در صنایع مختلف، مخصوصا اتومبیل‌سازی از ورق‌های فولادی برای ساخت بدنه اتومبیل‌ها استفاده می‌شود. اقدامات مختلفی جهت افزایش عمر این ورق‌ها انجام می‌گیرد. بدین منظور از لایه‌ای محافظ (فلز روی) جهت جلوگیری از خورده شدن ورق استفاده می‌گردد که به آن زینک (Zn) گفته می‌شود. روش گالوانیزاسیون به دو صورت گرم یا سرد صورت می‌پذیرد. در ادامه این مطلب شما را به صورت مفصل با ورق گالوانیزه سرد و گرم، آشنا می‌کنیم.
به طور کلی آبکاری یا پوشش دهی ورق گالوانیزه به معنی قرار دادن و تثبیت یک پوشش از عنصر روی (Zn) بروی ورق‌های آهن یا فولاد به منظور دستیابی به برخی خواص ویژه است. گالوانیزاسیون یک راه محافظت از خوردگی است که توسط پوشاندن فلز اصل با لایه‌ای محافظ در ماده گالوانیک (معمولا روی) انجام می‌شود.
در این حالت، پوشش به مرور زمان خورده شده اما از فلز مادر محافظت می‌شود. میزان مقاومت پوشش متناسب با ضخامت آن است. معمولا محافظت از فولاد با این روش، یکی از به صرفه‌ترین راه‌هاست و قیمت مناسبی دارد؛ با این حال اگر قصد دارید از قیمت ورق گالوانیزه اطلاعاتی به دست آورید و خرید مطمئنی داشته باشید، لینک پیش رو می‌تواند قیمت روز ورق را در اختیار شما بگذارد.
فرایند گالوانیزاسیون با رئش‌های مختلفی انجام می‌شود. این روش‌ها عبارتند از:
این نوع گالوانیزه با دیگر انواع روش‌های گالوانیزاسیون، تفاوت‌هایی دارد؛ در این روش یک رنگ غنی از روی، بر سطح مقطع، اعمال می‌شود. گالوانیزه سرد به اندازه گالوانیزه گرم مقاومت نداشته و کمتر از آن استفاده می‌شود.
Hot-dip galvanizing یا همان غوطه‌وری داغ، روشی است که مقطع را در حمامی از روی، قرار می‌دهند. مواد تشکیل دهنده این حمام، مس، روی، آلومینیوم، قلع، منگنز، فسفر و نیکل است. در این روش، کنترل میزان ضخامت لایه روی، بر سطح مقطع، توسط دمش هوا انجام می‌گیرد.
پوشش‌دهی مکانیکی برای گالوانیزاسیون قطعات ریز با اندازه 300-200 میلی‌متر و وزن کمتر از 50 کیلوگرم استفاده می‌شود. عملیات پوشش‌دهی ورق گالوانیزه با این روش از طریق غوطه‌ور نمودن این قطعات در ترکیبی از پودر روی و ذرات شیشه انجام پذیر است. به این طریق که بعد از آماده سازی، قطعات را مس‌اندود کرده (به روش پاشش) سپس داخل یک بشکه قرار می‌دهند، بشکه را با ترکیبات شیمیایی پر نموده و آن را زیر و رو می‌کنند تا ذرات روی بر سطح قطعه بنشینند.
در روش اسپری روی، ابتدا روی را به صورت پودر، داخل تفنگ مخصوص منتقل می‌کنند و پس از حرارت دادن، پودر روی ذوب شده را به قطعات مورد نظر می‌پاشند. به منظور پاشش روی مذاب از هوای کمپرس شده و یا گازهای حاصل از احتراق برای تامین سرعت مناسب در پاشش استفاده می‌شود.
در این روش، ابتدا مقطع با سنگ ساییده می‌شود در مرحله بعد لایه رنگ غنی شده به عنصر روی با دو روش پاشش و یا از طریق فرچه رنگ، سطح موردنظر را می پوشاند. در این لایه حدود 95-92 درصد روی وجود دارد.
روی نسبت به آهن و فولاد آندی است؛ در نتیجه زمانی که به صورت یک لایه نازک، سطحی را پوشش می‌دهد، حفاظت کامل‌تری را در مقایسه با لایه‌های نیکل و دیگر روکش‌های کاتدی (با ضخامت مشابه) نشان می‌دهد. به علت ارزان بودن روی در آبکاری کاربرد زیادی داشته و اغلب برای روکش کردن قطعات آهنی به کار می‌رود، (مخصوصا در مواقعی که حفاظت از خوردگی اولویت داشته باشد بر دیگر فلزات ترجیح داده می شود).
هنگامی که روی در آبکاری الکتریکی معمولی و بدون عملیات خاص، مورد استفاده قرار می‌گیرد پس از مدتی تغییر رنگ داده و خاکستری می‌شود. از روی براق با روکشی از کرومات سفید، زمانی استفاده می‌شود که ظاهر مقطع اهمیت داشته باشد. این مکمل تزئینی، دوام کمتری نسبت به نیکل کروم سنگین دارد اما حفاظت بهتری از روکش‌های نازک نیکل کروم ایجاد می‌کند؛ با این تفاوت که بسیار ارزان است.
در ایجاد پوشش گالوانیزه گرم، لازم است بین فلز پوشش دهنده و قطعه، چسبندگی زیادی وجود داشته باشد؛ به عبارتی بین قطعه و فلز پوشش دهنده، یک ترکیب بین فلزی به وجود آید. دوام پوشش به نوع روش، کیفیت آن و ضخامت پوشش بستگی دارد.
همانطور که پیش‌تر اشاره کردیم، گالوانیزه گرم عبارت است از قرار دادن جسم فولادی در حمام مذاب روی؛ در حال حاضر انواع ورق‌ها تحت فرایند گالوانیزه گرم قرار می‌گیرند. گالوانیزه گرم علی‌رغم توضیح ساده، فرایند پیچیده‌ای دارد؛ در اثر غوطه‌وری ورق در حوضچه مذاب روی، مجموعه‌ای از واکنش‌ها صورت می‌گیرد و در آخر پس از آلیاژسازی، تمام می‌شود.
در این روش، فاکتورهای مختلف بر نحوه فرایند تشکیل لایه‌های آلیاژی، ضخامت هریک از این لایه‌ها و ... موثر هستند. به عنوان مثال، ترکیبات شیمیایی، ترکیبات موجود در حمام مذاب، کیفیت شمش، میزان حرارت حمام مذاب، زمان و سرعت غوطه وری، فلاکس مورد استفاده و غیره اشاره نمود.
گالوانیزه گرم مراحل مختلفی دارد، حتی هر مرحله ممکن است خود از چند مرحله دیگر تشکیل شده باشد. در این بخش توجه شما را به سه مرحله زیر جلب می‌کنیم:
برای انجام گالوانیزاسیون، ابتدا لازم است سطح ورق‌ها آماده شود. بدین منظور چربی زدایی، اسیدشویی، شستشو، فرو بردن قطعه در فلاکس و پیش گرم نمودن قطعه در مرحله اول انجام می‌شود.
در این مرحله ورق می‌بایست در حمام مناسبی که قبلا تهیه شده است براساس هدف و کاربرد نهایی برای مدت زمانی مشخص و با دمای کنترل شده قرار گیرد. در این مرحله پس از واکنش‌های شیمیایی، لایه‌های آلیاژی تشکیل می‌شود؛ نهایتا تحت شرایط خاصی قطعه را سرد می‌کنند.
حذف روی از سطح قطعات خراب، بازیابی روی از سرباره، خنثی سازی اسید باقی مانده، بازیابی اسید مصرف شده و یا عملیات حرارتی ورق‌های گالوانیزه از جمله عملیات تکمیلی هستند و از اصلی‌ترین آن‌ها می‌توان اقدامات مربوط به کروماته کردن را مثال زد.
سطح ورق گالوانیزه بعد از فرایند پوشش‌دهی ظاهر خوبی دارد اما این کیفیت سطحی به سرعت افت کرده و زمانی که در معرض درجه حرارت بالا یا رطوبت قرار می‌گیرد با لایه ضخیمی از هیدروکسید روی سفید رنگ پوشیده می‌شود. لایه سفید رنگ که اصطلاحا سفیدک نامیده می‌شود سطح ظاهری ورق را خراب کرده و از ارزش کالا می‌کاهد. برای جلوگیری از سفیدک، عملیات خاصی بر روی ورق گالوانیزه انجام می‌دهند.
به این صورت که ورق گالوانیزه را در اسید کرمیک رقیق و یا در محلول بی‌کرمات سدیم غوطه‌ور می‌کنند؛ با این کار، لایه متراکمی بر روی ورق ایجاد می‌شود، این لایه در مقابل خوردگی مقاومت بالایی دارد و از تشکیل سفیدک تا مدت زمان قابل قبولی جلوگیری می‌کند. غلظت آن معمولا 0.1 تا 0.3 درصد و حرارت آن 60 تا 70 درجه سانتی گراد است. اگر از اسید غلیظ‌تر استفاده شود، لایه‌های مقاوم‌تری ایجاد خواهد شد.
اما در رابطه با ورق‌های گالوانیزه، افزایش غلظت، منجر به تغییر رنگ (نارنجی) سطح ورق می‌شود. گالوانیزاسیون به روش غوطه‌وری گرم از روش‌های مقرون به صرفه و ارزان برای پوشش ورق‌های فولادی است. تحقیقات بسیار در این زمینه، فرایند گالوانیزاسیون را در دسته روش‌های کنترل شده قرار داده است. اکنون، سه مدل رسوب‌گذاری برای روی وجود دارد: گالوانیزاسیون به روش غوطه‌وری گرم، گالوانیزه الکتریکی و روش پاشش حرارتی.
صنایع گالوانیزه گرم به سه بخش عمده تقسیم می‌شوند:
اکثر خطوط گالوانیزه ورق به صورت پیوسته (حدود 83 درصد) به روش پوشش‌دهی حوضچه داغ روی بوده و حدود 17 درصد باقی مانده با روش‌های گالوانیزه به صورت الکتریکی تولید می‌شوند. برای نمونه یک خط مدرن گالوانیزه ورق به صورت پیوسته به روش حوضچه داغ روی که با سرعت ماکزیممی در حدود 180 متر در دقیقه کار می‌کند، سالیانه تولیدی تا میزان 500.000 تن را دارا است. ورق‌های پوشش داده شده به این روش در صنایع ساختمانی، خودروسازی و هواپیماسازی استفاده می‌شوند.
روش گالوانیزه گرم برای رول‌های ورق در اندازه، ابعاد و ضخامت‌های متفاوت قابل اجرا است. در ابتدا، ورق کلاف‌ها به یکدیگر جوش خورده و به صورت یک نوار به خط پیوسته شارژ می‌گردد. در قسمت شست و شو، سطح ورق به وسیله چربی زدایی با مواد قلیایی برس زنی شده و با آب گرم تمیز می‌شود؛ سپس ورق‌ها را با هوای داغ خشک می‌کنند. بعد کلاف وارد کوره‌های پیشگرم یا آنیل شده و دمای آن برای ورود به حوضچه مذاب، چک می‌شود. مرحله شست و شو در سه مرحله با اسید و باز و آب انجام می‌شود. در این مرحله دمای ورق به 730 تا 780 درجه می‌رسد.
پس از آن، ورق وارد حوضچه مذاب می‌گردد. این حوضچه دارای سرب در قسمت زیرین و روی مذاب در بخش بالایی خود می‌باشد. سرب منجر به پیشگرم نهایی ورق، باز کردن چشمه‌های ورق و آماده‌سازی سطح برای جذب روی می‌گردد. بلافاصله پس از خروج ورق، هوا با آن برخورد کرده و ضخامت پوشش و کیفیت دانه‌های شکفته شده یا همان اسپنگل‌ها را تنظیم می‌نماید. اندازه نهایی اسپنگل‌ها با سیکل خنک کاری نیز تثبیت می‌گردد. در ادامه با دمش هوا، دمای ورق را پایین آورده و آماده اندازه‌گیری ضخامت پوشش می‌گردد. این ضخامت توسط دستگاه مخصوص این کار به نام ضخامت سنج، قابل اندازه‌گیری است.
همان گونه که گفته شد، بلافاصله پس از خروج ورق از حوضچه مذاب، جت هوا به ورق برخورد نموده و در اثر فشار هوای وارده و همچنین نیروی ثقلی مذاب روی، بخشی به داخل حوضچه برمی‌گردد و در نتیجه ضخامت پوشش ورق تنظیم می‌شود. فرایند دمش هوا به وسیله جت هوا که باعث برگشت مواد مذاب به داخل حوضچه و تنظیم ضخامت می‌گردد فرایند جت‌شویی نام دارد.
شباهت این بخش با تغذیه کننده اصلی بسیار زیاد است. در این قسمت با وجود تنظیم سرعت رول‌باز کن، کلاف ورق با سرعت‌های مختلف امکان تغذیه دارد.
با وجود این دستگاه، اتصال رل قدیمی به رل جدید، انجام می‌گیرد و منجر به ایجاد یک خط پیوسته خواهد شد.
استفاده از بافر جهت هماهنگی بین سرعت تغذیه با خط است و می‌توان گفت که شبیه به یک ذخیره ساز، عمل می‌کند.
در این وان‌ها، عملیات مربوط به شستشوی ورق ورودی انجام می‌شود. توسط شستشو با اسید، باز و آب ورق مقطع به طور کامل تمیز می‌شود.
در این بخش اقدامات مربوط به پیشگرم و عملیات حرارتی ورق انجام می‌شود. مثلا در فولاد مبارکه، این کوره‌ها دو متد گرمایشی را دنبال می‌کنند. در یکی از روش‌ها اول ورق تا دمای 780 درجه گرم می‌شود و از خواص مکانیکی نرم‌تر و تحمل کشش بالاتر (به واسطه آنیل شدن بیشتر) حاصل شده و ورق آماده استفاده در صنعت قطعه سازی می‌شود. در روش دوم ورق را در دمای 370 درجه قرار می‌دهند، پس سختی ورق افزایش پیدا می‌کند. این موارد می‌توانند سرعت خط را تحت تاثیر قرار دهند.
این بخش به قلب خط گالوانیزه معروف است! زیرا کیفیت ورق گالوانیزه شده به طور مستقیم به نحوه عملکرد بخش جت هوا مربوط می‌شود. مثلا یکی از این پارامترها که تاثیرات جت هوا را نشان می‌دهد، میزان فشار هوای ورودی است، علاوه بر آن می‌توان به دمای ورودی، زاویه جت نسبت به ورق، فاصله جت هوا از سطح حوضچه و سرعت خط نیز اشاره کرد.
هریک از مواردی که برای شما مثال زدیم، نوع دانه‌بندی نهایی یا ضخامت لایه روی را تحت تاثیر قرار می‌دهد. دقت کنید که این پارامترها در خطوط تولید به راحتی قابل تغییر نیستند، علاوه بر آن مقدارشان و اثراتشان به روی دانه‌بندی، هیچ استاندارد مشخصی ندارد. معمولا تولید کننده‌ها به تجربه خود در این زمینه اکتفا می‌کنند؛ البته برخی از آن‌ها جداول ارائه شده از سوی سازندگان را الگو قرار می‌دهند.
پوشش گالوانیزه که عبارت است از نشاندن عنصر اصلی روی و برخی دیگر از عناصر بر سطح فلزات پایه، همچون آهن و استیل و آلومینیوم، دارای دو پارامتر اصلی ضخامت پوشش و نوع دانه‌های شکفته شده (اسپنگل‌ها) است. یک سطح گالوانیزه شده، اصولا دارای چند لایه گوناگون است که از سطح خارجی شروع شده و به فلز پایه که آهن یا استیل است می‌رسد.
میزان ضخامت پوشش روی از فاکتورهای بسیار مهمی است که می‌تواند عمر مفید محصول را تحت تاثیر قرار دهد؛ پس بهتر است مطابق با آخرین استانداردها باشد. اگر ضخامت زیاد بر روی محصول ایجاد شود خاصیت مقاومت به فرسایش و خوردگی افزایش می‌یابد؛ لیکن انعطاف پذیری و فرم پذیری محصول کاهش پیدا می‌کند. از طرفی ضخامت پوشش کمتر به معنی جوش پذیری و فرم پذیری بهتری است. بنابراین لازم است این ضخامت در یک بازه معین قرار گیرد.
جمع بندی
شاید تا پیش از خواندن این مقاله، تصور می‌کردید گالوانیزه سرد و گرم تفاوت خاصی با یکدیگر نداشته باشند؛ در این مطلب دریافتیم که میزان مقاومتشان متفاوت است چرا که نحوه تولید آن‌ها با یکدیگر تفاوت دارد. ورق گالوانیزه شده با هر یک از این روش‌ها ویژگی‌های منحصر بفرد خود را داشته و در جای خود مورد استفاده قرار می‌گیرد، ما در این مقاله سعی کردیم تمام این موارد را به شما انتقال دهیم تا هنگام خرید ورق گالوانیزه اطلاعات جامعی داشته باشید.
سوالات متداول
فرآیند ایجاد لایه محافظ در این دو روش متفاوت است. مقاطعی که با روش سرد گالوانیزه شده‌اند، مقاومت کمتری داشته اما گالوانیزاسیون به روش گرم، استحکام بالاتری دارد.
به این صورت مقاومت فولاد در برابر عوامل محیطی مختلف افزایش قابل توجهی پیدا می‌کند و سال‌هاست که از این روش استفاده می‌شود.
برآورد هزینه گالوانیزاسیون به عوامل مختلفی بستگی دارد اما در اغلب مواقع گالوانیزاسیون قطعات، هزینه کمتری دارد.
عوامل خورنده در محیط‌های مختلف به صورت یکسان وجود ندارند. مثلا اگر پروژه در منطقه‌ای خوش آب و هوا بدور از گازهای مضر، گازهای گلخانه‌ای و عوامل این چنینی باشد، می‌توان گفت فولاد گالوانیزه شده، 100 الی 150 سال (بدون تعمیر) عمر خواهد داشت.
گالوانیزه سرد سطح اجسام را براق و صیقلی می‌کند، در حالیکه گالوانیزه گرم به اجسام ظاهری مات و کدر می‌دهد.