1-ống dẫn; 2- mối hàn; 3 - dây dẫn bằng đồng; 4- magiê.
Với phương pháp bảo vệ này sẽ làm g iảm lượng gỉ của kim loại cần bảo vệ, thông thường lượng tiêu hao của thiết bị bảo vệ cho một ampe trong một năm là 5,9kg Al; 6,7kg Mg; 1,9kg Zn.
2.3.1.5 Bảo vệ bằng lớp phủ bảo vệ
Phương pháp bảo vệ thép cacbon và các kim loại mầu khỏi bỉ thường áp dụng là lớp phủ kim loại hoặc phi kim.
Tác dụng bảo vệ của lớp phủ này được tạo nên dựa trên các nguyên tắc sau:
+ Lớp phủ cách ly hoàn toàn vật liệu nền khỏi môi trường gỉ, lớp này hồn tồn khơng có bọt khí và các khuyết tật khác làm giảm khả năng bảo vệ. L ớp bảo vệ tốt như lớp men thạch anh hoặc lớp mạ crom trên thép.
+ Lớp phủ có thể khơng nhất thiết phải tách kim loại nền khỏi môi trường gỉ, nhưng lại có tính chất bảo vệ được mặc dù có những lỗ rỗ, lỗ khí trong lớp phủ nhưng tính chất bảo vệ cần bảo đảm.Ví dụ, lớp phủ kẽm nhơm trên thép.
+ Những lớp phủ không hồn tồn ngăn cản mơi trường gỉ thấm qua (như sơn) nhưng có khả năng giữ lại các yếu tố của môi trường gỉ mà các yếu tố này rất nhanh chóng gây ra gỉ.
Các lớp bảo vệ phi kim loại được tạo thành bằng sự tác dụng của các nhân tố hóa học nhất định (như lớp men thạch anh) và bằng các phương pháp như ngâm, quét các dung dịch sơn…
2.3.1.6 Bảo vệ chống gỉ trong môi trường nhiệt đới
Những nhân tố gây gỉ ở vùng nhiệt đới nhất thiết phải được biết đến, trên cơ sở đó chọn loại vật liệu kim loại thích hợp và phương pháp xử lý bảo vệ bề mặt.
Sự tác dụng của các nhân tố gỉ (độ ẩm, nhiệt độ, sự có mặt của các chất bẩn trong khí quyển, v.v…) ở vùng nhiệt đới cũng tương tự như ở vùng hàn đới.
Xử lý bề mặt có tác dụng tốt ở các điều kiện ẩm cũng thích hợp cho điều kiện nhiệt đới. Ví dụ, đối với thép nếu ở vùng nhiệt đới thì mạ niken rất thích hợp khi dùng lớp mạ này dầy từ 30 ÷45micromet cho mọi mơi trường khí quyển xâm thực. Đặc biệt đối với lớp mạ crom thì lại càng tốt và thích hợp hơn. Những lớp phủ là kẽm hoặc kadimi trên thépở mơi trường nhiệt đới khơng có khả năng bảo vệ.
Lớp bảo vệ bằng sơn ở vùng nhiệt đới có thể có giá trị kém hơn, vì những nhân tố ảnh hưởng khác của khí quyển nhiệt đới. Ví dụ như vấn đề mốc thường xảy ra ở thời kỳ ấm nóng vàở những nơi tối ẩm. Mặt khác ở những nơi nhiệt độ cao hơn (1400C) và có nhiều tia sáng hoặc điều kiện khơ, nóng lại có thể dẫn đến làm giảm tuổi thọ của lớp mạ cho nên phải dùng lớp sơn thích ứng.
Với các ảnh hưởng trên đối với vùng nhiệt đới thường dùng loại sơn tổng hợp (sơn tổng hợp là loại sơn có gốc chủ yếu của nó là các loại nhựa mang tính kiềm).
2.3.1.7 Bảo vệ tạm thời.
Bảo vệ chống gỉ tạm thời là một biện pháp tổng hợp. Biện pháp này kéo dài suốt quá trình sảnxuất, trong kho và cả trong quá trình vận chuyển. Bảo vệ tạm thời gỉ bảo đảm các sản phẩm khi đến tay người tiêu dùng cịn trong trạng thái hồn chỉnh và có hình dáng hồn tồn mới. Nhiệm vụ bảo vệ gồm có: làm sạch bề mặt, tạo ra lớp thụ động, bôi dầu mỡ, bao gói sản phẩm.
Sự bảo vệ giữa các ngun cơng là một loại bảo vệ tạm thời chống gỉ thường thấy trong sản xuất ở các phân xưởng, sản phẩm khi đặt giữa các kho, khi lắp ráp hoặc kiểm tra, v.v… Vì các bề mặt thép hoặc kim loại sau khi gia công hoặc phun bixong nếu chưa được bảo vệ tạm thời thì chỉ cần sau hai –ba giờ sẽ bắt đầu bị gỉ ngay.
Trong thời tiết lạnh khi vận chuyển các chi tiết trong nhà máy với không gian được đốt nóng, các bề mặt của chi tiết kim loại nếu không được bảo vệ tạm thời dưới tác dụng của nhiệt độ sẽ bị gỉ vì hơi ẩm và sự gỉ xảy ra rất sớm và phát triển nhanh.
Phương pháp sử dụng cho bảo vệ chống gỉ giữa các nguyên công gồm có: đóng hộp, dùng biện pháp thụ động, bôi dầu mỡ.
Bảo vệ chống gỉ tạm thời trong quá trình vận chuyển cũng rất quan trọng . Gỉ nguy hiểm nhất và lớn nhất là khi di chuyển trên đường biển, sự chuyển kho giữa các cảng, v.v… Nghĩa là, sản phẩm bị giữ ở trong môi trường biển, trong trường hợp này người ta thường tạo ra sự bảo vệ tạm thời cho các sản phẩm. Thường dùn g các vỏ bọc bằng các hộp hoặc gỗ
có dán thêm giấy chống thấm nước. Những vật khơng để trong thùng thì bản thân nó cũng được bảo vệ bằng các lớp bọc, như các loại giấy dầu hoặc giấy có lớp parafin chống thấm nước.
2.4 Bảo vệ bằng lớp phun kim loại2.4.1 Lớp phủ từ vật liệu vô cơ 2.4.1 Lớp phủ từ vật liệu vô cơ
1. Tẩm phốt phát.
Đây là một phương pháp xử lý hóa học kim loại rẻ và đơn giản. Phương pháp này tạo nên trên bề mặt sản phẩm lớp tinh thể của phốt pho khơng hịa tan, bám rất chắc trên kim loại. Lớp này xuất hiện bằng phản ứng hóa học của bể phốt phát với kim loại của sản phẩm. Thép thường được phốt phát hóa bằng cách ngâm vào bể phốt phát với nhiệt độ gần với điểm bốc hơi của nước.
Bể phủ là dung dịch nước của phốt phát (hóa trị 1) có chứa kẽm và axit photforic. Để đẩy nhanh các phản ứng hóa học, bể có chứa thêm các chất phụ, ví dụ như axit nitoric.
Thép sau khi tẩm phốt phát thường có mầu xám (đơi khi khơng thấy rõ).
Lớp phốt phát tẩm có khả năng chống gỉ tốt, mặt khác có thể cách điện trong điều kiện giới hạn nào đó (dùng cho các tấm trong biến thế, đinamo). Lớp phốt phát là cơ sở tốt cho việc tiếp tục sơn, nó làm tốt khả năng bám của lớp sơn lên kim loại.
2. Lớp men keramit (gốm)
Lớp men gốm là lớp thủy tinh vô cơ. Từ những thủy tinh borit dễ nóng chảy được chảy lên bề mặt kim loại, người ta tạo lớp men keramit chủ yếu trên các chi tiết thép và hợp kim của chúng.
Lớp phủ men keramit liên tục và khơng xốp có khả năng chịu đựng được với tất cả cácảnh hưởng của thời tiết và tác dụng hóa học. Nhược điểm của nó là dịn và khả năng chống đỡ va chạm rất yếu.
Nguyên liệu chính sử dụng cho việc sản xuất men keramit là mangan, phenfat và kryolit, ơxy chì, borac, v.v…
Trước khi phủ keramit vật phải được làm sạch bằng phun bi hoặc ngâm. Sau đó sẽ phủ một lớp men huyền phù (hỗn hợp của men bột rất mịn với nước) bằng cách ngâm hoặc phun bằng đầu phun.
Tiếp theo đem sấy trong lò với nhiệt độ khoảng 90000C. Bằng cách đó sẽ tạo một lớp men cơ sở để có sự liên kết tốt với kim loại nền. Lớp này có màu tối và không rõ. Trên lớp này tiếp tục phủ lớp thứ hai bằng phương pháp tương tự - lớp này có thể bao gồm các chất có màu (màu của Ơ xít kim loại thích ứng).
Lớp men phủ keramit cũng có thể phủ bằng cách khác. Sau khi sàng các bột men khôn lên trên bề mặt vật bằng lưới sàng, vật sẽ được nung nóng đến nhi ệt độ 8000C – 90000C để cho men phủ và chảy trên bề mặt vật.
3. Nhuộm màu kim loại.
Nhuộm màu kim loại thực chất là xử lý bề mặt kim loại bằng hóa học,để làm tốt, đẹp hơn hình thức bên ngồi của sản phẩm kim loại và để tăng tính chống gỉ .
Ví dụ: ơxy hóamàu đen cho thép có nghĩa là tạo một lớp có khả năng chống gỉ màu đen. Lớp này thực chất là ôxit Fe3O4 tạo ra bằng cách ngâm vật một thời gian vào bể nóng của một hydrơ xít chứa natri, amơniac (NH3) và các chất hữu cơ. Vật sẽ được bọc một lớp ơ xítmàu đen.
Thép được nhuộm màu đen thường được dùng cho công nghiệp quốc phịng và cơng nghiệp quang học (kính hiển vi).
Bằng những cách tương tự cũng có thể nhuộm màu cho đồng và hợp kim đồng .có thể hóa xanh cho thép bằng cách tiến hành nung nóng một thời gian trong khơng khí trơ khoảng nhiệt độ 3000C,như vậy thép sẽ tạo ra một lớp ơ xít có màu xanh biển đẹp. Phương pháp này thường dùng để trang trí.
Nhuộm màu nâu cho hợp kim đồng trong dung dịch CuSO4 (từ 5-15)% và hyposunfil (5-15)% vàở nhiệt độ (35-80)0C.
Nhuộm màu đen cho hợp kim đồng được tiến hành trong dung dịch K 2S2O8 từ (1,5-8)%; NaOH (5-8)% và NaNO3(1-1,5)% vàở điều kiện nhiệt độ (35-100)0C.
2.4.1.2 Lớp phủ từ chất hữu cơ.
Xử lý bề mặt bằng các chất hữu cơ là phương pháp rẻ tiềndùng nhiều và dễ dàng trong xử lý bề mặt và bảo vệ vật liệu.Thực chất là tạo trên bề mặt kim loại hoặc gỗmột lớp bảo vệ hữu cơ để chống dỡ với tác dụng của môi trường. Lớp hữu cơ thường dùng là sơn. Tác dụng bảo vệ của lướp sơn trước tiên là cơ cấu bảo vệ sự tiếp xúc trực tiếp của moi trường gỉ với kim loại cần bảo vệ.
Sơn khơng hịa tan vào nước, axit và nó có khả năng chống gỉ rất tốt.
Lớp bảo vệ sơn thu được bằng cách phủ ở trạng thái lỏng. Có thể vật liệu sơn được nhào trộn sau đó quét thành n hững lớp mỏng trên bề mặt vật được chuẩn bị sạch hoặc được phủ bằng phun hoặc ngâm.
Quá trình quétđược tiến hành the o trật tự phủ bao gồm:lớp cơ sở, lớp đệm và lớp bề mặt. Lớp sơn cơ sở là lớp sơn đầu tiên phủ lên vật và có thể phủ một lớp hoặc một số lớp. Lớp tiếp theo của nó là lớp sơn nền vì nó sẽ là cơ sở nền cho lớp sơn cuối cùng, nghĩa là lớp sơn bề mặt (lớp sơn đỉnh) là lớp sơn quyết định hình thức của lớp phủ sơn.
Vật liệu sơn được chế biến từ một vài chất sau:
Chất cơ bản phải luôn ln là chất có khả năng tạo thành màng sơn-nghĩa là tạo sự liên kết,sự dính và khả năng cơ học của lớp phủ. Đó là các chất tạo màng.
Thành phần chính thứ hai của chất sơn là các chất hịa tan. Đó là các chất hữu cơ lỏng để các thành phần tạo màng có thể hịa tan vào c húng.
Thành phần chính thứ ba là thành phần sắc tố là các bột màu khơng hịa tan. Bột này tạo cho sơn có những màu theo u cầu, những tính chất khác và khả năng chống gỉ.
Sắc tố này có thể là các bột kim loại như bột nhơm, kẽm. Ngồi sắc tố ra đơi khi cịn dùng mực, loại này rẻ tiền hơn. Nói chung là các chất này rất thích hợp cho việc xửa đổi các tính chất cơng nghệ của chất sơn.
Loại sơn trong suốt không chứa chất màu hoặc các loại mực được gọi là sơn bóng hoặc vecni. Nó là dung dịch của chất tạo màng trong các chất hịa tan hữu cơ. Sơn có thể chia làm hai loại:
- Loại sơn sắc tố tức là sơn có màu (bao gồm một số khá lớn sắc tố).
- Loại sơn phủ dùng với mục đích chính là quét lên lưosp sơn trên đỉnh ,có tác dụng làm tăng hình thức bên ngồi và khả năng chống cháy.
1.Các loại vật liệu sơn. a. vật liệu sơn dầu.
Thành phần chủ yếu là dầu thực vật, thông thường là dầu lanh hoặc dầu gỗ, loại dầu này phủ một lớp mỏng để gây phản ứng với ôxy của khơng khí tạo thành một màng cứng. Thực chất của nó là phủ lên một lớp polymer.
Để làm tăng nhanh quá trình khơ của lớp dầu ,người ta cho thêm vào 0,1% chát sấy khơ, chất nà y có tác dụng như chất xúc tác. Chất sấy khơ bao gồm có xà phòng , muối của các loại axit béo và axit của kim loại (chủ yếulà chì, cơban, mangan).
Dầu được sấy khô cùng với một số chất phụ cho thêm gọi là dầu gai. Dầu gai được quét thành các lớp mỏng và sấy khô trong một ngày. Màu của dầu gai được sản xuất theo các chất sắc tố và không chứa thành phần dễ bay hơi. Người ta thường sủ dụng các loại dầu cómàu để quét sơn cơ sở trên thép vì nó có chứa các chất sắc tố chống gỉ.
b. Vật liệu xenlulơ.
Thành phần chủ yếu của nó là nitroxenlulơ được hịa tan trong chất thích ứng như êtylen, axêtơn,vv….Các chất này thường có tính tự sấy khơ nhanh (khoảng 30-60 phút). Bởi vậy loại này rất thích ứng với việc phủ các lớp sơn bằng phun với các đầu phun (pistole).
c. Vật liệu sơn tổng hợp.
Đây là loại sơn chứa đựng các ưu điểm của loại sơn dầu và xenlulô ,đồng thời khử các nhược điểm của các loại sơn trên. Phần chính để tạ ra màng của loại này là các loại nhựa tổng hợp.
Loại sơn từ vật liệu mang tính kiềm là loại có khả năng tốt nhất đối với các ảnh hưởng của thời tiết,đặc biệt ở điều kiện nhiệt độ (độ ẩm cao, nhiệt độ cao và có sự thay đổi điều kiện một cách khác thường).Các loại sơn tổng hợp này phần lớn được phủ bằng cách
phun và ngâm….Có thể để khơ trong khơng khí với nhiệt độ bình thường. Bằng cách tăng nhiệt độ thì sấy khơ sẽ tăng nhanh.
2. Các phương pháp sơn
Có nhiều cách sơn, sơn bằng chổi lông là phương pháp cũ nhất và là kỹ thuật cơ sở. Nhược điểm là mất nhiều công lao động. Sơn bằng bút lơng thích hợp cho các chi tiết phức tạp hoặc ở các vị trí gặp nhiều khó khăn mà bút lơng thíchứng mới qt được. Hiện nay khi sơn các kết cấu, cầu,…sơn bằng chổi lơng vẫn đóng một vai trị quan trọng.
Phun sơn là dùng khí nén thổi vào dòng sơn làm phân tán thành các giọt sơn nhỏ nén lên vật và như vậy trên bề mặt sẽ tạo ra một lớp sơn liên kết. Phun sơn được tiếnhành bằng các đầu phun.Vật liệu sơn được đưa và đầu phun bằng ống dẫn từ thúng sơn. Ở đấy có áp lực bằng 4atm.
Phun sơn có cơng suất cao hơn là qt sơn vì có thể sơn rất nhanh,nhưng mất mát về sơn cũng nhiều-có thể lên đến 40%. Để giảm sự mất mát sơn có thể sử dụng phun bằng từ trường điện (gọi là sơn tĩnh điện) hoặc sơn bằng vật liệu sơn nóng. Ngồi ra nó cịn dùng phương pháp ngâm. Ngâm là phương pháp thấm ướt, phương pháp này tiết kiệm và đơn giản nhất khơng địi hỏi cơng nhân có trìnhđộ cao vào có thể dễ dàng tự động hóa được.
Ở Việt Namhiện nay đã dùng phổ biến công nghệ sơn tĩnh điện cho các sản phẩm. 3. Sấy khơ sơn
Có nhiều cách sây khơ sơn, có thể sấy khơ sơn trng khơng khí ở nhiệt độ thường trong phòng,nhược điểm của cách này là thời gian dài, địi hỏi phải có một khơng gian lớn (ví dụ như sơn dầu)
Để đẩy nhanh việc sấy khô, trong sản xuất hàng loạt có nhiều cách sấy khác nhau. Sấy ở nhiệt độ cao hơn 1500C gọi là nung . Loại này dùng cho một số loại sơn.
Sấy trong các lò sấy: khơng khí được nung nóng từ các loại vật liệu lị sauđó nhiệt sẽ truyền sang vật đã được sơn. Thường sủ dụng các loại lò buồng hoặc tunen. Trong khi sấy khơng khí nóng di chuyển xung quanh, để nhiệt độ ở mọi chỗ như nhau và nhiệt truyền vào vật được sơn nhanh hơn. Phần khơng khí nóng trong lị sẽ chứa các sản phẩm của sơn bốc hơi ra (như hơi của các chất hịa tan),do đó nhất thiết phải có hệ thống hút để đảm bảo q trình sấy kơng bị trỏ ngại và không xảy ra tai nạn nổ.
Sấy bằng bức xạ nhiệt, ở đây nhiệt được đưa đến bằng bức xạ nhiệt của tia hồng ngoại với chiều dài sóng hơn 0,75 micromet. Sự bức xạ nhiệt khơng nhìn thấy này được thâm nhập và các chi tiết được sơn từ lớp cơ sở đầu tiên đến lớp cuối cùng.
Ưu điểm của phương pháp này là cả hơi của các chất dung mơi có thể xuất hiện trên bền mặt và có thế sấy đến khi hoàn thiện.Phương phápnày năng suất cao hơn một vài lần so với phương pháp sấy trong lò (ở phương pháp này lớp sơn bị sấy từ bề mặt vào).