دستورالعمل رنگ کاری و حفاظت در برابر زنگ زدگی

دستورالعمل رنگ کاری

الف- به منظور افزايش چسبندگي رنگ و ايجاد پوشش مناسب بر روي سطوح فلز، ضروريست قطعات فلزي بعد از ساخت و قبل از رنگ آميزي مراحل سه گانه چربی زدایی، زنگ زدایی، فسفاته کاری و سپس کشیدن یک لایه آستری را به عنوان زيرسازي رنگ سپري نمايند.

ب- رنگ کاری: سازنده تابلو با توجه به منطقه ای که تابلو در آنجا نصب می شود، باید نوع رنگ و ضخامت پوشش را انتخاب و بکار برد.

بعد از رنگ آمیزی، آزمونهایی که در ادامه خواهد آمد بر روی تابلو انجام شده و در صورت موفقیت آمیز بودن اين آزمونها، رنگ آمیزی تابلو قابل قبول خواهد بود.

1- چربی زدایی

 به منظور رفع روغن، چربی، گریس و غبار موجود بر روي سطح قطعات که باعث ممانعت نفوذ آب روی سطح قطعه می گردد، عمليات چربي گيري جهت زدودن آلودگي هاي مزبور، به سه طريق ذيل صورت مي پذيرد:

الف) بصورت سرد با محلولهای خنثی نظیر پرکلراتیلین- تری کلراتیلین- نفت و بنزین

ب) بصورت گرم با محلولهای قلیایی نظیر هیدرو کسید سدیم و کربنات سدیم و پاک کننده های سنتز شده

ج) بصورت الکتریکی، کاتدی و آندی، روش اولتراسونیک (در صنایع خودروسازی)

چربی گیری بطریق سرد (الف)، بدلیل وقت گیر بودن و ضعف کیفیت در این صنعت مطرح نمی باشد. در روش الکتریکی حجم سرمایه گذاری اولیه بسیار زیاد است و همچنین با توجه به مصرف الکترولیتها، مقرون به صرفه و اقتصادی نیست.

طریقه شستشوی گرم با مواد قلیائی، بدلیل کم هزینه بودن، سرمایه گذاری اولیه کم و … در صنایع فلزی بیشتر مورد توجه بوده و امروزه در صنایع تابلو سازی متداول می باشد.

1-1- چربی زدایی با محلولهای قلیایی

آلودگیهای چرب روی سطح قطعات فلزی، بوسیله پاک کننده های قلیایی حل شده و تشکیل محلول امولیسیونی  می دهد. با دور کردن قطعه از محلول امولسیونی، تماس آب با سطح قطعه بر قرار شده و قطعه آب پذیر می شود. تأیید و کیفیت چربی گیرهای قلیائی به عوامل مختلف زیر بستگی مستقیم دارد:

– شکل هندسی قطعه

– نوع چربی، کهنه یا نو بودن و درجه حلالیت آن

– حد و مرز مورد نظر برای تمیز شدن

– انتخاب چربی گیر مناسب نسبت به فلز مورد مصرف

– قدرت چربی گیری ماده انتخابی

– درجه حرارت و غلظت محلول چربی گیر

– شیوه چربی گیری

1-2- ترکیبات پاک کننده های قلیایی

ترکیبات مختلف پاک کننده های قلیایی به شرح زیر می باشد:

– هیدرو کسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم به عنوان صابونی کننده و امولسیونر

– کربنات سدیم و کربنات کلسیم به عنوان حل کننده روغنها و چربی های معدنی

 – تری سدیم فسفات و هگزا متا فسفات به عنوان نفوذ کننده در چربیهای سخت

 – سدیم متا سیلیکات و سدیم دی سیلیکات به عنوان رقیق کننده

– اسید بوریک – سدیم تترا بورات به عنوان تنظيم كننده PH  محلول

– سولفات سدیم و نیترات سدیم به عنوان بازدارنده و جلوگیری از خورندگی

– تری اتانول آمین و سیانور سدیم

– نمک های احیا کننده به عنوان خنثی نمودن اکسیدهای سطح فلز

1-3- شرایط محلول پاک کننده قلیائی

– برای چربی گیری قطعات آهنی و فولاد باید از پاک کننده قلیائی با PH ، 12 تا 14 استفاده نمود.

– برای چربی گیری فلزات مسی برنز و آلیاژهای مربوطه از پاک کننده قلیائی با PH ، 11 تا 12 استفاده نمود.

– برای چربی گیری فلزات روی، آلومینیوم و آلیاژهای مربوطه از پاک کننده قلیایی با PH ، 9 تا 11 استفاده نمود.

 بایستی توجه شود که چربی گیر، با توجه به محدوده PH عنوان شده مورد استفاده قرار گيرند تا در مدت زمان عملیات، خورندگی در سطح قطعه ایجاد نشود.

انتقال قطعات از محلول چربی گیری قلیائی به مراحل بعدی بایستی با شستشوی قطعه با آب داغ، همراه باشد تا در محلولهای بعدی ایجاد مزاحمت نکند. در عملیات چربی گیری، غلظت و درصد مواد چربی گیر در محلول بایستی بطور مرتب اندازه گیری، کنترل و تصحیح شود.

1-4– عوامل مهم در چربی زدایی

1-4-1- غلظت محلول قلیائی

غلظت محلول قليائي برای شیوه غوطه وری 5 تا 10 درصد حجمی و برای شیوه پاششی 1 تا 3 درصد حجمی   می باشد. غلظت بایستی همیشه در حد متوسط مقادیر مشخص شده محفوظ نگهداشته شود؛ کمتر و بیشتر شدن آن بر زمان و کیفیت عملیات اثر می گذارد.

1-4-2- درجه حرارت محلول قلیائی

درجه حرارت محلول برای شیوه غوطه وری 65 تا 75 درجه سانتیگراد و برای شیوه پاششی 60 تا 75 درجه سانتیگراد می باشد. حد متوسط درجه حرارت بایستی رعایت گردد، زیرا تغییرات جزئی دما زمان عملیات را طولانی نموده و باعث تجزیه شیمیائی می شود.

1-4-3- زمان عملیات چربی گیری

اين زمان برای شیوه غوطه وری 5 تا 7 دقیقه و برای شیوه پاششی 2 تا 5 دقیقه می باشد. این زمان بستگی مستقیم به حلالیت چربی و روغنهای سطح قطعه دارد.

1-4-4- مکانیزم چربی گیری

مکانیزم چربی گیری به نوع محصول و مکانیزم تولید بستگی دارد که قاعدتاً بایستی روشي اقتصادی باشد و در هر مرحله عملیات اصلاح شود.

1-5- معرفی شیوه های چربی گیری:

1-5-1– چربی گیری به شیوه پاششی (مورد استفاده در صنعت تابلو سازی)

باتوجه به اينكه این روش با استفاده از پمپ و نازل و فشار 5/1-2/1 اتمسفر با خروجی 15 تا 20 لیتر در دقیقه صورت مي پذيرد، روش سريعي بوده و حدود 5-3 دقیقه طول خواهد کشید.

1–5-2– چربی گیری به شیوه غوطه وری

در این روش قطعات درون وانهای پر شده از محلول مواد چربی گیر قلیائی (برای خودروسازی) قرار مي گيرند. با تعبیه یک مدار گردشی روی وان، محلول را مداوم به هم زده تا علاوه بر ایجاد یکنواختی در محلول، یک اغتشاش در وان جهت تسریع عملیات چربی گیری ایجاد نمايد.

این روش به علت اینکه احتیاج به فضای زیادی ندارد، روش خوبی است ولیکن غلظت مواد بطور مرتب مي بایست کنترل و اصلاح گردد.

2- زنگ زدائی

آثار زنگ روي قطعات فلزي با اسفاده از روشهای زیر زدوده شده و سپس قطه در آب فراوان شستشو مي شود:

2-1- زنگ زدایی با برس سیمی

این روش بیشتر برای زنگ زدایی موضعی، نقاط جوشکاری شده و شرایط محدود تعمیرات بکار می رود.

2-2- زنگ زدایی با سمباده

سمباده و دیسک مکانیکی برای سطوح کوچک بکار می رود. این روش در شرایط کار محدود، رضایت بخش است.

2-3- زنگ زدایی به روش شن پاشی تحت فشار آب

با استفاده از شن پاشهای تحت فشار آب، شن با دانه بندی مخصوص به سطح قطعه برخورد نموده و زنگ را می برد. در این روش، ناصافی سطحی ایجاد شده که باعث پیوستگی بیشتر رنگ به بدنه می شود.

2-4- زنگ زدایی به روش شن تحت فشار هوا (سند بلاست-مورد استفاده در صنعت تابلو سازی)

با استفاده از فشار هوا، دانه های شن دانه بندی شده با فشار بالا و بوسیله پیسوله مخصوص، قطعه زنگ زدایی می شود. این روش به روش قبلی ارجحیت دارد. این روش برای ورق با پروسه تولیدی استرود نیاز نمی باشد (با توجه به تاریخ تولید و نوع نگهداری)، ولی برای ورقهای با پروسه تولیدی کششی، حتماً سندبلاست نیاز می باشد.

3- فسفاته کاری

به منظور افزايش چسبندگي رنگ و جلوگيري از زنگ زدن فلز، عمليات فسفاته كاري بر روي قطعات انجام مي پذيرد. سطح فلز چربی گیری و زنگ زدایی شده، با محلول نمکهای اسید فسفریک و اسید نیتریک تحت شرایط بخصوص، شروع به ایجاد کریستال در کلیه سطوح فلز می کند که این کریستالهای ناهموار، زمینه خوبی برای پذیرش رنگ بوجود آورده و چسبندگی رنگ را به حد خوبی می رساند.

 3-1- خواص و فواید فسفاته کاری

– جلوگیری از زنگ زدن فلز

– تقویت چسبندگی رنگ

3-2- انواع فسفاته ها

اقتصادی ترین نوع فسفاته ها از فسفات آهن و فسفات روی می باشند. لازم به ذکر است به دلیل تولید نامرغوب فسفات آهن، در این صنعت بیشتر از فسفات روی در دو نوع تری کاتیونیک یا دی کاتیونیک استفاده می شود.

3-2-1- فسفات آهن

رنگ فسفات آن، آبی متمایل به خاکستری است. این نوع فسفاته کاری در صنایع فلزی اهمیت بسزایی دارد؛ زیرا نه تنها چسبندگی رنگ را بهتر می کند، بلکه زمانیکه رنگ فلز در اثر ضربه ریخته می شود و همچنین پس از چربی گیری، مانع زنگ زدن قطعه می گردد.

ضخامت های نازک فسفات آهن، پوششی را به وزن 2/0 الی 8/0 گرم بر متر مربع تأمین می کند. البته می توان ضخامت های بیشتر را با تکرار این روش بدست آورد. سرعت رشد کریستالها بوسیله اضافه یا کم کردن اکسید کننده ها قابل تنظیم است. این روش فسفاته کاری بیشتر در مورد قطعاتی که برای جلوگیری از خوردگی های شیمیایی رنگ می شوند، موثر است.

3-2-2- فسفات روی

کریستالهای فسفات روی، به سطح فلز کیفیت خیلی بهتری را عرضه می کند. قشر فسفاته می تواند 2 الی 30 گرم بر متر مربع تغییر کند. رنگ فسفاته روی از طوسی روشن تا طوسی سیر می باشد.

برای جلوگیری از زنگ زدن (در حد استاندارد)، پوششی به وزن 6 گرم بر متر مربع  فسفاته روی کافی است. از این نوع فسفاته کاری با ضخامت های بالا، می توان برای مواردی که به رنگ کاری نیازی نیست نيز استفاده نمود.

فسفات روی تحمل تقریبا ً 300 ساعت پاشش نمك (SAULT SPRAY) و 800 ساعت برای رنگ نهایی که در بخش رنگ خواهد آمد را دارد.

3-3- شناخت شیوه ها و مشخصات فسفاته ها

3-3-1- شیوه های فسفاته کاری:

برای فسفاته کاری نیز همانند چربی گیری دو شیوه پاششی و غوطه وری بیشتر متداول است. شیوه پاششی جدیدتر بوده و مورد استفاده در صنعت تابلو سازی می باشد و شیوه غوطه وری قدیمی بوده و پیشنهاد نمی شود. ضمن اینکه می توان گفت 16 ساعت کار به روش غوطه وری، معادل یک ساعت کار به روش پاششی می باشد.

3-3-1-1- مزایا و معایب فسفاته کاری بصورت پاششی

–        سرمایه گذاری زیاد جهت خرید تجهیزات مورد نیاز

–        هزینه زیاد در نگهداری و تأمین انرژی

–        اشغال فضای زیاد

–        مناسب برای ظرفیت های بالای تولیدی

–        بهترین کیفیت فسفاته کاری (اندازه ریز کریستالها) و یکنواختی کریستال

–        زمان کم برای فسفاته کاری

–        راندمان کاری بالا

3-3-1-2- مزایا و معایب فسفاته کاری بصورت غوطه وری

–        سرمایه گذاری سنگین نیاز ندارد.

–        هزینه نگهداری و تأمین انرژی کم است.

–        فضای بسیار کمی را اشغال می کند.

–        مناسب برای هر گونه ظرفیت تولید.

–        قطعات بسیار ریز در این سیستم قابل فسفاته کاری هستند.

–        پوشش ضخیم تر و درشت تری ایجاد می کند.

–        زمان عملیات فسفاته کاری زیاد است.

–        راندمان کاری پایین.

3-4- تأثیر اندازه کریستال های فسفاته

بطور کلی اگر قطعات پس از فسفاته کاری رنگ می شوند، بهتر است فسفاته کاری به طریقی انجام شود که دانه های کریستال، ریز و کوچک باشند؛ چون هر چه کریستال کوچکتر و ریزتر باشد، پیوند آن به فلز و رنگ محکم تر است.

تراکم کریستالها باعث حداقل شکنندگی رنگ می شود. اندازه کریستال ها متأثر از عوامل مختلف زیر است :

–        ترکیب مواد فسفاته کننده

–        روش کار

–        درجه حرارت محلول

–        فشار نازل های پاششی

–        وجود کریستال های ناخالص

–        کیفیت تمیز کاری قبل از فسفاته کاری

در یک محلول متحرک، کریستالهای ریزتری حاصل می شود؛ نتیجتاً کریستال های بوجود آمده از روش پاششی، ریزتر از روش غوطه وری است.

4- رنگ کاری

پس از اجرای چربی گیری، زنگ زدائی و فسفاته کاری، بایستی با انتخاب رنگ مناسب و استفاده از روش صحیح رنگ کاری، طول عمر تابلو را بیمه نمود. بدین منظور در شرایط آب و هوایی خنک، حداقل دو لایه پوشش و در شرایط مربوط سه لایه پوشش رنگ مناسب می بایست زده شود.

برای انتخاب رنگ مناسب در شرایط جغرافیایی معین، اطلاعات زیر مورد نیاز است:

1- آیا تابلو در فضای باز یا در فضای بسته مورد استفاده قرار می گیرد؟

2- آیا تابلو در اماکن عمومی قرار می گیرد؟

3- آیا تابلو توسط افراد غیر حرفه ای مورد بهره برداری قرار می گیرد؟

4- آیا رنگ آمیزی مکرر فصلی در محل استقرار تابلو میسر است؟

5- آیا تابلو در شرایط کار سخت استقرار می یابد؟ (مثل معدن و کارخانجات صنایع شیمیایی و غیره)

6- تغییرات دما و رطوبت محل استقرار تابلو چقدر است؟ (بدترین شرایط فصلی)

7- آیا تابلو در محل استقرار از صدمات احتمالی در امان است؟

8- آیا تابلو بصورت قطعه ای (منفصل) مونتاژ می شود یا بصورت یک تکه جوش می شود؟

9- آیا تابلو پس از تولید، یکسره در محل استقرار نصب می شود یا برای مدت زیاد انبار شده و بتدریج مصرف  می شود؟ در صورتیکه انبار می شود، مشخص شود که در فضای سر پوشیده انبار می شود یا فضای باز؟

10- برای تابلو با توجه به شرایط کار، چه طول عمر مفیدی مورد نظر است؟ (معمولاً 25 سال)

برای مثال، یک تابلوی معدن ممکن است برای 4 الی 5 سال بهره برداری معدن مورد نیاز باشد؛ لیکن یک تابلو توزیع شبکه برق، برای 30 سال کار مفید مورد نظر است.

با توجه به پاسخ سوالات فوق و حساسیت های مربوط به ضوابط استاندارد، رنگ مناسب انتخاب  می گردد.

گروه بندی اجمالی رنگهای صنعتی از لحاظ ترکیبی بصورت زیر است:

4-1- گروه رنگهای صنعتی

– رنگهای مرکب از پودر روی – پودر روی و آهن

– رنگهای مرکب از پودر روی و آلومینیوم

– رنگهای مرکب از پودر مخلوط روی و رزین های آلی

– رنگهای مرکب از پودر مخلوط روی و رزین های غیر آلی مثل رزین سیلیکات

– رنگهای روغنی مثل روغنهای پلی اورتان، الکیدی، اپوکسی، پیگمان

– رنگ الکید سیلیکونی با پیگمان، رنگ الکید ملامین

– رنگ یک جزئی ضد مواد شیمیایی با کلر کائوچو ونیل و مواد پیگمان

– رنگ یک جزئی ضد مواد شیمیائی با اپوکسی، الکید و مخلوط با کلر کائوچو

– رنگ دو جزئی ضد مواد شیمیائی ترکیب رزین اپوکسی و رزین پلی اورتان

– رنگ دو جزئی ضد مواد شیمیائی ترکیب رزین اپوکسی و کلر کائوچو پیگمان

– رنگ کولتار از ترکیب رزین کولتار و مواد پیگمان

4-2- انتخاب رنگ

با توجه به شناخت گروه رنگها و برای انتخاب رنگ مناسب در شرایط جغرافیایی معین، با توجه به دوام مورد نیاز و با استفاده از جدول زیر رنگ انتخاب می شود:

4-2-1- برای دوام بیش از 25 سال: 

رنگ پلی اورتان، اکلیدی، اپوکسی و پیگمان با میانگین ضخامت 120-100 میکرون

4-2-2- برای دوام بین 10 تا 20 سال :

رنگ اپوکسی کولتاژ-اپوکسی دو جزئي با میانگین ضخامت 150-85 میکرون

به دلیل عدم استفاده از رنگهای دیگر با دوام پایین، از ذکر آنها صرفنظر می نماییم.

ضخامت کم برای محیط هایی با شرایط مناسب و سطح آلودگی پایین و ضخامت بالا برای محیط با شرایط سخت و در مجاورت مواد خورنده شیمیائی و همچنین شرایط مرطوب در نظر گرفته می شود. رنگ تابلو نبایستی براق در نظر گرفته شود (GLASS 84%).

4-3- تأثیر دما و زمان بر انعطاف و سختی رنگ

در رنگهای صنعتی با توجه به حلال ها و سخت کننده های رنگ، دما و زمان مشخصی جهت خشک کردن مورد نیاز است که معمولاً توسط سازندگان رنگ اعلام می شود. برای کاهش زمان خشک کردن و همچنین جهت کامل تر شدن فعل و انفعالات، رنگ را توسط دمای مناسب ( 180)، در محیط کوره ایی خشک می کنند.

 به طور مثال در کوره ای بطول 5/21 متر، زمان پخت رنگ 10 تا 12 دقیقه در دمای 180 و سرعت حرکت cm 130 در دقیقه می باشد.

در دمای بالا، رنگ تا آخرین حد فرو رفتگی های سطح خلل و فرج کریستال های فسفاته نفوذ کرده و باعث استحکام و سختی رنگ می شود.

4-4- شیوه های متداول رنگ آمیزی

شیوه های متداول رنگ آمیزی بشرح زیر می باشد:

1-    پیستوله بادی

2-    پیستوله بدون باد فشار بالا

3-    پیستوله الکترواستاتیکی

شیوه سوم به لحاظ کیفیت بالا در صنعت تابلو سازی پر کاربردترین روش می باشد.

4-4-1- رنگ آمیزی با پیستوله بادی با فشار عادی

در این نوع رنگ آمیزی، قطعه تمیز و خشک شده توسط پیستوله بادی معمولی رنگ کاری و سپس جهت خشک کردن وارد کوره می شود. برای ضخامت های بالای رنگ، لازم است قطعه چندین بار رنگ کاری شود. در این شیوه نفوذ رنگ روی قطعه خوب نبوده و کنترل ضخامت رنگ در نقاط مختلف سطح امکان پذیر نیست.

4-4-2- رنگ آمیزی با پیستوله بدون باد فشار بالا و پیستونی (ایرلس)

در این شیوه رنگ با هوا تماس نداشته و در یک مخزن بزرگ برای مصرف آماده می شود. مخزن دارای همزن بوده و بوسیله یک گرم کن اتوماتیک، دمای رنگ را ثابت نگه می دارد. رنگ گرم با فشار زیاد بر سطح قطعه برخورد نموده و در فرو رفتگیهای سطح نفوذ می نماید.

در این روش ایجاد ضخامت های بالای رنگ در یک مرحله امکان پذیر می باشد. کنترل ضخامت رنگ در نقاط مختلف سطح امکان پذیرتر از شیوه قبلی است. از نظر اقتصادی برای صنعت تابلو سازی مقرون به صرفه می باشد.

4-4-3- رنگ آمیزی با پیستوله الکترو استاتیکی با رنگ پودری

در این روش رنگ در مخزنی که در حالت چرخشی و سیرکوله ای می باشد به صورت بالا و پایین و قلیانی سیرکوله می شود و سپس توسط یک فشار شکن، رنگ وارد شیلنگهای خروجی شده و در سرگانهای پاشش باردار شده و به صورت الکترو استاتیک به قطعه می رسد (قطعه بار صفر و رنگ بار مثبت دارد).

قطعه عمل جذب رنگ را تا زمانی که از لحاظ عایقی ضخامت رنگ به حد لازم برسد ادامه می دهد؛ نتیجتاً ضخامت رنگ در تمامی نقاط قطعه یکنواخت و یکدست بوده و تلفات رنگ بسیار کم می باشد. در این شیوه از لحاظ کیفی بهترین رنگ حاصل می شود، ولی از لحاظ سرمایه گذاری و هزینه نگهداری، برای خطوط تولید انبوه پیشنهاد می گردد.

در کلیه شیوه های پاششی نیاز به دستگاههای جذب ذرات معلق می باشد. بوت یا آبشار رنگ، آلودگی هوا را کاهش داده و کیفیت رنگ کاری را بهبود می بخشد.