فرآیند گالوانیزاسیون

فرآیند گالوانیزاسیون به فرآیندی می گویند که برای جلوگیری از خوردگی فلزات کاربرد داشته و نوعی پوشش است که با استفاده از فلز روی استفاده می شود. این فرآیند از دو روش گالوانیزه گرم و گالوانیزه سرد برخوردار است. به فرآیندی، گالوانیزاسیون می گویند که فولاد سیاه از خواص ضد زنگ برخوردار شود. گالوانیزاسیون گرم کاربرد زیادی دارد و برای تولید توری مرغی و حصار و غیره استفاده می شود.

در روش گالوانیزاسیون از فلز روی برای پوشش دادن فلز فولاد استفاده می کنند و در این صورت فلز فولاد در برابر خطراتی نظیر زنگ زدگی و اکسید شدن حفاظت می شود. در حقیقت در فرآیند گالوانیزاسیون فلز فولاد قوی می شود اما نباید فلز فولاد را در محیط های بسیار حساس نظیر محیط های اسیدی قرار داد. در محیط های اسیدی و حساس می توانید از فولادهای ضد زنگ استفاده کنید تا از آسیب دیدن و زنگ زدن آنها جلوگیری شود.

این روش برای افزایش مقاومت فلزاتی که در فضای باز مورد استفاده قرار می‌ گیرند استفاده می شود. گالوانیزاسیون سرد نیز برای ساخت خودرو، پیچ و مهره و فلزاتی که در مصارف بهداشتی استفاده می شوند کاربرد دارد.

دلیل روی اندود کردن آهن آلات چیست؟

روی اندود کردن، فرآیندی است که سبب ایجاد لایه نازکی از قلع بر روی فولاد کار شده می شود. محصول نهایی که در فرآیند اندود کردن آهن آلات به دست می آید، قلع اندود است که برای جلوگیری از زنگ زدگی کاربرد دارد. آهن آلات در معرض زنگ زدگی قرار دارند و برای جلوگیری از خرابی و فرسودگی آن ها از روش‌ های گوناگونی استفاده می کنند. قلع به فلزی می گویند که براق و سفید رنگ بوده و در برابر عواملی نظیر آب و هوا مقاومت بالایی دارد. عواملی نظیر اسیدها نمی توانند بر روی فلز براق سفید رنگی به نام قلع اثرگذار باشند اما اسیدهای باز قوی می توانند آن ها را متحول کنند.

فلز قلع دارای قابلیت لحیم پذیری می باشد. ورق های اندود کاربرد بسیار زیادی دارند و به دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر خورندگی و فرسودگی در صنایع گوناگون مانند صنایع خودرو و ساختمان سازی، لوازم خانگی، صنایع بسته بندی و… کاربرد دارند. وجود این لایه بر روی ورق سیاه سبب می شود تا فرسایش و زنگ زدگی به تعویق بیفتد بنابراین دلیل اصلی اندود کردن آهن آلات این مورد می باشد. به علاوه ورق اندود علاوه بر داشتن مقاومت بالا از ظاهر زیبا و کاربرد بالا، قابلیت بازیافت، انعطاف پذیری و… برخوردار است. قلع اندود در روش های غوطه وری و الکترولیت انجام می گیرد.

اصلی ترین روش های گالوانیزاسیون

فرآیند گالوانیزاسیون از روش های گوناگونی برخوردار است که مهمترین و اصلی ترین روش های آنها گالوانیزاسیون سرد یا الکترو گالوانیزه و گالوانیزاسیون گرم می‌ باشد‌. در فرآیند گالوانیزه بر روی سطح فولادی آهن لایه محافظ قرار می گیرد تا از زنگ زدگی آهن و فولاد جلوگیری شود. در فرآیند گالوانیزاسیون از روش متداول به نام غوطه‌ وری داغ استفاده می شود. در روش غوطه وری داغ قطعات در حجم بزرگی از روی مواد مذاب قرار داده می شوند. به طور کلی به فرو بردن قطعات در حمامی از روی مذاب روش غوطه‌ وری داغ می گویند.

فرآیند گالوانیزاسیون دارای روش های گوناگونی است و هرکدام از این روش ها مزایا و معایب مختلفی دارند اما به طور کلی کاربرد تمامی این روش های افزایش عمر مفید آهن و جلوگیری از خوردگی و زنگ‌ زدگی آنها است. در حقیقت گالوانیزه یک محافظ مانع بین سطوح داخلی و خارجی فولاد بوده و از فولاد در برابر زنگ زدگی و فرسودگی محافظت می کند. از این رو گالوانیزه غوطه وری در افزایش مقاومت فلز در برابر شرایط محیطی بیرونی تاثیرگذار است. زمان استاندارد برای این کار تقریبا ۵ دقیقه می باشد اما ممکن است برای سایر مواد سنگ بیشتر باشد.

گالوانیزه گرم

گالوانیزه گرم یکی از روش های معمول و رایج فرآیند گالوانیزاسیون می باشد. به گالوانیزه کردن ورق سیاه به این روش گالوانیزه گرم می گویند که این روش از پرکاربرد ترین و قدیمی ترین روش ها می باشد. در روش‌ های گالوانیزاسیون گرم قطعه در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد در حمام روی غوطه ور می شود و در این صورت یک واکنش شیمیایی بین فولاد و روی شکل گرفته و سبب ایجاد لایه ای می شود که در برابر عوامل محیطی مقاوم بوده و از فولاد در برابر خوردگی و زنگ زدگی محافظت می کند. ضخامت آن بین ۱۰۰ تا ۱۳۰ میکرون بوده و لایه مقاومی که توسط روش گالوانیزه گرم بر روی سطح فلز ایجاد می شود رنگ طوسی رنگی دارد.

سطح لایه موجود بر روی فلز به هیچ عنوان صاف و یکنواخت نیست. بنابراین از این روش برای پوشش قطعاتی استفاده می شود که در فضای باز کاربرد دارند. نظیر تیرهای برق یا دکل های مخابراتی و مخزن آبگرمکن و غیره.همچنین از این روش برای ساخت محصولاتی مانند پروفیل گالوانیزه و لوله گالوانیزه گلخانه استفاده میشود. استفاده از روش گالوانیزه گرم یکسری معایب و یکسری مزایا دارد که از جمله مزایای آن می‌ توان به ایجاد لایه ضخیم و کلفت اشاره کرد.

مزایای گالوانیزه گرم

مزایای گالوانیزه گرم سبب شده تا این روش نسبت به سایر روش ها مورد توجه قرار گیرد. از جمله انواع مزایای گالوانیزه گرم می توان به میزان مقاومت آن در برابر سایش اشاره کرد. با استفاده از این روش لایه محافظی بر روی فلز شکل می گیرد که سبب افزایش طول عمر فلز می شود. این روش ساده هزینه پایین داشته و نسبت به سایر روش ها ترجیح داده می شود. این روش قدیمی سبب ایجاد واکنش بین فولاد و روی شده و در نهایت این واکنش موجب تشکیل لایه ای اهن و روی بر روی فلز می‌ شود. بعد از اینکه از مواد خارج شد به دلیل ایجاد واکنش روی با اکسیژن لایه ای مقاوم بر روی فلز ایجاد می شود.

از جمله مراحل فرآیند گالوانیزه گرم می توان به آماده‌سازی عملیات تکمیلی و گالوانیزه نمودن اشاره کرد. به طور کلی گالوانیزه گرم برای مقاطع و قطعات فولادی مزایای قابل توجهی دارد. لایه های آلیاژ روی و آهن علاوه بر ایجاد مانعی بین فولاد و روی از نظر کاتدی سبب محافظت بیشتر فولاد در برابر عوامل گوناگون می شود. فلز گالوانیزه شده استحکام بسیار بالایی دارد. علاوه بر این چندین ویژگی پوشش گالوانیزه گرم سبب افزایش ماندگاری و دوام قطعات فلزی می شوند.

پیش گالوانیزه کردن

به طور طبیعی فلز آهن در برابر فاکتورهایی نظیر رطوبت و شرایط جوی مقاومت پایینی دارد به همین دلیل به زودی زنگ زده و فرسوده می شود. برای افزایش مقاومت فلز آهن در برابر رطوبت و شرایط آب و هوایی از روش های گوناگون استفاده می کنند. یکی از این روش ها گالوانیزه کردن با استفاده از فلز روی است. روش پیش گالوانیزه کردن بر روی فلزاتی انجام می گیرد که از قبل از شکل خاصی برخوردار هستند. مراحل اجرای این روش شبیه به روش های قبل است اما یکسری تفاوت هایی دارد. به عنوان مثال برای انجام فرآیند پیش گالوانیزه کردن در ابتدا اقدام به رول کردن ورق می کنند.

سپس ورق رول شده را در داخل حوضچه مذاب یا حمام مذاب قرار می‌ دهند و در نهایت رول را باز می کنند. تفاوت روش پیش گالوانیزه کردن با روش غوطه وری در این است که در روش غوطه وری برخلاف روش پیش گالوانیزه کردن تمام قسمت های ورق مورد نظر با فلز روی پوشانده می شود. در روش پیش گالوانیزه کردن قسمت هایی از فلز پوشش داده نمی شود و بعد از خشک کردن بدون پوشش باقی می ماند یا به عبارتی گالوانیزه نمی شوند.

گالوانیزه سرد یا الکتروگالوانیزه

فرآیند گالوانیزاسیون سرد یا الکترو گالوانیزه با روش های پیشین متفاوت است. در این روش نمک های روی را بر روی سطح فولاد قرار می دهند. در روش گالوانیزه سرد ضخامت لایه روی تنها ۲۵ میکرون است و برخلاف گالوانیزه گرم ظاهر آن براق و کاملا صاف و یکنواخت است. به دلیل ظاهر براق و صاف و یکنواختی که دارد در ساخت خودرو و سایر قطعات استفاده می شود. این روش مقرون به صرفه بوده و مواد اولیه کمتری نیاز دارد. در روش گالوانیزه سرد یا الکتروگالوانیزه با استفاده از جریان الکتریکی یون های روی بر روی فلز پایه منتقل می شوند.

در روش گالوانیزه سرد هنگامی که یون های روی که از بار مثبت برخوردار هستند در معرض جریان الکتریکی قرار می گیرند و به سطح فلز پایه چسبیده و با ایجاد لایه ای از فلز روی بر روی فولاد سبب محافظت می شوند. این روش نسبت به سایر روش ها دارای یک سری مزایا می باشد. در این روش ضخامت پوشش ایجاد شده کاملاً یکدست است بنابراین فلزاتی که تولید می شوند از لحاظ ظاهری نسبت به سایر روش ها بهتر هستند. هر چند که در این روش پوشش ایجاد شده مقاومت کمتری دارد.

تفاوت های گالوانیزه سرد و گرم

از جمله تفاوت های گالوانیزه سرد و گرم می توان به تفاوت در ضخامت لایه، نوع کاربرد، تفاوت در روش تولید، شکل ظاهری، تفاوت قیمت و در آماده سازی و… اشاره کرد. در روش گالوانیزه گرم ضخامت ایجاد شده نسبت به روش گالوانیزه سرد بیشتر است. بنابراین روش گالوانیزه گرم به دلیل داشتن ضخامت زیاد مقاومت بیشتری دارد. نوع کاربرد فولاد هایی که با استفاده از این دو روش تولید می شوند کاملا متفاوت است. دلیل این موضوع ناشی از تفاوت در ضخامت و شکل ظاهری فولاد می باشد.

فولاد هایی که با استفاده از روش گالوانیزه گرم تولید می شوند به دلیل داشتن ضخامت لایه بیشتر در فضایی که در معرض خوردگی بیشتر قرار دارند، استفاده می شوند. در روش گالوانیزه گرم فلز در حمام روی غوطه ور می شود اما در روش گالوانیزه سرد فلز پایه باید در محلول نمک روی قرار گیرد. فلز گالوانیزه سرد برخلاف گرم ظاهری براق و صاف دارد.

گالوانیزاسیون گرم از طول عمر و قیمت بیشتر برخوردار است. گالوانیزه گرم واکنش شیمیایی است اما گالوانیزه سرد واکنش فیزیکی است. گالوانیزه گرم در تعمیر و نگهداری کم هزینه بوده و قابلیت اطمینان دارد. گالوانیزه سرد در ساخت انرژی کمتری مصرف کرده و فرآیند ساخت کوتاه مدتی دارد.

عملیات تمیزکاری در روش غوطه وری

فرآیندهای تمیزکاری برای از بین بردن آلاینده ها و مواد زائد مهم تلقی می‌ شود و دارای مراحل گوناگونی است. برای شستشوی قطعات از روش غوطه وری استفاده می کنند. در این روش قطعات را در وان های مختلف قرار می دهد که حاوی مواد شستشو هستند. این قطعات به ترتیب از یک مرحله به مرحله دیگر انتقال داده می شوند. در وان ها محلول هایی برای شستشو قرار دارند. قطعات به ترتیب مراحل از یک وان به وان دیگر منتقل می شوند.

عملیات تمیز کاری در روش غوطه وری شامل سه بخش می باشد که از این سه بخش می توان به بخش آب گرم چربی گیری و فسفاته اشاره کرد. در این روش سه وان وجود دارند که ابعاد آنها اندازه قطعه است. اندازه سه وان به میزان تولید، ابعاد قطعات و جنس قطعات بستگی دارد . قطعات به وسیله جرثقیل سقفی در داخل وان ها قرار می گیرند و چند مرحله شستشوی می شوند. مراحل به شرح زیر هستند:

• آماده سازی سطح قطعات
  در عملیات آماده سازی فرآیندهایی نظیر اکسید زدایی یا اسید شویی، پاک کردن مواد و آلودگی های موجود بر روی سطح فلز و چربی زدایی انجام می گیرد. انجام عملیات آماده سازی اهمیت زیادی دارد چرا که این مرحله لازمه به دست آوردن یک پوشش با کیفیت و یکنواخت است. بنابراین سطح مقطع از هرگونه چربی و خوردگی پاک می شود. این روش بر روی خواص پوشش فسفاته تاثیر بسیار زیادی دارد. مرحله شستشوی قطعات شامل چربی زدایی، زنگبری و فسفات می شود.
  بعد از اینکه مراحل شستشوی با موفقیت پشت سر گذاشته شد قطعات در کوره خشک کن خشک می شوند و در مرحله بعدی آماده رنگ می شوند. اولین مرحله، مرحله شستشو می باشد چرا که از مهمترین مراحل در رنگ آمیزی است. قطعات باید کاملا صاف و صیقلی باشند زیرا در این صورت رنگ بهتر بر روی سطوح آنها می نشیند. در این مرحله وان ها و سیستم های خشک کن کاربرد دارند.
• مرحله ی چربی زدایی قطعات
  برای اینکه قطعات آهنی و آلومینیومی رنگ بگیرند باید با استفاده از مواد چربی گیر شستشو شوند. قطعاتی که در صنایع گوناگون استفاده می‌ شوند به مرور زمان چربی گرفته و گرد و غبار و آلودگی بر روی آنها می نشینند بنابراین تمیزکاری و چربی گیری اهمیت بالایی دارد. به همین دلسل مهم ترین مرحله ی شستشو؛ چربی گیری و تمیز کاری سطح قطعه است.
  در این مرحله تمامی جرم، آلودگی و چربی از روی سطح قطعه پاک می شوند. بعد از اتمام این مرحله در مرحله بعد برای اینکه آلودگی هایی که در اثر شستشو بر روی این قطعات وجود دارند از بین بروند قطعات آبکشی می شوند. تمیزکاری به صورت مکانیکی و شیمیایی یا هر دو انجام می گیرد.
• مکانیزم فسفاته کردن
  مرحله بعدی عملیات فسفات می باشد که بر روی سطوح فلزی انجام می گیرد و این عملیات سبب می‌ شوند تا خواص شیمیایی و فیزیکی سطح فلزات تغییر کند. برای انجام این کار در ابتدا لایه رسانا سطح فولاد عایق می شود و این کار از طریق تبدیل الکتروشیمیایی انجام می گیرد. به طور کلی عملیات فسفاته به دو صورت فسفاته کردن در محلول های آبی و محلول های غیر آبی انجام می گیرد.
  فسفات کردن محلول های آبی کاربرد بیشتری دارد و در این نوع، از محلول آبی رقیق استفاده می شود. در حمام های فسفاته ph اسیدی وجود دارند بنابراین یک محیط خورنده به حساب می آیند. هنگامی که فلز آهن با حمام های فسفاته تماس داشته باشد عملکرد آن به صورت مولتی الکترود در می آید.

مزایای گالوانیزه کردن چیست؟

گالوانیزه کردن برای قطعات فولادی یک سری مزایای قابل توجهی به دنبال دارد. با توجه به پایین بودن مقاومت فلزات در برابر شرایط محیطی مختلف این روش می‌ تواند بهترین روش برای فلزات به شمار رود. این روش مزایای محافظتی دارد. گالوانیزه علاوه بر افزایش ماندگاری فلز سبب کاهش هزینه‌ های نگهداری شده و میزان اطمینان از ماندگاری را افزایش می دهد. از طرف دیگر این روش نسبت به سایر پوشش های محافظ فولاد، هزینه اولیه کمتر و هزینه ی بلند مدت ناچیزی دارد. پوشش های گالوانیزه روی از طول عمر۵۰ سال برخوردار بوده و مقاومت بالایی در برابر عناصر خورنده دارند.

پوشش دهی گالوانیزه دارای ضخامت استاندارد هستند بنابراین عملکرد خوبی دارند. پوشش های گالوانیزه نسبت به سایر پوشش های دیگر ضخامت بیشتری دارند. این نوع پوشش، حافظ خودکار برای فولاد به شمار می رود و تمام قسمت های فولاد گالوانیزه می شود بنابراین گوشه های تیز فولادی یا حفره ها و هر مکانی که به طور کلی غیر قابل دسترسی است گالوانیزه شده و محافظت می شود. هیچ پوششی در حد گالوانیزه نیست و نمی تواند تا این حد از فلز فولاد در برابر خورندگی محافظت کند. گالوانیزه برای سازه های بزرگ و کوچک مناسب است. پوشش های دیگر توانایی پوشش همه ی قسمت ها و سطوح فلز را ندارند.

اهمیت گالوانیزاسیون چیست؟

با استفاده از فرآیند گالوانیزاسیون فلزات خاصیت ضد خوردگی می گیرند. در صورتی که ورق سیاه طی فرآیند گالوانیزاسیون قرار نگیرد هنگامی که در برابر آب و اکسیژن قرار گیرد خیلی زود مقاومت خود را از دست می دهد و خراب می شود. در این صورت ورق سیاه بدون پوشش عمر طولانی خود را از دست داده و زنگ زده و غیرقابل استفاده می شود.

برخورداری از روش گالوانیزاسیون از هزینه های احتمالی جلوگیری می کند و سبب افزایش طول عمر فلزات می شود. از طرف دیگر در فرآیند گالوانیزاسیون امکان تولید در کمترین زمان ممکن و کنترل ضخامت لایه ها وجود دارد. به علاوه سبب سهولت تهیه تجهیزات مورد نیاز می شود. گالوانیزاسیون جز روش های محافظتی شناخته می شود بگو برخلاف روش های دیگر اشکالات کمتری دارد. در حقیقت استفاده از روش های دیگر نظیر رنگ قابل اطمینان نیستند و در صورت آسیب دیدن پوشش رویی احتمال خرابی و زنگ زدگی بخش زیرین فلز و مقطع وجود دارد.

همچنین ممکن است پوشش محافظتی به دلایل گوناگون جدا شود. روش گالوانیزاسیون نسبت به سایر روش ها ترجیح داده می‌ شود چرا که دارای اشکالاتی مانند آنها نیست. فرآیند گالوانیزاسیون سبب جلوگیری از زنگ زدگی نواحی آسیب دیده ای که در معرض هوا قرار دارند می شود در حالی که این موضوع برای سایر روش ها صدق نمی شود.

معایب فرآیند گالوانیزاسیون چیست؟

فرآیند گالوانیزاسیون علاوه بر داشتن یک سری از مزایا دارای یک سری معایب نیز می باشد. به عنوان مثال انجام فرآیند و عملیات جوشکاری بر روی ورق های گالوانیزه شده برخلاف آهن معمولی سخت تر بوده و به مراتب پیچیدگی‌های بیشتری دارد. گازها و بخارهایی که ناشی از عملیات جوشکاری هستند سمی هستند و ممکن است در طول مدت سبب بروز یکسری بیماری های ریه شوند. علاوه بر این این گازها و بخار های سمی در کوتاه مدت سبب ایجاد سردرد و سرگیجه و… می شوند. بنابراین هنگام جوشکاری با ورق های گالوانیزه شده باید از ماسک های استاندارد جوشکاری استفاده شود.

مدت جوشکاری بر روی این مقاطع برای هر فرد کمتر از حالت عادی است. هر کدام از روش‌ های گالوانیزاسیون نیز یک سری معایبی دارند. به عنوان مثال کیفیت پوشش گالوانیزه گرم به پارامترهای مانند درصد خلوص روی و آماده سازی سطح قطعات بستگی دارد. همچنین قیمت و هزینه فرآیند گالوانیزاسیون تقریباً بالا است.