دراسة من جامعة الدنمارك التقنية: تشكيل حبيبات الزنك حرارياً يطيل فترة الحماية الكاثودية لطلاء الإيبوكسي إلى 70 يوماً

أخبار ar.wedoany.com، قارنت دراسة أجرتها جامعة الدنمارك التقنية (Technical University of Denmark) تأثير الأشكال المختلفة لحبيبات الزنك على أداء طلاء الإيبوكسي الغني بالزنك في مقاومة التآكل، ووجدت أن حبيبات الزنك متعددة الأضلاع والحواف، الناتجة عن المعالجة الحرارية، يمكنها إطالة فترة الحماية الكاثودية بشكل كبير وتقليل انتشار الصدأ. تُستخدم الطلاءات الغنية بالزنك على نطاق واسع في الحماية الشديدة من التآكل لـ الصلب، ويعتمد أداؤها بشكل أساسي على التوصيل الكهربائي بين حبيبات الزنك والركيزة، بالإضافة إلى النشاط الكهروكيميائي للزنك نفسه. قارن الباحثون بين طلاءين تم تحضيرهما باستخدام زنك كروي تجاري (ZRC-CB) وزنك معالج حرارياً (T-ZRC-CB)، حيث تم تصنيع الأخير من خلال إعادة بلورة انصهارية محكومة عند 450 درجة مئوية، يتبعها تبريد بطيء بمعدل 2 درجة مئوية/دقيقة.

احتوى كلا التركيبين على نفس المحتوى من الزنك وأسود الكربون. أنتجت المعالجة الحرارية حبيبات زنك ذات أشكال هندسية متعددة الأضلاع وسداسية، ذات حواف وزوايا أكثر وضوحاً، على النقيض من الحبيبات الكروية الملساء المستخدمة كمرجع تجاري. أظهر تحليل حيود الأشعة السينية (XRD) أن الزنك المعالج كشف عن نسبة أعلى من الأسطح البلورية النشطة كهروكيميائياً، خاصة الأسطح (100) و(101) و(110) و(102)، والتي تتمتع بطاقة سطحية أعلى وطاقة ذوبان أقل مقارنة بالسطح الأكثر استقراراً (002).

أظهرت قياسات جهد الدائرة المفتوحة (OCP) أن طبقة T-ZRC-CB وصلت إلى عتبة الحماية الكاثودية فور غمرها، وحافظت على الحماية الكاثودية لمدة تقارب 70 يوماً، وهي فترة أطول بكثير من طبقة ZRC-CB المرجعية التي استمرت 10 أيام فقط. أكد تقييم انتشار الصدأ بعد 30 يوماً من التعرض لرذاذ الملح وفقاً لمعيار ISO 9227:2022 تحسن أداء الحماية، حيث أظهرت طبقة T-ZRC-CB انتشاراً للصدأ بلغ 1.3 مم فقط، مقارنة بـ 2.6 مم للطبقة المرجعية. دعمت نتائج مطيافية المعاوقة الكهروكيميائية (EIS) هذه النتائج، حيث أظهرت ارتفاعاً مبكراً في المعاوقة لطبقة T-ZRC-CB، ويعزى ذلك إلى ذوبان الزنك الأسرع والتكوين السريع لنواتج التآكل العازلة التي تسد المسام وتعزز خصائص الحاجز. أكدت اختبارات الالتصاق وفقاً لمعياري ASTM D3359 وEN ISO 4624:2023 أن كلا الطبقتين تتمتعان بالتصاق ممتاز على ركيزة الصلب المعالجة بالرمل، حيث بلغت قوة الشد لطبقة T-ZRC-CB حوالي 10.2 ميغاباسكال.

يُعزى تحسين الأداء إلى آليتين متكاملتين. أولاً، أدى التعرض الأكبر للأسطح البلورية النشطة كهروكيميائياً إلى تعزيز ذوبان تضحية أسرع وأكثر فعالية للزنك. ثانياً، أنشأت الهندسة الزاوية للحبيبات المعالجة نقاط تلامس متعددة بين حبيبات الزنك نفسها ومع شبكة أسود الكربون، مما حسن التوصيل الكهربائي مقارنة بنقطة التلامس الواحدة النموذجية للحبيبات الكروية. ومن الجدير بالذكر أن إضافة أسود الكربون قبل المعالجة الحرارية منعت الاندماج المفرط للحبيبات، مما جعل توزيع حجم الحبيبات مناسباً لتركيبات الطلاء (D50 = 6 ميكرومتر). توفر هذه النتائج مساراً عملياً لتعزيز الحماية طويلة الأمد من التآكل لطلاءات الإيبوكسي الغنية بالزنك دون تغيير تركيبة الصباغ.

المصدر: أمينيان، أ. وآخرون، تأثير شكل حبيبات الزنك على أداء الحماية من التآكل لطلاءات الإيبوكسي الغنية بالزنك. مجلة "Progress in Organic Coatings" (2026). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110194