گالوانیزه کردن یکی از رایج ترین روش های محافظت از فلزات در برابر خوردگی است. فرآیند گالوانیزه کردن شامل ایجاد لایه ای از فلز روی (Zn) بر سطح یک فلز پایه با ضخامت بیشتر، می باشد. وجود این لایه از آلیاژ روی، باعث محافظت از فلز پایه در برابر عوامل فرساینده در محیط اطراف آن خواهد شد. اگر به تابلو های علائم رانندگی یا لامپ ها در خیابان توجه کرده باشید، حتما دیده اید که بسیاری از آن ها رنگ نقره ای دارند. این رنگ در واقع همان لایه روی است. ما شما را در این مقاله با روش های گالوانیزه کردن شامل آبکاری به روش غوطه وری ، پیش گالوانیزه کردن و الکترو گالوانیزه آشنا می کنیم. پس با ما همراه باشید.
پاسخ ساده به این پرسش این است که در واقع عملیات گالوانیزاسیون به فلزات خواص ضد خوردگی می بخشد. اگر فرآیند گالوانیزه کردن بر روی سطح فلز انجام نشود، فلز با قرار گیری در معرض پیرامون خود مانند آب یا رطوبت اکسید شده و بسیار سریع تر از روند طبیعی خود فرسوده خواهد شد. گالوانیزه کردن همچنین فلز را در برابر یک نوع خاص از خوردگی که خوردگی گالوانیکی (Galvanic Corrision) نام دارد محافظت می کند. این نوع خوردگی زمانی اتفاق می افتد که دو فلز با آرایش متفاوت الکتروشیمیایی در تماس با یکدیگر قرار گیرند و یک الکترولیت مانند آب شور نیز حضور داشته باشد.
بسته به نوع ساختار اتمی دو فلز یکی از آن دو آند (قطب مثبت) و دیگری کاتد (قطب منفی) می شود. یک فلز زمانی که آند باشد در مقایسه با زمانی که آند نیست و تنها است زودتر خورده می شود همان گونه که کاتد در مقایسه با روند طبیعی خوردگی دیرتر خورده می شود. از دیگر مزایای انواع گالوانیزه این است که جایگزینی مقرون به صرفه برای فلزاتی مانند فولاد استنیت ضد زنگ یا آلومینیم برای محافظت در برابر خوردگی می باشد.
فرآیند گالوانیزه کردن به روش های مختلفی انجام می شود که در همگی آن ها از فلز روی مورد استفاده قرار می گیرد. علت استفاده از روی در فرآیند گالوانیزه کردن این است که این فلز وقتی در تماس با بسیاری از انواع فلزات قرار می گیرد تمایل به سمت آند بودن دارد. از آنجا که لایه روی موجود بر روی سطح فلز گالوانیزه شده، در تماس با فلز زیر خود معمولا آند می شود باعث دیرتر خورده شدن فلز زیر خود (کاتد) خواهد شد. در ادامه به انواع فرایند گالوانیزه سازی اشاره می کنیم.
یکی از انواع گالوانیزه، روش غوطه وری گرم (Hot-Dip Galvanizing) است که در آن فلز را در حوضچه ای از روی مذاب فرو می کنند. در فرآیند گالوانیزه کردن به این روش، ابتدا سطح فلز را یا به صورت دستی یا با دستگاه و یا به شیوه شیمیایی کاملا تمیز می کنند تا مطمئن شوند که امکان برقراری پیوند قوی بین فلز و روی وجود دارد. سپس فلز را داخل یک حمام مذاب از روی داغ قرار می دهند تا پیوند متالورژیکی بین دو فلز شکل گیرد.
روی به کار رفته در اینجا دارای درجه ASTM B6 بوده که حداقل 98 درصد خلوص دارد. گاهی ممکن است برخی از فلزات دیگر نیز اضافه شوند تا لایه گالوانیزه شده حائز برخی ویژگی های خاص شود. دمای دیگچه روی بین 438 تا 460 درجه سانتی گراد است، یعنی همان دمایی که در آن روی به حالت مذاب در می آید.
قطعات استیل با زاویه وارد حوضچه روی شده، سپس زمان داده می شود که دمای استیل هم دمای حمام شود. وقتی واکنش هم آمیزی آهن و روی کامل شد، قطعه استیل را از حوضچه خارج می کنند. مدت زمان این عملیات بسته به میزان ضخامت قطعه استیل معمولا کمتر از 10 دقیقه طول می کشد. تنها عیب این روش این است که در آن لایه نهایی روی در مقایسه با سایر روش های گالوانیزه کردن ناموزون است.
مزایای این روش گالوانیزه کردن عبارتند از:
از دیگر روش های گالوانیزاسیون، روش پیش گالوانیزه کردن (Pre-Galvanizing) بوده که بسیار مشابه روش غوطه وری گرم است. این نوع فرآیند گالوانیزاسیون در کارخانه های تولید فولاد و معمولا بر روی فلزاتی انجام می شود که از قبل شکل مشخصی دارند. در این روش، در خلال فرآیند تمیز کاری، ورق های فلز را رول می کنند. سپس فلز از یک حوضچه داغ و مایع روی عبور داده شده و پس از آن به حالت اولیه خود برگردانده می شود.
مزیت این روش این است که حلقه های رول شده بزرگ استیل، می توانند سریعا به شکل یکنواخت تری در مقایسه با روش غوطه وری گرم گالوانیزه شوند. عیب این روش گالوانیزه کردن این است که وقتی فلز به حالت اولیه خود برگردانده می شود، قسمت هایی از آن خالی از روی باقی مانده اند. این بدین معناست که وقتی یک حلقه بزرگ ورق استیل به قطعات کوچک تر برش می خورد، لبه ها (جایی که فلز برش خورده است) گالوانیزه نشده اند.
یکی دیگر از روش های گالوانیزاسیون متد الکترو گالوانیزه (Electrogalvanizing) است. در این فرآیند، حوضچه روی وجود ندارد، بلکه از یک جریان الکتریکی در یک محلول الکترولیتی استفاده می شود که در آن یون های روی به فلز پایه انتقال می یابند. در این روش، به روش الکتریکی یون های روی که دارای بار مثبت هستند به فلز روی تبدیل می شوند و بر روی فلز پایه که دارای بار مثبت است ته نشین خواهد شد. مشابه روش پیش گالوانیزه کردن، روش الکترو گالوانیزه نیز به طور مستمر روی ورق استیل رول شده اعمال می شود.
از مزایای این روش، یکدست و دقیق بودن میزان ضخامت لایه فلز روی موجود بر روی سطح فلز پایه است. از معایب این فرآیند این است که لایه گالوانیزاسیون حاصل نوعا در مقایسه با روش غوطه وری گرم نازک تر است و بنابراین مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارد، چرا که هر چه میزان روی کمتر باشد، راحت تر خراشیده شده و با گذشت زمان فلز پایه آسیب پذیرتر می شود.
فرقی نمی کند که از کدام یک از روش های گالوانیزه استفاده می کنید، در هر صورت فرآیند گالوانیزه شامل 4 مرحله است که عبارتند از:
به طور اجمالی باید گفت که مرحله آماده سازی شامل تمیز کردن و گردگیری است که تمامی غبار، روغن و زنگ در این مرحله از سطح فلز پاک می شود. در مرحله ماده گداز آور (Preflux) تمامی اکسید های شکل گرفته روی آهن یا استیل حل می شود تا باعث شکل گیری زنگ بیشتر نشود. و در نهایت عملیات پرداخت نهایی شامل سرد کردن و پاک کردن مقادیر اضافی روی و وارسی کامل فلز پس از عملیات گالوانیزه می باشد.
اگر بخواهیم به طور تفصیلی در مورد مرحله آماده سازی صحبت کنیم، باید گفت که هدف از این مرحله، این است که تمیزترین سطح استیل ممکن را به وسیله پاک کردن تمامی اکسیدها و سایر مواد آلوده کننده داشته باشیم. این کار از هر کار دیگر مهم تر است چرا که روی با استیل غیر تمیز واکنش نمی دهد! به منظور جابجایی قطعات استیل در مراحل پاک سازی و نیز حوضچه روی، اجزا را با استفاده از زنجیر، کابل یا چارچوب های ویژه غوطه وری آویزان می کنیم.
عملیات تمیزکاری در روش های غوطه وری 3 مرحله دارد:
پرداخت نهایی
وقتی استیل از دیگچه روی خارج شد، برای بهتر کردن لایه گالوانیزه کارهایی بر روی آن انجام می شود. یکی از رایج ترین کارها سرد کردن است. محفظه خنک کننده اغلب از آب پر می شود، البته ممکن است برخی مواد شیمیایی نیز اضافه شوند تا اثر پذیری استیل گالوانیزه شده را در طول مراحل انبار کردن و حمل و نقل کم کند. سایر مراحل پرداخت نهایی شامل پاک کردن قطرات اضافی و نقاط تیز روی است که با سمباده زنی برطرف می شوند.
نکته ای در مورد پسماندها در فرآیند گالوانیزه کردن
در طول فرآیند گالوانیزاسیون، مقداری کف باقی می ماند که ناشی از واکنش های بین روی مذاب و عناصر سست آهن در دیگچه روی است. این کف ها در انتهای روی مذاب جمع می شوند. خوب است بدانید که مقداری گدازه پودر شده نیز در طول عملیات گالوانیزه به دست می آید که حاصل اکسید شدن روی مذاب با هوای اطراف خود است. این پودر بر روی سطح روی مذاب تشکیل می شود که پس از هر بار غوطه وری استیل در حوضچه پاک سازی خواهد شد.
امیدواریم این مطلب نظر شما را جلب کرده باشد. لطفا نظرات و سوالات خود را در انتهای این مطلب برای ما کامنت بگذارید.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.