رنگ اپوکسی روی فسفات یک پوشش ضد خوردگی با کارایی بالا و دو جزئی است که استحکام ساختاری رزین های اپوکسی را با اثر بازدارنده فعال رنگدانه فسفات روی ترکیب می کند. برخلاف پرایمرهای غنی از روی که به حفاظت کاتدی گالوانیکی متکی هستند، این سیستم از طریق محافظ مانع و غیرفعال سازی شیمیایی عمل می کند و آن را به گزینه ای همه کاره برای محافظت از فولاد صنعتی در محیط های خورنده متوسط ​​تا شدید تبدیل می کند.

ترکیب و شیمی پخت

این فرمول از یک رزین اپوکسی (معمولاً نوع بیسفنول A یا F) تشکیل شده است که با یک هاردنر مبتنی بر آمین پخت شده است. رنگدانه فسفات روی (Zn3(PO4)2·2H2O) در غلظت حجمی رنگدانه که به دقت زیر سطح بحرانی نگه داشته می شود پراکنده می شود تا یکپارچگی فیلم حفظ شود. پرکننده های اضافی مانند تالک یا سولفات باریم باعث بهبود رئولوژی و کاهش انقباض می شوند. پس از اختلاط رزین و هاردنر، یک شبکه پلی اتر متقابل از طریق افزودن اکسیران-آمین تشکیل می شود. این عمل آوری در دمای محیط (5 تا 40 درجه سانتیگراد) انجام می شود و یک فیلم متراکم و مقاوم در برابر مواد شیمیایی با چسبندگی قوی به فولاد به درستی آماده شده ایجاد می کند.

مکانیسم ضد خوردگی

محافظت ارائه شده توسط رنگ اپوکسی روی فسفات چند عاملی است:

• مانع فیزیکی: ماتریس اپوکسی بسیار متقابل نفوذپذیری پایینی را در برابر آب، اکسیژن و کلریدها ارائه می‌کند و ورود الکترولیت را کند می‌کند.

• غیرفعال سازی شیمیایی: در مجاورت رطوبت، فسفات روی به آرامی هیدرولیز می شود و یون های فسفات را آزاد می کند. این یون ها به مکان های آندی روی سطح فولاد مهاجرت می کنند و با یون های آهن واکنش می دهند تا یک لایه فسفات آهن پایدار و نامحلول تشکیل دهند. این فیلم تبدیل به طور موثر فلز را غیرفعال می کند و انحلال آندی را خفه می کند.

• بافر pH: گونه های فسفات آزاد شده PH سطحی را نزدیک به خنثی بافر می کنند و از اسیدی شدن موضعی که حفره شدن را تسریع می کند، جلوگیری می کند.

• سرکوب کاتدی: بر خلاف روی فلزی، فسفات روی محافظت گالوانیکی را فراهم نمی کند. در عوض، مقاومت کاتدی را افزایش می دهد و جریان خوردگی کلی را کاهش می دهد.

این استراتژی غیرفعال-فعال دوگانه به پوشش اجازه می دهد تا مقاومت در برابر پاشش نمک بیش از 1000 ساعت (ASTM B117) را به دست آورد و به طور قابل توجهی عمر مفید را در محیط های جوی، غوطه وری و پاشش شیمیایی افزایش دهد.

آماده سازی و کاربرد سطح

حداکثر کارایی به آماده سازی کامل بستر بستگی دارد. سطوح فولادی باید با ساینده با بلاست Sa 2½ (ISO 8501-1) با پروفیل سطح 50-85 میکرومتر تمیز شوند. آلودگی نمک محلول باید تا کمتر از 50 mg/m⊃2 به حداقل برسد. این پوشش توسط اسپری بدون هوا، اسپری معمولی یا برس برای مناطق کوچک اعمال می شود. ضخامت فیلم خشک معمولی در هر لایه از 60 تا 120 میکرومتر متغیر است.

رنگ مخلوط بسته به دما عمر گلدانی 1 تا 4 ساعت دارد. اجرا باید زمانی انجام شود که دمای بستر حداقل 3 درجه سانتیگراد بالاتر از نقطه شبنم باشد. پخت در دمای 20 درجه سانتیگراد باعث ایجاد سطحی بدون چسبندگی در حدود 2 ساعت و پخت کامل در 7 روز می شود. برای خشک کردن اجباری یا دمای پایین، سخت‌کننده‌های خاصی در دسترس هستند. برای اطمینان از چسبندگی مناسب پوشش داخلی بدون ساییدگی مکانیکی، باید به پنجره های پوششی احترام گذاشته شود - معمولاً بین 4 تا 48 ساعت.

مزایای کلیدی و موارد استفاده

آغازگرهای اپوکسی روی فسفات به دلیل محتوای کم VOC (اغلب کمتر از 250 گرم در لیتر) و عدم وجود فلزات سنگین مانند سرب یا کروم ارزش گذاری می شوند. آنها مقاومت بسیار خوبی در برابر آب شیرین، آب نمک، روغن، سوخت و اسیدهای ملایم از خود نشان می دهند. تحمل آنها نسبت به آماده سازی سطح کمی ناقص بهتر از سیلیکات های معدنی روی است، اگرچه انفجار فلز تقریباً سفید همچنان ضروری است.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

• سازه های دریایی (بدنه کشتی، مخازن بالاست، سکوهای دریایی) که در آن مقاومت کلرید حیاتی است.

• مخازن صنعتی و خطوط لوله برای فرآورده های نفتی و آب آشامیدنی (گریدهای ویژه مطابق با FDA وجود دارد).

• تیرهای پل، دارایی های راه آهن، و دکل های انتقال در مناطق خورندگی C4-C5 بر اساس ISO 12944.

• تجهیزات سنگین، شاسی و ماشین آلات کشاورزی که نیاز به مقاومت در برابر تراشه و سازگاری با روکش‌ها دارند.

این پوشش همچنین به‌عنوان پرایمر در سیستم‌های چند لایه، با روکش اپوکسی میانی و پلی‌اورتان عمل می‌کند و عمر کل سیستم بیش از 20 سال را در بسیاری از محیط‌ها فراهم می‌کند.

محدودیت ها و ملاحظات عملی

با وجود عملکرد قوی، این سیستم دارای محدودیت‌های ذاتی است:

• دمای سرویس مداوم نباید از 120 درجه سانتیگراد تجاوز کند. بالاتر از آن، تخریب حرارتی اپوکسی و کم آبی شدن فسفات باعث کاهش کارایی می شود.

• هنگامی که در معرض پتانسیل‌های حفاظت کاتدی بسیار تهاجمی قرار می‌گیرید (زیر 1.1 V در مقابل Ag/AgCl)، ممکن است تاول‌های هیدروژنی رخ دهد. این را می توان با اعمال یک پوشش میانی با ساخت بالاتر کاهش داد.

• لبه های تیز ضخامت فیلم کمتری دریافت می کنند. پوشش راه راه دستی برای جلوگیری از خرابی زودرس ضروری است.

• رطوبت بالا (بیش از 85٪ RH) در طول پخت می تواند باعث رژگونه آمین شود که باعث اختلال در پوشش مجدد می شود. استفاده از سخت کننده های مقاوم در برابر رطوبت یا کنترل شرایط محیطی این مشکل را برطرف می کند.

اقدامات کنترل کیفیت شامل تست چسبندگی متقاطع، مقاومت در برابر ضربه، ارزیابی اسپری نمک و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی برای تایید یکپارچگی مانع است. نسبت اختلاط مناسب و زمان القاء (15 تا 30 دقیقه) برای خیس شدن رنگدانه ها و تشکیل فیلم حیاتی است.

موقعیت مقایسه ای در خانواده پوشش

در مقایسه با پرایمرهای سنتی اپوکسی غنی از روی، فسفات روی اپوکسی بارگذاری گرد و غبار روی کمتری را ارائه می دهد که هزینه را کاهش می دهد و جوش پذیری و تعمیر را بهبود می بخشد. از نظر مقاومت شیمیایی و طول عمر بیشتر از رنگ‌های لاستیک آلکیدی یا کلردار بهتر عمل می‌کند، در حالی که سمیت بسیار کمتری نسبت به پرایمرهای بازدارنده مبتنی بر سرب یا کرومات دارد. سیلیکات های معدنی روی ممکن است حفاظت گالوانیکی برتری ارائه دهند، اما نیاز به آماده سازی سطح سخت تری دارند و تحمل کمتری در برابر خدمات اسیدی یا رطوبت بالا دارند. بنابراین، اپوکسی روی فسفات تعادل بهینه ای را بین عملکرد، سهولت کاربرد، انطباق با محیط زیست و مقرون به صرفه بودن برای طیف وسیعی از تعمیرات صنعتی و پروژه های جدید ایجاد می کند.

مسیرهای آینده

هدف نوآوری‌های اخیر ترکیب نانو پرکننده‌ها (گرافن، هیدروکسیدهای دو لایه لایه‌ای) برای افزایش بیشتر ویژگی‌های بازدارنده و ایجاد قابلیت‌های خودترمیمی است. سیستم‌های اپوکسی روی فسفات موجود در آب نیز در حال ظهور هستند و محتوای حلال را حتی بیشتر کاهش می‌دهند و در عین حال درمان را در شرایط محیطی حفظ می‌کنند. این پیشرفت‌ها وعده افزایش طول عمر قابل‌اعتماد این خانواده پوشش را می‌دهند، در حالی که استانداردهای زیست‌محیطی جهانی سختگیرانه‌تر را رعایت می‌کنند.

نتیجه گیری

رنگ اپوکسی روی فسفات یک محلول ضد خوردگی بالغ و در عین حال در حال تکامل است که به طور موثر محافظ فیزیکی را با مهار شیمیایی ترکیب می کند. موفقیت آن به فرمولاسیون مناسب، آماده سازی سطح سخت و کاربرد کنترل شده بستگی دارد. هنگامی که این عوامل مشاهده می شوند، پوشش محافظت بادوام و طولانی مدت در سراسر بخش های دریایی، صنعتی و زیرساختی ارائه می دهد. مشخصات مسمومیت مطلوب و سازگاری آن با مقررات کم VOC مدرن، ارتباط مداوم آن را در بازار پوشش‌های محافظ برای سال‌های آینده تضمین می‌کند.