يُعدّ اختيار معالجة الأسطح مشكلةً تواجه كل مصمم. تتوفر خيارات عديدة لمعالجة الأسطح، وعلى المصمم المحترف ألا يقتصر على مراعاة الجدوى الاقتصادية والعملية للتصميم فحسب، بل عليه أيضًا الاهتمام بعملية التجميع وحتى المتطلبات البيئية. فيما يلي نبذة مختصرة عن بعض الطلاءات الشائعة الاستخدام للمثبتات، استنادًا إلى المبادئ المذكورة أعلاه، لتكون مرجعًا للمختصين في مجال المثبتات.
1. الجلفنة الكهربائية
يُعدّ الزنك الطلاء الأكثر شيوعًا للمثبتات التجارية. سعره منخفض نسبيًا، ومظهره جيد. تشمل الألوان الشائعة الأسود والأخضر العسكري. مع ذلك، فإنّ مقاومته للتآكل متوسطة، وهي الأدنى بين طبقات طلاء الزنك. عادةً، يُجرى اختبار رذاذ الملح المحايد للفولاذ المجلفن خلال 72 ساعة، وتُستخدم مواد مانعة للتسرب خاصة لضمان استمرار الاختبار لأكثر من 200 ساعة. لكن سعره مرتفع، إذ يتراوح بين 5 و8 أضعاف سعر الفولاذ المجلفن العادي.
تُعدّ عملية الجلفنة الكهربائية عرضةً لتأثير الهيدروجين الهش، لذا لا تُعالج البراغي التي تزيد صلابتها عن 10.9 بالجلفنة عمومًا. ورغم إمكانية إزالة الهيدروجين باستخدام فرن بعد الطلاء، إلا أن طبقة التخميل تتلف عند درجات حرارة أعلى من 60 درجة مئوية، لذا يجب إزالة الهيدروجين بعد الطلاء الكهربائي وقبل التخميل. وهذا يُؤدي إلى صعوبة التشغيل وارتفاع تكاليف المعالجة. في الواقع، لا تقوم مصانع الإنتاج العامة بإزالة الهيدروجين إلا بناءً على طلب عملاء محددين.
تتسم المثبتات المجلفنة بعدم اتساق عزم الدوران وقوة الشد المسبق، ولذا لا تُستخدم عادةً لربط الأجزاء المهمة. ولتحسين اتساق عزم الدوران المسبق، يمكن استخدام طريقة طلاء المثبتات بمواد تشحيم بعد عملية الطلاء.
2. الفسفتة
من المبادئ الأساسية أن عملية الفسفتة أرخص نسبيًا من الجلفنة، لكن مقاومتها للتآكل أقل. بعد الفسفتة، يُنصح بتطبيق الزيت، وتعتمد مقاومة التآكل بشكل كبير على جودة الزيت المستخدم. على سبيل المثال، بعد الفسفتة، يكفي تطبيق زيت عادي مضاد للصدأ وإجراء اختبار رش الملح المحايد لمدة 10-20 ساعة فقط. بينما قد يستغرق تطبيق زيت عالي الجودة مضاد للصدأ ما يصل إلى 72-96 ساعة. لكن سعره أعلى بمرتين إلى ثلاث مرات من سعر زيت الفسفتة العادي.
يُستخدم نوعان شائعان من الفسفتة في صناعة المثبتات: الفسفتة القائمة على الزنك والفسفتة القائمة على المنغنيز. تتميز الفسفتة القائمة على الزنك بأداء تزييت أفضل من الفسفتة القائمة على المنغنيز، بينما تتميز الفسفتة القائمة على المنغنيز بمقاومة أفضل للتآكل والصدأ مقارنةً بالزنك. يمكن استخدامها في درجات حرارة تتراوح بين 107 و204 درجة مئوية (225 إلى 400 درجة فهرنهايت). وهي مناسبة بشكل خاص لتوصيل بعض المكونات المهمة، مثل مسامير وصواميل أذرع التوصيل في المحرك، ورأس الأسطوانة، والمحامل الرئيسية، ومسامير دولاب الموازنة، ومسامير وصواميل العجلات، وغيرها.
تستخدم البراغي عالية المقاومة عملية الفسفتة، التي تُسهم أيضاً في تجنب مشاكل التقصف الهيدروجيني. لذلك، تُستخدم معالجة سطحية بالفسفتة بشكل عام في البراغي التي تزيد درجة مقاومتها عن 10.9 في المجال الصناعي.
3. الأكسدة (الاسوداد)
يُعدّ التسويد والتزييت طلاءً شائعًا للمثبتات الصناعية نظرًا لانخفاض تكلفته ومظهره الجيد قبل استهلاك الوقود. وبسبب التسويد، يكاد يكون عديم الفائدة في مقاومة الصدأ، لذا يصدأ بسرعة دون تزييت. حتى في وجود الزيت، لا يصمد اختبار رذاذ الملح لأكثر من 3-5 ساعات.
4. حاجز الطلاء الكهربائي
تتميز عملية طلاء الكادميوم بمقاومة ممتازة للتآكل، خاصة في البيئات البحرية، مقارنةً بمعالجات الأسطح الأخرى. إلا أن تكلفة معالجة السوائل الناتجة عن عملية الطلاء الكهربائي بالكادميوم مرتفعة، حيث يبلغ سعرها حوالي 15-20 ضعف سعر طلاء الزنك الكهربائي. لذا، لا يُستخدم في الصناعات العامة، بل في بيئات محددة فقط، مثل المثبتات المستخدمة في منصات حفر النفط وطائرات HNA.
5. طلاء الكروم
تتميز طبقة الكروم بثباتها العالي في الظروف الجوية، فهي لا تتغير ألوانها بسهولة ولا تفقد بريقها، كما أنها تتمتع بصلابة عالية ومقاومة جيدة للتآكل. يُستخدم طلاء الكروم على المثبتات عادةً لأغراض تزيينية. ونادرًا ما يُستخدم في المجالات الصناعية التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل، لأن المثبتات المطلية بالكروم عالية الجودة تُعادل في سعرها المثبتات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. ولا يُلجأ إلى استخدام المثبتات المطلية بالكروم إلا عندما تكون قوة الفولاذ المقاوم للصدأ غير كافية.
لمنع التآكل، يُنصح بطلاء النحاس والنيكل أولاً قبل طلاء الكروم. يتحمل طلاء الكروم درجات حرارة عالية تصل إلى 650 درجة مئوية (1200 درجة فهرنهايت). ولكن توجد أيضاً مشكلة التقصف الهيدروجيني، المشابهة لتلك التي تحدث في عملية الجلفنة الكهربائية.
6. طلاء النيكل
يُستخدم بشكل أساسي في المناطق التي تتطلب كلاً من مقاومة التآكل والتوصيل الجيد. على سبيل المثال، أطراف بطاريات المركبات الخارجة.
7. الجلفنة بالغمس الساخن
الجلفنة بالغمس الساخن هي عملية طلاء حراري يتم فيها تسخين الزنك حتى يصبح سائلاً. يتراوح سمك الطلاء بين 15 و100 ميكرومتر. ورغم صعوبة التحكم بها، إلا أنها تتميز بمقاومة جيدة للتآكل، ولذا فهي شائعة الاستخدام في التطبيقات الهندسية. وتنتج عن عملية الجلفنة بالغمس الساخن تلوث شديد، بما في ذلك نفايات الزنك وبخار الزنك.
بسبب طبقة الطلاء السميكة، يُسبب ذلك صعوبة في ربط البراغي ذات الخيوط الداخلية والخارجية. ونظرًا لدرجة حرارة عملية الجلفنة بالغمس الساخن، لا يُمكن استخدامه مع البراغي التي تزيد درجة صلابتها عن 10.9 (340-500 درجة مئوية).
8. تسرب الزنك
تُعدّ عملية ترشيح الزنك طلاءً معدنيًا صلبًا يتمّ فيه الانتشار الحراري لمسحوق الزنك. يتميّز هذا الطلاء بتجانسه العالي، حيث يُمكن الحصول على طبقة متجانسة في كلٍّ من الثقوب الملولبة والثقوب المغلقة. يتراوح سُمك الطلاء بين 10 و110 ميكرومتر، مع إمكانية ضبط نسبة الخطأ عند 10%. يُعتبر هذا الطلاء الأفضل من حيث قوة الترابط ومقاومة التآكل مع الركيزة مقارنةً بطلاءات الزنك الأخرى (مثل الجلفنة الكهربائية، والجلفنة بالغمس الساخن، وطلاء داكروميت). كما أن عملية تصنيعه خالية من التلوث وتُعدّ الأكثر صداقةً للبيئة.
9. داكروميت
لا توجد مشكلة تقصف الهيدروجين، كما أن أداء ثبات عزم التحميل المسبق ممتاز. وبغض النظر عن الكروم والمشاكل البيئية، فإن داكروميت هو الأنسب للمثبتات عالية القوة ذات متطلبات مقاومة التآكل العالية.
تاريخ النشر: 19 مايو 2023
