلف به کار می‌رود. به عنوان مثال، در یک خط رنگ خودروسازی ممکن است الزام شود که بدنه خودرو پس از پوشش‌دهی کامل (فسفاته + ED + رنگ) حداقل 720 ساعت سالت اسپری را بدون خوردگی پشت سر بگذارد. عدم تحقق این معیار نشان‌دهنده ضعف در هر یک از لایه‌های پوشش یا فرآیند آماده‌سازی (از جمله فسفاته) است. به طور خلاصه، آزمون مه نمکی ابزار اصلی مهندسان خوردگی برای اطمینان از توان پوشش در محیط خورنده پیش از عرضه محصول به بازار است.

2. تست سالت اسپری (مه نمکی)

این آزمون برای سنجش میزان چسبندگی لایه رنگ (و پرایمر زیرآن، مثل فسفاته) به سطح فلز انجام می‌شود. روش استاندارد متداول بر اساس ASTM D3359 یا معادل ISO 2409 است که به آزمون خراش و چسب مشهور است .

در این روش، بر روی سطح رنگ‌شده یک الگوی شطرنجی از برش‌های متقاطع ایجاد می‌کنند (معمولاً  6 یا 11 برش در هر جهت به عمق تا سطح فلز) به طوری که 25 یا 100 مربع کوچک روی سطح شکل گیرد. سپس یک نوار چسب مخصوص با قدرت چسبندگی معین بر روی این ناحیه چسبانده می‌شود و با فشار ثابت مالش داده می‌شود تا کاملاً به سطح بچسبد . پس از مدت کوتاهی، نوار با زاویه 180 درجه و با سرعت یکنواخت کشیده و کنده می‌شود. سپس میزان جدا شدن فیلم رنگ از روی مربع‌ها بررسی و بر اساس یک مقیاس 0 تا 5 درجه‌بندی می‌شود (0 نشان‌دهنده هیچ جداشدگی و چسبندگی عالی، و 5 نشان‌دهنده جدا شدن بیش از 65% سطح و چسبندگی ضعیف است) . یک سیستم چسبندگی خوب (شامل آماده‌سازی سطح مناسب مثل فسفاته) معمولاً باید درجه 0 یا 1 را در این آزمون کسب کند که نشان‌دهنده باقی ماندن کامل رنگ بر روی سطح علی‌رغم اعمال تنش برشی توسط نوار چسب است. اگر پوشش فسفاته به درستی اعمال نشده باشد یا آلودگی در سطح بوده باشد، رنگ ممکن است به راحتی از برخی مربع‌ها کنده شود (در محل‌های فاقد چسبندگی) و مثلاً درجه 3 یا 4 حاصل گردد که غیرقابل قبول است. آزمون چسبندگی به خصوص در قطعاتی که قرار است در معرض تنش‌های مکانیکی یا حرارتی (انبساط و انقباض) باشند اهمیت دارد، زیرا هرگونه ضعف در اتصال لایه‌ها می‌تواند منجر به ورقه شدن رنگ در استفاده واقعی شود. در کنار تست خراش-چسب، گاهی از آزمون خم‌بر‌روی‌مخروط (Mandrel Bend) یا ضربه (Impact Test) نیز برای اطمینان از چسبندگی رنگ تحت تغییر شکل‌های ناگهانی استفاده می‌شود که مکمل ارزیابی‌های چسبندگی هستند.

3. سایر روش‌های ارزیابی مقاومت خوردگی

علاوه بر آزمون پاشش نمک، روش‌های دیگری نیز برای بررسی رفتار خوردگی پوشش‌های فسفاته و رنگ وجود دارد. یکی از روش‌های کلاسیک، آزمون رطوبت (Humidity Test) است که در آن نمونه‌ها در یک کابین با رطوبت نسبی نزدیک به 100% و دمای حدود 40°C قرار می‌گیرند و میزان ایجاد تاول یا خوردگی زیر فیلم رنگ در بازه‌های زمانی مختلف بررسی می‌شود. این آزمون، تمایل پوشش به جذب رطوبت و پایداری چسبندگی در محیط مرطوب را می‌سنجد. روش دیگر، آزمون خوردگی سیکلی است که دوره‌های مختلفی از شرایط (مه نمکی، رطوبت، خشک، دماهای متناوب) را بر نمونه اعمال می‌کند تا تنش‌های محیطی واقعی‌تر را شبیه‌سازی نماید؛ استانداردهایی مثل ASTM G85 یا استانداردهای خودروسازان (مانند تست‌های cyclic corrosion جنرال موتورز و غیره) از این دسته‌اند. پوشش فسفاته خوب معمولاً می‌تواند در این آزمون‌های ترکیبی نیز عملکرد قابل قبولی نشان دهد، زیرا نقش خود را در حفظ چسبندگی تحت تغییرات شرایط ایفا می‌کند. در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، از روش‌های پیشرفته‌تری نظیر سنجش‌های الکتروشیمیایی (مانند طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، EIS) نیز برای ارزیابی خواص مانع‌شوندگی پوشش استفاده می‌شود. در این روش‌ها مقاومت الکتریکی و رفتار الکتروشیمیایی لایه فسفاته و رنگ در یک محلول شبیه آب دریا اندازه‌گیری شده و پارامترهایی مانند مقاومت پولاریزاسیون که معیاری از مقاومت خوردگی است استخراج می‌شود . این اندازه‌گیری‌ها می‌تواند بدون انتظار برای ظهور زنگ، کیفیت پوشش را بسنجد. هرچند این روش‌ها بیشتر در تحقیق و توسعه کاربرد دارند و در صنعت، همان تست‌های سالت اسپری و چسبندگی شاخص اصلی ارزیابی به‌شمار می‌روند. در نهایت، بازرسی چشمی و کنترل ضخامت پوشش (برای لایه رنگ و حتی لایه فسفاته به روش وزن‌سنجی) نیز از جمله کارهای کیفی است. ضخامت مناسب فسفاته (مثلاً 2-5 گرم بر متر مربع) باید طبق استاندارد حاصل شده باشد. جمع‌بندی اینکه یک پوشش فسفاته روی ایده‌آل، در آزمون‌های شوری و رطوبت مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد و چسبندگی رنگ روی آن در حد عالی (درجه 0 یا 1) است. چنین کیفیتی تنها با اجرای دقیق فرآیند و کنترل مداوم ممکن می‌شود.

چنانچه سوالاتی دارید که در این نوشتار پاسخ خود را نیافتید می‌توانید به صفحه سوالات متداول وبسایت مراجعه نموده یا از صفحه راههای ارتباطی با ما تماس بگیرید و یا شماره تماس و درخواست خود را از طریق شبکه های اجتماعی ارسال نمائید تا کارشناس مربوطه با شما تماس بگیرد.