طلاء تحويل الكرومات

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
طلاء تحويل كرومات الزنك على الأجزاء الفولاذية الصغيرة.

طلاء تحويل الكرومات أو طلاء الألودين هو نوع من طلاء التحويل المستخدم في تخميل سبائك الفولاذ والألمنيوم والزنك والكادميوم والنحاس والفضة والتيتانيوم والمغنيسيوم والقصدير . [1] : ص 1265  [2] يعمل الطلاء كمثبط للتآكل، وكطبقة أولية لتحسين التصاق الدهانات والمواد اللاصقة ، [ 2 ] كلمسة نهائية زخرفية، أو للحفاظ على التوصيل الكهربائي. كما يوفر بعض المقاومة للتآكل والهجوم الكيميائي الخفيف ( مثل الأصابع المتسخة ) على المعادن اللينة . [2]

تُستخدم طلاءات تحويل الكرومات بشكل شائع على عناصر مثل البراغي والأجهزة والأدوات. وعادةً ما تضفي لونًا قزحيًا مميزًا أصفر مخضرًا على المعادن البيضاء أو الرمادية. يحتوي الطلاء على تركيبة معقدة تتضمن أملاح الكروم وبنية معقدة. [2]

تُسمى هذه العملية أحيانًا طلاء الألودين، وهو مصطلح يستخدم خصيصًا [2] في إشارة إلى عملية الألودين المسجلة كعلامة تجارية لشركة Henkel Surface Technologies. [3]

عملية

تُطبق طلاءات تحويل الكرومات عادةً عن طريق غمر الجزء في حمام كيميائي حتى تتشكل طبقة من السُمك المطلوب، ثم إزالة الجزء وشطفه وتركه حتى يجف. تتم العملية عادةً في درجة حرارة الغرفة، مع بضع دقائق من الغمر. بدلاً من ذلك، يمكن رش المحلول ، أو يمكن غمر الجزء لفترة وجيزة في الحمام، وفي هذه الحالة تحدث تفاعلات الطلاء بينما لا يزال الجزء مبللاً. [2]

يكون الطلاء ناعمًا وهلاميًا عند تطبيقه لأول مرة، لكنه يتصلب ويصبح كارهًا للماء عندما يجف، عادةً في 24 ساعة أو أقل. [2] يمكن تسريع المعالجة عن طريق التسخين إلى 70 درجة مئوية (158 درجة فهرنهايت)، ولكن درجات الحرارة الأعلى ستؤدي تدريجيًا إلى إتلاف الطلاء على الفولاذ.

تكوين الحمام

يختلف تركيب الحمام بشكل كبير، اعتمادًا على المادة المراد طلائها والتأثير المطلوب. معظم تركيبات الحمامات خاصة.

تحتوي التركيبات عادةً على مركبات الكروم السداسية التكافؤ ، مثل الكرومات والثنائي كرومات . [4]

تتكون عملية كروناك المستخدمة على نطاق واسع للزنك والكادميوم من غمر لمدة تتراوح بين 5 إلى 10 ثوانٍ في محلول بدرجة حرارة الغرفة يتكون من 182 جرام / لتر من ثنائي كرومات الصوديوم (Na2Cr2O7·2H2O ) و 6 مل / لتر من حمض الكبريتيك المركز . [ 5]

كيمياء

تبدأ عملية طلاء الكرومات بتفاعل أكسدة-اختزال بين الكروم السداسي التكافؤ والمعدن. [2] في حالة الألومنيوم، على سبيل المثال،

كر6+
+ Al 0 → Cr3+
+ ال3+

تتفاعل الكاتيونات الثلاثية الناتجة مع أيونات الهيدروكسيد في الماء لتكوين الهيدروكسيدات المقابلة ، أو محلول صلب من كلا الهيدروكسيدات:

كر3+
+ 3 أوه-
→ كروم(أوه)
3
ال3+
+ 3 أوه-
→ Al(OH)
3

في ظل الظروف المناسبة، تتكثف هذه الهيدروكسيدات مع إزالة الماء لتكوين محلول غرواني من جزيئات صغيرة جدًا، تترسب على شكل هلام مائي على سطح المعدن. يتكون الجل من هيكل صلب ثلاثي الأبعاد من الأكاسيد والهيدروكسيدات، مع عناصر نانوية وفراغات، تحيط بالطور السائل. يعتمد هيكل الجل على تركيز أيونات المعدن، ودرجة الحموضة ، ومكونات أخرى للمحلول، مثل عوامل التخلب والأيونات المضادة. [2]

ينقبض فيلم الجل أثناء تجفيفه، مما يضغط على الهيكل ويسبب تصلبًا. في النهاية يتوقف الانكماش، ويترك المزيد من التجفيف المسام مفتوحة ولكنها جافة، مما يحول الفيلم إلى هلام جاف . في حالة الألومنيوم، يتكون الطلاء الجاف في الغالب من أكسيد الكروم (III) Cr
2ا
3، أو أكسيد (III)/(VI) مختلط، مع القليل جدًا من Al
2ا
3. عادةً ما يتم تعديل متغيرات العملية للحصول على طلاء جاف بسمك 200-300 نانومتر . [2] [6] [7]

يتقلص الطلاء أثناء جفافه، مما يتسبب في تشققه إلى العديد من المقاييس المجهرية، والتي توصف بأنها نمط "الطين المجفف". يستمر المحلول المحاصر في التفاعل مع أي معدن يتعرض للشقوق، بحيث يكون الطلاء النهائي مستمرًا ويغطي السطح بالكامل. [2]

على الرغم من أن التفاعلات الرئيسية تحول معظم أنيونات الكروم (السادس) (الكرومات والثنائيات الكرومات) في الهلام المترسب إلى مركبات كروم (ثالثي) غير قابلة للذوبان، إلا أن كمية صغيرة منها تظل غير متفاعلة في الطلاء المجفف. على سبيل المثال، في الطلاء المتشكل على الألومنيوم بواسطة حمام تجاري، وجد أن حوالي 23٪ من ذرات الكروم عبارة عن كروم سداسي التكافؤ6+
، إلا في منطقة قريبة من المعدن. يمكن أن تنتقل بقايا الكروم (VI) هذه عندما يبلل الطلاء، ويُعتقد أنها تلعب دورًا في منع التآكل في الجزء النهائي - على وجه التحديد، عن طريق استعادة الطلاء في أي شقوق مجهرية جديدة حيث يمكن أن يبدأ التآكل. [2] [6] [7]

الركائز

الزنك

غالبًا ما يتم إجراء عملية الكرومات على الأجزاء المجلفنة لجعلها أكثر متانة. يعمل طلاء الكرومات كما يفعل الطلاء، فيحمي الزنك من التآكل الأبيض ، مما يجعل الجزء أكثر متانة بشكل كبير، اعتمادًا على سمك طبقة الكرومات. [8] [9] [10]

يُشار إلى التأثير الوقائي لطلاء الكرومات على الزنك من خلال اللون، والذي يتدرج من اللون الشفاف/الأزرق إلى الأصفر والذهبي والزيتوني والأسود. توفر الطلاءات الداكنة عمومًا مقاومة أكبر للتآكل. [11] يمكن أيضًا تغيير لون الطلاء باستخدام الأصباغ، لذا فإن اللون ليس مؤشرًا كاملاً للعملية المستخدمة.

تحدد ISO 4520 طلاءات تحويل الكرومات على طلاءات الزنك والكادميوم المطلية بالكهرباء. تحدد ASTM B633 Type II وIII طلاء الزنك بالإضافة إلى تحويل الكرومات على أجزاء الحديد والصلب. ترجع المراجعات الأخيرة لـ ASTM B633 إلى ASTM F1941 لأدوات التثبيت الميكانيكية المطلية بالزنك، مثل البراغي والصواميل وما إلى ذلك. 2019 هو المراجعة الحالية لـ ASTM B633 (حلت محل المراجعة من عام 2015)، والتي رفعت عتبات الشد المطلوبة عند مواجهة مشكلات هشاشة الهيدروجين وعالجت مخاوف الهشاشة في ملحق جديد.

الألومنيوم وسبائكه

بالنسبة للألمنيوم، يمكن أن يكون حمام تحويل الكرومات عبارة عن محلول من حمض الكروميك . العملية سريعة (1-5 دقائق)، وتتطلب خزان معالجة واحد بدرجة حرارة الغرفة والشطف المرتبط به، وهي خالية من المتاعب نسبيًا. [2]

اعتبارًا من عام 1995، كانت تركيبة Alodine 1200s التجارية من Henkel للألومنيوم تتكون من 50-60% من أنهدريد الكروميك CrO2
3، 20-30٪ رباعي فلورو بورات البوتاسيوم KBF
4، 10-15٪ فيريسيانيد البوتاسيوم ك
3Fe(CN) ، 5-10% سداسي فلورو زركونات البوتاسيوم K
2زرف
6، و5-10% فلوريد الصوديوم NaF بالوزن. تم تصميم الصيغة ليتم إذابتها في الماء بتركيز 9.0 جم/لتر، مما يعطي حمامًا بدرجة حموضة = 1.5. وقد أسفرت عن لون ذهبي فاتح بعد دقيقة واحدة، وفيلم بني ذهبي بعد 3 دقائق. تراوح متوسط ​​السُمك بين 200 و1000 نانومتر. [6]

الإيريديت 14-2 هو حمام تحويل كرومات للألمنيوم. تشمل مكوناته أكسيد الكروم (IV) ونترات الباريوم وفلوريد السيليكات الصوديوم والسيانيد الحديدي . [12] في صناعة الألمنيوم، تسمى العملية أيضًا بالفيلم الكيميائي [13] أو الإيريديت الأصفر ، [13] تشمل الأسماء التجارية المسجلة الإيريديت [13] وبونديرايت [14] (المعروف سابقًا باسم ألودين أو ألوكروم في المملكة المتحدة). [15] المعايير الرئيسية لطلاء تحويل الكرومات للألمنيوم هي MIL-DTL-5541 في الولايات المتحدة، و Def Stan 03/18 في المملكة المتحدة.

المغنيسيوم

قد يشير الألودين أيضًا إلى سبائك المغنيسيوم المغطاة بالكرومات . [3]

فُولاَذ

لا يمكن معالجة الفولاذ والحديد بالكروم مباشرة. يمكن معالجة الفولاذ المطلي بالزنك أو سبائك الزنك والألومنيوم بالكروم. [9] [10] لا يعزز معالجة الفولاذ المطلي بالزنك بالكروم الحماية الكاثودية للزنك للفولاذ الأساسي من الصدأ . [5]

طلاءات الفوسفات

يمكن تطبيق طلاءات تحويل الكرومات على طلاءات تحويل الفوسفات المستخدمة غالبًا على الركائز الحديدية . تُستخدم هذه العملية لتعزيز طلاء الفوسفات. [5]

أمان

كانت مركبات الكروم السداسي التكافؤ موضوعًا للقلق الشديد في مكان العمل والصحة العامة بسبب قدرتها على التسبب في السرطان، وأصبحت خاضعة لتنظيمات شديدة. [16]

على وجه الخصوص، كانت المخاوف بشأن تعرض العمال للكرومات والثنائي كرومات أثناء التعامل مع حمام الغمر والأجزاء الرطبة، فضلاً عن البقايا الصغيرة لتلك الأنيونات التي تظل محاصرة في الطلاء، بمثابة حافز لتطوير تركيبات حمام تجارية بديلة لا تحتوي على الكروم السداسي التكافؤ؛ [17] على سبيل المثال، عن طريق استبدال الكرومات بأملاح الكروم الثلاثي التكافؤ ، والتي تكون أقل سمية بشكل كبير وتوفر مقاومة جيدة أو أفضل للتآكل من تحويل الكرومات السداسي التكافؤ التقليدي. [18]

في أوروبا، تشجع توجيهات RoHS و REACH على التخلص من الكروم سداسي التكافؤ في مجموعة واسعة من التطبيقات والمنتجات الصناعية، بما في ذلك عمليات طلاء تحويل الكرومات.

مراجع

  1. ^ KH Jürgen، Buschow، Robert W. Cahn، Merton C. Flemings، Bernhard Ilschner، Edward J. Kramer، و Subhash Mahajan (2001): موسوعة المواد - العلوم والتكنولوجيا ، Elsevier، أكسفورد، المملكة المتحدة.
  2. ^ abcdefghijklm Joseph H Osborne (2001): "ملاحظات حول طلاءات تحويل الكرومات من منظور السول-جل". التقدم في الطلاءات العضوية ، المجلد 41، العدد 4، الصفحات 280-286. doi :10.1016/S0300-9440(01)00143-6
  3. ^ الصفحة الرئيسية لمنتجات Henkel Alodine، تم الوصول إليها في 2009-03-27
  4. ^ روبرت بيتر فرانكنثال (2002): علم التآكل: نظرة إلى الماضي والوضع الحالي تكريمًا لروبرت ب. فرانكنثال وقائع ندوة دولية. رقم ISBN 9781566773355 
  5. ^ abc Edwards, Joseph (1997). أنظمة الطلاء ومعالجة الأسطح للمعادن . Finishing Publications Ltd. وASM International. ص 66-71. ISBN 0-904477-16-9.
  6. ^ abc FW Lytle, RB Greegor, GL Bibbins, KY Blohowiak, RE Smith, and GD Tuss (1995): "دراسة لبنية وكيمياء طبقة سطح تحويل الكروم على الألومنيوم". علم التآكل ، المجلد 31، العدد 3، الصفحات 349-369. doi :10.1016/0010-938X(94)00101-B
  7. ^ ab J. Zhao, L. Xia, A. Sehgal, D. Lu, RL McCreery, and GS Frankel (2001): "تأثيرات طلاءات الكرومات وتحويل الكرومات على تآكل سبيكة الألومنيوم 2024-T3". تكنولوجيا الأسطح والطلاءات ، المجلد 140، العدد 1، الصفحات 51-57. doi :10.1016/S0257-8972(01)01003-9
  8. ^ MP Gigandet وJ. Faucheu وM. Tachez (1997): "تكوين طلاءات تحويل الكرومات السوداء على الرواسب الكهروليتية النقية وسبائك الزنك: دور المكونات الرئيسية". تكنولوجيا الأسطح والطلاء ، المجلد 89، العدد 3، 1 صفحة 285-291. doi :10.1016/S0257-8972(96)03013-7
  9. ^ ab AM Rocco, Tania MC Nogueira, Renata A. Simão, and Wilma C. Lima (2004): "تقييم عملية التخميد بالكرومات وطلاء تحويل الكرومات على الفولاذ المطلي بالألمنيوم والزنك بنسبة 55%". تكنولوجيا الأسطح والطلاءات ، المجلد 179، الأعداد 2-3، الصفحات 135-144. doi :10.1016/S0257-8972(03)00847-8
  10. ^ ab ZL Long, YC Zhou, and L. Xiao (2003): "Characterization of black chromate conversion coat on the electrodeused zinc–iron Alloy". Applied Surface Science ، المجلد 218، الأعداد 1-4، الصفحات 124-137. doi :10.1016/S0169-4332(03)00572-5
  11. ^ Degarmo, E. Paul; Black, J. T.; Kohser, Ronald A. (2003). Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.). Wiley. p. 792. ISBN 0-471-65653-4.
  12. ^ ورقة بيانات سلامة المواد MacDermid الخاصة بـ Iridite 14-2، رقم المنتج 178659.
  13. ^ abc "مواصفات طلاء تحويل كرومات الإيريديت Mil-C-5541 | Engineers Edge".
  14. ^ "هياكل الطائرات – طلاء الألودين". نشرة معلومات صلاحية الطيران الخاصة (SAIB): HQ-18-09 . FAA. 5 فبراير 2018. مؤرشف من الأصل (pdf) في 2022-08-15 . تم الاسترجاع 2018-04-03 .
  15. ^ معالجة سطحية جديدة للألمنيوم. أنتوني، ج. العصر الحديدي (1946)، 158(23)، 64-7.
  16. ^ التعرض المهني للكروم السداسي، وزارة العمل الأمريكية، سجل إدارة السلامة والصحة المهنية الفيدرالي رقم 71:10099-10385، 28 فبراير 2006.
  17. ^ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من الأصل (PDF) في 2011-02-05 . تم استرجاعها في 2010-09-15 .{{cite web}}:CS1 maint: نسخة مؤرشفة كعنوان ( رابط )
  18. ^ إيكلز، ويليام؛ فريشوف، روب (18 سبتمبر 2006). "بدائل للكرومات السداسية التكافؤ: تطور تقنيات الكرومات الثلاثية التكافؤ" (PDF) . مركز أبحاث البيئة لتكنولوجيا الأسطح . مجلس صناعة التشطيب السطحي (SFIC) . تم الاسترجاع في 28 يونيو 2024 .
  • كيمياء الكرومات الأصفر والأخضر على الألومنيوم
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=طلاء_تحويل_الكرومات&oldid=1241262351"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate