Chương 7: Mục tiêu lớp phủ Khi hồn thành mơ-đun này, ứng viên đào tạo có kiến thức hiểu biết về: • Hóa chất phủ • Phân loại lớp phủ • Các phương thức bảo vệ • Độ kết dính • Các cân nhắc kiểm tra • Danh sách kiểm tra tra viên Các điều khoản thương mại • Lớp phủ hữu • Lớp phủ vơ • Thuốc màu • Phụ gia • Chất kết dính • Dung mơi • Lớp phủ hàng rào • Chất màu ức chế • Lớp phủ hy sinh • Độ kết dính 7.1 Giới thiệu Khóa học tập trung chủ yếu vào việc kiểm tra cơng trình cơng nghiệp cơng trình biển bảo vệ lớp phủ Hầu hết lớp phủ bảo vệ cung cấp áp dụng dạng lỏng lên bề mặt chuẩn bị sẵn, sau chuyển thành màng bảo vệ rắn nhiều lần đóng rắn chế Trong chương sau, công nghệ phủ bảo vệ khác có sẵn để kiểm sốt ăn mịn trình bày, bao gồm: • Kim loại hóa: Kim loại hợp kim lắng đọng thép trạng thái lỏng • Mạ kẽm: Các thành phần thép nhúng vào bể kẽm nóng chảy để tạo thành lớp phủ kim loại • Sơn tĩnh điện: Nhiều hóa chất thảo luận khóa học bào chế dạng chất rắn Sau lắng đọng điện, chúng nung nóng đến trạng thái nóng chảy để đóng rắn 7.2 Hóa học phủ 7.2.1 Thuộc tính lớp phủ Lớp phủ phải thể nhiều đặc tính khác để hồn thành vai trị việc kiểm sốt ăn mịn Các thuộc tính mong muốn bao gồm: • Kháng hóa chất: Lớp phủ phải chống lại phân hủy hóa chất tiếp xúc Khả chống hóa chất chủ yếu chức nhựa sử dụng • Chống nước: Nước ảnh hưởng đến tất lớp phủ Khả chống nước cao đồng nghĩa với việc kiểm sốt ăn mịn hiệu • Tính dễ ứng dụng: Tính dễ ứng dụng đặc tính quan trọng, đặc biệt với chi tiết cấu trúc phức tạp Ứng dụng khó, có nhiều hội cho khiếm khuyết tạo ra, dẫn đến thất bại sớm • Độ bám dính với lớp nền: Sự kết dính dựa tương tác vật lý hóa học lớp phủ chất Độ bám dính tương đương với hiệu suất • Độ bền kết dính: Lớp phủ phải có khả chịu áp lực q trình đóng rắn thay đổi nhiệt độ độ ẩm • Tính linh hoạt độ giãn dài: Khả giãn nở co lại với chất quan trọng số ứng dụng sơn phủ • Chống va đập: Lớp phủ phải chống lại tải trọng va đập • Chống mài mịn: Lớp phủ số khu vực phải chống mài mịn • Khả chịu nhiệt độ: Mơi trường khiến lớp phủ tiếp xúc với nhiệt độ cao, thường cao • Cường độ điện mơi: Một biến số quan trọng lớp phủ hàng rào sử dụng lớp phủ kết hợp với bảo vệ catốt Khi xây dựng lớp phủ, thường có đánh đổi đặc tính đề cập Tính chất thay đổi thành phần lớp phủ bị thay đổi 7.3 Phân loại lớp phủ Lớp phủ phân loại rộng rãi hữu vô Hầu hết lớp phủ công nghiệp hàng hải lớp phủ hữu Chất kết dính lớp phủ hữu tạo từ sinh vật sống sống Cho đến đầu năm 1900, hầu hết lớp phủ từ dầu thực vật động vật Hầu hết lớp phủ đến từ sản phẩm dầu mỏ tinh chế sửa đổi để mang lại đặc tính mong muốn lớp phủ Tất lớp phủ hữu chứa carbon Lớp phủ vô sử dụng chất kết dính vơ cơ, phổ biến dựa silicone silicat Các lớp phủ kim loại (ví dụ, lớp phủ mạ kim loại mạ kẽm) chất vơ Nói chung, khác biệt hiệu suất lớp phủ hữu vô khả chịu nhiệt Các lớp phủ hữu có sức đề kháng liên kết cacbon-cacbon tương đối yếu 7.3.1 Thành phần Các thành phần phủ chất lỏng (Hình 7.1) đặc trưng thuật ngữ sau: • Thuốc màu • Nhựa • Dung mơi • Phương tiện Hình 7.1 Các thành phần lớp phủ 7.3.1.1 Sắc tố Bột màu chất rắn dạng hạt rời rạc sử dụng để truyền đặc tính cụ thể cho lớp phủ trạng thái lỏng rắn (Hình 7.2) Các chất màu khơng hịa tan lớp phủ chúng phục vụ nhiều chức lớp phủ Trong số thứ khác, chất màu sử dụng để: • Truyền màu • Bảo vệ chất kết dính khỏi thời tiết • Cung cấp bảo vệ chất ức chế • Kiểm soát khả chống nước • Cung cấp hình thức bảo vệ catốt • Sửa đổi đặc tính điện Hình 7.4 Dung mơi Dung mơi có hai đặc điểm ảnh hưởng đến việc sử dụng chúng lớp phủ bảo vệ: • Khả hịa tan: Khả hịa tan nhựa • Tính bay hơi: Điều chỉnh tốc độ bay (tốc độ dung môi rời khỏi màng sơn sau thi cơng) Dung mơi đóng vai trị thống qua lớp sơn bảo vệ Sau áp dụng đóng rắn, dung mơi khơng có mục đích thực tế, gây vấn đề hiệu suất chúng màng phủ Do luật môi trường, người sử dụng nhà sản xuất chất phủ tích cực nghiên cứu công nghệ để giảm loại bỏ nhu cầu sử dụng dung mơi Ủy ban nhiễm khơng khí nhiều quốc gia quy định việc sử dụng dung môi lớp phủ Các dung môi hữu cơ, gọi hợp chất hữu dễ bay (VOC) có hại cho tầng ơzơn Trái đất Giới hạn nghiêm ngặt lượng dung môi sử dụng lớp phủ dẫn đến dẫn đến bước tiến vượt bậc ngành sơn phủ kể từ đầu năm 1990 Lớp phủ không dung môi sử dụng phổ biến nhiều lĩnh vực lớp phủ khơng chứa dung mơi có hàm lượng chất rắn cao tiếp tục phát triển Việc sử dụng dung môi không cách trường gây nhiều vấn đề lớp phủ ảnh hưởng đến tuổi thọ hữu ích Người kiểm tra lớp phủ phải xác nhận sử dụng dung môi định với số lượng cho phép thông số kỹ thuật, luật pháp địa phương nhà sản xuất chất phủ Video có phiên điện tử 7.4 Các phương thức bảo vệ Kiểm soát ăn mịn lớp phủ xảy trong ba quy trình nhất: • Lớp phủ hàng rào • Lớp phủ ức chế • Hy sinh (bảo vệ catốt) 7.4.1 Lớp phủ hàng rào Hình 7.5 minh họa cách đơn giản khái niệm lớp phủ hàng rào Lớp phủ ngăn cản xâm nhập oxy, nước muối hịa tan (ví dụ muối phổ biến nước biển, natri clorua) Lớp phủ hàng rào ngăn cản hình thành chất điện phân hiệu bề mặt phủ / bề mặt kim loại (nước muối hòa tan) hạn chế tiếp cận phân tử oxy khử cực Nước oxy thâm nhập vào bề mặt vấn đề đáng kể khơng có ion bề mặt Nếu ion có mặt bắt đầu ăn mịn Hình 7.5 Khái niệm rào cản Trong trình xây dựng lớp phủ, ba chế cho để đạt bảo vệ hàng rào: • Ức chế sức đề kháng • Thiếu ôxy • Độ kết dính 7.4.1.1 Ức chế kháng Nhiều người cho lớp phủ ngăn cản hoàn toàn oxy nước thấm qua lớp phủ Tuy nhiên, nghiên cứu khoa học, nhà khoa học phát độ thấm nước oxy lớp phủ thường cao nhiều so với mức độ ăn mòn thường bắt đầu trì thép khơng bảo vệ Một giả thuyết sau đề xuất rào cản màng kiểm sốt ăn mịn cách trì mức độ kháng điện cao gần bề mặt lớp phủ / bề mặt Cao nà điện trở ngăn cản dòng điện đáng kể vị trí anốt catốt kim loại (tế bào hoạt động cục bộ) Hiện tượng làm giảm khả ăn mòn bề mặt Điện trở cao trì màng có độ thấm thấp ion, tức ức chế điện trở Nếu ion bị hạn chế, nước đến bề mặt phân cách khơng đủ dẫn điện để mang dịng điện ăn mòn đáng kể để bắt đầu trì ăn mịn Như giải thích trước đây, nước oxy thấm qua màng phủ vào bề mặt kiện đáng kể ion khơng có bề mặt Các chất tạo cơng thức lớp phủ rào cản sửa đổi thành phần lớp phủ để giảm tính thấm màng ion nước Khái niệm đơn giản chấp nhận chung lớp phủ tạo rào cản chất môi trường (thường chất điện phân), loại bỏ bốn yếu tố cần thiết cho tế bào ăn mòn Hầu hết lớp phủ cung cấp số mức độ bảo vệ hàng rào Lớp phủ hàng rào phải thể thuộc tính sau: • Khả chống chịu với mơi trường hóa chất • Khả chống ẩm • Kết dính tuyệt vời với bề mặt, điều kiện ẩm ướt • Đặc tính thấm ướt tốt q trình thi cơng để ngăn ngừa khoảng trống màng tối đa hóa diện tích bề mặt hiệu • Khả chống rung 7.4.2 Lớp phủ chống nhạy cảm Hình 7.6 minh họa cách đơn giản khái niệm lớp phủ ức chế Các lớp phủ ức chế, ngồi việc đóng vai trị rào cản, tích cực làm chậm phản ứng xảy cực dương, cực âm hai Để có hiệu quả, lớp phủ ức chế phải tiếp xúc với chất (tức chúng phải lớp sơn lót) Nói chung, lớp phủ ức chế: • Thêm hóa chất vào lớp phủ để cản trở phản ứng xảy bề mặt • Cần lượng nhỏ độ ẩm để kích hoạt • Đã kiểm sốt khơng tồn tại, bao gồm chất màu ức chế chì cromat Các chất màu ức chế thực thụ động hóa bề mặt kim loại cách tạo thành lớp màng mỏng, kết dính chặt chẽ cách gia cố bổ sung khuyết tật lớp màng tạo từ khơng khí tự nhiên Một ví dụ lớp phủ alkyd dựa kẽm molypdat Hình 7.6 Khái niệm chất ức chế 7.4.3 Lớp phủ hy sinh Hình 7.7 minh họa cách đơn giản khái niệm lớp phủ hy sinh Các lớp phủ hy sinh sử dụng kim loại anốt cho thép ưu tiên ăn mòn Về bản, lớp phủ hy sinh cung cấp khả bảo vệ catốt, đặc biệt vùng lân cận khuyết tật phim Lớp phủ hy sinh: • Thường chứa bụi kẽm sắc tố chủ yếu • Phải có lượng bụi kẽm tối thiểu để có hiệu Ví dụ lớp phủ hy sinh bao gồm kẽm vô nhơm phun lửa (FSA) Hình 7.7 Khái niệm hiến tế 7.5 Độ bám dính Chức lớp phủ khả bám dính vào bề mặt mà đặt Độ bám dính mạnh chìa khóa cho hiệu suất tuổi thọ lâu dài lớp phủ (Hình 7.8) Nếu độ bám dính kém, lớp phủ bị hỏng phồng rộp, ăn mòn màng, sứt mẻ bong tróc Mức độ bám dính cao cho phép lớp phủ chịu truyền ẩm, mài mịn, va đập, uốn cong, độ ẩm, hóa chất, vi sinh vật tất yếu tố khác mà phải chịu q trình sử dụng Hình 7.8 Minh họa khái niệm kết dính Chất kết dính hóa học, học, phân cực kết hợp ba Liên kết hóa học, hình thành phản ứng lớp phủ chất liên kết hiệu Một ví dụ liên kết hóa học q trình mạ kẽm, kẽm nóng chảy làm nóng chảy lớp bề mặt thép hai vật liệu kết hợp tạo thành loạt hợp kim, làm cho lớp phủ trở thành phần bề mặt Các lớp phủ kẽm vô tạo thành liên kết hóa học phân tử silicat thép Rửa loại sơn lót thường bao gồm phần tử axit tạo thành liên kết hóa học với chất Liên kết cực (hay gọi liên kết hóa trị) loại liên kết phổ biến lớp phủ hữu Nhựa hoạt động nam châm yếu với cực bắc nam hút cực đối diện bề mặt Một giải thích khác điều nhóm phân cực phần tích điện dương âm phân tử lớp phủ bị hút vào khu vực tích điện trái dấu chất Epoxit nằm loại khái niệm bám dính Độ bám dính học liên quan đến độ nhám bề mặt (hình mỏ neo) Độ nhám bề mặt tạo số loại chuẩn bị bề mặt cho phép nhiều điểm tiếp xúc phân tử lớp phủ phân tử bề mặt Khi điểm tiếp xúc tăng lên, độ bám dính tăng lên Bê tơng có loại kết dính học khác Bề mặt bê tông tương đối xốp với nhiều rãnh bề mặt nhỏ, kiểm tra bề mặt độ nhám bề mặt tự nhiên khác Lớp phủ cho bề mặt phải có độ thẩm thấu cao Tất hình thức bám dính phụ thuộc vào tiếp xúc trực tiếp lớp phủ lớp Bất kỳ loại chất bẩn bề mặt cản trở tiếp xúc điểm tới điểm khác làm giảm lượng bám dính 7.6 Cân nhắc Kiểm tra Cơ Người kiểm tra lớp phủ nên kiểm tra xem liệu vật liệu giao đến địa điểm thi cơng (lớp phủ, chất pha lỗng, chất tẩy rửa, chất mài mòn, bột bả, chất độn, v.v.) có phải vật liệu nêu thơng số kỹ thuật chủ sở hữu người đại diện họ chấp thuận hay không Người kiểm tra cần có bảng liệu sản phẩm phê duyệt để so sánh nhãn lon với nguyên liệu phê duyệt có tên bảng liệu sản phẩm Mọi thay vật liệu phải báo cáo cho đại diện chủ sở hữu Lưu ý hai sản phẩm có tên chung, chúng không thiết phải chí tương đương Thanh tra nên kiểm tra: • Thời hạn sử dụng • Điều kiện nhiệt độ bảo quản • Số lơ ghi lại chúng cho đơn vị lớp phủ Số lô tìm thấy thùng sơn, khơng phải bảng liệu sản phẩm Có thể cần phải kiểm tra lon lơ hàng để đảm bảo vật liệu thích hợp ghi lại tất số lơ Khơng có lạ nhà sản xuất trộn sản phẩm pallet vận chuyển sản phẩm từ lô khác pallet Khi sử dụng hai nguyên liệu thành phần, người kiểm tra phải đảm bảo số lượng xác thành phần cung cấp chỗ, dựa tỷ lệ trộn 7.7 Danh sách kiểm tra Thanh tra • Tài liệu cụ thể trang web • Ngày hết hạn lớp phủ giao hàng tận nơi • (Các) màu xác • Đúng đủ lượng thành phần • Điều kiện bảo quản hợp pháp bảo vệ Các định nghĩa điều khoản Phụ gia: Các thành phần lớp phủ, thường thêm vào lượng nhỏ để thực chức cụ thể Sự kết dính: Q trình phân tử khác bám vào lực hấp dẫn Chất kết dính hóa học, học, phân cực kết hợp ba Lớp phủ Rào cản: Lớp phủ: (1) có khả chống thấm chất lỏng / khí cao, (2) phủ lên bề mặt phủ trước để tránh làm hỏng lớp phủ bên trình xử lý Chất kết dính: Phần khơng bay xe vật liệu phủ có cơng thức Chất màu ức chế: Một chất màu phân chia bề mặt kim loại cách tạo thành lớp màng mỏng, kết dính chặt chẽ cách gia cố bịt kín khuyết tật lớp màng tạo từ không khí tự nhiên Lớp phủ vơ cơ: Lớp phủ có chất kết dính làm từ vật khơng sống, phổ biến silicone kẽm Lớp phủ hữu cơ: Lớp phủ có chất kết dính tạo từ sinh vật sống sống Bột màu: Các hạt rắn mịn thêm vào trình sản xuất lớp phủ khơng hịa tan xe, sử dụng để tạo màu, kiểm sốt ăn mịn đặc tính trang trí Lớp phủ hy sinh: Lớp phủ sử dụng kim loại anốt cho thép ưu tiên ăn mòn Về bản, lớp phủ hy sinh cung cấp khả bảo vệ catốt, đặc biệt vùng lân cận khuyết tật phim Dung môi: Được thêm vào lớp phủ để hóa lỏng chất kết dính cho phép ứng dụng cách hiệu