گالوانیزه کردن عمل پوشاندن قسمتی با لایه ای از روی است تا از آن در برابر خوردگی محافظت شود . درمان ضد خوردگی نامیده می شود . این کلمه از نام مخترع لوئیجی گالوانی (1737-1798)، فیزیکدان و پزشک ایتالیایی که گالوانیزم را کشف کرد، گرفته شده است..
در صنعت، این اصطلاح اساساً به فرآیندهای ” گالوانیزه گرم ” اشاره دارد .
مقدمه گالوانیزه گرم
تاریخچه گالوانیزه گرم
اولین حق ثبت اختراع برای گالوانیزه گرم (با غوطه وری تمام عناصر) به دهه 1840 برمی گردد . مهندس فرانسوی استانیسلاس سورل حق ثبت اختراع 1 را به دست آوردبرای این روش گالوانیزه گرم 2 . در سال 1837، موریتز هرمان فون یاکوبی، فیزیکدان و مهندس آلمانی دارای تابعیت روسی ، آبکاری را در سن پترزبورگ کشف کرد . در سال 1854، لئوپولد اودری، صنعت‌گر و شیمی‌دان، یک کارگاه الکتروشیمیایی در Auteuil ، در خیابان کویسارد 10 (امروزه خیابان Félicien David) ایجاد کرد. او موفق به مسی ماندگاری قطعات کوچک شد، سپس با اصلاح فرآیند خود، سفارش آبکاری مس گالوانیکی تمام اشیاء و بناهای تاریخی چدنی در شهر پاریس و به ویژه چندین فواره را به دست آورد .
اصل شیمیایی گالوانیزه گرم
اصل حفاظت کاتدی توسط آند قربانی است :
- روی تمایل آندی قوی‌تری نسبت به فولاد دارد و بنابراین به جای فولادی که از آن محافظت می‌کند ، اکسید می‌شود ، حتی در مواردی که فولاد در معرض محیط خارجی (خراش) قرار گیرد. کاهش اکسیژن روی فولاد صورت می گیرد و روی اکسید می شود، الکترون ها می توانند بین روی و فولاد گردش کنند.
- روی با داشتن سینتیک اکسیداسیون تقریباً 25 برابر کندتر از فولاد، اکسیداسیون به تأخیر می افتد .
فرآیندهای مختلف گالوانیزه گرم
برای گالوانیزه کردن قطعه 6 می توان از چندین فرآیند صنعتی استفاده کرد :
- گالوانیزه گرم این فرآیند همچنین امکان گالوانیزه مداوم ورق های فولادی 7 و گالوانیزه گرم توسط سانتریفیوژ 8 را فراهم می کند .
- sherardization : طرح ریزی پودر روی مذاب .
- الکتروگالوانیزه کردن؛
- اسپری حرارتی ؛
- آماتوپلاستی
لازم به ذکر است که هر فرآیندی که انتخاب می‌شود، ابتدا باید قسمتی که گالوانیزه می‌شود (از چربی، اکسیدها، رسوب ، گرد و غبار و غیره) تمیز شود، در غیر این صورت روی به‌طور ضعیف (یا اصلاً) روی قطعه رسوب نمی‌کند. قطعات کثیف»، گالوانیزه را بی اثر می کند.
پوشش روی داغ
گالوانیزه گرم یا به طور دقیق تر “گالوانیزه گرم” تکنیکی در صنعت متالورژی است که برای محافظت از یک قطعه فولاد در برابر خوردگی با استفاده از روی استفاده می شود . این فرآیند به پوشش محافظ چسبندگی، نفوذ ناپذیری و مقاومت مکانیکی می دهد. به قسمتی که با گالوانیزه درمان می شود، گالوانیزه گفته می شود .
- اصول شیمیایی
گالوانیزه گرم شامل پوشش و چسباندن فولاد با روی با غوطه ور کردن فولاد در حمام روی مذاب در دمای تقریباً 450 درجه سانتیگراد است .
این فرآیند تنها شامل رسوب روی در چند میکرومتر بر روی سطح فولاد نیست. پوشش روی از نظر شیمیایی به فولاد پایه متصل می شود، زیرا یک واکنش انتشار شیمیایی متالورژیکی بین روی و آهن یا فولاد در دمای 450 درجه سانتیگراد رخ می دهد . هنگامی که فولاد از حمام روی خارج می شود، چندین لایه از آلیاژهای روی-آهن روی سطح آن تشکیل می شود که روی حباب شده روی آن جامد می شود. این لایه‌های مختلف از آلیاژها که برخی سخت‌تر از فولاد پایه هستند، هر چه به سطح پوشش نزدیک‌تر می‌شویم، محتوای روی بالایی دارند. تصفیه باید با استاندارد ISO 1461 (“پوشش های گالوانیزه گرم روی محصولات ساخته شده از چدن و فولاد”) 9 مطابقت داشته باشد .
در سال 2014، حدود 55 سایت گالوانیزه گرم صنعتی در فرانسه 2 وجود داشت . آنها سالانه حدود 600000 تن فولاد را گالوانیزه می کنند که 45 درصد آن برای ساختمان ( قاب ها ، فلزکاری ، عناصر حفاظ و غیره) است. کاربردهای دیگر مربوط به مبلمان خیابانی ( روشنایی عمومی ، علائم ، موانع و موانع تصادف )، انرژی، حمل و نقل (از جمله حامل های زنجیره ای ) و پشتیبانی های مختلف، به ویژه در استخرهای شنا یا در دریا، به عنوان مثال در یک محیط مرطوب به خصوص تهاجمی و/یا حاوی کلر است. ، در تصفیه خانه های آب یا تصفیه خانه های فاضلاب و یا در ساختمان های دامداری، در جو اسیدی 10 .
فرآیند آبکاری روی گرم روی محصولات نهایی (به سفارش)
استفاده از پوشش روی با گالوانیزه کردن، فقط غوطه ور کردن یک قطعه فولادی در حمام روی مذاب نیست. گالوانیزه کردن محصولات نهایی به صورت مرحله ای انجام می شود.
فرآیند درخواست گالوانیزه گرم
گالوانیزه کردن محصولات نهایی شامل 8 مرحله اصلی است:
- چربی زدایی، که هدف آن حذف تمام کثیفی ها و چربی هاست که از حل شدن اکسیدهای سطحی آهن جلوگیری می کند. چربی زدایی در حمام های حاوی کربنات سدیم یا سودا با افزودن مواد شوینده و سورفکتانت در دمای 60 درجه سانتی گراد / 80 درجه سانتی گراد انجام می شود . گاهی اوقات می توان از چربی زداهای اسیدی استفاده کرد.
- شستشو، که پس از چربی زدایی انجام می شود تا عملیات زیر را آلوده نکند.
- ترشی، که هدف آن حذف رسوب و سایر اکسیدهای موجود در سطح فولاد است. ترشی در محلول اسید کلریدریک رقیق شده در دمای اتاق، با افزودن یک بازدارنده انجام می شود که به جلوگیری از حمله به فولاد در زمانی که بدون اکسیدهای آن است، کمک می کند. محلول‌های اسید سولفوریک گاهی اوقات با این مضرات استفاده می‌شوند که در دمای 70 درجه سانتیگراد اجرا می‌شوند و نیاز به گرمایش دارند. جداسازی مکانیکی ( شات بلاست ) گاهی اوقات می تواند جایگزین سلب کشی شیمیایی شود ، به ویژه در مورد چدن ، به منظور از بین بردن سیلیس موجود در سطح.
- شستشو، همچنین پس از جداسازی به منظور شستشوی قسمت هایی از نمک های آهن و آثار اسیدی که عملیات زیر را آلوده می کند، انجام می شود.
- شار، که از اکسید شدن مجدد فولاد قبل از ورود به حمام روی جلوگیری می کند. تجزیه شار همچنین به تقویت واکنش متالورژیکی آهن/روی هنگامی که قطعه در حمام روی غوطه ور می شود کمک می کند. شار با استفاده از محلول آبی کلرید روی و کلرید آمونیوم به دمای 60 درجه سانتیگراد انجام می شود .
- خشک کردن، در کوره انجام می شود تا از پاشیدن روی در هنگام غوطه ور شدن قطعه جلوگیری شود.
- آبکاری روی داغ (آتش). قطعات در حمام روی مذاب در دمای 450 درجه سانتیگراد غوطه ور می شوند . زمان غوطه وری بسته به اهمیت بار، ابعاد و ضخامت قطعات متفاوت است: از 3 تا 4 دقیقه برای قطعات با شکل ساده، و از 10 تا 15 دقیقه برای مجموعه های عظیم یا بدنه های توخالی با ابعاد بزرگ. به دلایل زیست محیطی، سرب که قبلا استفاده می شد، اکنون با قلع در حمام های روی جایگزین شده است. آلومینیوم نیز وجود دارد (کمتر از 0.01٪). قلع به دلیل توانایی آن در افزایش سیالیت روی استفاده می شود در حالی که آلومینیوم به جلوگیری از اکسیداسیون سطح حمام کمک می کند و باعث درخشندگی می شود. سایر عناصر اضافی ( به عنوان مثال نیکل ، بیسموت ) نیز می توانند در حمام ادغام شوند. آنها، در میان چیزهای دیگر، بر روی واکنش آهن-روی که در طی این عملیات رخ می دهد، عمل می کنند.
- خنک کننده و کنترل قطعات گالوانیزه در هوای آزاد خنک شده و بررسی می شوند.
برای محافظت از یک تن فولاد در برابر خوردگی به طور متوسط 60 تا 70 کیلو روی نیاز است. شکل زیر مراحل مختلف گالوانیزه کردن محصولات نهایی را نشان می دهد.
محافظت در برابر خوردگی که فراتر از یک رسوب ساده روی است
گالوانیزه گرم فقط رسوب روی روی سطح فولاد نیست. پوشش روی از نظر متالورژیکی به فولاد پایه متصل می شود زیرا یک واکنش انتشار متالورژیکی بین روی و آهن رخ می دهد.
هنگامی که فولاد از حمام خارج می شود، چندین لایه از آلیاژهای روی-آهن روی سطح آن تشکیل شده است که روی حباب شده روی آن جامد می شود. این لایه‌های مختلف از آلیاژها که سخت‌تر از فولاد پایه هستند، با نزدیک‌تر شدن به سطح پوشش، محتوای روی بیشتری دارند.
بنابراین، این ویژگی مرتبط با فرآیند گالوانیزه، چسبندگی پوشش محافظ، نفوذناپذیری و مقاومت مکانیکی را ارائه می دهد .
علاوه بر این، ضخامت این پوشش بیشتر از ضخامت به دست آمده با سایر تکنیک های حفاظتی است.
تکنیکی مبتنی بر انتخاب مرتبط فولاد گالوانیزه گرم
پوشش یک قسمت گالوانیزه گرم (ضخامت، ساختار و ظاهر) عمدتاً بسته به ترکیب فولاد متفاوت است. محتوای سیلیکون و فسفر آن نقش مهمی در واکنش پذیری آن با روی مایع دارد.
از این رو اهمیت انتخاب فولادی که می خواهید گالوانیزه کنید. استاندارد NF A 35-503 (2008) بسته به محتوای این دو عنصر، 3 دسته فولاد مناسب برای گالوانیزه را تعریف می کند.
فولادهای رده A و B معمولاً واکنش پذیر هستند: پس از گالوانیزه کردن، ظاهر یکنواخت زیبایی با ضخامت حداقل مطابق با استاندارد NF EN ISO 1461 دارند.
استاندارد AFNOR NF 35-503: آنچه باید به خاطر بسپارید :
این عناصر صرفاً نشانگر هستند.
فولادهای رده C واکنش پذیرتر هستند: ظاهر آنها پس از گالوانیزه کدرتر است، با احتمال لکه‌دار یا خاکستری ناهموار، بدون تاثیر بر مقاومت در برابر خوردگی. ضخامت ها به 120 تا 200 میکرون یا حتی بیشتر می رسد. آنها می توانند از 200 میکرون برای قطعاتی که به زمان غوطه وری طولانی تری نیاز دارند، تجاوز کنند.
(*) طبقه بندی فولادها بر اساس محتوای سیلیکون و فسفر آنها
با توافق با سفارش، می توان آنالیز روی محصول را انجام داد.
فرآیند گالوانیزه صنعتی (فقط برای گالوانیزه مداوم کویل های فولادی)
تمیز کردن سطح
برای گالوانیزه کردن یک قطعه باید بدون عیب و نقص و عاری از کثیفی ( رسوب ، گریس ) باشد. برای جداسازی آن دو روش اصلی وجود دارد: اسید استریپینگ ( کلریدریک یا سولفوریک ) و شات بلاست:
- ترشی اسید شامل خاموش کردن قطعه برای چند ساعت (بسته به محتوای اسید حمام ترشی) در حمام اسیدی است که یک معرف به آن اضافه می شود. این رایج ترین روش است زیرا اجازه می دهد تا چند صد کیلوگرم در یک عملیات جدا شود. این فرآیند ارزان است اما برای قطعات با کیفیت بالا (به عنوان مثال کلاس 10.9) نامناسب است زیرا اسید باعث ضعیف شدن مواد می شود.
- شات بلاست ارسال گرانول های فولادی کوچک با سختی های مختلف با سرعت بسیار بالا بر روی قطعه است. در قطعات با کیفیت بالا الزامی است. کیفیت بهتر است اما قیمت تمام شده بالاتر و مقادیر پردازش شده کمتر است.
گالوانیزه و بسته بندی (فقط برای گالوانیزه مداوم)
خطوط گالوانیزه گرم پیوسته از عناصر زیر تشکیل شده است:
- باز کردن (تغذیه کلاف های فولادی)؛
- قیچی؛
- جوشکار (همه قرقره ها برای اطمینان از تداوم حضور نوار در خط تولید جوش داده می شوند).
- چربی زدایی (چسبندگی خوب پوشش آینده را تضمین می کند)؛
- برج حلقه (اطمینان از تداوم منبع تغذیه در صورت خاموش شدن بخش ورودی)؛
- کوره بازپخت مداوم برای اطمینان از تبلور مجدد فولاد که خواص مکانیکی خوبی به آن می دهد.
- حمام روی ؛
- ریسندگی و خشک کردن؛
- عبور پوست ;
- برج حلقه (اطمینان از تداوم حرکت در بخش مرکزی هنگامی که بخش خروجی متوقف می شود).
- غرفه بازرسی ( دوربین تشخیص شکل و بازرسی بصری) که هدف آن بررسی انطباق محصول گالوانیزه (عدم نقص) است.
- روغنی و مارک دار؛
- قیچی ;
- بادگیر;
مشخصات قطعات گالوانیزه گرم سفارشی
ضخامت این پوشش بیشتر از ضخامت به دست آمده با سایر تکنیک های حفاظتی است. به عنوان مثال، برای استانداردهای EDF / SNCF در فرانسه، ضخامت روکش روی 70 میکرومتر است. استاندارد EN ISO 1461 حداقل 55 میکرومتر برای فولادهای با ضخامت بین 1.5 تا 3 میلی متر ، 70 میکرومتر برای فولادهای با ضخامت بین 3 تا 6 میلی متر و 85 میکرومتر برای فولادهای با ضخامت بیشتر در 6 میلی متر تعیین می کند .
خاصیت فداکاری گالوانیزه عامل مهمی در انتخاب این فرآیند است. در واقع، اگر فلز بر روی یک قطعه گالوانیزه گرم قرار گیرد، واکنش بین آهن (Fe + ) و روی (Zn- ) به این معنی است که قسمت زنده با رسوب نمک روی بهبود می یابد.
انجمن گالوانیزه کننده آمریکا مقاومت در برابر خوردگی فلزات گالوانیزه را به شرح زیر می دهد:
- محیط صنعتی: 65 ساله;
- محیط گرمسیری: 70 سال;
- محیط حومه شهر: 85 سال;
- منطقه روستایی: 120 سال.
پس از کار انجام شده توسط انجمن Galvazinc ، دو جدول را مشاهده خواهید کرد که طول عمر و سرعت خوردگی مورد انتظار را با توجه به محیط های مختلفی که فولاد گالوانیزه ممکن است در معرض آن قرار گیرد را نشان می دهد:
- صنعتی؛
- ملوان؛
- شهری ؛
- روستایی.
گالوانیزه سرد وجود ندارد
این یک نام اشتباه برای الکتروگالوانیزه است . این اصطلاح اغلب برای رنگ های اسپری استفاده می شود که اغلب حاوی پودر آلومینیوم یا پودر روی در مقادیر بسیار کم هستند. با این سیستم، بین فلزی، یعنی واکنش (مخلوط) بین آهن و روی ایجاد نمی شود. سایر صنایع نیز ممکن است از این اصطلاح برای رسوبات روی از طریق یک فرآیند الکترولیتی به نام الکتروگالوانیزه کردن استفاده کنند.
گالوانیزه گریز از مرکز
عمومی
گالوانیزه گرم دارای مزایایی است که دامنه کاربرد آن همچنان در حال گسترش است. بیشتر و بیشتر قطعات کوچک (قطعات چفت و بست، پیچ، میله های رزوه دار و غیره) گالوانیزه گرم می شوند.
تکنیک مورد استفاده برای این نوع تولید گالوانیزه گریز از مرکز است که به آن گالوانیزه اسپین نیز می گویند.
فرآیندهای گالوانیزه گرم
قطعاتی که قرار است گالوانیزه شوند، به جای آویزان شدن بر روی وسایل و یا آویزان شدن زیر تاب، به صورت دسته‌ای در سبدها چیده می‌شوند و در خروجی از حمام روی سانتریفیوژ می‌شوند. مزایای سانتریفیوژ :
- تمام ویژگی های سنتی گالوانیزه گرم برای قطعات کوچک؛
- کیفیت قابل توجه پایان؛
- قیمت بسیار رقابتی؛
- یک تکنیک منحصر به فرد برای گالوانیزه کردن میله های رزوه ای توسعه یافته است.
Sherardization گالوانیزه گرم
Sherardization روشی است که توسط Sherard Cowper Cowles در آغاز قرن بیستم ابداع شد . این فرآیند ترموشیمیایی ضد خوردگی شامل انتشار و نفوذ روی به داخل فولاد است. Sherardization به دست آوردن یک پوشش از نوع آلیاژ آهن-روی از دو لایه آلیاژ آهن-روی، لایه گامای نیمه پراکنده که حاوی 21 تا 28 درصد آهن و لایه دلتا فشرده که حاوی 8 تا 10 درصد آهن است، امکان پذیر است.
فرآیند Sherardization
در طی شراردسازی، قطعات فاز جامد از 380 تا 450 درجه سانتیگراد در یک جعبه بسته که با چرخش آهسته در حضور پودر روی و یک ماده بی اثر هدایت می شود، گرم می شوند. فولادهای کربنی بدون آلیاژ، فولادهای HR، مواد متخلخل، آهن و چدن بسیار مناسب هستند.
چندین پس پردازش را می توان انجام داد:
- غیرفعال سازی بدون کروم VI ، روکش خاکستری.
- یک روکش آلی معدنی، پرداخت مشکی؛
- یک پرداخت روغن کاری شده
برنامه های کاربردی Sherardization
Sherardization یک درمان ضد خوردگی و ضد سایش است و کاربردهای زیادی در صنعت دارد:
- پیچ، پیچ و مهره کلاسیک و با استحکام بالا؛
- زنجیر؛
- حفاظ ایمنی جاده؛
- صنایع دریایی، دریایی و زیردریایی؛
- صنعت ساخت و ساز.
مزایا Sherardization
Sherardization دارای مزایای زیر است:
- مقاومت طولانی در برابر اسپری نمک ؛
- مقاومت سایشی بالا؛
- عدم وجود شکنندگی توسط هیدروژن؛
- چسبندگی خوب به چدن؛
- انطباق خوب با ابعاد ابعادی قطعه به دلیل ضخامت کم پوشش.
جنبه های زیست محیطی گالوانیزه گرم
با توجه به انجمن Galvazinc (انجمن گالوانیزرها)، تعادل زیست محیطی مواد مورد توجه است، زیرا گالوانیزه گرم، اگرچه انرژی و مواد شیمیایی مصرف می کند، “در مقایسه با سایر فرآیندهای ضد خوردگی مانند رنگ ها، از نظر انرژی دو برابر بیشتر است . مقرون به صرفه تر، در طول عمری که 60 سال در نظر گرفته می شود […] به دلیل عدم نگهداری کامل مورد نیاز در قسمت های تحت درمان، بدون اینکه هر 15 سال یکبار رنگ آمیزی مجدد انجام شود. » 10 .
طول عمر قطعات گالوانیزه نیز طولانی تر خواهد بود، به خصوص در تهاجمی ترین محیط ها. پنج پارامتر بر پدیده – اجتناب ناپذیر – خوردگی تأثیر می گذارد: دما، رطوبت سنجی، میزان بارش، غلظت آلاینده ها (نوع SO2 ) و سطح کلر. بسته به موقعیت مکانی، تهاجمی بودن جو می تواند طول عمر قطعه را به نصف کاهش دهد. درمان موضعی با استفاده از رنگ دوبلکس ویژه همیشه امکان پذیر است تا عمر عناصر در معرض دید را حدود ده سال افزایش دهد.
منابع گالوانیزه گرم
این تعریف از وب سایت انجمن فرانسوی توسعه گالوانیزه GALVAZINC [ بایگانی ] ( استاندارد ISO 1461 ) و وب سایت متخصص گالوانیزه Galva Union SA [ آرشیو ] آمده است . این سایت همچنین ویدیوهایی در مورد فرآیندهای گالوانیزه کردن موجود در کتابخانه رسانه سایت ارائه می دهد. به طور خاص ویدیو گالوانیزه داغ با سانتریفیوژ را ببینید [ آرشیو ] . همچنین به وب سایت گروه PRESTIA [ آرشیو ] (عضو Galvazinc) و Galva Atlantique [ آرشیو ] (عضو Galvazinc) مراجعه کنید.