الکتروگالوانیزاسیون چیست؟!

گالوانیزه یا الکتروگالوانیزاسیون فرایند استفاده از پوشش روی روی فولاد یا آهن برای جلوگیری از زنگ زدگی است. متداول ترین روش گالوانیزه گرم است، که در آن قطعات در حمامی از روی داغ مذاب غوطه ور می شوند. در این نوشته از نانوپلاس قصد داریم موارد زیر را بررسی کنیم:

1. اقدام حفاظتی
2. تاریخ و ریشه شناسی
3. روش
4. خوردگی نهایی
5. فولاد ساختمانی گالوانیزه
6. لوله کشی گالوانیزه

اقدام حفاظتی

گالوانیزه از آهن یا فولاد زیرین به روشهای اصلی زیر محافظت می کند:

• پوشش روی، در صورت سالم بودن، از رسیدن مواد خورنده به فولاد یا آهن زیرین جلوگیری می کند.
• آبکاری اضافی مانند پوشش تبدیل کرومات ممکن است برای فراهم آوردن غیرفعال شدن سطح بیشتر به مواد بستر اعمال شود.
• روی به عنوان یک فلز قربانی برای محافظت از آهن یا فولاد زیرین عمل می کند و بنابراین به عنوان یک آند قربانی عمل می کند. در صورت آشکار شدن فلز زیرین، حفاظت می تواند تا زمانی که روی به اندازه کافی نزدیک باشد تا به صورت الکتریکی متصل شود ادامه یابد. پس از مصرف تمام روی در ناحیه نزدیک، خوردگی موضعی فلز پایه می تواند رخ دهد.

تاریخ و ریشه شناسی: میخ های گالوانیزه

اولین نمونه شناخته شده از آهن گالوانیزه توسط اروپایی ها در زره هندی قرن هفدهم در مجموعه موزه اسلحه خانه سلطنتی روبرو شد.  ریشه شناسی گالوانیزه از طریق فرانسوی از نام دانشمند ایتالیایی لوئیجی گالوانی است. با این حال، این یک شکل گیری مبهم است. گالوانی هیچ نقشی در پوشش روی نداشت.

اولین استفاده از این اصطلاح در اواخر قرن ۱۸ در زمینه تحقیقات علمی و پزشکی توسط گالوانی انجام شد و به معنای تحریک عضله با استفاده از جریان الکتریکی بود. اگرچه گالوانی اولین کسی بود که این موضوع را مطالعه کرد، اما الساندرو ولتا بود که سپس درک بهتری از علت و معلول آن پیدا کرد. توضیح گالوانی در مورد “برق حیوانات” به عنوان علت با اختراع باتری الکتریکی ولتا و استفاده از آن برای تحریک بافت حیوان جایگزین شد. علیرغم جایگزینی نتایج تجربی او ، این نام گالوانی بود نه نام ولتا که با این زمینه مرتبط شد. اصطلاح “گالوانیزه” همچنان به صورت استعاری از هر محرکی که منجر به فعالیت شخص یا گروهی از افراد شود ، استفاده می شود، مانند “گالوانیزه شدن در عمل” به معنی تحریک شخص یا گروهی راضی به اقدام.

در کاربردهای مدرن، اصطلاح “گالوانیزه” عمدتا با پوشش های روی همراه بوده است، بدون در نظر گرفتن سایر فلزات. رنگ گالوانیک ، پیش ساز گالوانیزه گرم ، توسط استانیسلاس سورل، پاریس ، در ۱۰ ژوئن ۱۸۳۷، به عنوان واژه ای از حوزه ای بسیار شیک از علم معاصر، علیرغم هیچ ارتباط آشکاری با آن، ثبت شد.

مواد و روش ها 

گالوانیزه گرم یک لایه ضخیم و قوی از آلیاژهای آهن روی را روی سطح یک مورد فولاد رسوب می دهد. در مورد بدنه های خودرو، که در آن پوشش های تزئینی رنگ بیشتری اعمال می شود، شکل نازک تری از گالوانیزه با الکتروگالوانیزه اعمال می شود. فرایند گرمابی عموماً قدرت را در مقیاس قابل اندازه گیری کاهش نمی دهد ، [به نقل از] به استثنای فولادهای با مقاومت بالا (> 1100 مگاپاسکال) که در آن ها شکنندگی هیدروژن می تواند مشکل ساز شود. این کمبود ملاحظاتی است که بر تولید طناب سیم و سایر محصولات با استرس زیاد تأثیر می گذارد.

حفاظت ارائه شده توسط گالوانیزه گرم برای محصولاتی که دائما در معرض مواد خورنده مانند اسیدها، از جمله باران اسیدی در مصارف بیرونی قرار می گیرند، کافی نیست. برای این کاربردها، فولاد ضد زنگ گران تر ترجیح داده می شود. برخی از میخ های ساخته شده امروزه گالوانیزه هستند. با این وجود، آبکاری برای بسیاری از کاربردهای بیرونی به تنهایی مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا ارزان تر از پوشش روی گرم است و در هنگام جدید خوب به نظر می رسد. دلیل دیگر عدم استفاده از پوشش روی داغ این است که برای پیچ و مهره های اندازه M10 (US 3/8 “) یا کوچکتر، پوشش ضخیم غوطه ور گرم بیش از حد نخ ها را پر می کند، که باعث کاهش مقاومت می شود (زیرا اندازه فولاد قبل از پوشش باید برای اتصال اتصالات به هم کاهش یابد). این بدان معناست که برای خودروها، دوچرخه ها و بسیاری دیگر از محصولات مکانیکی سبک، جایگزین عملی پیچ و مهره های آبکاری، پوشش روی گرم نیست، بلکه ساخت اتصالات از فولاد ضد زنگ یا تیتانیوم.

اندازه بلورها (دانه ها) در پوشش های گالوانیزه یک ویژگی قابل مشاهده و زیبایی است که به “spangle” معروف است. با تغییر تعداد ذرات افزوده شده برای هسته زایی ناهمگن و میزان خنک شدن در یک فرآیند گرمازدگی، می توان این قوس را از سطحی ظاهراً یکنواخت (بلورهای بسیار کوچک که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند) تا دانه های چند سانتیمتر تنظیم کرد. کریستال های قابل مشاهده در سایر مواد مهندسی ، حتی اگر معمولاً وجود داشته باشند، کمیاب هستند.

گالوانیزه انتشار حرارتی یا Sherardizing، یک پوشش انتشار روی روی مواد مبتنی بر آهن یا مس را فراهم می کند. قطعات و پودر روی در یک درام دوار مهر و موم شده به هم می ریزد. در حدود ۳۰۰ درجه سانتی گراد (۵۷۲ درجه فارنهایت)، روی در زیرلایه پخش می شود تا آلیاژ روی تشکیل شود. آماده سازی سطح اولیه کالا را می توان با انفجار شات انجام داد. این فرایند به عنوان “گالوانیزه خشک” نیز شناخته می شود، زیرا هیچ مایعی در آن دخیل نیست. این می تواند از مشکلات احتمالی ناشی از شکنندگی هیدروژن جلوگیری کند. ساختار کریستالی خاکستری مات رنگ پوشش روی دارای چسبندگی خوبی به رنگ، پوشش های پودری یا لاستیک است. این یک روش ترجیحی برای پوشش فلزات کوچک و پیچیده شکل و برای صاف کردن سطوح ناهموار روی مواردی است که از فلز متخلخل تشکیل شده است.

الکتروگالوانیزه فرایندی است که طی آن یک لایه روی به منظور محافظت در برابر خوردگی به فولاد متصل می شود. این فرآیند شامل آبکاری، جریان الکتریسیته از طریق محلول نمک/روی با آند روی و هادی فولادی است. چنین آبکاری یا روی آبکاری آلیاژ روی، بر اساس تناژ آبکاری شده در سال ، موقعیت غالب را در بین سایر گزینه های فرآیند آبکاری حفظ می کند. طبق گزارش انجمن بین المللی روی ، سالانه بیش از ۵ میلیون تن برای گالوانیزه گرم و آبکاری استفاده می شود. آبکاری روی در آغاز قرن بیستم توسعه یافت. در آن زمان، الکترولیت بر پایه سیانید بود. یک نوآوری قابل توجه در دهه ۱۹۶۰ با معرفی اولین الکترولیت بر اساس کلرید اسید رخ داد. در دهه ۱۹۸۰ شاهد بازگشت الکترولیت های قلیایی بودیم، فقط این بار، بدون استفاده از سیانید. متداول ترین فولاد نورد سرد الکتروگالوانیزه فولاد SECC است. در مقایسه با گالوانیزه گرم، روی آبکاری شده مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد:

1. رسوبات با ضخامت کمتر برای دستیابی به عملکرد قابل مقایسه
2. در دسترس بودن پوشش تبدیل گسترده تر برای افزایش عملکرد و گزینه های رنگ
3. رسوبات روشن تر و جذاب تر

تاریخچه

آبکاری روی توسعه داده شد و همچنان در حال تکامل است تا چالش برانگیزترین محافظت در برابر خوردگی، دما و مقاومت در برابر سایش را برآورده کند. آبکاری روی در سال ۱۸۰۰ اختراع شد اما اولین رسوبات روشن تا اوایل دهه ۱۹۳۰ با الکترولیت قلیایی سیانید بدست نیامد. خیلی بعدتر، در سال ۱۹۶۶، استفاده از حمام های کلرید اسید روشنایی را حتی بیشتر کرد. آخرین توسعه مدرن در دهه ۱۹۸۰ با نسل جدید روی بدون قلیایی و بدون سیانید رخ داد. دستورالعمل های اخیر اتحادیه اروپا برای خودرو، سایر تولید کنندگان تجهیزات اصلی (OEM) و تولید کنندگان تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی را از استفاده از کروم شش ظرفیتی (CrVI) منع می کند. این دستورالعمل ها، همراه با افزایش الزامات عملکرد توسط OEM ، منجر به افزایش استفاده از روی قلیایی، آلیاژهای روی و پوشش های تبدیل سه بعدی پرشور با عملکرد بالا شده است.

در طول دهه ۱۹۸۰ با اولین رسوبات قلیایی Zn/Fe (99.5٪/۰.۵٪) و رسوبات روی/نیکل (۹۴٪/۶٪) استفاده شد. اخیراً، تقویت مشخصات خوردگی خودروسازان اصلی اروپایی و دستورالعمل خودروهای پایان عمر (منع استفاده از پوشش تبدیل کروم شش ظرفیتی (CrVI)) نیازمند استفاده بیشتر از روی یا نیکل قلیایی حاوی بین ۱۲ تا ۱۵ بود. ٪ Ni (روی/نیکل ۸۶/۱۴). فقط روی/نیکل (۸۶٪/۱۴٪) آلیاژی است در حالی که میزان کمتر آهن ، کبالت و نیکل منجر به رسوب همزمان می شود. روی/نیکل (۱۲ تا ۱۵ درصد) در الکترولیت های اسیدی و قلیایی به عنوان فاز کریستالی گاما از نمودار فاز دوتایی Zn-Ni آبکاری شده است.

فرآیندهای الکتروگالوانیزاسیون

محافظت در برابر خوردگی ناشی از لایه روی الکترودیوز شده در درجه اول به دلیل انحلال پتانسیل آندی روی در برابر آهن (در اغلب موارد بستر) است. روی به عنوان یک آند قربانی برای محافظت از آهن (فولاد) عمل می کند. در حالی که فولاد به ESCE = -400 mV نزدیک است (پتانسیل به الکترود استاندارد کالومل اشباع (SCE) اشاره می کند، بسته به ترکیب آلیاژ، روی آبکاری شده با ESCE = -980 میلی ولت بسیار آندی تر است. فولاد از خوردگی توسط کاتدی محافظت می شود. پوشش ها (کروم شش ظرفیتی (CrVI) یا کروم سه ظرفیتی (CrIII) بسته به الزامات OEM) برای افزایش شدید حفاظت در برابر خوردگی با ایجاد یک لایه بازدارنده اضافی از هیدروکسیدهای کروم و روی استفاده می شود. ضخامت این فیلم های اکسیدی از ۱۰ نانومتر است برای نازک ترین آبی/شفاف برای ضخیم ترین کرومات سیاه تا ۴ میکرومتر فعال می شود.

علاوه بر این، مقالات روی آبکاری شده ممکن است پوشش بالایی برای افزایش بیشتر حفاظت در برابر خوردگی و اصطکاک دریافت کنند.

فرآیندهای آلیاژی

محافظت در برابر خوردگی در درجه اول به دلیل انحلال پتانسیل آندی روی و آهن است. روی به عنوان یک آند قربانی برای محافظت از آهن (فولاد) عمل می کند. در حالی که فولاد نزدیک به -۴۰۰ میلی ولت است، بسته به ترکیب آلیاژ، روی آبکاری شده با ۹۸۰ میلی ولت بسیار آندی است. فولاد با حفاظت کاتدی از خوردگی محافظت می شود. آلیاژ روی با کبالت یا نیکل در سطوح کمتر از ۱ minimal حداقل تأثیر را بر روی پتانسیل دارد. اما هر دو آلیاژ ظرفیت لایه روی را برای ایجاد یک فیلم کرومات با پوشش تبدیل بهبود می بخشد. این امر باعث افزایش بیشتر محافظت در برابر خوردگی می شود.

از سوی دیگر روی/ یا نیکل بین ۱۲ تا ۱۵ درصد نیکل (Zn/Ni 86/14) دارای پتانسیل حدود -۶۸۰ میلی ولت است که به کادمیوم -۶۴۰ میلی ولت نزدیکتر است. در طول خوردگی، حمله روی ترجیح داده می شود و زدایی زدایی منجر به افزایش مداوم پتانسیل به سمت فولاد می شود. به لطف مکانیسم خوردگی، این آلیاژ حفاظت بسیار بیشتری نسبت به سایر آلیاژها ارائه می دهد.

به دلایل هزینه، بازار موجود بین Zn/Fe قلیایی (۹۹.۵//۰.۵٪) و Zn/Ni قلیایی (۸۶//۱۴ divided) تقسیم می شود. استفاده از Zn/Co قلیایی و اسیدی سابق (۹۹.۵//۰.۵)) از مشخصات محو می شود زیرا Fe نتایج مشابهی را با دغدغه زیست محیطی کمتر ارائه می دهد. روی/نیکل سابق (۹۴//۶)) که ترکیبی از روی خالص و فاز گامای کریستالوگرافی روی/نیکل (۸۶//۱۴)) بود، از مشخصات اروپایی حذف شد. یک مزیت خاص روی/نیکل قلیایی (۸۶//۱۴) شامل عدم شکنندگی هیدروژن با آبکاری است. [توسط چه کسی] ثابت شد که اولین هسته روی فولاد با نیکل خالص شروع می شود و این لایه قبل از روی-نیکل به ضخامت ۲ نانومتر آبکاری شده است. این لایه اولیه از نفوذ هیدروژن به درون لایه فولادی جلوگیری می کند، بنابراین از مشکلات جدی مرتبط با شکنندگی هیدروژن جلوگیری می کند. ارزش این فرآیند و مکانیزم شروع برای فولاد با استحکام بالا، فولادهای ابزار و دیگر بسترهای حساس به شکنندگی هیدروژن بسیار مفید است.

روی/نیکل اسیدی جدید (۸۶//۱۴)) توسعه یافته است که رسوبات درخشان تری ایجاد می کند اما توزیع فلز کمتری نسبت به سیستم قلیایی ارائه می دهد و بدون لایه زیرین نیکل فوق الذکر، عملکرد یکسانی را از نظر شکنندگی هیدروژن ارائه نمی دهد. علاوه بر این، تمام آلیاژهای روی فیلم های جدید تبدیل بدون پوشش CRVI را دریافت می کنند که اغلب برای بالا بردن حفاظت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و کنترل ضریب اصطکاک از یک لایه بالا استفاده می شود.

درباره ی چشمه نور

کمپانی چشمه نور است با قدمتی ۳۰ ساله میباشد ؛ همه ی محصولات این شرکت دارای گارانتی ۱۲ ماهه میباشند،  برای مشاهده ی آن ها میتوانید به سایت دکورشاپ مراجعه فرمایید.

امروزه ممکن است  به دلیل مشغله ی کاری امکان خرید حضوری و یا حتی مشاهده ی مدل ها برایتان مشکل شده باشد ؛  یکی از سایت های معتبر که امکان خرید اینترنتی  را برایتان ایجاد کرده است ، دکورشاپ میباشد .

البته این شرکت برای راحتی بیشتر شما ، امکان خرید اقساطی حتی بدون ضامن را در سایت فراهم کرده است و در صورتی که برای انتخاب محصول به مشکلی برخورد کردید میتوانید از پشتیبان های دکورشاپ به صورت رایگان مشاوره بگیرید .

برای مشاوره ی رایگان با شماره ی ۵۵۰۴۰۷۵۰-۰۲۱ تماس بگیرید.

برای مطالعه ی مطالب بیشتر درباره ی موضوعاتی مانند آبکاری و نانو میتوانید به وبلاگ نانوپلاس مراجعه کنید و پاسخ بسیاری از سوالات خود را بیابید.