المحتوى هنا ينقصه الاستشهاد بمصادر، أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها.
هذه المقالة يتيمة. ساعد بإضافة وصلة إليها في مقالة متعلقة بها
لقد اقترح دمج هذه المقالة مع مقالةأخرى، شارك في النقاش إذا كان عندك أي ملاحظة.

التغطية باستخدام الرش الحراري

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
Question book-new.svg
المحتوى هنا ينقصه الاستشهاد بمصادر. يرجى إيراد مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (فبراير 2016)
Commons-emblem-merge.svg
لقد اقترح دمج محتويات هذه المقالة أو الفقرة في المعلومات تحت عنوان طلاء بالرش الحراري. (نقاش) (أكتوبر 2015)

لعمل التشطيبات اللازمة لاسطح المعادن من أشهر أنواع تقنيات تغطيه للمعادن على مختلف أنواعها واشكالها هي (التغطيه باستخدام الرش الحرارى ). منذ عام 1986حققت نسبة استخدام هذا النوع من التقنيات وبشكل خاص في مجال تغطية الخزفيات أو ما يسمى السيراميك المستخدم في الصناعات الانشائية ما يقرب36% وفي مجال إعادة تشكيل وتصنيع المعادن حوالى 21% والصناعات الحربية تصل إلى 12% وصناعات أخرى مختلفه تصل إلى 31% متضمنة العمليات الكيميائية والإلكتروكيميائية المختلفة في طريقه اجرائها واستخداماتها .

كما تتضمن استخدام هذه التقنية في مجال صناعة مواتير الاحتراق الداخلى في الماكينات والالات على مختلف احجامها واشكالها والهدف منها .وبذلك تعتبر هذه الوسيله واحدة من أهم الجوانب الأساسية التي تكتمل بها أي صناعة حاليا مهما عظم شانها .ويدخل استخدام هذه التقنية أيضا في مجال صناعة البتروكيماويات والصناعات المعدنية والكيميائية القائمة على هذا المجال .

ومن أهم التطبيقات أيضا في هذا المجال ان 39% من الصناعات الخزفية المنتجة بطريقة الترسيب الفيزيائي و26% بالطرق الكيميائية للترسيب ,23% بالرش الحرارى بالاضافة إلى 12%من العمليات التي تتم باستخدام الطرق المبللة يتم عمل تشطيب كامل لها عن طريق استخدام هذه التقنية . وبمرور الوقت وصلت التوقعات في زيادة العائد المتوقع من هذه الطريقة في اسواق العالم إلى التضاعف إلى الثلاثة امثال مقارنة بما كانت عليه في الماضى قبل التعمق في استخدامها .فلقد وصلت ارباح هذا المجال في وقت معين إلى ثلاثة بلايين دولار وذلك في نهاية عام 2010 وذلك بمتوسط نمو سنوي يصل إلى 12% .

كما توضح المؤشرات إلى وصول هذا النوع من التغطية في التطبيقات المختلفة كالاتى :''

1.المواتير بنسبة 28%.

2.المعدات البحرية بنسبة 18%.

3.التطبيقات الكيميائية وذلك بنسبة 15%.

وبالنسبة للرجوع إلى الدراسات التي اجراها معهد جورجا للمواد وذلك في عام 1990 تم التوصل إلى ان مبيعات هذا المجال قد تصل إلى اربعة بلايين دولار وذلك في عام 1995 . وبمقارنة فرق السنين مع العائد الهائل خلالها نستطيع تحديد مدى الربح والاستفاده الحادثة .

ومن المميزات الرئيسية لهذا النوع من التشطيبات لاسطح المعادن هو القدرة الفائقة على دمج عنصرين متشابهين بهدف الحصول على ثالث له صفات أفضل من الاثنين حيث يتم ذلك بطريقة متزامنة التكوين بتكوين طبقة اساسية تحتية .ومن خلال هذه الطريقة يتم تحسين الخواص الميكانيكية مثل القوة ,الصلادة , مقاومة الكسر ومقاومة الكسر الناتج عن الشروخ المختلفة .

اضافة إلى ان التغطية توفر وقاية لسطح المعدن من العوامل البيئية الضارة مثل التاكل ,البرى ,التفتت هذا بلاضافة إلى العوامل الحرارية مثل ارتفاع درجة الحرارة التي تؤدى إلى اضعاف سطح المعدن .

انتقالا إلى بعض المميزات التي تختص بها هذه الطريقة :'[عدل]

مميزات تقنية وفنية:'[عدل]

ويكمن ذلك في الحصول على جيل جديد من المواد المميزة الناتجة من دمج عنصرين معا ويتم ذلك بطريقة متزامنة التكوين وأفضل مثال يوضح هذه الحالة الموصلات الالكترونية.

المميزات الاقتصادية:'[عدل]

مثل انتاج السبائك الغالية مثل الاستانلس استيل او سبائك النيكل القائمة على التفاعل والاحلال بنسب متفاوتة وبذلك نستطيع الحصول على فترة عمرية أطول وأفضل للسطح مما يترتب عليه اختصار وتقليل زمن الصيانة وبذلك العمل على توفير التكلفة .وبذلك تعتبر هذه الطريقة مكسبا هائلا من الناحية الاقتصادية .

الصفات الوضعية :'[عدل]

فالعاملين في هذا المجال يكون لهم القدرة على التعامل مع المواد الجديدة الناتجة عن عملية الدمج حيث يكون لها صفات غير مالوفة او غير متعارف  على وجودها او على ادائها ومثال على ذلك :-

الصناعات الخزفية (السيراميك )والبوليميرات بالاضافة إلى مركبات عناصر أخرى .

وفى حالة اضافة كذا طبقة على السطح يكون ذلك بهدف المبالغة في الحماية ضد العناصر الخارجية .والتغطية في حد ذاتها لا تعتبر الاختراع الوحيد الجديد في مجال صقل وحماية سطح المعادن فقد تم العمل حاليا على التطوير في استخدام النظرية عموما في طلاء الخشب والمعادن بمواد عضوية وغير عضوية تعمل على تحسين الخواص الميكانيكية والكيميائية لهم .''

وقد تم العمل مؤخرا على تحسين الأداء الوظيفى لعمليات التغطية من كونها وسيلة تقليدية للحماية إلى أخرى يتم معالجتها كيميائيا وحراريا وذلك في حالة الخلط المتناسب بين المركبات وبعضها حتى ينتج لنا في الآخر أداء متميز .ومن أهم المجالات التي تستخدم فيها التغطية هي الطريقة التي يتم بها تغطية وحماية الزجاج حيث يتم طلائه بمواد عضوية وغير عضوية أو مواد مركبة تكون مكونة من طبقة طلاء واحدة أو اثنين .

ومن الممكن استخدام هذه الطبقات في حماية الاستانلس استيل ,الحديد الزهر والالومنيوم من اشكال التاكل المختلفة والبرى والتعرض للتفتت نتيجة العوامل البيئية المختلفة .والان قد سمحت هذه التقنية العالية من الاستفادة منها في الحصول على طبقات سميكة من المعادن واكاسيدها المختلفة حتى يتم استخدامها في صناعة الموصلات عالية الجودة .ويدخل في تطبيق هذا المجال أيضا استخدام الغازات المختلفة التطبيقات وبذلك يتم الحصول على مدى واسع من الموصلات على اختلاف اشكالها وانواعها ووظيفتها .

ويعد الاختلاف في طريقة عمل التغطية هو الأساس في تمييز الموصلات عن بعضها البعض وذلك من ناحية الجودة والعمر والاستخدام . ومن اشكال التغطية المشهورة والمفيدة أيضا هي التغطية الكيميائية التي تعتبر من الطرق المميزة جدا عن طرق التغطية الأخرى ويقصد بها عمل تغطية لسطح المعدن باستخدام مواد كيميائية عضوية وغير عضوية أو مواد مركبة من الاثنين معا لينتج في النهاية مركب له صفات عالية . وأيضا عن طريق هذه الوسيلة ممكن تغطية الموادالخزفية (السيراميك) بطبقة خفيفة أو سميكة ويتحدد ذلك على نوع التطبيق الذي يستخدم فيه السيراميك . وكذلك ممكن وضع أكثر من طبقة فوق بعض زيادة في الحماية .

ويتم تطبيق هذه الطريقة في مجال الإلكترونيات والموصلات والمعادن على مختلف اشكالها مثل النحاس والنيكل وذلك بتكوين طبقات مضادة للبرى والتاكل والانهيارات على مختلف اشكالها وذلك عن طريق عمل التغطيات الإلكترونية والكيميائية المختلفة التكوين والوسيلة والهدف . وفقا لذلك يتم استخدام هذه التقنية وبشكل واسع جدا في مجال صناعة السيارات والطائرات ويقصد هنا دخولها في صناعة الاطار الخارجى لكلا منهما وبعض الأجزاء الداخلية ويعتبر اهمها المواتير حيث يتم طلائها عن طريق التغطية وذلك لضمان حمايتها وسلامتها أثناء الحركة . وأيضا يدخل الاستخدام بالنسبه للسيارات في جانب تغطية الأبواب واطارات المقاعد بالاضافة إلى الاستخدام في تغطية أعمدة الدوران ونقل الحركة وذلك حفاظا عليها من الانهيار نتيجة الاحتكاك الشديد واتفاع درجة الحرارة .

ومن الاستخدامات المرتبطة بهذا النوع من التقنية هو استخدامها في مجال تحليل الالومنيوم وذلك بطريقة إلكتروكيميائية حيث يتم عن طريقها الحصول على أكسيد الالومنيوم واستخدامه في تفاعلات وتطبيقات أخرى .وزيادة في الاستفادة يتم من خلالها استخدام أكسيد التيتانيم في مجال طلاء زجاج النوافذ حيث أنه يقاوم العوامل البيئية الخطيرة . ==•أساسيات عملية الرش الحرارى:''==

الرش الحرارى يتطلب جهاز ينشئ لهب بدرجة حرارة عالية أو بلازما ذو قوة عالية.في حالة البلازما يوجد جهاز يسمى (بلازمترون): في هذا الجهاز يتم شحن مولد البلازما عن طريق قوس أو تفريغ التردد العالى حيث البلازما تركب بواسطة بخار الغاز.

الرش الحرارى باستخدام اللهب
الرش الحرارى باستخدام البلازما

معدن ،سيراميك ، او حتى مساحيق البوليمر يتم ادخالها وسط السائل،يتم انصهار أحد هذه المواد خلال جزء صغير من الجهاز ويتم دفع المادة المنصهرة إلى الفوهة حيث تخرج المادة المنصهرة على الجزء المراد رشه حراريا في شكل حبيبات وتكون طبقة صلبة تسمى غطاء أو طلاء.أى مادة يمكن رشها طالما معروف قيمة نقطة انصهارها ، وأيضا لابد ألا تكون قابلة للتحلل أو التأثر بالانصهار.

الاختلاف الاساسي بين الرش الحرارى والرش بالبلازما هو أقصى درجة حرارة يمكن أن تتحقق. في الرش الحرارى تكون درجة الحرارة محدودة لانها معتمدة على الاحتراق الداخلى للغازات (الروبان, الاثيلين , البيوتان) حيث درجة الحرارة المعروفة التي تخرج من فوهة الجهاز ويسمى لهب الاوكسي استيلين وتصل إلى 3000 كلفن.

عند استخدام الطاقة الكهربية كمصدر للحصول على البلازما نحصل على درجة حرارة غير محدودة ، حيث يمكن التحكم في درجة الحرارة عن طريق التحكم في كمية الطاقة الداخلة للجهاز . أقصى طاقة يمكن ان تدخل إلى جهاز (البلازمترون)تعتمد على مساحة الطاقة التي تنشئ بين نقل التيار المتردد والتيار الثابت وكذلك الجهاز.الرش بالبلازما بإستخدام الطاقة الكهربية تصل درجة حرارتها إلى 15000 كلفن حيث يعتمد هذا على نوع الغاز المستخدم مثل (الارجون ، الهليوم، النتيروجين) وكذلك الطاقة الداخلية.

خصائص المواد المستخدمة في عملية التغطية:'[عدل]

1.مقاوم للتغير في الشكل .

2.ارتفاع معامل الصلابة.

2.ارتفاع معامل التمدد الحراري.

3.انخفاض المسامية.

خصائص السيراميك النموذجية هي:'[عدل]

1.استقرار حراري عالي.

2.استقرار كيميائي.

3.صلابة عالية.

4.انخفاض معامل الصلابة.

5.انخفاض معامل التمدد الحراري.

6.انخفاض التوصيل الحرارى.

•الجمع بين هذه الخصائص تعطي مواد مركبه مفضله في عملية التغطية ، ومع ذلك العديد من الاحتياطات يجب أن تؤخذ في عين الاعتبار ، مثل الفرق في معامل التمدد الحراري بين المعدن والمادة المستخدمة في عملية التغطية الذي تؤدي إلى عيوب غير مرغوب فيها في شكل التغطية التي تسبب مخاطر تؤدى إلى فشل عملية التغطية . ويمكن حل ذلك عن طريق دخول ماده أخرى أو بواسطة الليزر أو غيرها من التقنيات . والصلابة المنخفضة في السيراميك هي أيضا نقطة مثيرة للقلق . أبحاث مكثفة جارية في جميع أنحاء العالم لتطوير السيراميك مع معامل صلابة ذو خصائص جديدة ،على سبيل المثال: يجري البحث عن تغطية حرارية مزودة بالياف السيراميك . مثل كربيد السيليكون / التغطية بمركب الألومينا.''

يوجد عدد كبير من التطيبقات التقنية المستخدم فيها طريقة التغطية بالرش الحرارى والتوسع في استخدام هذه الطريقة في حالة السيراميك . العديد من هذه التطيبقات نتيجة لطلب مستخدمى الماكينات والأدوات, وذلك لحماية اجزاء الماكينات من التأكل , الصدأ , التعرية , والتأكل الحرارى والكيميائي. اما التطبيقات الاخرى نتيجة للرغبة في إضافة خصائص متعددة جديدة للمواد التقليدية , كمثال : ان تكون الموصلات فائقة التوصيل في حالة طرق التغطية التقليدية, التغطية بالماس , وكذلك التغطية الحيوية للسيراميك . انه من المستحيل تغطية كل التطبيقات المتاحة الينا حاليا. القائمة المشار إليها اسفل,تعتبر جزء ليس بالكثير من التطبيقات التي يستخدم فيها عملية التغطية بالرش الحرارى بنجاح ولذلك لحل العديد من المشاكل الموجودة من تأكل ,صدأ ,وتعرية .

• التطيبقات التي تم استخدام عملية التغطية فيها :'[عدل]

1. التحكم في التأكل والتعرية في أجزاء الماكينات ودوارات التوربينات, وكذلك الحواجز الواقية في محطات توليد الطاقة.

2. التحكم الجزئي في التأكل الموجود في انابيب الغلايات وكذلك سخانات محطات توليد الطاقة.

3. التحكم في التأكل وتحسين خصائص الاحتكاك في العديد من أجزاء الماكينات التي تشمل أجزاء المضخة, الصمامات , رمان بلى ,وأيضا لفات الطباعة . 4. تغطية المعادن للحماية من الصدأ في الابنية الهندسية والكبارى الخرسانية في المناطق الساحلية.

5. الحماية من الصدأ في المعادن السائلة خلال اسطمبات عملية البثق.

6. حماية معدات البتروكيميات من الصدأ , وكذلك المصانع الكيميائية وأيضا حماية محركات الاحتراق من التأكل.

7. تغطية الحواجز الكيميائية والحرارية في المكابس والصمامات في محركات الديزل ,وكذلك الماكينات المقننة, وأيضا ريش توربينات الطائرات.

8. تغطية السطح الداخلى للاسطوانة الموجودة داخل محركات الاحتراق لتسهيل الحركة بين أجزاء الموتور.

9. تغطية الأراضي الخرسانية في عمليات صناعة الألبان.

10. تغطية المعادن السميكة للأجزاء المفتتة عن طريق الانسياب (الانصهار) الفيزيائي بإستخدام تقنية البخار.

11. التغطية لحماية الأراضي الخرسانية من عوامل التعرية وذلك في منتجات الزراعة .

12. تغطية عالية لتطبيقات الفضاء.

13. تغطية الاسطح المستخدمة من قبل مثل الطرق , بناء السفن ,وأيضا صيانة الأدوات والمعدات.

14. التغطية باستخدام السبائك وذلك عند استخدام توربينات الغاز في الطائرات لحمايتها من التأكل والصدأ.

تداعيات السلامة'[عدل]

الرش الحراري ليس بالضرورة أن تكون عملية خطيرة، إذا تم التعامل مع المعدات بعناية، ويتم اتباع الممارسات الصحيحة الرش. كما هو الحال مع أي عملية صناعية، وهناك عدد من المخاطر، والتي تكون من الجهاز وينبغي أن تكون معلومة، والتي على ضوئها ينبغي اتخاذ احتياطات معينة. من الناحية المثالية، ينبغي أن تعمل معدات الجهاز تلقائيا، في جيوب مصممة خصيصا لاستخلاص الدخان، وتقليل مستويات الضوضاء، ومنع العامل من التعرض مباشرة للرش. ومثل هذه التقنيات أيضا إنتاج مواد الطلاء التي هي أكثر التصاقا. هناك حالات عندما يكوننوع معين من المركبات السابقة معالج ، أو يكون مستوى الإنتاج الخاص به متدنى، ويتطلب دليل تشغيل المعدات. في ظل هذه الظروف، من ذوي الخبرة في عدد من المخاطر، التي تتميز بها عمليات الرش الحراري، بالإضافة إلى تلك التي تواجهها الصناعات في إنتاج أو معالجة.

الضوضاء'[عدل]

عند استخدام معدات رش الغازات المضغوطة، التي تخلق الضوضاء. مستويات الصوت تختلف مع نوع معدات الرش، والمواد التي يجري رشها، ومعايير التشغيل. مستويات ضغط الصوت تأخذ1 متر لكل قوس.

ضوء الأشعة فوق البنفسجية'[عدل]

احتراق معدات الرش ينتج عنه اللهب الشديدة، الذي قد يكون له درجة الحرارة تصل لأكثر من 3100 درجة مئوية.ينتج عن هذا الجهاز اشعة فوق بنفسيجية ، والتي قد تؤدي إلى تلف أنسجة الجسم الحساسة. لذلك ينبغى ان ناخذ الاحتياطات اللازمة لذلك,مثل زجاج يمتص الاشعة فوق البنفسيجية. حيث يجب أن يرتدى العامل نظارة واقية ضد هذه الاشعة. ويجب وضع شاشات واقية حول مناطق الرش. لا ينبغي أبدا ان ينظر العامل من فوهة مسدس الرش مباشرة.

الغبار والرماد'[عدل]

دمج العديد من المواد المنصهرة معا ينتج عنه كمية كبيرة من الغبار والأدخنة حيث تتكون من جسيمات دقيقة للغاية (حوالي 80 - 95٪ من الجسيمات <100 نانومتر). التسهيلات المرافقة للاستخلاص المناسب بتكون فعالة، ليس فقط من أجل السلامة الشخصية، ولكن للحد من خروج الاجزاء غير المفيدة عند عملية الرش . ويوصى بشدة استخدام أجهزة التنفس، مزودة بمرشحات مناسبة، ومن المخاطر المعروفة عند استخدام الجهاز بطريقة خاطئة ومواد لا تصلح للاستخدام يحدث مايلى:

1.جزيئات معدنية مقسمة بشكل جيد وبطريقة وضعية بحيث لايسمح لها التجمع مرة أخرى.

2. المواد على سبيل المثال الألومنيوم والزنك والمعادن الأساسية الأخرى تتفاعل مع الماء للحصول على الهيدروجين. حيث هذا قابل للانفجار، لذلك يجب أخذ الاحتياطات الخاصة التي تكون ضرورية في معدات استخلاص الدخان.

3. عند استخدام الزنك وسبائك النحاس الغير مستحب رائحتهم، قد ممكن يسبب في بعض الأفراد، رد فعل مثل الحمى. وهذا قد يحدث في وقت ما بعد الرش وتزول عادة بسرعة. إذا لم يحدث ذلك، لا بد من استشارة الطبيب.

حرارة'[عدل]

يحدث احتراق لبنادق الرش نتيجة استخدام الأكسجين والغازات كوقود. وانفجار تلك الغازات المستخدمة كوقود . لذلك على وجه الخصوص، لا يجوز أن تستخدم الاسيتيلين في ظل ظروف معينة.

إذا كانت مستويات الأوكسجين زائدة عن الحد . يجب توخي الحذر لتجنب التسرب، ويجب عزل الأوكسجين والغاز عند استخدامهم كوقود، وذلك عندما لا تكون قيد الاستعمال.

المراجع[عدل]

قالب:Robert B.Heiman.(2008).Plasma Spray Coating:an introduction. Wiley&Co,Weinheim.ISBN:OCLC 978-3-527-32050-9