1. چرا پوششهای نانو{1}} چنین چسبندگی عالی دارند؟
پیوند شیمیایی (قوی ترین):
اصل: این هسته چسبندگی بالایی است که با پوششهای نانو-به دست میآید. مواد فعال در پوشش (مانند عوامل جفت کننده سیلان) با بستر فلزی تمیز (گروه های هیدروکسیل -OH روی سطح فولاد نورد سرد) واکنش شیمیایی می دهند تا پیوندهای کووالانسی قوی Si{-O-Me (Me نشان دهنده فلز) تشکیل دهند.
نتیجه: استحکام این پیوندهای شیمیایی به مراتب بیشتر از جذب فیزیکی یا درهم تنیدگی مکانیکی است و نیروی "لنگر" قدرتمندی را به پوشش می دهد که دلیل اساسی برای چسبندگی عالی آن است.
مولکولی-سطح نفوذ و مرطوب شدن:
اصل: محلول پیش ساز پوشش نانو-(عمدتاً مایع یا سل) ویسکوزیته پایینی دارد و به آن اجازه میدهد تا کاملاً مرطوب شود و به منافذ میکروسکوپی و عیوب روی سطح فولاد نفوذ کند.
نتیجه: پس از پخت، پوشش و بستر یک ساختار "متقابل نفوذ" میکروسکوپی را تشکیل می دهند که سطح تماس موثر و اثر در هم تنیدگی مکانیکی را بسیار افزایش می دهد.
استرس بسیار-لاغر و کم-:
اصل: پوششهای نانو معمولاً دهها تا صدها نانومتر ضخامت دارند و بسیار نازک هستند. نازکی به معنای حداقل استرس داخلی ایجاد شده در طول پخت یا استفاده است.
نتیجه: پوشش کمتر در معرض ترک خوردن، پوسته شدن یا پوسته شدن به دلیل تمرکز تنش است.
2. عوامل کلیدی موثر بر چسبندگی چیست؟
پیش درمانی (مهمترین مرحله!):
سطح کاملاً تمیز: هر گونه چربی، بقایای امولسیون، گرد و غبار یا پودر آهن بر روی سطح سیم پیچ سرد-نوردیده شده به عنوان یک مانع عمل می کند و از تماس شیمیایی موثر بین پوشش و زیرلایه جلوگیری می کند. بنابراین، "حذف بقایای امولسیون" که قبلاً به آن اشاره کردید، شرط لازم برای کاربرد موفق پوششهای نانو است.
انرژی سطحی مناسب/فعالیت: سطح فولاد تمیز شده و پیش تصفیه شده باید دارای انرژی سطحی بالایی باشد (آب دوستی) و غنی از گروه های هیدروکسیل باشد تا تشکیل پیوند شیمیایی را تسهیل کند. تکنیکهای رایج شامل شستشوی قلیایی و تمیز کردن الکترولیتی است که گاهی اوقات با فعالسازی اسید ضعیف یا درمان پلاسما برای افزایش فعالیت سطح تکمیل میشود.
فرمولاسیون پوشش و تطبیق فرآیند:
طراحی فرمولاسیون: انواع و نسبت اجزاء مانند سیلان ها، عوامل اتصال عرضی و شتاب دهنده ها در پوشش باید برای فولاد نورد سرد (فولاد-کم کربن) بهینه شود.
فرآیند پوشش: روکش رول رایج ترین روش است. سرعت رول، مقدار پوشش و یکنواختی پوشش باید دقیقاً کنترل شود.
فرآیند پخت: دمای پخت، زمان و اتمسفر کوره (مانند گرمایش مادون قرمز) باید دقیقاً کنترل شود تا از واکنش شیمیایی کامل بدون نقص اطمینان حاصل شود.
شرایط بستر کویل نورد سرد-:
زبری سطح: ریز{0}}زبری متوسط (که توسط سطح رول یا پیش تصفیه ایجاد میشود) میتواند قفل شدن مکانیکی را افزایش دهد، اما زبری بیش از حد ممکن است منجر به پوشش ناهموار پوشش شود.
قوام بستر: حتی تغییرات جزئی در ترکیب شیمیایی سطح و ساختار فاز کریستالی می تواند بر چسبندگی اثر بگذارد.
3. چسبندگی آن در مقایسه با پوشش های سنتی چگونه است؟
در شرایط ایدهآل، نانوپوششهایی که توسط پیوندهای شیمیایی به هم متصل میشوند، از نظر تئوری به دلیل پیوند مکانیکی، حد بالایی چسبندگی نسبت به لایههای فسفاته دارند. با این حال، در تولید صنعتی واقعی، عملکرد چسبندگی لایه های فسفاته بسیار قابل اعتماد است زیرا فرآیند فسفاته بسیار بالغ و پایدار است. چالش نانوپوشش ها در پنجره فرآیند باریکتر و حساسیت بیشتر آنها به متغیرها نهفته است.
4.چگونه چسبندگی را ارزیابی و آزمایش کنیم؟
آزمایش برش متقاطع-: یک شبکه با چاقو روی سطح پوشش کشیده میشود، سپس با نوار از آن جدا میشود و میزان لایهبرداری پوشش مشاهده میشود. این رایج ترین روش کیفی/نیمه{2}}کمی است.
تست خمش: صفحه فولادی پوشش داده شده حول محورهایی با قطرهای مختلف خم می شود تا ترک خوردگی یا پوسته شدن پوشش بررسی شود.
آزمایش حجامت: نمونه با پانچ بلند می شود تا پوشش ترک بخورد و عمق فرورفتگی برای ارزیابی شکل پذیری و چسبندگی پوشش اندازه گیری می شود.
تست چسبندگی پس از پاشش نمک: این سخت ترین آزمایش است. تنها در صورتی که چسبندگی پوشش پس از خوردگی با اسپری نمک کاهش نیابد، می توان اثربخشی طولانی مدت آن را ثابت کرد.
5. پوشش نانو-روی کویلهای نورد سرد- چه خواهد شد؟
پتانسیل بسیار زیاد: پوششهای نانو کویل نورد سرد{{0} دارای یک اصل علمی ذاتی برای دستیابی به چسبندگی برتر (پیوند شیمیایی) هستند.
شرایط سخت: دستیابی به این چسبندگی عالی کاملاً متکی به-پیش درمان کامل (تمیز بودن) و یک پوشش و فرآیند پخت بسیار بهینه است. شکست در هر مرحله می تواند منجر به کاهش قابل توجه چسبندگی یا حتی شکست شود.
تأیید کلیدی است: چسبندگی خوب را نمی توان صرفاً با مفهوم "نانو" قضاوت کرد. باید از طریق آزمایشهای چسبندگی استاندارد (مخصوصاً بعد از{0}}آزمایشهای خوردگی) بهشدت تأیید شود.