فرآیند آبکاری گالوانیزه؛از تعریف تا اجرا
آبکاری گالوانیزه یکی از روش‌های مؤثر و پرکاربرد در صنعت است که برای محافظت از فلزات در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی به کار می‌رود. این فرآیند با ایجاد یک لایه نازک از روی (Zinc) بر سطح فلز، مقاومت آن را در برابر عوامل محیطی نظیر رطوبت، اکسیداسیون و مواد شیمیایی افزایش می‌دهد. از سازه‌های بزرگ ساختمانی گرفته تا تجهیزات صنعتی و قطعات خودرو، آبکاری گالوانیزه به دلیل دوام بالا و اقتصادی بودن، جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است. در این مقاله به بررسی دقیق‌تر این فرآیند خواهیم پرداخت.
آبکاری گالوانیزه چیست؟
آبکاری گالوانیزه، فرآیندی که با پوشش‌دهی آهن یا فولاد توسط فلز روی، از این فلزات در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی محافظت می‌کند، یکی از دستاوردهای بی‌بدیل صنعت است. در این روش، جسم فلزی به دل حمام روی مذاب فرو می‌رود، جایی که در دمای بالا روی با سطح فلز پیوند خورده و همچون سدی نفوذناپذیر در برابر رطوبت و عناصر خورنده عمل می‌کند. این فرآیند فولاد را به ماده‌ای مقاوم و ماندگار در برابر چالش‌های سخت طبیعت، از سازه‌های بیرونی گرفته تا نرده‌ها و سقف‌ها، تبدیل می‌کند.
پوشش روی، همان‌گونه که یک سپر محافظ بر بدن آهن می‌نشیند، نه تنها از زنگ‌زدگی اتصالات جلوگیری می‌کند، بلکه دوام آن‌ها را نیز تا سالیان طولانی تضمین می‌کند. اتصالات گالوانیزه، همچون پیچ‌ها و مهره‌های مقاوم، نیاز به نگهداری کمتری دارند و شما را از نگرانی‌های مداوم درباره زنگ‌زدگی و خوردگی آزاد می‌کنند. علاوه بر این، آبکاری گالوانیزه هزینه‌ای به مراتب کمتر نسبت به روش‌های دیگر محافظت در برابر خوردگی دارد.
با این حال، حتی سپر فولادین گالوانیزه نیز خالی از محدودیت نیست. گاه ممکن است پوشش روی در اثر خراش یا آسیب‌دیدگی از میان برود و فلز زیرین را به خوردگی بسپارد. همچنین، این پوشش ممکن است در گذر زمان در مواجهه با برخی مواد شیمیایی تحلیل رود و کارایی خود را از دست دهد.
به طور کلی، آبکاری گالوانیزه همچون حفاظی مطمئن و کارآمد برای آهن و فولاد عمل می‌کند و به دلیل ویژگی‌های بی‌نظیرش، در صنایع و کاربردهای مختلف جایگاهی برجسته دارد. این فرآیند در دو نوع گالوانیزه گرم و سرد یا الکترودی انجام می‌گیرد و هر یک از این روش‌ها، با توجه به نیاز و کاربرد خاص، به‌کار برده می‌شوند.
روش اجرای آبکاری گالوانیزه گرم
روش آبکاری گالوانیزه گرم، همچون هنر ظریفی است که فلز را در دل شعله‌های روی مذاب فرو می‌برد و آن را به زرهی مقاوم و درخشان می‌پوشاند. در این فرآیند، پیچ‌ها و مهره‌ها به‌دقت در حوضچه‌ای از روی غوطه‌ور می‌شوند؛ پوششی منحصر به فرد که به واسطه هزینه مقرون‌به‌صرفه، سادگی اجرا و از همه مهم‌تر، طول عمر بالایش جایگاه ویژه‌ای در صنعت یافته است.
این سفر محافظتی از پاکسازی فلز آغاز می‌شود. فلز با دقت از هرگونه روغن، گریس و ناخالصی‌های سطحی با استفاده از روش‌های شیمیایی و مکانیکی پاک می‌شود. پس از این مرحله، فلز با آمادگی کامل وارد حمامی از روی مذاب می‌شود، جایی که در دمایی حدود 450 درجه سانتی‌گراد (بین 830 تا 870 درجه فارنهایت)، روی به سطح فلز پیوند می‌خورد و لایه‌های آلیاژی از روی و آهن را شکل می‌دهد. این پیوند ناگسستنی نه تنها از خوردگی و فرسایش جلوگیری می‌کند، بلکه باعث می‌شود فلز همچون سنگری مقاوم در برابر نیروهای طبیعی بایستد.
یکی از نکات ظریف این فرآیند، افزایش قطر پیچ‌ها در اثر پوشش‌دهی روی است. بنابراین مهره‌ها باید بزرگتر از سایز پیچ‌ها انتخاب شوند. ضخامت این پوشش گالوانیزه نیز بسته به نیاز، میان 3 تا 8 میل متغیر است و همین لایه نازک، سالیان سال از فلز محافظت می‌کند.
آبکاری گالوانیزه گرم، همچون محافظی بی‌بدیل، از سازه‌های بزرگ نظیر پل‌ها، برج‌های انتقال و سکوهای دریایی گرفته تا پیچ‌ها و مهره‌های ظریف، آن‌ها را از چنگال خوردگی و زنگ‌زدگی رها می‌سازد و صنایع مختلف، به لطف این ویژگی‌ها، از مزایای آن بهره‌مند می‌شوند.جهت کسب اطلاعات بیشتر حتما مقاله پیوان درباره گالوانیزه گرم را مطالعه کنید.
روش اجرای آبکاری گالوانیزه سرد یا گالوانیزه الکترودی
گالوانیزه سرد یا آبکاری الکترودی، هنر نازک‌اندود کردن فولاد با روی به‌واسطه نیروی الکتریسیته است؛ فرآیندی که طی آن جریان الکتریکی، لایه‌ای ظریف از روی را بر سطح فولاد جای می‌دهد. این پوشش به‌مراتب نازک‌تر از گالوانیزه گرم است و به همین دلیل مقاومت کمتری در برابر فرسایش دارد، ازاین‌رو برای استفاده در فضاهای باز مناسب نیست. اما در فضای بسته، اتصالاتی که با این روش پوشش داده می‌شوند، همچون جواهری براق و یکدست ظاهر می‌شوند و جلوه‌ای زیبا به محصولات می‌بخشند.
زمانی که جریان الکتریکی در محلول آبکاری جریان می‌یابد، یون‌های فلزی روی به‌سوی کاتد، یعنی جسمی که قرار است پوشش داده شود، جذب می‌شوند. این یون‌ها به سطح فلز می‌چسبند و لایه‌ای نازک اما منظم از روی را تشکیل می‌دهند. زیبایی این روش در کنترل‌پذیری آن است؛ ضخامت این پوشش را می‌توان با تنظیم زمان غوطه‌وری و قدرت جریان الکتریکی به دقت کنترل کرد.
آبکاری نه تنها با روی، بلکه با طیف گسترده‌ای از فلزات از جمله طلا، نقره، نیکل، مس و کروم انجام می‌شود و هر یک از این فلزات به محصول نهایی ویژگی‌های خاص خود را می‌بخشند. به‌طور مثال، نیکل در صنایع خودروسازی برای افزایش دوام و درخشش قطعات کاربرد دارد، در حالی که طلا و نقره بیشتر در ساخت جواهرات برای ایجاد ظرافت و شکوه استفاده می‌شوند. در ادامه میتوانید مقاله پیوان راجب ورق گالوانیزه سرد را مطالعه کنید.
برخی پیچ و مهره‌ها در برابر آبکاری گالوانیزه گرم، مانند سربازانی آماده به نبرد هستند، در حالی که برخی دیگر، از این فرآیند بی‌نصیب می‌مانند. در دنیای پیچ و مهره‌ها، اصطلاح “تنسایل بالا” به آن دسته از پیچ و مهره‌هایی اطلاق می‌شود که تحت عملیات حرارتی گرمایش و سرمایش سریع قرار گرفته‌اند و به درجه‌ای از استحکام و سختی مطلوب رسیده‌اند. اما اینکه آیا یک پیچ یا مهره توان تحمل آبکاری گالوانیزه گرم را دارد یا خیر، به دو عامل مهم بستگی دارد:
1: ترد شدن فولاد به‌واسطه شکست هیدروژن
شکست هیدروژن، دشمن پنهانی فولاد است؛ این پدیده زمانی رخ می‌دهد که اتم‌های هیدروژن در حین مرحله شستشوی پیچ و مهره‌ها با اسید سولفوریک یا اسید هیدروکلریک جذب فولاد شوند. چنین اتفاقی، خاصیت چکش‌خواری فولاد را کاهش داده و آن را شکننده می‌سازد. نتیجه این فرآیند، تردی فولاد و در نهایت، شکست پیچ و مهره در برابر فشار و ضربه خواهد بود.
استاندارد ASTM A143 به‌وضوح بیان می‌کند که شکست هیدروژن در پیچ و مهره‌هایی که استحکام کششی آن‌ها بیش از 150 ksi یا 1100 Mpa باشد، اهمیت ویژه‌ای دارد. در چنین شرایطی، فولاد همچون کریستالی شکننده، آسیب‌پذیر می‌شود و این امر می‌تواند بر عملکرد کلی سازه اثر منفی بگذارد.
2: اثر گرمایش و سرمایش سریع
دومین نگرانی در مورد پیچ و مهره‌های با استحکام بالا، تأثیر فرآیند گرمایش و سرمایش سریع بر استحکام آن‌ها در طی آبکاری گالوانیزه گرم است. در این روش، دمای اعمال شده به پیچ و مهره‌ها بین ۴۲۰ تا ۴۶۰ درجه سانتی‌گراد است، اما آیا این دما می‌تواند خواص مکانیکی آن‌ها را تغییر دهد؟
از منظر تئوری، پاسخ این سوال منفی است. اما واقعیت چیزی متفاوت را به نمایش می‌گذارد. حرارتی که در آبکاری به پیچ‌ها داده می‌شود، همان دمایی است که در فرآیند حرارتی به استحکام آن‌ها افزوده؛ و اکنون ممکن است به کاهش این استحکام منجر شود. سوال کلیدی اینجاست که تا چه حد حرارت برای تغییر خواص مکانیکی لازم است؟
مؤسسه سازه‌های فولادی آمریکا (AISC) هشدار می‌دهد که پیچ و مهره‌هایی که تحت عملیات حرارتی متناوب گرمایش و سرمایش سریع قرار گرفته‌اند، نباید جوشکاری شوند یا در معرض حرارت‌های شدید قرار بگیرند. اگرچه دمای جوشکاری بسیار بالاتر از دمای فرآیند گالوانیزه گرم است، این دو موضوع در کنار هم در توصیه‌های این مؤسسه ذکر شده‌اند.
استاندارد ASTM F1554 نیز به این نکته اشاره می‌کند که “هرگونه خم‌کاری گرم بر روی فلزات با استحکام بالا نباید در دمایی نزدیک به ۵۶ درجه سانتی‌گراد بالاتر یا پایین‌تر از دمای تنش‌زدایی انجام شود.” هرگونه انحراف از این محدوده، می‌تواند خواص مکانیکی پیچ و مهره‌ها را به‌طور جدی تحت تأثیر قرار دهد.
اما شاید مهمترین منبع در خصوص پیچ و مهره‌های با استحکام بالا و فرآیند گالوانیزه گرم، استاندارد ASTM F2329 باشد که در بند ۷.۲.۱.۲ بیان می‌کند: “آزمایش خواص مکانیکی ضروری نیست، اگر فرآیند گالوانیزه در دمایی پایین‌تر از دمای تنش‌زدایی یا تمپرینگ پیچ‌ها انجام شود.” این بدان معناست که با مدیریت دقیق دما، می‌توان از تغییرات نامطلوب در خواص مکانیکی پیچ و مهره‌ها جلوگیری کرد.
تفاوت آبکاری گالوانیزه گرم و سرد
پیچ‌ها و مهره‌های گالوانیزه گرم، همچون سپری با لایه‌ای ضخیم از روی ذوب‌شده، به حفاظت در برابر خوردگی می‌پردازند. در این روش، لایه‌ای از روی به ضخامت 3 تا 8 میل به سطح فلز می‌چسبد و مقاومت بالایی در برابر عناصر خورنده ایجاد می‌کند. در مقابل، پیچ‌ها و مهره‌های گالوانیزه سرد، با لایه‌ای نازک‌تر از روی آبکاری‌شده، به پوشش‌دهی می‌پردازند. این پوشش نازک، که معمولاً تنها 0.5 تا 1.5 میکرون است، کارایی کمتری در برابر خوردگی دارد.
بررسی‌ها نشان می‌دهد که پیچ و مهره‌های گالوانیزه گرم، مانند نگهبانانی استوار، می‌توانند تا حدود 50 سال در برابر عوامل محیطی مقاومت کنند. اما پیچ و مهره‌های گالوانیزه سرد، با دوام حدود 10 تا 15 سال، بیشتر در محیط‌های داخلی یا فضاهایی با خورندگی کم به کار می‌روند.
پوشش‌های گالوانیزه سرد، با نازکی و لطافت خود، در کاربردهایی که نیاز به پوشش ضخیم نیست، مناسبند. این پوشش‌ها نصب آسان‌تری دارند و در مقایسه با پوشش‌های گالوانیزه گرم، که به دلیل ضخامت بیشتر خشن‌تر به نظر می‌رسند، سطحی صاف‌تر و زیباتر ارائه می‌دهند. انتخاب میان این دو روش، به نیاز خاص هر پروژه و شرایط محیطی آن بستگی دارد.
جمع بندی
در دنیای پوشش‌دهی فلزات، گالوانیزه گرم و سرد دو روش برجسته با ویژگی‌های منحصر به فرد هستند. گالوانیزه گرم، با لایه‌ای ضخیم از روی ذوب‌شده، مقاومت بالایی در برابر خوردگی و عمر مفید حدود 50 سال ارائه می‌دهد. در مقابل، گالوانیزه سرد، با پوششی نازک‌تر، مناسب محیط‌های داخلی و با خورندگی کمتر است و عمر مفید آن به 10 تا 15 سال محدود می‌شود.
برای انتخاب صحیح، توجه به نیازهای پروژه و شرایط محیطی بسیار مهم است. شرکت پیوان با تخصص در فروش آهن‌آلات و چوب، آماده ارائه مشاوره و محصولات با کیفیت برای پروژه‌های شماست. برای اطلاعات بیشتر و خرید، با شماره تماس 45171_021 در ارتباط باشید.
میلگرد
ورق
تیرآهن و هاش
پروفیل
نبشی
ناودانی
لوله و اتصالات
صنایع مفتولی
تخته و چوب
