مقالات آنالیز و کنترل در آبکاری

رفع نقص، تست کردن و تجزیه و تحلیل  از نگاه متال فینیشینگ

(ترجمه های تایید نشده توسط شرکت)

انتخاب تست خوردگی تسریع شده

تست های خوردگی تسریع شده هنگامی که یک ترکیب پوشاننده/سوبستر(پایه) به منظور یک کار رضایت بخش مبنی بر داده های قبل حاصل از آزمایش های پیشین و ترکیبات مشابه پوشاننده/سوبسترا در معرض کاربرد واقعی قرار گرفته باشند، برای اندازه گیری استفاده می شوند. هدف، بدست آوردن یک زمان نسبتا کوتاه است به طوری که شکل ظاهری یا عملکرد محصول بعد از گذشت چندین سال تغییر نکند.

حالت های واقعی، رویدادهای پیچیده ای هستند که ممکن است با چندین فاکتور شامل: کانفیگوراسیون(پیکربندی) هندسی، تخلخل، چسبندگی فرآورده ی خوردگی، نشت مواد، سایش، تعداد دفعات پاک کردن، روشهای پاک کردن، مواد شیمیایی پاک کننده، قرار گرفتن در معرض نور خورشید و تغییرات دما سروکار داشته باشد. به این دلیل، مهم است که انتخاب تست تسریع شده، حتی الامکان مشابه مکانیسم های خوردگی حالت واقعی باشد. آنچه گفته شد برای کمک به انتخاب تست خوردگی تسریع شده برای کاربرد اشاره شده، فراهم شده است.

مکانیسم های خوردگی:

محصولات فلزی پوشانده شده، در طول زندگی خود بر اساس دو مکانیسم خوردگی صورت می گیرند.(1)  الکتروشیمیایی (گالوانیک) (2) حمله شیمیایی

الکتروشیمیایی (گالوانیک)

خوردگی الکتروشیمیایی می تواند ناشی از تماس فلزهای غیر مشابه با یک الکترولیت باشد. این فرآیند، اثر متداول "باطری"  است. اثرات خوردگی گالوانیک زیان آور وقتی رخ می دهد که سوبسترا خیلی فعالتر از پوشاننده ی محافظ باشد یا وقتی که محیط خورنده، حاوی فلزی باشد که فعالیت کمتری از سوبسترا و پوشاننده دارد. الکترولیت (آب، محلول نمک، اسید و...) باید در تماس با هر دو فلز باشد تا این مکانیسم رخ دهد.

مثالهایی از استفاده مفید این مکانیسم خوردگی شامل فلز روی آبکاری شده یا گالوانیزه بر روی فولاد است که در آن، روی فعالیت الکتروشیمیایی بیشتری نسبت به فولاد دارد و در مقایسه با فولاد در اولویت بیشتری برای خوردگی قرار دارد، زمانیکه در محیط خورنده ی الکترولیت قرار بگیرد. این محافظت حتی اگر خراش های بزرگی بواسطه فلز روی و بر روی فولاد ایجاد شود، قابل تعمیم است. مثال دیگر، نیکل دولایه است. نیکل حاوی سولفور (2%) از افزودن عوامل روشن کننده، فعالیت الکتروشیمیایی بیشتری نسبت به نیکل بدون سولفور دارد. یک سیستم دولایه حاوی نیکل نیمه روشن (بدون سولفور)است که پس از نیکل روشن قرار می گیرد و منجر به ایجاد یک کوپل گالوانیک می شود که در آن، نیکل روشن با اولویت بیشتری نسبت به نیکل نیمه روشن، خورده می شود، که بدین ترتیب، فراهم کننده حفاظ گالوانیک برای لایه دوم نیکل است و بنابراین، خوردگی (و از بین رفتن) فلز پایه به تاخیر می افتد.

این مکانیسم الکتروشیمیایی همچنین می تواند شامل اختلافی در مقدار اکسیژن در تماس با سطح نمونه ای که در حضور الکترولیت قرار گرفته است، باشد. دو فلز غیر مشابه، مورد نیاز نیستند. ناحیه ای از نمونه ای که کمبود اکسیژن دارد برای ناحیه ای که در تماس با  مقدار اکسیژن بیشتری است، در نقش آند است. ناحیه ی آندی در الکترولیت حل می شود و یک حفره خوردگی ایجاد می شود. هیدروکسیدها (فلزات قلیایی) در ناحیه ی کاتدی (غنی از اکسیژن) ته نشین می شوند.

محفظه تست خوردگی تسریع شده

اینها MFW خوانده می شوند...

خبرنامه هفتگی متال فینیشینگ(عملیات تکمیلی فلز)، خواننده ها را از طریق مجله ماهانه مطلع می سازد. در اینجا آنچه باید بدانید پیدا می شود:

شاخص های تولیدی کلیدی را به روز کنید.

پیش نمایش هایی از ویژگیهای انحصاری MF

نگاهی به مقالات فنی پیش رو

بروزرسانی خط واشینگتن  با تغییرات تنظیمی که کسب و کار شما را تحت تاثیر قرار می دهند

بهترین قسمت، انداختن آن بطور مستقیم به صندوق خودتان است و این که کاملاً مجانی است! اما شما باید انتخاب کنید.

تغییرات فیزیکی مکانیسم سلولهای غلظتی اکسیژن نامهای مختلفی دارند:

خوردگی درزی: وقتی نمونه های دارای شکلهای هندسی پیچیده در تماس با مایعات خورنده (آب و محلول نمک) باشند مناطق (منافذ) فرورفته در سطح نمونه نسبت به مناطق دیگر نمونه به خاطر اختلاف در نفوذ اکسیژن، در تماس کمتری با اکسیژن هستند. منافذ قسمت داخلی فلز به منظور انباشته شدن آندی می شوند. بعنوان مثال، یک شکاف ممکن است پایین سر یک پیچ باشد وقتی که آنها به یک پیچ یا سطح دیگری فشرده شده اند.

خوردگی ساندویچی: شکاف بین سطوح هموار متصل کننده برای سطح خارجی، آندی می شود. محصولات خوردگی به فشار دادن سطح های متصل تمایل دارند. یک مثال، شکاف بین ورقه های آلومینیوم جداشده شامل بال یک هواپیما یا تراشه تابلو است.

خوردگی ضمادی: خاک انباشته شده روی یک سطح قابل خوردگی به عنوان یک "ضماد" عمل می کند و نگهدارنده هزاران کیسه الکترولیت روی یک سطح است. تفاوت غلظت اکسیژن باعث خوردگی سطح می شود. یک مثال خاک است که در سطح زیرین و چرخهای یک اتومبیل تجمع می کند.

خوردگی نخ مانند: این نوع از خوردگی سلول اکسیژن ویژه پوشاننده های آلی (رنگها، لاک ها و... ) است که برای ورقه کردن استفاده می شوند. مناطق ریز شده در تماس بیشتری با اکسیژن هستند نسبت به فلزی که با پوشاننده محافظت شده است. زمانی که فلز پوشش داده شده تا حدی از ورقه دور شد، خورده می شود و هیدروکسیدها زیر رنگ رسوب می دهند و ظاهر "منحنی مانند" در پوشاننده بهبود می یابد زمانی که  پوشاننده از فلز پایه برداشته می شود. رسم "منحنی" خطوط مستقیمی را تحت دمای ثابت ایجاد می کند و در دمای متغیر، دوبرابر می شود.

حمله ی شیمیایی: خاصیت شیمیایی اسیدها و مواد شیمیایی خاص این است که به فلزات حمله می کنند (آن ها را حل می کنند). عملکرد یک پوشاننده در حمله ی مقاوم به وسیله ی قرار گرفتن نمونه ی آزمایشی در معرض غلظت های متغیر اسیدی و گازهای تشکیل دهنده ی اسید یا محلول های شیمیایی تعیین می شود.

حمله ی اسیدی، حمله ی شیمیایی و تکنیک های الکتروشیمیایی می توانند همچنین برای تعیین تخلخل یک پوشاننده استفاده شوند که این امر می تواند گاهی اوقات در ارتباط با عمر کار باشد. مثال هایی از این نوع تکنیک عبارتند از تست فروکسیل، چاپ الکتروگرافیک و تست سولفات مس (در مورد کروم سخت روی فولاد).

روش های تست

در زیر، تست های خوردگی و تخلخل سریعی که به طور مرسوم انجام می شوند، آورده شده اند. جدول 1 خلاصه ی کاربردها را بیان کرده و تست های متداول استفاده شده برای ترکیب پوشاننده/سوبسترا را نشان می دهد.

اسپری نمک (ASTM B 117)

تست خوردگی خاصی است که کاربرد گسترده ای دارد. محلول نمکی که استفاده می شود خیلی مشابه با اثرات خوردگی ناشی از قرار گرفتن در هوای آزاد روی فلزالات خودرو است (به جز بعضی کاربردهای تزئینی  نیکل-کروم، CASS و کورودکوت را در جدول 1 ببینید).

نتایج آزمایش به طور معمول در زمان کمی برای سیستم های محافظ کوچک تر (فسفات، روغن و آبکاری کروم سخت) بدست آمده اند و ممکن است زمان های زیادی بین (80-40 روز) برای سیستم های برتر مانند آبکاری قلع-نیکل، گالوانیزه ی فلزات سنگین و ترکیبات گالوانیزه یا رنگی لازم باشد.

مکانیسم های خوردگی به کار گرفته شده عبارتند از اثرات سلول های غلظتی اکسیژن و آبکاری که با استفاده از الکترولیت با محتوای 5% وزنی کلراید تسریع می شوند (که بیشتر نشان داده شده است که غیر ضروری هستند)، بالا بردن دما، شیبدار کردن نمونه آزمایشی و استفاده از غبار بخارریز.

رطوبت نسبی100% (ASTM D 2247)

این آزمایش به طور وسیع برای روکش های محافظ که در یک جای بسته و منطقه محافظت شده یا در منطقه ای که (تراکم) آب میتواند روی سطح نمونه تجمع کند، قرار می گیرند، قابل کاربرد است.

بسیاری از تغییرات این آزمایش برای برگرداندن بسیار دقیق حالت یا شرایط کاری به کار می روند. این تغییرات شامل تغییرات سطوح رطوبتی از 60 تا 95%، چرخه ی رطوبت با مقادیر دوره ای در مایعات خورنده (ASTM G 60)، چرخه ی رطوبت با چرخه های خشک کننده برای روکش های روی چوب ((ASTM D 3459، و ترکیب رطوبت با نوسانات دمایی شدید (ASTM D 2246) است.

مکانیسم خوردگی بکار برده شده سلول غلظتی اکسیژن است که با سطح رطوبت بالا، دمای بالا و شیبدار کردن نمونه تسریع می شود.

 ASTM B 287(اسپری نمک-استیک اسید)

این آزمایش برای سیستم های پوشاننده در نظر گرفته شده است که نتایج ضد خوردگی خوبی در قرارگیری بلندمدت اسپری نمک (B 117) فراهم میکند. این آزمایش تقریبا دوبرابر آزمایش بخار نمک (B 117)، شدید است، هر چند این شدت، ممکن است با هر کاربرد به طور قابل ملاحظه ای تغییر کند.

مکانیسم خوردگی به کار رفته، سلول غلظتی اکسیژن است که به وسیله عملکرد در Ph پایین تر (1/3 تا 3/3 در برابر 5/6 تا 2/7 برای تست بخار نمک)، استفاده از یک الکترولیت محتوی 5% وزنی کلرید (که بیشتر نشان داده شده است که بی اهمیت است)، دمای بالا، شیبدار کردن نمونه ی آزمایش و استفاده از یک غبار بخارریز، تسریع می شود.

اسپری نمک تسریع شده ی مس (CASS)(ASTM B 368)

این آزمایش برای استفاده بر روی روکش های مس-نیکل-کرومی بر روی سوبستراهای آهنی و غیر آهنی ارائه شده است.

مکانیسم های خوردگی سلول های غلظتی اکسیژن بوسیله ی عملکرد در PH های پایین تر (1/3 تا 3/3 در برابر 5/6 تا 2/7 برای تست بخار نمک)، استفاده از یک الکترولیت با غلظت محتوی کلراید %5 وزنی، دمای بالا، شیبدار کردن نمونه آزمایشی، استفاده از یک غبار بخارریز و افزودن کوپریک کلراید برای فراهم کردن اثرات گالوانیک، تسریع شده اند.

کورودکوت (ASTM B 380)

این تست بطور ویژه برای استفاده روی روکش های مس-نیکل-کرومی روی سوبستراهای آهنی و غیرآهنی توسعه یافته است.

مکانیسم های خوردگی بکار گرفته شده، سلول غلظتی اکسیژن و اثرات آبکاری هستند که به وسیله ی یون های آهن و مس تولید شده اند و علاوه بر این، اثرات مواد شیمیایی پیچیده که به وسیله ی یون های نیترات، کلراید و آمونیوم ایجاد می شوند.

این تست یک خمیر کائولین را به کار میگیرد که یون های خورنده برای سطح آزمایش را در یک روش "ضمادی" نگه می دارد که مشابه با خاک تجمع یافته و متناسب با بخش های خارجی اتومبیل است.

FACT (ASTM B 380)(واقعیت)

این تست به روکش های آلومینیومی آندی شده، محدود شده است و به طور پایه ای یک تست تخلخل برای به دست آوردن نتایج محافظت خوردگی سریع مبتنی بر یافتن سطح تخلخل استفاده شده است. زمینه ی کاری پایه برای ارتباط داده های آزمایشی با عمر کاری برای هر کاربرد خاص نیاز است.

این تست از یک سلول الکترولیتی با اسپری نمک (ASTM B 117) یا محلول CASS(ASTM B 368) به عنوان یک الکترولیت تشکیل می شود.

سلول روی نمونه ی آزمایشی به همراه یک واشر برای جلوگیری از نشت قرار می گیرد. یک پتانسیل بین آند پلاتینی و نمونه ی آزمایشی (کاتد) اعمال میشود. زمانی که هیدروژن از نواحی (منافذ) کاتدی تخلیه شد، قلیاییت توسعه یافته و به پوشاننده حمله می شود و ولتاژ سلول کاهش می یابد. کاهش ولتاژ سلولی بر اساس زمان انجام می شود که این امر نتایج مقایسه ای را ایجاد می کند.

Weatberometer(ASTM G 23)

این تست برای ارزیابی عملکرد سیستم های رنگی و لاک ها که تحت هوای آزاد مشابه قرار دارند، استفاده شده است. این تست، داده هایی درباره ی مقاومت سیستم پوشاننده برای اثرات (باران) تغلیظ و پایداری رنگدانه در رنگ (ثبات رنگ) وقتی در معرض نور خورشید قرار میگیرد، ارائه می دهد. تابش اشعه ی فرابنفش شدید از لامپ های قوسی کربن دوتایی و  سطوح رطوبت متغیر (چرخش از تقریبا 70 تا 100% رطوبت نسبی) داده های آزمایشی بلندگستره ای در یک  بازه زمانی کوتاه (100 تا 2000 ساعت) فراهم میکند.

لاکتیک اسید

آلیاژهای مبتنی بر مس و برنز رنگ لاکی شده برای تخلخل و مقاومت به منظور کدر کردن بوسیله دستکاری (تلاش) روزانه با استفاده از این تست، آزمایش می شوند. اگر چه  ASTM استاندارد نشده است، ولی روش کار، بدست آوردن قابل قبول بودن صنعتی است. مکانیسم پایه ای، حمله شیمیایی است.

روش کار بر این منوال است:

1. سوژه، در یک محلول با دمای اتاق از اسید لاکتیک (85%) که با سدیم کلرید اشباع شده، غوطه ور شده است.

2. سوژه در یک آون برای دوساعت در دمای 120 درجه فارنهایت خشک می شود.

3. سوژه، در هوای بالای 100 ML از استیک اسید 30% در یک محفظه ی دارای هوای کم یا (دسیکاتور) سوسپانسون می شود. یک سوبسترای قابل قبول، بخار تولید شده به وسیله 100 میلی لیتر محلول 50% از استیک اسید در آب در یک ظرف کوچک و باز است.

یک قرارگیری موفق معمولی، 20 ساعت بیشتر از استیک اسید بدون حضور خوردگی سبز (نیکل)، عدم چسبندگی روکش های آلی یا تیره شدن صفحه ی برنجی یا مسی است.

سولفور دی اکساید یا کسترنیچ (ASTM B 605)

 تعداد کمی از روکش ها آنقدر پایدارند که به طور معمولی آزمایش ضد خوردگی طبیعی، ساعت ها به طول می انجامد. برای بدست آوردن نتایج نزدیک به واقعیت درباره ی زمان، یک مکانیسم حمله اسیدی استفاده می شود. دو نوع از این آزمایش ها تست سولفور دی اسید (ASTM B 605) و تست کسترنیچ (فولکسواگن) که اختصاصی فولکسواگن DIN 50018 است، هستند. این روش کارها بطور معمول به پوششهای قلع-نیکل و پوشش های خنثی مشابه یا به پوشش هایی که در آن ها اندازه گیری سریع یک خرابی یا نقص سطح نیاز است، محدود شده اند.

هردو این روشها از گاز سولفور دی اکسید در دمای بالا و سطوح نم دار استفاده می کنند که با تشکیل اسید سولفور روی سطح نمونه آزمایش همراه هستند.

نقطه ی سه گانه (ASTM A 309)

فولاد آبکاری شده بوسیله ضخامت خالص فلز پوشش دهنده روی از خوردگی محافظت می شود. بنابراین یک تخمین از مقاومت خوردگی می تواند بوسیله اندازه گیری ضخامت میانگین از فلز پوشش دهنده روی بر روی فولاد بدست آید. این ضخامت، اندازه گیری شده با استفاده از "روش وزنی- ناحیه ای" و یک اسید مهارشده برای عریانسازی است.

این روش غیرمستقیم برای اندازه گیری مقاومت خوردگی فولاد محافظت گالوانیکی به روکش های نازک (گالوانیزه) محدود شده است. روکش های نسبتا نازک مانند آب فلز دادن(آبکاری فلز)، به سادگی به انجام خوردگی ارتباط داده نشده اند، چون تغییرات عمومی در ضخامت، نواقص کاری ایجاد خواهند کرد که بوسیله این روش "پیش بینی نمی شوند".

تست های شیمیایی و الکتروگرافیک برای تخلخل

منافذ و شکافها در کروم بر روی نیکل یا نیکل بر روی فولاد می تواند با استفاده از ورقه جاذب خیس شده در مواد شیمیایی که با سوبسترا واکنش می دهند مانند دی متیل گلی اکسیم برای سوبستراهای نیکل و پتاسیم فری سیانید برای سوبستراهای فولادی، تشخیص داده شود (معمولاً تست فروکسیل نامیده می شود).

نمونه آزمایشی به وسیله ورقه فلز خیس شده و با فشار از یک کاتد فولادی ضدزنگ که یک جریان کوچک عبور می کند، پوشانده می شود (نمونه تست، آندی است). مواد شیمیایی با سوبسترا در شکافها و منافذها واکنش می دهند بنابراین آثار رنگی در ورقه فلزی تشکیل می شود. اصلاح عمر کاری واقعی فلز، مشکل است.

منافذ در ته نشینی کروم سخت برروی فولاد می توانند با بکاربردن یک محلول سولفات مس اسیدی شده (50 g/l با 2Ph ) برای تقریبا سی ثانیه تشخیص داده شوند. مس ته نشین شده گالوانیکی در مناطق دارای منفذ ظاهر می شود.