دانلود مقاله آماده کردن فلزات برای استفاده در ساخت بدنه خودرو

word قابل ویرایش
83 صفحه
9700 تومان

آماده کردن فلزات برای استفاده در ساخت بدنه خودرو

علاوه بر ساختار شیمیایی فلزات، ساختار سطح فلزات نیز بر روی خواص ظاهری سیستم رنگی که در مراحل بعد اعمال می‌شود مؤثر می‌باشند. ساختار سطح فلزات کم و بیش متأثر از پروسه تولید فلزات و نحوه شکل دهی آنها می‌باشد. به همین دلیل زبری سطح فلز را طی عملیات تمیزکاری بوسیله برس زنی، سندینگ و بلاستینگ بوسیله ذرات فولادی یا سند، تغییر می‌دهند، تا بوسیله ایجاد زبری مناسب خواص سیستم رنگ را بهبود دهیم.
از آنجا که خواص ظاهری و حفاظتی لایه‌های رنگ که در مراحل بعد اعمال می‌شوند وابستگی شدیدی به ساختار سطح فلزات دارد، به همین علت در نظر گرفتن فاصله قله تا دره و اختلاف بین بلندترین قله و عمیق‌ترین دره اهمیت بالایی دارد.

در صورتیکه زبری سطح فلز زیاد باشد حتی بعد از اعمال لایه‌های مختلف رنگ می‌توان به وضوح تأثیر آن را پس از اعمال رنگ رویه مشاهده کرد. در شکل زیر یک نمونه از میزان تأثیر زبری سطح بدنه بر روی زبری لایه‌های مختلف رنگ، را می‌توان مشاهده کرد.
علاوه بر برخی مواد مورد استفاده در ساخت یک قطعه صنعتی همانند ساختار سطح و نحوه آماده‌سازی، یکی از عوامل دیگری که به شدت بر روی کیفیت سیستم رنگ و در نتیجه خواص حفاظتی و ظاهری رنگ یک قطعه صنعتی اثر می‌گذارد نحوه اتصال و طراحی قطعه صنعتی می‌باشد. در صورتیکه یکی از اهداف رنگ‌آمیزی حفظ کیفیت رنگ در درازمدت باشد، طراحان صنعتی باید به قوانین معینی در طراحی قطعات صنعتی دقت کنند. این قطعات صنعتی ممکن از مواد مختلفی همانند چوب، کامپوزیت‌ها، فولاد یا سایر فلزات و پلاستیک یا سایر ترکیبات ساخته شده باشند.

به خصوص طراحی مناسب قطعات ساخته شده از چوب به منظور جلوگیری از ایجاد استرس‌های حاصل از رطوبت و در نتیجه ترک خوردن چوب اهمیت ویژه‌ای دارد. در عین حال باید طراحی قطعه به گونه‌ای باشد که بتوان لایه‌های مختلف رنگ را با ضخامت یکنواخت بر روی قطعه اعمال کرد و دارای حداقل مقدار اختلاف ضخامت باشیم.
ارتباط بین طراحی مناسب و پایداری رنگ را می‌توان به وضوح در ساخت پنجره‌ها مشاهده کرد. در هنگام طراحی پنجره باید مطمئن باشیم که آب براحتی از روی پنجره خارج می‌شود و آب بر روی

پنجره باقی نمی‌ماند. به منظور اطمینان از خروج آب می‌توان در برخی مناطق سوراخ‌هایی تعبیه کرد یا به این مناطق حالت شیب‌دار دهیم تا آب در این محل‌ها باقی نماند. همه لبه‌های تیز باید دارای انحنا شوند زیرا هرچه لبه تیزتر باشد ضخامت رنگ در آن مناطق کمتر می‌باشد. بنابراین با ایجاد انحنا در این مناطق سعی می‌کنیم تا به ضخامت مناسبی از فیلم رنگ دست یابیم. همچنین باید

برخی نواحی با سیلرهای مناسب پر شوند. سیلرهای مورد استفاده باید خاصیت الاستیته خود را برای مدت‌های طولانی حفظ کنند زیرا همیشه یک پنجره تحت اثر استرس‌های دائمی می‌باشد.
قطعات فلزی اغلباً دارای شکل بسیار پیچیده و دارای نقاط اتصال، بوسیله جوشکاری و پرچ نمودن می‌باشند در عین حال دارای حفره و شیارهای متعددی می‌باشند. بدنه خودرو نیز دارای این ویژگی ها می‌باشد. وجود نقاط نوک تیز در یک قطعه فلزی باعث مشکل شدن فرآیند رنگ آمیزی آن

می‌گردد. حفره‌های سربسته یا حفره‌هایی که به سختی قابل دسترسی می‌باشند باید توسط مواد مناسب پر شوند یا اینکه توسط طراحی مناسب یا ایجاد سوراخ برای ورود رنگ به داخل آنها قابل دسترس شوند. زمانی که اعمال رنگ بصورت غوطه وری صورت گیرد همانند اعمال آستر باید طراحی خودرو به گونه‌ای باشد که مناطقی برای جمع شدن رنگ وجود نداشته باشد وجود این مناطق علاوه بر هدر رفتن رنگ باعث کاهش ضخامت فیلم رنگ در این مناطق و در نتیجه کاهش

مقاومت خوردگی رنگ و در عین حال عیوب فراوان دیگری برای لایه آستر می‌شود. در صورت بروز این عیوب در یک لایه آستر مجبور به رفع عیب از نقاط معیوب می‌باشیم که نتیجه آن افزایش هزینه‌های رفع عیب، افزایش تعداد نیروی انسانی مورد نیاز برای رفع عیب، افزایش طول سالن رنگ و افزایش سایر هزینه‌ها و در عین حال کاهش سرعت تولید خط خودرو می‌گردد. به علت اینکه دلایل بروز این عیوب، روش‌های رفع عیوب احتمالی دارای جزییات فراوان می‌باشد و در عین حال تعداد عیوب احتمالی نسبتاً زیاد می‌باشد به همین دلیل در این کتاب در مورد این مسائل صحبت نمی‌کنیم

و فقط به بیان کلیات اکتفا می‌کنیم. تبدیل نقاط نوک تیز به نقاط دارای انحناء نیز اهمیت ویژه‌ای دارد زیرا همانطور که گفته شد ضخامت لایه‌های رنگ در لبه‌های نوک تیز پایین می‌باشد که نتیجه آن کاهش خواص حفاظتی سیستم رنگ در این نقاط می‌باشد.

بعضی از نقاط ضعف نیز باید توسط طراحی مناسب برطرف شوند. بعنوان مثال در قسمت جلوی خوردو احتمال ضربات متمادی سنگ ریزه وجود دارد. در این حالت شکل مناسب گلگیر تا حدی باعث کاهش این عیب می‌گردد. یکی از روش‌های دیگر کاهش این عیب استفاده از مواد مناسب در قسمت جلوی خودرو و معمولاً فلزات مقاوم در برابر سنگ ریزه و قطعات پلاستیکی بجای قطعات فولادی می‌باشد.
استفاده از ترکیبی از مواد مختلف در طراحی قطعات مختلف خودرو باعث بهبود خواص مدنظر از آن قسمت می‌گردد. همانطور که قبلاً گفته شد در هنگام استفاده از فلزات مختلف در طراحی یک قسمت از خودرو، جلوگیری از ایجاد سل‌های محلی به منظور افزایش مقاومت خوردگی خودرو اهمیت به سزایی دارد. در کل می‌توان نکات بسیار مهم در طراحی یک بدنه خودرو برای بالا بردن کیفیت سیستم رنگ خودرویی را بصورت زیر بیان کرد:
– از ایجاد نقاطی که آب بتواند در آن نواحی برای مدت طولانی باقی بماند جلوگیری کنیم.
– از ایجاد مناطقی که رنگ براحتی نتواند در آنها نفوذ کند یا پس از نفوذ رنگ، در آن مکان‌ها باقی بماند خودداری کنیم.

– نقاط نوک تیز را به نقاطی با انحنای مناسب تبدیل کنیم.
– وابسته به نیازهای مدنظر، در هر قسمت از خودرو از مواد مناسب استفاده کنیم.
– مانع از وقوع خوردگی گالوانیکی، که در اثر اتصال فلزات مختلف حاصل می‌گردد، شویم.
آماده‌سازی بدنه خودرو
مقدمه:
پس از تولید ورقه‌های فلزی، همانطور که گفته شد به علت ناپایداری فلزات و تبدیل آنها به ترکیبات فلزی پایدار، سطح فلز را توسط روغن‌های مقاوم در برابر خوردگی می‌پوشانند تا مانع از تغییر ساختار شیمیایی فلز در اثر واکنش‌های شیمیایی گردیم به همین علت قبل از آغاز پروسه رنگ‌آمیزی تمیز کردن سطح بدنه خودرو از آلودگی‌های مختلف ضروری می‌باشد، زیرا در غیر این صورت چسبندگی سیستم رنگ به سطح بدنه خودرو و به شدت کاهش می‌یابد. وابسته به طبیعت قطعه فلزی که باید رنگ‌آمیزی شود، پروسه‌های تمیزکاری و آماده‌سازی مختلفی قبل از پروسه رنگ‌آمیزی صورت می‌گیرد. بنابراین تمیز کردن سطح فلز از آلودگی‌هایی همانند میل اسکیل،

لایه‌های اکسیدی و روغن‌های مقاوم در برابر خوردگی، روغن‌های پرس و … ضروری است. تمیزکاری مکانیکی اغلباً توسط وسایلی همانند برس، عملیات سندینگ یا بلاستینگ صورت می‌گیرد. برای تمیز کردن ناخالصی‌های آلی، از حلال‌ها یا مواد فعال سطحی استفاده می‌شود. از روش‌های دیگر آماده‌سازی سطح اسیدشویی، فسفاته کاری و کروماته کاری می‌باشد. انتخاب روغن‌های مناسب که در مراحل آماده‌سازی براحتی تمیز گردند و در عین حال تا حدی با رنگ‌ها به ویژه آستر امتزاج‌پذیر باشند، باعث بهبود بازدهی فرآیند رنگ آمیزی می‌گردد. در صورت عدم

امتزاج‌پذیری نسبی روغن‌ها با آستر احتمال وقوع برخی عیوب در لایه آستر افزایش می‌یابد. همانطور که گفته شد تنها نتیجه افزایش تعداد عیوب برای یک لایه رنگ افزایش هزینه‌ها و کاهش کیفیت رنگ‌آمیزی می‌باشد. به همین دلیل کلیه تغییرات مدنظر در قبل از سالن رنگ همانند تغییر روغن‌های پرس، تغییر روغن‌های مقاوم در برابر خوردگی، باید با هماهنگی مسئولان مربوط در سالن رنگ صورت گیرد.

مراحل آماده‌سازی را می‌توان بصورت زیر بیان کرد: تمیزکاری، فسفاته کاری و آبکشی. مراحل تمیزکاری و فسفاته کاری معمولاً در تانک‌های غوطه‌وری صورت می‌گیرد اندازه تانک‌های غوطه وری وابسته به تعداد تولید خودرو می‌باشد. به عنوان مثال در صورتیکه تعداد تولید بیشتر از ساعت/ بدنه ۵ باشد از مخازنی با حجم ۴۵۰-۱۵۰ استفاده می‌گردد.

به منظور جلوگیری از باقی ماندن حباب‌های هوا درون منافذ یا مناطق داخلی خودرو و در نتیجه تضمین تشکیل لایه فسفاته و تمیزکاری مناسب، معمولاً بدنه خودرو درون این تانک‌ها دارای حرکت می‌باشد. در سال‌های اخیر در بعضی خودروسازی‌ها از روش رتودیپ که خودرو و درون تانک‌‌ها می‌چرخد استفاده شده است.

روش‌های فیزیکی تمیزکاری:
توسط تمیزکاری فیزیکی امکان تغییر زبری سطح بوسیله تمیز کردن ناخالصی‌های سطح فراهم می‌گردد. توسط روش‌های برس زنی و سندینگ می‌توان محصولات خوردگی، ناخالصی‌ها یا رنگ‌های قدیمی را تمیز کرد. گاهی طی مراحل تمیزکاری قسمتی از برخی از فلزات نیز رفع می‌گردد. چگونگی تغییرات زبری سطح فلز وابسته به نوع ماده ساینده، نحوه طراحی برس و میزان فشار اعمالی می‌باشد. زمانی که سطح فلز دارای سطح بسیار نایکنواخت باشد استفاده از تجهیزات سندینگ که فقط بصورت افقی بر روی سطح فلز اثر می‌گذارند کمتر مفید می‌باشند، در این حالت استفاده از برس‌های چرخنده که علاوه بر حرکت افقی دارای حرکات عمودی نیز می‌باشند دارای بازدهی بالاتری می‌باشد.
در حال حاضر انواع مختلفی از تجهیزات سندینگ که به صورت الکتریکی یا توسط فشار هوا و بصورت تر یا خشک عمل می‌کنند، برای تمیزکاری و عملیات زنگ ‌زدایی مکانیکی موجودند. در این روش از مواد ساینده از جنس آلومینا یا موادساینده مصنوعی که توسط کربید سیلیکون پوشانده شده‌اند استفاده می‌گردد.
عملیات بلاستینگ یک روش مناسب برای تمیز کردن سطوح فلزی از زنگ، میل اسکیل و پوشش‌های قدیمی می‌باشد. اصول کار شامل پاشش سندهای از جنس کوارتز،
تمیزکاری بوسیله مواد شیمیایی:
در عمل به منظور چربی زدایی بدنه خودرو از محلول‌های چربی زدایی با خاصیت قلیایی ضعیف استفاده می‌گردد؛ این محلول‌ها شامل مخلوطی از نمک‌ها، عوامل تر کننده سطح و امولسی فایرها می‌باشند. دمای عملیاتی در حدود ۴۰و در موارد خاصی حتی تا ۶۰ می‌باشد. فرآیند چربی زدایی شامل ترکیبی از روش غوطه‌وری و اسپری و در نهایت مرحله آب کشی بوسیله آب مقطر است. به نظر شما چرا باید حتماً از آب مقطر استفاده شود نه از آب معمولی؟

استفاده از روش غوطه‌وری باعث انجام چربی زدایی اپتیمم انواع روغن‌ها همانند روغن‌های ضد خوردگی در مناطق داخلی خودرو و شیارهای خودرو می‌گردد اما به هر حال استفاده از روش غوطه وری نیاز به مدت زمان طولانی تری نسبت به روش اسپری دارد زیرا در روش اسپری فشار حاصل از اسپری مواد تا حدی به تمیز شدن آلودگی‌ها کمک می‌کند. به نظر شما اگر برای فرآیند چربی زدایی فقط از روش اسپری یا غوطه وری استفاده گردد چه مشکلاتی و حتی چه عیوبی برای لایه های بعدی رنگ اتفاق می‌افتد؟
در حال حاضر برای انجام دادن عملیات تمیزکاری شیمیایی، روش‌های مختلفی در صنایع مختلف استفاده می‌شود که انتخاب روش مناسب وابسته به فاکتورهای متعددی می‌باشد. انواع اصلی تمیزکننده‌های صنعتی بصورت زیر قابل طبقه‌بندی می‌باشند:

این روش به منظور عملیات چربی زدایی قبل از اعمال لایه فسفاته روی، زمانی که از سیستم رنگ مقاومت خوردگی بالایی انتظار داشته باشیم، استفاده می‌‌گردد. این روش به خصوص زمانی که آلودگی‌ها به سختی تمیز شوند مفید می‌باشد.
ترکیبات تشکیل دهنده تمیز کننده‌های قلیایی آبی بصورت زیر می‌باشند:

قلیاها، کربنات‌ها، فسفات‌ها، سیلیکات‌ها، برات‌ها، مواد فعال سطحی
هر کدام از این ترکیبات در حین فرآیند چربی زدایی دارای وظیفه خاصی می‌باشند که در اینجا از بیان توضیح در مورد وظایف آنها می‌پرهیزیم.
تمیزکننده‌های قلیایی آبی را می‌توان به روش اسپری یا غوطه‌وری اعمال نمود. بعنوان نمونه می‌توان دو نمونه از پارامترهای عملیاتی آنها را بصورت زیر بیان نمود:
روش اسپری:
غلظت مواد: ۱-۵/۰ درصد
زمان چربی زدایی: ۲ دقیقه
دمای عملیاتی: ۶۰-۴۵
: ۱۴-۸
روش غوطه وری:
غلظت مواد: ۵-۳ درصد
زمان چربی زدایی: ۱۵-۵ درصد
دمای عملیاتی: ۹۰-۶۰
: ۱۴-۹
همانطور که مشاهده می‌شود شرایط عملیاتی در روش غوطه‌وری بسیار شدیدتر از روش اسپری می باشد علت این امر همانطور که اشاره شد، این است که فشار حاصل از اسپری به فرایند چربی زدایی کمک می‌کند در حالیکه در روش غوطه وری تنها عامل چربی زدایی تماس بدنه خودرو با محلول چربی زدایی است.
این روش زمانی که آلودگی های موجود بر روی قطعه به آسانی تمیز شوند استفاده دارند. این روش به منظور چربی زدایی قطعاتی که مقاومت خوردگی متوسطی مدنظر باشد، استفاده فراوانی دارند. اگر آلودگی‌ها به سختی تمیز شوند و مقاومت خوردگی بالایی را در نظر داشته باشیم، استفاده از تمیز کننده‌های قلیایی آبی، انتخاب اصلی می‌باشد.
ترکیبات تشکیل دهنده این تمیز کننده‌ها بصورت زیر می‌باشند:

منوآلکالی فسفات و مواد فعال سطحی
این نوع از تمیزکننده‌ها عمدتاً به روش اسپری مورد استفاده قرار می‌گیرند. زیرا خاصیت چربی زدایی آنها ضعیف می باشد و فشار اسپری تا حدی این ضعف را جبران می کند.
یک نمونه از پارامترهای پاشش آنها بصورت زیر می‌باشند:
غلظت: ۵/۱-۵/۰ درصد
زمان چربی زدایی: ۳ دقیقه
دمای عملیاتی: ۶۰
: ۶-۵/۳
این روش در گذشته استفاده فراوانی داشت ولی در حال حاضر به علت آلودگی‌های زیست محیطی در صنعت استفاده نمی‌شود. این روش تنها برای تمیز کردن آلودگی‌هایی که در حلال‌های آلی مجلولند استفاده می‌گردد.
به منظور اطمینان از فرآیند چربی زدایی با کیفیت مد نظر علاوه بر ترکیبات چربی زدایی فاکتورهای دیگری نیز بر روی کیفیت چربی زدایی مؤثرند. به طور خلاصه می توان این فاکتورها را به صورت زیر نمایش داد:
– انتخاب دقیق نوع و

غلظت ترکیبات چربی زدایی با توجه به موارد یاد شده در بالا
– کنترل دقیق غلظت چربی زدا و دما در تانک های چربی زدایی
– کنترل دقیق آلودگی های موجود بر روی بدنه خودرو قبل از ورود به مرحله چربی زدایی. همانطور که گفته شد محلول چربی زدایی با توجه به آلودگی های معینی با مقدار معین، انتخاب می‌شوند در صورتیکه به هر دلیل غلظت آلودگی های موجود بر روی بدنه خودرو (روغن‌های پرس و …) تغییر کند یا نوع آلودگی ها عوض شود، کیفیت چربی زدایی کاهش می‌یابد. با توجه به این مطالب در صورتیکه روغن‌های پرس، روغن های ضد خوردگی و … تغییر کنند باید این عمل با هماهنگی سالن رنگ صورت گیرد.

– با توجه به این که با گذشت زمان کیفیت چربی زدا کاهش می‌یابد، جایگزینی محلول چربی زدایی با مواد تازه ضروری است.
– به منظور اطمینان از کیفیت چربی زدایی، کنترل های دقیق مکان و فشار اسپری ها، پمپ ها، سیستم حرارت دهی و … ضروری است.
– تمیزکاری و کنترل سیستم انتقال خودرو و آویزهای متصل به خودرو
با وجود تمام کنترل‌ها، پس از انجام فرایند چربی ‌زدایی کنترل کیفیت عملیات چربی زدایی بصورت بصری یا بوسیله تکنیک‌های دیگر ضروری است.
پس از تماس بدنه خودرو با محلول چربی زدایی، آلودگی های موجود بر روی سطح بدنه خودرو طی چندین مرحله وارد تانک تمیزکاری می‌شوند. مراحل فرآیند چربی زدایی بصورت زیر می‌باشد:
– قرارگیری مواد فعال سطحی در سطح بین روغن و آب
– جدا شدن روغن از سطح فلز به صورت قطرات بسیار کوچک
– جدا شدن روغن از سطح فلز به صورت آمولسیون
– جدا شدن ذرات جامد که دارای بار غیر همنام می‌باشند از سطح فلز و دیسپرس شدن در محلول، به صورت ذرات کوچک‌تر

– خارج سازی ذرات جامد دیسپرس شده به صورت سوسپانسیون
– آبکشی قطرات و تشکیل تجمع قطرات با هم
در صورتی که به هر دلیل فرآیند چربی زدایی با کیفیت مناسب صورت نگیرد، پس از اعمال پوشش فسفاته نیز دارای کیفیت مناسبی نخواهیم بود. به نظر شما کاهش کیفیت پوشش فسفاته بر روی چه پارامترهایی از پوشش فسفاته دارای اثر منفی می‌باشد؟
در صورتیکه کیفیت پوشش فسفاته کاهش یابد کیفیت سیستم رنگ نیز کاهش می‌یابد، در این شرایط میزان چسبندگی لایه آستر به پوشش فسفاته کاهش می‌یابد و پس از اعمال لایه های مختلف رنگ دارای اختلاف ضخامت می‌باشیم. نتیجه کاهش چسبندگی و اختلاف ضخامت، کاهش شدید خواص ظاهری و اجرایی سیستم رنگ می‌باشد. به همین منظور برای بالا بردن کیفیت سیستم رنگ اولین قدم بهبود کیفیت فرایند چربی زدایی می باشد.

پس از مرحله چربی زدایی همانطور که از تصویر ۱ معین است نوبت به شستشوی بدنه خودرو توسط آب مقطر می‌رسد. هدف از این مرحله جلوگیری از انتقال ترکیبات محلول چربی زدایی به سایر مراحل به ویژه تانک های الکترودیپوزیشن می باشد. چرا انتقال محلول چربی زدایی به مراحل بعدی ناخوشایند می باشد؟

 

به منظور اطمینان از خروج و تمیز شدن تمام ترکیبات چربی زدایی استفاده از روش غوطه وری و اسپری برای مرحله آبکشی ضروری می باشد. در عین باید همیشه از کیفیت آب مورد استفاده برای آبکشی اطمینان حاصل کنیم تا به مرور زمان کیفیت آب کاهش نیابد به همین منظور می توان از تکنیک های تیتراسیون یا اندازه گیری هدایت پذیری الکتریکی آب استفاده نمود.
فسفاته کاری:
بعد از فرایند تمیزکاری و چربی زدایی و قبل از اعمال لایه های مختلف رنگ، نوبت به فرایندهای فسفاته کاری و کروماته کاری می‌رسد.
مزایای و دلایل استفاده از پوشش های فسفاته به صورت زیر می‌باشند:

– در صورت صدمه دیدن سیستم رنگ به دلایل مختلف همانند ضربات سنگ ریزه، ایجاد خراش و تصادف، لایه فسفاته به حفظ خواص حفاظتی باقیمانده سیستم رنگ کمک می کند.
– بعد از اعمال لایه فسفاته سطحی نسبتاً یکنواخت به منظور اعمال لایه های بعدی رنگ ایجاد می‌شود. نتیجه این امر بهبود خواص ظاهری سیستم رنگ می‌باشد.

– پس از اعمال لایه فسفاته میزان مقاومت خوردگی سیستم رنگ ۱۰-۵ برابر بهبود می یابد. بدین ترتیب می توان نتیجه گرفت که اگر در اثر عملیات تعمیری بر روی لایه‌های مختلف رنگ، لایه فسفاته از بین رود، خواص حفاظتی سیستم رنگ به شدت کاهش می یابد. این مسأله به خصوص در محل هایی که احتمال وقوع خوردگی زیاد می باشد همانند اطراف گلگیرها و حاشیه درها اهمیت ویژه ای دارد.
با توجه به مزایای بیان شده پوشش های فسفاته در صنایع مختلف همانند صنعت خودرو، وسایل خانگی، تجهیزات فلزی و قوطی سازی کاربرد دارد.
ساده ترین روش حفاظت سطح فولاد استفاده از پوشش های فسفات آهن می باشد. اما به هر حال فسفات آهن در صنعت خودرو کاربردی ندارد و در عوض در صنایعی همانند وسایل خانگی استفاده فراوان دارند به همین دلیل از توضیح بیشتر در مورد این پوشش ها می پرهیزیم.

یکی از روش های دیگر حفاظت خوردگی فلزات استفاده از پوشش‌های فسفات روی می باشد. این پوشش ها به علت مصرف بیشتر مواد نسبت به پوشش های فسفات آهن هزینه های بیشتری به همراه دارند. در عین حال فرایند اعمال این پوشش ها نیازمند مدت زمان طولانی تری می باشد.در حال حاضر انواع مختلفی از فسفاته‌های روی در صنعت موجودند. علت این تنوع محصولات، زمینه های مختلف فلزی مورد استفاده در ساخت بدنه خودرو و استفاده از مخلوطی از فلزات مختلف در ساخت خودرو می‌باشد. پس از عملیات چربی گیری و وابسته به ویژگی های بدنه و خواص مدنظر از پوشش های فسفاته، این پوشش‌ها به صورت غوطه وری یا اسپری اعمال م

ی شوند. استفاده از ترکیبی از روش اسپری و غوطه وری بهترین نتایج را از نظر خواص ایجاد می کند و مقاومت خوردگی درون شیارهای خودرو افزایش می یابد. به نظر شما هر کدام از روش های اسپری و غوطه‌وری دارای چه مزایا و معایبی می باشند و چرا ترکیبی از این دو روش دارای بهترین نتایج می باشد؟
ضخامت پوشش فسفاته در حدود ۲-۱ میکرون می باشد و با اینکه ضخامت آن پایین می باشد، دارای اثر زیادی در بهبود کیفیت سیستم رنگ می باشد. تشکیل پوشش فسفاته طی چندین مرحله صورت می‌گیرد این مراحل عبارتند از: فسفاته کاری، خنثی سازی و آبکشی.
خودروهای جدید شامل فلزات مختلفی همانند فولاد، فولاد گالوانیزه، آلومینیوم و منگنز می باشند به همین علت پوشش های فسفاته جدید دارای توانایی ایجاد پوشش بر روی همه این فلزات می باشند. از میان این فلزات، آلومینیوم اهمیت ویژه ای دارد زیرا در صورت استفاده از محلول های فسفاته معمولی مشکلات فراوانی برای پوشش فسفاته ایجاد می گردد. این مسأله به خصوص با توجه به مصرف روز افزون آلومینیوم در ساخت خودرو اهمیت ویژه ای دارد. میزان مصرف آلومینیوم در سال ۲۰۰۰ میلادی برابر ۱/۱ درصد به ازای مساحت کل خودرو بود در حالیکه در سال ۲۰۰۵ میلادی این میزان به ۵/۱ درصد افزایش یافته است.

با توجه به رشد روزافزون استفاده از آلومینیوم در ساخت خودروها و با توجه به اینکه میزان لجن تولیدی طی پروسه آماده سازی آلومینیوم بسیار بالا می باشد، به همین علت کنترل های دقیق تانک آماده سازی و آبکشی بیشتر و تطبیق مواد مورد استفاده برای آماده سازی ضروری می باشد.
پروسه های کنونی آماده سازی معمولاً از نوع فسفاته های روی محتوای منگنز می باشند. این فلز جایگزینی برای نیکل می باشد. در عین حال شتاب دهنده های مورد استفاده در فرمولاسیون به ندرت محتوای نیترات ها و نیتریت ها می باشند و توسط سایر ترکیبات آمینو که با محیط زیست سازگار می باشند یا پراکسیدها جایگزین شده‌اند. زمانی که زمینه مورد استفاده آلومینیوم باشد، فلوریدها نیز استفاده می شوند.

گاهی از مرحلی خنثی سازی نیز طی مراحل آماده سازی استفاده می گردد. این عملیات باعث بهبود مقاومت خوردگی و چسبندگی سیستم رنگ می گردد. این مواد که در گذشته شامل کروم بودند هم اکنون توسط سایر مواد که آلودگی زیست محیطی کمتری دارند همانند تیتانات ها جایگزین شده اند.
پس از اتمام مراحل آماده سازی و انجام آبکشی نهایی توسط آب مقطر، گاهی از منطقه ای برای دمش هوای گرم با دمای ۶۰-۵۰ به منظور خشک کردن کامل آب از روی بدنه، قبل از ورود به تانک الکترودیپوزیشن، استفاده می گردد. استفاده از هوای گرم با اینکه تا حدی هزینه بردار می باشد

ولی در کل از آنجا که باعث کاهش احتمال وقوع بسیاری از عیوب رنگ می گردد و در نتیجه میزان عملیات سمباده زنی را کاهش می دهد، بنابراین در کل دارای مزیت اقتصادی است زیرا بیشترین هزینه های سالن رنگ برای انجام تعمیر نقاط معیوب صرف می گردد. در سالهای اخیر استفاده از روش غوطه وری برای اعمال لایه فسفاته دارای طرفداران بیشتری نسبت به روش اسپری می باشد. در حال حاضر گاهی از ترکیبی از هر دو روش و گاهی از روش استفاده می شود.
در این روش نیمی از بدنه خودرو در تانک، غوطه ور می شود در حالیکه در قسمت بالای خودرو،

پوشش فسفاته توسط روش اسپری اعمال می شود. استفاده از روش غوطه وری برای اعمال پوشش فسفاته در قسمت های پایین خودرو باعث نفوذ محلول فسفاته به داخل منافذ خودرو و در نتیجه بهبود مقاومت خوردگی در داخل این منافذ می گردد. از آنجا که تعداد منافذ خودرو در قسمت های پایینی خودرو زیاد می باشد استفاده از روش غوطه وری برای اعمال پوشش فسفاته در قسمت های پایین خودرو باعث نفوذ محلول فسفاته به داخل منافذ خودرو و در نتیجه بهبود مقاومت خوردگی در داخل این منافذ می‌گردد. از آنجا که تعداد منافذ خودرو در قسمت های پایینی خودرو زیاد می باشد استفاده از روش غوطه وری در بهبود مقاومت خوردگی در این مناقطق موثر می باشد استفاده از روش از این نظر که تانک آماده سازی مورد استفاده کوچکتر می باشد و در نتیجه کنترل آن آسانتر می باشد، دارای مزیت است در حالیکه استفاده از تانک های مجزا برای اسپری و غوطه وری باعث حجیم شدن تانک های موردنیاز می گردد. در حال حاضر گاهی از روش نیز برای اعمال لایه فسفاته استفاده می شود. در این روش بدنه خودرو درون تانک آماده سازی بطور کامل چرخانده می شود، در این شرایط بر روی سطح بدنه خودرو هیچ آشغال و آلودگی ایجاد نمی شود در حالیکه در روش های دیگر احتمال ایجاد آشغال وجود دارد. در فصل مربوط به آسترهای الکترودیپوزیشن یک تصویر از تانک های نمایش داده شده است.

استفاده از روش اسپری، باعث تشکیل سریعتر پوشش فسفاته نسبت به روش غوطه وری می گردد؛ در این حالت در روش اسپری، پوشش در یک بازده زمانی ثابت، در دمای پایین تری تشکیل می گردد. در محلول های شامل آهن، در حین اسپری مواد، آهن بوسیله اکسیژن اتمسفر، اکسیده می شود به همین علت فسفاته آهن توسط روش اسپری اعمال نمی شوند.

سیستم اسپری از این نظر که همواره مواد تازه روی سطح بدنه، پاشش می شوند نسبت به روش غوطه وری دارای مزیت می باشند، در حالیکه در روش غوطه وری به مرور زمان برخی از یون ها از سطح فلز جدا می شود و وارد تانک آماده سازی می گردد. در عین حال نیروی حاصل از اسپری باعث جداسازی مواد جامد که به سطح بدنه چسبیده اند و در مراحل چربی زدایی از بدنه جدا نشده اند می گردد.

علاوه بر موارد بالا، استفاده از روش اسپری دارای اثر زیادی بر روی نسبت ترکیبات «هپایت» به «فسفولیت» در پوشش فسفاته دارد. به همین منظور نسبتی با نام تعریف شده است.
این نسبت به صورت زیر تعریف می شود:
در واقع این نسبت مقیاسی برای ارزیابی میزان ترکیبات فسفوفیلیت و ترکیبات هپایت موجود در پوشش فسفاته می باشد. تحقیقات نشان داده است که هرچه نسبت در تانک فسفاته بیشتر باشد یا در صورت استفاده از روش غوطه وری، مقدار بیشتر است.

میزان مقاومت خوردگی و خواص ظاهری پوشش فسفاته دارای وابستگی شدیدی به مقدار نسبت است. به نظر شما خواص اجرایی و ظاهری پوشش فسفاته چه رابطه‌ای با نسبت دارند؟
در عین حال توسط استفاده از روش غوطه وری امکان تشکیل پوشش فسفاته درون منافذ خودرو فراهم می گردد در حالی که در روش اسپری این امکان وجود ندارد.
با توجه به مطالب بالا در صنت خودروسازی از ترکیبی از هر دو روش به منظور حصول به اپتیمم خواص استفاده می گردد.

 

ارتوفسفریک اسید یک اسید سه ظرفیتی است که دارای سه اتم هیدروژن قابل جایگزینی توسط فلزات و در نتیجه امکان تشکیل سه نوع نمک را دارا می باشد. ثابت تجزیه در دمای برای این سه اتم هیدروژن به صورت زیر می باشد.
با توجه به اعداد بالا، می توان گفت که فقط اولین هیدروژن قابلیت جایگزینی را دارد. برای این فلز یک ظرفیتی می توان سه سری نمک فسفات به صورت زیر تعریف نمود:
فسفات های نوع اول فلزات قلیایی، دارای واکنش اسیدی، فسفات‌های نوع دوم فلزات قلیایی دارای واکنش با قلیایی پایین و فسفات های نوع سوم دارای واکنش شدیداً قلیایی می باشند.
این مطلب با توجه به مقادیر سه نوع نمک ارتوفسفات سدیم با غلظت در دمای قابل تأیید است:

فسفات های فلزات دو ظرفیتی حاصل از ارتوفسفریک اسید را می‌توان به صورت زیر نمایش داد:
تشکیل پوشش های فسفات کریستالی بر روی سطوح فلزی وابسته به خواص حلالیت پذیری نمک های فسفات آهن، روی و منگنز می‌باشد. فسفات های آهن، روی و منگنز در حال حاضر متداول ترین فسفات‌های مورد استفاده در صنایع مختلف می باشند. به عنوان یک قاعده می توان گفت که فسفات های اولیه این فلزات محلول در آب، فسفات های نوع دوم غیر محلول و ناپایدار در آب و فسفات های نوع سوم غیر محلول در آب می باشند.
مکانیزم تشکیل لایه فسفاته بسیار پیچیده است اما برای همه پروسه‌هایی که بر پایه محلول های فسفات فلزات سنگین می باشند مکانیزم زیر برقرار است.
فسفات نوع سوم نامحلول فسفات اولیه محلول
محلول های فسفات های نوع اولیه فلزات سنگین تحت تأثیر فاکتورهایی به خصوص دما و افزایش برای تشکیل نمک های نوع دوم و نوع سوم و اسید فسفریک آزاد دچار تجزیه می شوند:
افزایش دما باعث شیفت پیدا کردن واکنش به سمت راست می گردد. اگر یک فلز که ممکن است شبیه یا غیر همانند با فلز محلول فسفاته باشد، در تماس با محلول نوع اول قرار گیرد، با اسید فسفریک که در واکنش های بالا تولید می شوند واکنش می دهد:

مصرف اسید فسفریک در واکنش بالا باعث شیفت یافتن واکنش ۱ به سمت راست می شود و فسفات نوع سوم و یا فسفات نوع دوم نامحلول در سطح بین فلز و محلول تشکیل می گردد. ممکن است مقداری از فسفات های غیر محلول از ترکیبات فسفاته به عنوان لجن در محلول رسوب کند، اما بیشتر آنها بر روی سطح فلز رسوب می کند و با سطح فلز بصورت یک پوشش فسفاته، پیوند ایجاد می کند. با توجه به واکنش‌های قبل و با توجه به اینکه این واکنش ها به صورت تعادلی

می‌باشند، باید همیشه مقدار معینی اسید فسفریک آزاد در محلول فسفات نوع اول فلز سنگین موجود باشد تا همیشه حمام را پایدار نگه دارد. علت ناپایداری حمام، تشکیل بیش از حد فسفات نوع سوم با توجه به واکنش۱ است. میزان تجزیه شدن واکنش های ۱ و ۲ با افزایش دما، افزایش می یابد، بنابراین در دماهای بالاتر، اسید فسفریک بیشتری به منظور جلوگیری از رسوب فسفات نوع سوم در حمام فسفاته لازم است. اگر مقدار اسید فسفریک آزاد در حمام فسفاته بیش از ح

د معینی باشد، مدت زمان طولانی تری لازم است تا این مقدار اسید اضافی در سطح فلز خنثی شود و فلز بیشتری نسبت به مقادیر مدنظر از سطح بدنه خودرو حل می شود. همانطور که اشاره خواهد شد افزایش میزان حل شدن فلز از سطح بدنه باعث کاهش برخی از خواص پوشش

فسفاته می گردد. بنابراین حمام فسفاته طوری طراحی می گردد تا در دمای عملیاتی و غلظت عملیاتی حمام فسفاته، همیشه دارای مقدار معینی اسید فسفریک آزاد باشد، در این شرایط گفته می شود که حمام در حال تعادل است. ساده ترین نمونه از واکنش های تشکیل لایه فسفات، ایجاد پوشش فسفات روی بر سطح فلز روی می باشد در این شرایط واکنش ها بصورت زیر می باشند:
زمانی که یک فلز در محلول

فسفات نوع اول یک فلز دیگر پوشش داده شود، فسفات های فلز که ممکن است یا باشد به همراه مقدار کمی از فسفات فلز وارد پوشش فسفاته می گردد، بعلاوه با توجه به واکنش در حمام، فسفات نوع اول نیز تشکیل می گردد. بنابراین بدون احتساب نمک های ترکیبی حاصل از هر دو نوع فلز، نمک های تولیدی در پوشش یا محلول را می توان به صورت زیر نمایش داد.
زمانی که آهن یا فولاد یکی از فلزات باشد، واکنش ها بعلت حضور آهن پیچیده‌تر می شود. در مورد پوشش های حاصل بر روی فولاد در قسمت های آتی توضیح داده خواهد شد.

فسفات های نوع اول روی، منگنز و آهن همگی پوشش های میکروکریستالی با وزن می باشند. پوشش های فسفات روی زمانی که حمام فسفاته تازه باشد؛ دارای رنگ خاکستری است ولی وقتی که آهن در حمام فسفاته تشکیل گردد، رنگ آن تیره می شود. این یون های آهن از سطح بدنه وارد حمام فسفاته می گردد بنابراین در روش غوطه‌وری احتمال ایجاد رنگ تیره بیشتر است.
تحقیقات نشان داده است که ورود مقدار کمی از آهن در پوشش فسفات روی یا منگنز از آنجاییکه باعث کاهش میزان پرزدار بودن و افزایش مقاومت خوردگی می گردد مفید می باشد. در هر حال وقتی که درصد آهن در پوشش افزایش یابد، اثرات برعکس می گردد، یعنی میزان پرزدار بودن

افزایش و مقاومت خوردگی کاهش می یابد و زمانی که مقدار آهن در پوشش فسفاته روی به ۴۰-۳۰ درصد مولی می رسد مقاومت خوردگی به حدی پایین است که حمام فسفاته فاقد سرویس‌دهی لازم است.
همانطور که از واکنش ۲ معین است طی فرآیند تشکیل پوشش فسفاته، گازهای هیدروژن نیز آزاد می شوند. در عمل واکنش های فسفاته بعلت پلارازاسیونی که توسط هیدروژن صورت می گیرد آهسته است به همین علت برای تشکیل پوشش فسفاته در یک مدت زمان معقول باید از شتاب دهنده‌ها در حمام فسفاته استفاده شود. به سه طریق امکان تسریع تشکیل لایه فسفاته وجود دارد:
– افزودن نمک های فلزات سنگین به خصوص نمک های نیکل و مس به محلول فسفاته
– افزودن عوامل اکسیدکننده

– روش های فیزیکی (بعنوان مثال استفاده از روش اسپری یا حرکت دادن قطعه در محلول فسفاته)
هر کدام از این روشها دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند. در اینجا از بحث بیشتر در مورد این ترکیبات می پرهیزیم زیرا مباحث مربوط به شتاب دهنده ها دارای بحث بسیار گسترده ای می باشد اما به هر حال مهمترین نوع شتاب دهنده ها، شتاب دهنده های اکسید کننده می باشند؛ این ترکیبات با هیدروژن واکنش داده و مانع پلاریزاسیون فلز فسفاته شده می گردند. این نوع از شتاب دهنده ها به دو نوع تقسیم‌بندی می شوند:
۱- شتاب دهنده هایی که آهن را اکسیده می کنند.

۲- شتاب دهنده هایی که آهن را اکسیده نمی کنند.
بنابراین این نوع از شتاب دهنده ها دارای اثر جانبی به صورت کنترل میزان آهن در محلول فسفاته می باشند. همانطور که می دانیم میزان آهن در پوشش فسفاته دارای اثرات بسزایی بر روی خواص اجرایی لایه فسفاته بخصوص مقاومت خوردگی پوشش فسفاته دارد. بنابراین کنترل میزان آهن اهمیت به سزایی دارد.

مهمترین شتاب دهنده های موجود در این گروه شامل نیترات ها، نیتریت ها، کلرات ها پراکسیدها و ترکیبات نیترو ارگانیک می باشند. این نوع از شتاب دهنده ها مهمترین نوع مورد استفاده در صنایع مختلف می باشند که همانطور که اشاره شد دارای مزایای جانبی دیگری نیز می باشند. این ترکیبات، آهن را به یون های آهن سه ظرفیتی تبدیل می‌کنند و به طور همزمان باعث تشکیل آب می گردند. گاهی از ترکیبی از انواع عوامل شتاب دهنده استفاده می گردد در این شرایط پوشش فسفاته ای با وزن با اندازه کریستالهای ریز و فشرده در طول مدت زمان ۱۸۰-۶۰ ثانیه ایجاد می گردد.

یون های آهن سه ظرفیتی موجود در محلول فسفاته با یون های فسفات ترکیب می شوند و باعث ایجاد فسفات آهن که غیر محلول در آب می باشند، می گردند. این ترکیبات توسط ایجاد رسوب از سیستم خارج می شوند. رسوب دهی یون های آهن ضروری است زیرا همانطور که اشاره شد حضور مقادیر زیاد یون های آهن به علت کاهش مقاومت خوردگی پوشش فسفاته، غیر ضروری است. در سال‌های اخیر علاوه بر فسفاته های روی، فسفاته های حاصل از مخلوط چندین کاتیون نیز با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. فسفاته های منگنز – روی یا فسفاته های کلسیم – روی از جمله این نوع از فسفاته ها می باشند.

در حال حاضر محلول های فسفاته با محتوای پایین فلز روی، نیز برای استفاده به همراه آسترهای الکترودیپوزیشن کاتدی تولید شده‌اند. این نوع محلول ها دارای مقادیر بالایی از اسید فسفریک می باشند. در این شرایط امکان ورود یون های آهن تولیدی، در حین فرآیند فسفاته کاری به داخل پوشش فسفاته فراهم می گردد. نتیجه این امر ایجاد ترکیبی با نام «فسفوفیلیت» است که به همراه آسترهای الکترودیپوزیشن کاتدی باعث ایجاد مقاومت خوردگی عالی می شوند.
همانطور که گفته شد میزان آهن در ترکیب فسفوفیلیت دارای اپتیمم است و نباید کمتر یا بیشتر از مقدار معینی باشد.

در عین حال در صورتی که بدنه خودرو از ترکیبی از فولاد و روی ساخته شده باشد، خواص حفاظتی حاصل از این نوع پوشش های فسفاته به طور تقریبی بر روی هر دو نوع فلز مشابه می باشد. بر روی سطح قطعات ساخته شده از فلز روی، پوشش فسفاته اکثراً محتوای فسفات روی نوع سوم، به صورت ترکیبی با نام «هپایت» می باشد.

کریستال های حاصل از پوشش های فسفاته با محتوای پایین روی را در مراحل بعدی به منظور بهبود خواص حفاظتی پوشش فسفاته بوسیله فرآیندهای دیگر اصلاح می کنند. میزان ترکیبات هپایت و فسفوفیلیت در پوشش فسفاته به شدت بر روی خواص اجرایی پوشش فسفاته موثر است. به همین علت برای ارزیابی میزان این ترکیبات در پوشش فسفاته از نسبتی با نام استفاده می شود این نسبت به صورت زیر قابل تعریف می باشد:

همانطور که می دانیم عوامل مختلفی بر روی مقدار این نسبت موثر می باشد که به برخی از آنها اشاره شد. یکی از عوامل دیگر که بر روی این نسبت اثرگذار می باشد، حرکت های نسبی حاصل از بدنه خودرو می باشد. از آنجا که در روش اسپری مواد دارای حرکت نسبی، نسبت به بدنه خودرو می باشند بنابراین مقدار این نسبت برای روش اسپری با روش غوطه وری متفاوت است. به منظور یکنواختی پوشش های تولیدی از محلول های فسفاته می توان از دیسپرسیون های فسفات تیتانیم استفاده نمود. یکنواختی کریستال های حاصل از پوشش‌های فسفاته به شدت بر روی خواص ظاهری و خواص اجرایی سیستم رنگ موثر است. به نظر شما چرا یکنواختی کریستال های فسفاته علاوه بر خواص اجرایی بر روی خواص ظاهری نیز موثر است؟

گاهی به منظور بهبود یکنواختی پوشش های فسفاته از افزودنی‌های حاصل از یون های منگنز و نیکل استفاده می شود. در این شرایط این یون ها به یکنواختی ساختار کریستالی فسفاته کمک می کنند. نیکل به علت محدودیت های زیست محیطی از اهمیت کمتری برخوردار می‌باشد.
در سال های اخیر علاوه بر فولاد و روی، فلز آلومینیوم نیز در ساخت بسیاری از تجهیزات مورد استفاده قرار گرفته اند. اگر آلومینیوم تنها فلز مورد استفاده در ساخت یک قطعه باشد همانند بدنه هواپیما، عملیات کروماته کاری متداول ترین روش آماده سازی می‌باشد. اما به هر حال وقتی

ترکیبی از فلزات مختلف مورد استفاده قرار گیرد از عملیات فسفاته کاری استفاده می شود، در این حالت استفاده از روش های کلاسیک پوشش های فسفاته غیر ممکن می‌باشد. علت این امر تشکیل یون آلومینیوم محلول، طی فرآیند فسفاته کاری می‌باشد. تشکیل این یون، فرایند فسفاته کاری را مختل می کنند. به منظور جلوگیری از اثرات منفی حاصل از این یون ها در برقراری واکنش ها، توسط فلورید سدیم این یون های آلومینیوم را به کمپلکس‌های دیگری که مزاحمتی برای فرایند فسفاته ایجاد نمی کنند، تبدیل می کنیم. سیلیکات ها نیز نقش بازدارنده را بر عهده دارند. در این شرایط بر روی زمینه های فولادی، روی، آلومینیوم پوشش یکنواختی ایجاد می گردد.

کیفیت پوشش های فسفاته علاوه بر ساختار شیمیایی پوشش فسفاته به اندازه و شکل کریستال های فسفاته نیز وابسته است. پوشش‌های فسفاته به خودی خود دارای ساختار پرزدار و با اندازه کریستالی درشت می باشند. پرزدار بودن پوشش فسفاته و اندازه درشت کریستال ها علاوه بر کاهش مقاومت خوردگی بر روی کیفیت ظاهری سیستم رنگ دارای اثر منفی می باشد. به همین علت طی فرآیند آماده سازی از مرحله ای با نام فعال سازی استفاده می گردد. در این مرحله توسط استفاده از موادی با نام فعال ساز باعث ایجاد

 

کریستال‌های فسفاته با اندازه ذرات مناسب و ایجاد ساختار کریستالی فشرده می شویم.
پس از عملیات فسفاته کاری می توان کیفیت پوشش فسفاته را توسط محلول‌های ویژه ای بهبود داد. با وجود اینکه استفاده از محلول‌های کروماته در سال های گذشته به علت خاصیت سرطان زایی یون های کروم محدود گشته است، اما استفاده از ترکیبات دیگری همانند فلورید زیر کونیوم و تیتانات ها، افزایش یافته است.
پس از اعمال پوشش فسفاته، میزان زبری سطح بطور قابل توجهی تغییر می یابد.
با وجود اینکه زبری سطح پس از اعمال پوشش فسفاته از نظر فاصله «قله تا دره»، در مقایسه با بدنه خودرو افزایش نمی یابد اما از نظر تعداد قله ها دارای افزایش می باشیم: در این حالت به علت افزایش مساحت سطح، بدلیل اعمال لایه فسفاته، درگیری مکانیکی و تعداد پیوندهای

شیمیایی لایه آستر افزایش می یابد، که نتیجه کلی آن بهبود چسبندگی لایه آستر می باشد.
ضخامت پوشش فسفاته نیز بر روی کیفیت لایه فسفاته دارای اثر قابل توجهی است. ضخامت زیاد پوشش فسفاته باعث کاهش خواص الاستیکی و در نتیجه خواص مکانیکی ضعیف تر می گردد. بعد از فرایند آماده سازی انجام آبکشی به منظور شستشوی بدنه ضروری است.

در حال حاضر به غیر از فرایند فسفاته کاری، روش های آماده‌سازی دیگری برای آلومینیوم باموفقیت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این پروسه ها گاهی برای آلیاژهای منگنز و روی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. در این پروسه ها عملیات کروماته کاری از اهمیت عملی بالایی برخوردار می باشند و می توان از کروماته های سبز و زرد استفاده کرد. هر دو نوع آماده سازی باعث ایجاد یک سطح مناسب برای اعمال لایه آستر طی چندین دقیقه، به روش اسپری یا غوطه وری می شوند.
ترکیبات اصلی محلول های کروماته سبز برای آماده سازی آلومینیوم اسید کرومیک یا کرومات بعلاوه فلوریدها و فسفات ها می‌باشند. زمانی که روی نیز مورد استفاده قرار گیرد کلریدها و سولفات ها نیز باید استفاده شوند.

در این شرایط فسفات های کروم و آلومینیوم بر روی سطح آلومینیوم ایجاد می گردد. همانند پروسه های فسفاته کاری فلورید مسئولیت تبدیل یون های آلومینیوم به کمپلکس را بر عهده دارند. علت رنگ سبز ترکیبات کروم چهار ظرفیتی موجود در فسفات کروم می‌باشد. با وجود اینکه در محلول فسفاته کروم های شش ظرفیتی نیز موجود می باشد، کرومات سبز عاری از این یون ها می باشد.
محلول های کروماته زرد شامل اسید کرومیک یا کرومات ها بعلاوه فلوریدها می باشند. اولین مرحله در تشکیل پوشش کروماته، واکنش‌های اسیدشویی می باشد که باعث ورود یون های آلومینیوم به داخل محلول می شود و به طور همزمان کرومات شش ظرفیتی به کاتیون های سه ظرفیتی کروم بوسیله هیدروژن تولیدی، احیا می شود. پوشش تولیدی شامل اکسیدها و اکسیدهای هیدراته کروم و آلومینیوم می باشد.

پوشش تولیدی در مرحله اول دارای ظاهری شبیه ژل بعلت نرمی آن، می باشد که توسط حرارت سفت می شود. از آنجا که مقاومت حرارتی تا دمای ۱۵۰ می باشد، پوشش حداکثر باید تا دمای ۱۰۰ گرم شود. وزن پوشش کروماته ۵/۰-۱/۰ می باشد.
به علت سمیت ترکیبات کروم شش ظرفیتی، تلاش های فراوانی برای جایگزینی این ترکیبات توسط سایر مواد شیمیایی صورت گرفته. در صورت حضور کروم شش ظرفیتی در محلول، مسأله آلودگی های زیست محیطی حاصل از این ترکیبات نیز حائز اهمیت می باشد.
به همین منظور از ترکیبات محتوای زیر کونیوم یا روی یا تیتانیوم استفاده می گردد. در این شرایط پوشش تولیدی شامل اکسیدها یا فسفات های زیر

کونیوم و تیتانیم می باشد. وزن پوشش بسیار پایین و در حدود ۰۲/۰-۰۱/۰ است اما با این حال خواص حفاظتی آن در کنار آستر الکترودیپوزیشن شبیه خواص پوشش های کروماته می باشد.
ترکیبات تشکیل دهنده تانک های فسفاته:
همانطور که قبلاً اشاره شد به منظورایجاد یک پوشش فسفاته با کیفیت های مدنظر در زمان معقول، ناگزیر به استفاده از ترکیبات مختلفی در فرمولاسیون محلول های فسفاته می باشیم. در مورد نقش هر کدام از این ترکیبات در ایجاد پوشش های فسفاته در قسمت های قبل توضیحاتی بیان شد و نقش برخی از این ترکیبات با توجه به واکنش هایی که در قسمت های آتی بیان می شود ملموس تر می گردد. ترکیبات اصلی یک تانک فسفاته به صورت زیر می باشند:
– اسید فسفریک

– فسفات روی
– نیترات روی
– شتاب دهنده ها همانند نیترات ها، کلرات سدیم، پر اکسید و …
– فلوریدها:
همانطور که اشاره شد به منظور افزایش کیفیت پوشش های فسفاته گاهی از عوامل اصلاح کننده همانند منگنز و نیکل استفاده می شود. در این حالت کیفیت پوشش فسفاته به خصوص از نظر مقاومت خوردگی به شدت افزایش می یابد در این شرایط در پوشش فسفاته نمک های نیکل و منگنز وارد می شوند. در تصویر زیر به برخی از این نمک ها اشاره شده است. به این نمک ها نمک های سه کاتیونی اطلاق می گردد، زیرا در ساختار آنها سه اتم فلز حضور دارد.

تحقیقات برخی از محققان نشان داده است که ترکیبات حاصل از پوشش های فسفاته با توجه به زمینه مورد استفاده در ساخت خودرو و مسلماً توسط فاکتورهای دیگری تحت تأثیر می باشد. در شکل زیر می توان ترکیبات یک پوشش فسفاته بر روی زمینه فولادی و زمینه فولادی گالوانیزه شده به روش الکترولیتی را مشاهده نمود.
باید توجه داشت که این مقادیر فقط به عنوان یک مثال مطرح شده‌اند و برای شرایط مختلف و خودروسازی های مختلف، متفاوت می باشند.

قبل از انجام مرحله فسفاته کاری، بدنه خودرو وارد مرحله فعال‌سازی می شود. هدف از انجام این مرحله، انجام واکنش های فسفاته کاری با سرعت بالاتر، کاهش وزن پوشش فسفاته و ایجاد پوشش‌های فسفاته با اندازه کریستالی کوچک و فشرده است. همانطور که در قبل اشاره شده اندازه کریستالی پوشش فسفاته و فشردگی آنها بر روی خواص ظاهری و اجرایی سیستم رنگ موثر است. معمولاً در صنعت از فسفات های تیتانیم به عنوان عامل فعال کننده استفاده می‌گردد. عواملی که بر روی مرحله فعال سازی موثرند عبارتند از:
: در صورتیکه میزان کاهش یابد باعث کاهش کیفیت پوشش فسفاته می گردد. غلظت تیتانیم، مدت زمان استفاده از حمام (طول عمر حمام)

واکنش های فسفاته:
فسفات های روی برای ایجاد یک پوشش فسفاته بر روی سطوح مختلف، بغیر از آلومینیوم دارای دو مرحله واکنش می باشند. در اولین مرحله اسید فسفریک بر روی سطح فلز اثر می گذارد و باعث تشکیل فسفات های نوع اول می گردد. واکنش هایی که طی این مرحله انجام می گیرد با نام واکنش های اسیدشویی شناخته می شوند. در اولین مرحله هیدروژن نیز ایجاد می شود همانطور که می دانیم حضور هیدروژن باعث کاهش سرعت واکنش های فسفاته می گردد به همین دلیل در مرحله دوم شتاب دهنده باعث تبدیل هیدروژن به سایر ترکیبات بی ضرر و در نتیجه تسریع درواکنش های تشکیل پوشش فسفاته می گردد و به طور همزمان پوشش فسفاته نیز بر روی سطح فلز تشکیل می گردد. همانطور که در مباحث قبل اشاره شد استفاده از فرآیندهای معمول فسفات روی، باعث تشکیل هیچ گونه پوششی بر روی سطوح آلومینیومی نمی گردد مگر اینکه به وسیله ترکیبات دیگری همانند فلوریدها، محلول فسفاته اصلاح گردد.
۱- واکنش های اسیدشویی بوسیله اسید فسفریک:

۲- واکنش های شتاب دهنده و ایجاد پوشش فسفاته: در صورتیکه محلول فسفاته توسط سایر موارد همانگونه منگنز اصلاح گردد علاوه بر نمک های سه کاتیونی که در قبل اشاره شد برخی از ترکیبات دیگر نیز وارد پوشش فسفاته می گردد؛ بنابراین می توان ترکیبات حاصل از فرآیند فسفاته کاری بر روی زمینه های مختلف را به صورت زیر نمایش داد.
آبکشی نهایی:
شاید بتوان مهمترین بخش از کل مراحل آبکشی مورد استفاده طی فرآیند آماده سازی را آبکشی نهایی تصور کرد. هدف از انجام آبکشی نهایی شستشوی بدنه خودرو و جلوگیری از ایجاد عیبی با نام «تاول زدگی» در سیستم رنگ به خصوص در مناطق مرطوب می باشد. به نظر شما چه ارتباطی بین تاول زدگی سیستم رنگ و آبکشی نهایی وجود دارد؟

در ارتباط با آب مورد استفاده برای مرحله آبکشی دقت به چهار فاکتور ضروری است که برخی از این فاکتورهای توسط دستگاه‌های ویژه اندازه‌گیری و بقیه بصورت بصری بررسی می شوند. طی مباحث قبلی به برخی از این فاکتورها بصورت غیرمستقیم اشاره نمودیم و خوانندگان در صورت مطالعه دقیق کتاب می توانند به سایر فاکتورها طی مباحث آتی پی ببرند. همچنان که اشاره شد استفاده از روش غوطه‌وری و اسپری در مرحله آبکشی در بهبود کیفیت آبکشی بسیار موثر می باشد.

اتمام تشکیل پوشش فسفاته:
در حین تشکیل پوشش فسفاته، تشکیل پوشش فسفاته ادامه می یابد تا اینکه مرحله ای می رسد که دیگر تغییری در وزن پوشش فسفاته صورت نمی گیرد. این مرحله بعنوان اتمام پوشش دهی شناخته می‌گردد و دارای اهمیت علمی قابل توجهی، از آنجاییکه مقدار عملی پوشش فسفاته فقط وقتی که پوشش دهی کامل شود به حداکثر خود می رسد، می باشد. روش های تشخیص اتمام تشکیل پوشش فسفاته بصورت زیر می باشند:

• اتمام تولید گاز هیدروژن:
در حمام هایی که دارای شتاب دهنده نمی باشند یا حمام هایی که دارای مقادیر کم شتاب دهنده می باشند تشکیل پوشش فسفاته در کنار ایجاد حباب های هیدروژن صورت می گیرد و توقف تشکیل گاز را می توان به عنوان معیاری برای اتمام تشکیل پوشش فسفاته تلقی نمود. این روش فقط برای زمانی که پوشش فسفاته به روش غوطه وری اعمال گردد قابل استفاده است.
• استفاده از نمودار وزن پوشش بر حسب زمان:

یکی از روش‌هایی که بیش از سایر روش ها استفاده می‌گردد، این است که وزن پوشش فسفاته را برای پلیت‌های آزمایشگاهی مختلف در زمان های مختلف اندازه گیری کنیم و نمودار وزن پوشش را در مقابل زمان ترسیم کنیم . دراین نمودار اولین نقطه ماکزیمم بعنوان معیار اتمام تشکیل پوشش فسفاته شناخته می‌شود.
• اندازه گیری ولتاژژ

برخی از تحقیقات نشان داده است که به منظور اطلاع از زمان اتمام تشکیل پوشش فسفاته می توان از نمودار پتانسیل برحسب زمان استفاده کرد، ولی به هر حال در استفاده از این نمودار نیازمند مهارت فراوان می باشیم. ولتاژ در ابتدا دارای افزایش و بدنبال آن کاهش به طرف یک نقطه مینیمم می باشد این نقطه به عنوان اتمام تشکیل پوشش فسفاته یعنی زمانی که وزن پوشش فسفاته دارای حداکثر مقدار خود و حداقل مقدار خود و حداقل مقدار پرزدار بودن می باشد، تلقی می گردد.
• استفاده از میکروسکوپ:
یکی از روشهای دیگر تشخیص اتمام تشکیل پوشش فسفاته استفاده از میکروسکوپ می باشد. توسط میکروسکوپ می توان با اطمینان کامل عدم تکمیل پوشش فسفاته را پیش بینی نمود ولی نمی توان با اطمینان بالا اتمام تشکیل پوشش فسفاته را پیش‌بینی کرد.

پرزدار بودن پوشش فسفاته:
حتی پس از اتمام تشکیل پوشش فسفاته، پوشش دارای مقداری پرزدار بودن است. در سال های گذشته توجه قابل توجهی بر روی اثر تغییرات سطح فولاد و ارتباط آن بر روی پرزدار بودن پوشش فسفاته متمرکز شده است. به خصوص تلاش هایی برای ربط دادن کربن موجود در زمینه با میزان پرزدار بودن پوشش فسفاته صورت گرفته است. برخی از دانشمندان توانستند رابطه‌ای بین کربن و نتایج سالت اسپری پیدا کنند در عوض دانشمندان توانستند رابطه ای بین میزان مقاومت خوردگی و میزان کربن پیدا نمایند.

برخی از نتایج این تحقیقات را می توان بصورت خلاصه بصورت زیر نمایش داد:
۱- وجود ناخالصی ها در زمینه فولادی باعث اختلاف در نتایج تست خوردگی می گردد. این ناخالصی ها را می توان توسط روش های مکانیکی و اسیدشویی رفع کرد ولی توسط چربی‌زداهای معمولی و حلال های آلی قابل رفع نمی باشند.
۲- در صورتیکه کربن جزء این ناخالصی ها باشد نتایج حاصل از تست سالت اسپری وابسته به مقدار کربن موجود در زمینه است.
۳- افزایش میزان منگنز باعث بهبود مقاومت خوردگی می گردد.
۴- گاهی بین میزان پرزدار بودن پوشش فسفاته و نتایج حاصل از تست سالت اسپری ارتباطی وجود دارد.

ناخالصی های موجود در زمینه که مهمترین آنها کربن است و توسط شستشوی قلیایی قابل تمیز شدن نمی باشند، باعث تشکیل یک پوشش پرزدار می گردد که نتیجه آن کاهش مقاومت خوردگی پوشش فسفاته است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 9700 تومان در 83 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد