پوشش‌های خودرویی

[Mr.101 27036]

فناوری تولید پوشش‌های خودرویی از اوایل قرن بیست میلادی آغاز شد. اولین فرآیندهای رنگ‌آمیزی در نیمه اول قرن بیستم رخ داد که در آن از رنگ‌های هواخشک استفاده می‌شد و همه عملیات رنگ‌کردن بصورت دستی انجام می‌گرفت .

 

پس از این سال‌ها بدلیل احساس نیاز ، توسعه و پیشرفت در تولید و اعمال رنگ صورت گرفت. از جمله آن مسائل می‌توان به مقاومت در برابر خوردگی ، پایداری رنگ ، سازگاری زیست محیطی و خودکار شدن فرآیندها اشاره نمود. بتدریج پوشش‌های هواخشک کنار گذاشته شدند و بجای آن از پوشش‌های پخت شونده در دماهای بالا یا بوسیله اشعه ماوراءبنفش استفاده شد. پیونده‌های مصنوعی و سنتزی جایگزین مواد طبیعی شدند. پوشش‌های خودرویی امروزه معمولا دارای پنج لایه می‌باشند که شامل پوشش تبدیلی ، پوشش الکتروبرنشانی کاتدی ، آستری صافگر، پوشش رویه و شفاف پوشه می‌باشند. وظیفه پوشش تبدیلی و پوشش الکتروبرنشانی کاتدی مقاومت در برابر خوردگی و افزایش چسبندگی ، آستری صافگر صافی سطح و مقاومت در برابر سنگ‌ریزه و کاربرد پوشش رویه ایجاد رنگ و ظاهر و مقاومت در برابر هوازدگی می‌باشد.

 

 

جدول 1.1. تاریخچه کاربرد رنگ الکتروبرنشانی در صنایع خودروسازی

 

[TABLE=class: cms_table, align: center]

[TR]

[TD]سال

[/TD]

[TD]نیرو محرکه

[/TD]

[TD]توضیحات

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]1920

[/TD]

[TD]رنگ‌آمیزی دستی

[/TD]

[TD]فرآیند زمانبر : چند هفته

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]1940

[/TD]

[TD]تولید جرم

[/TD]

[TD]فرآیند با کوره : روز

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]1970

[/TD]

[TD]بهبود عملکردی

[/TD]

[TD]CED/لایه رویه دوجزئی/مواد جدید

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]1980

[/TD]

[TD]مباحث زیست محیطی

[/TD]

[TD]پوشش‌های پایه‌آب/پودری/راندمان انتقال

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]2000

[/TD]

[TD]فرآیند خودکار

[/TD]

[TD]قابلیت زمانی : چند ساعت

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

یکی از تغییرات در پوشش‌های خودرویی تغییر رنگدانه‌های مصرفی در لایه‌های مختلف بود بطوریکه از رنگدانه‌های صفحه‌ای شکل آلومینیوم و رنگدانه‌های تداخلی در لایه رویه استفاده شد که می‌توانند باعث افزایش براقیت و تغییر فام پوشش تحت زوایای مختلف شود .

 

یکی دیگر از فناوری‌های ایجادشده در پوشش‌های خودرویی استفاده از تکنیک‌های پاشش می‌باشد. شروع این فناوری با تفنگ پنوماتیک و ایجاد فشار برای اعمال رنگ بود. امروزه پاشش بصورت کاملا خودکار و با استفاده از روبات انجام می‌گیرد .

 

از دیگر پیشرفت‌های حاصله استفاده از اِعمال تَر روی تَر و تَر روی تَر روی تَر می‌باشد که سبب کاهش زمان فرایند و کاهش انرژی مصرفی می‌گردد. پوشش‌های پایه‌آبی نیز بمرور زمان وارد فرآیند پوشش‌های خودرویی شدند که امروزه فناوری رنگ مورداستفاده در لایه رویه ، آستری صافگر و الکتروبرنشانی کاتدی از نوع پایه‌آب می‌باشد. استفاده از پوشش‌های پودری در برخی از سازنده‌های خودرو رایج می‌باشد. پوشش‌های پودری بعنوان آستری صافگر در آمریکای شمالی ، رنگ کامیون‌ها در GM بکار می‌رود. البته در اروپا نیز BMW از فناوری پودری در لایه شفاف استفاده می‌کند .

 

معمولا زیرآیندهای که در صنعت خودروسازی مورداستفاده قرار می‌گیرد ، از جنس فولاد می‌باشند. از زیرآیندهای پر مصرف در ساخت خودرو می‌توان به فولاد نرم و فولاد گالوانیزه اشاره نمود. با توجه به مباحث مربرطه در اینجا فقط به بررسی فولاد گالوانیزه می‌پردازیم .

 

فولاد گالوانیزه یکی از زیرآیندهای پرمصرف در صنایع خودروسازی می‌باشد. فولاد گالوانیزه یک ورق فولادی می‌باشد که روی آن با لایه‌ای از فلز روی(Zn) پوشش داده شده است. فرآیند نشاندن ذرات فلز روی(Zn) رویِ فولاد شامل سه مرحله می‌باشد:

 

آماده‌سازی فولاد : یکی از نکات مهم و حائز اهمیت در تولید ورق گالوانیزه آماده سازی قبل از انجام فرآیند می‌باشد که رویِ نشست فلز و تشکیل لایه حاوی روی(Zn) اثر مستقیم دارد.

 

فرآیند گالوانیزه‌کردن : پس از مرحله آماده سازی ، قطعه را در حمام گالوانیزه غوطه‌ور می‌کنند که حاوی 98 درصد ذرات روی می‌باشد و طی آن ذرات روی(Zn) از حمام به طرف سطح فولاد حرکت می‌کنند و پوشش بتدریج تشکیل می‌گردد ]8[.

 

بررسی پوشش : پس از تشکیل لایه حاوی ذرات روی(Zn) بایستی بررسی‌های لازم انجام گیرد. ضخامت و ظاهر پوشش تشکیل‌شده دو ویژگی مهم فولاد گالوانیزه می‌باشند. این بررسی براساس استانداردهای ASTM ، CSA ، AASHTO انجام می‌گیرد که با توجه به آن‌ کیفیت پوشش جهت استفاده در فرآیندهای دیگر مشخص می‌گردد .

 

لایه روی(Zn) تشکیل شده روی فولاد شامل چهار فاز گاما ، دلتا ، زتا و اتا می‌باشد که در شکل زیر نشان داده شده‌اند :

 

شکل 1.4. مقطع عرضی از فولاد گالوانیزه و لایه‌های مختلف فلزی آن.

 

بیشترین چسبندگی مربوط به لایه دِلتا می‌باشد که در مرتبه هزار psi می‌باشد در حالکیه چسبندگی سه لایه دیگر در حد چند صد psi است. از نظر سختی نیز لایه‌های گاما ، زِتا و دِلتا نسبت به فولاد از سختی بیشتری برخوردار هستند. که موجب مقاومت بالای این پوشش‌ها در برابر ضربه می‌شود. از این رو این پوشش خواص سدگری مناسبی از خود نشان می‌دهد. اما اگر بنا به هر دلیلی پوشش گالوانیزه دچار صدمه فیزیکی گردید آنگاه با استفاده از سازوکار حفاظت کاتدی از فولاد زیرین محافظت می‌کند. با توجه به این سازوکار زمانی که این پوشش صدمه دیده در شرایط خورنده قرار گیرد ، بدلیل اینکه فلز روی نسبت به فلز آهن فعالتر می‌باشد درنتیجه فلز روی دچار اکسیداسیون می‌شود و اصطلاحا خود را فدای آهن می‌کند که به این دلیل در اینجا روی(Zn) را «آند فداشونده» گویند. با انجام واکنش اکسیداسیون پودر روی به یون روی تبدیل می‌شود و محصولات خوردگی تولید می‌شود که این محصولات ناشی از خوردگی فلز روی باعث مسدودشدن راه ارتباطی بین آهن و محیط خورنده می‌شود و بدین‌ترتیب واکنش خوردگی متوقف می‌گردد و از خوردگی آهن جلوگیری به عمل می‌آید .