گالوانیزاسیون یکی از روش‌های مرسوم و مقرون‌به‌صرفه محافظت از فلزات در برابر آسیب‌هایی مانند خوردگی و زنگ‌زدگی است. فرایند گالوانیزاسیون عبارت از پوشاندن فلزات با یک پوشش روی است که به روش‌های مختلفی انجام می‌پذیرد. علت استفاده از روی در فرایند گالوانیزه‌کردن فلزات، خاصیت حفاظت کاتدی این فلز است. هرچه ضخامت فلز روی بیشتر باشد، میزان مقاومت فلز در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی بیشتر می‌شود. گالوانیزه‌کردن فلزات مقاومت آن‌ها را در برابر شرایط جوی افزایش می‌دهد. انواع گالوانیزاسیون باعث افزایش طول عمر فلزات تا 15 الی 30 سال می‌شود. در این مقاله از سری مقالات دالفا به بررسی کاربرد گالوانیزاسیون خواهیم پرداخت.

مزایای گالوانیزاسیون

یکی از فلزات پوشش‌دهنده معمول در صنایع فلزی، روی است که ورق فلزی موردنظر را به‌وسیله آن پوشش می‌دهند. فلز روی در مقایسه با فلزات دیگر مقاومت بالایی در برابر خورندگی نشان می‌دهد و به همین دلیل یکی از بهترین گزینه‌ها برای پوشش فلزات پرکاربردی مانند فولاد و آهن است. روی‌اندودکردن این فلزات باعث افزایش طول عمر و کاهش فرسایش آن‌ها می‌شود. یکی از مزایای مهم فرایند گالوانیزاسیون، این است که قابلیت شکل‌پذیری فلزات پس از روی‌اندودشدن از بین نمی‌رود؛ برای مثال ورق‌های روی‌اندودشده پس از انواع گالوانیزاسیون می‌توانند به اشکال مختلف شکل بگیرند.

مقاومت روی در برابر شرایط جوی بستگی به ماهیت و طبیعت حفاظتی لایه‌های سطحی حاصل از اکسیدهای پوشش گالوانیزه دارد. این لایه ‌نازک معمولاً از اکسید روی، هیدروکسید روی و کربنات روی تشکیل می‌شود. نرخ خوردگی و اکسایش روی در مقایسه با انواع فولاد بسیار کم‌تر است. گاهی ورق‌های گالوانیزه  تحت عملیاتی مانند رنگ‌آمیزی قرار می‌گیرند. رنگ آمیزی ورق گالوانیزه به‌منظور افزایش طول عمر این پوشش انجام می‌شود. از دیگر مزایای فرایند گالوانیزاسیون، این است که از دیگر فلزات به‌کاررفته به‌عنوان پوشش محافظ، ارزان‌تر است. از دیگر مزایای فرایند گالوانیزاسیون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• هزینه ارزان
• طول عمر زیاد
• عملکرد و پایداری بالا
• مقاومت فوق‌العاده در برابر آسیب‌های مکانیکی
• محافظت از بخش‌های در معرض آسیب فلزات
• بازرسی آسان
• صرفه‌جویی در منابع
• تطبیق‌پذیری و قابلیت اطمینان بالا و…

فرایند گالوانیزاسیون؛ روش ‌های گالوانیزاسیون

ورق گالوانیزه حاصل پوشش‌دهی ورق‌های فولادی یا آهن توسط فلز روی است که با استفاده از روش‌های مختلفی تولید می‌شود. فرایند گالوانیزاسیون موجب تولید ورق گالوانیزه می‌شود که امروزه کاربرد بسیار زیادی در صنعت ساختمان‌سازی، خودرو، تولید لوازم‌خانگی و… دارد. در ادامه به بررسی انواع گالوانیزاسیون می‌پردازیم.

1. گالوانیزه گرم

یکی از قدیمی‌ترین انواع گالوانیزاسیون، گالوانیزه گرم است که به‌وسیله غوطه‌ورکردن ورق‌های فولادی در حوضچه مذاب روی با دمای 460 درجه انجام می‌شود. پس از خارج کردن قطعه موردنظر از حوضچه مذاب، لایه روی موجود با اکسیژن و کربن وارد واکنش می‌شود و لایه‌ای مقاوم در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی ایجاد می‌کند. در طی این فرایند گالوانیزاسیون، فلز پایه و لایه روی نیز باهم وارد واکنش می‌شوند و لایه‌های مرکبی از فلز پایه و روی تشکیل می‌شود.

این لایه‌ها باعث محافظت از فلز پایه در برابر اکسایش و خوردگی می‌شود. لایه ایجاد شده در فرایند گالوانیزاسیون گرم، ظاهری مات و طوسی رنگ دارد و ضخامت آن از 100 الی 130 میکرون است. این روش گالوانیزاسیون شامل چند مرحله از جمله آماده‌سازی، تمیزکاری، اعمال فلاکس، گالوانیزه گرم، سرمایش و کنترل کیفیت است. از جمله مزایای این فرایند گالوانیزاسیون می‌توان به مقرون‌به‌صرفه بودن، امکان کنترل ضخامت پوشش روی، افزایش استحکام و چسبندگی پوشش گالوانیزه به فولاد و سایر فلزات پایه است.

فرایند گالوانیزاسیون گرم به دو روش غوطه‌وری گالوانیزه گرم غیرمداوم و غوطه‌وری گرم غیرمداوم انجام می‌شود. در روش غوطه‌وری گرم مداوم رول‌های ورق پایه به صورت مداوم در داخل روی مذاب فرو برده می‌شوند. در روش غوطه‌وری گالوانیزه غیر مداوم ابتدا رول‌ها را برش زده و سپس در روی مذاب غوطه‌ور می‌کنند.

مراحل تولید گالوانیزه گرم

فرایند گالوانیزاسیون گرم از 4 مرحله تشکیل می‌شود. در ادامه به بررسی هر مرحله می‌پردازیم.

1. آماده‌سازی: یکی از مهم‌ترین مراحل گالوانیزاسیون، آماده‌سازی سطحی است. این مرحله باعث ایجاد واکنش‌های لازم بین فلز پایه و روی مذاب می‌شود. آماده‌سازی شامل چربی‌زدایی، اسیدشویی و فلاکس زنی سطح فلز پایه است.
2. گالوانیزه گرم: در این مرحله از فرایند گالوانیزاسیون قطعه آماده‌شده فلز پایه وارد حمام مذاب در دمای 450 درجه می‌شود. پس از مدتی، فلز پایه از روی مذاب خارج شده و با لرزاندن، روی اضافی از آن خارج می‌شود. در این مرحله لایه روی بلافاصله پس از خروج از وان مذاب در تماس با هوا و دی اکسید کربن به اکسید روی تبدیل می‌شود و یک لایه پوششی مقاوم در برابر خوردگی بر روی فلز پایه تشکیل می‌دهد.
3. کنترل کیفی: پس از سرد شدن قطعات در دمای اتاق، روی جامد اضافی که با لرزاندن از فلز پایه جدا نشده است، با سوهان دستی با سمباده برقی جدا می‌شود. درصورتی که مشکلی در قطعات تولید شده وجود داشته باشد، مطابق استاندارد اصلاح می‌شود. در صورتی که عیوب موجود قابل اصلاح نباشد، قطعه موردنظر باید مجددا گالوانیزه شود.
4. انبارداری و بسته بندی: محصولات گالوانیزه معمولاً پس از اتمام فرایند گالوانیزاسیون بافاصله از یکدیگر در انبار قرار می‌گیرند. این کار باعث می‌شود هوا در بین قطعات جریان داشته باشد و دچار شوره سفید نشوند. این قطعات باید در مکان بدون رطوبت و در معرض هوا قرار داشته باشند.

فرایند گالوانیزاسیون گرم

امروزه ورق‌ها و انواع پوشش گالوانیزه به روش‌های مختلفی تولید می‌شوند. یکی از مهم‌ترین روش‌های گالوانیزاسیون، گالوانیزه گرم است. فرایند تولید ورق گالوانیزه به شیوه گالوانیزه گرم به شرح زیر است.

فرایند گالوانیزاسیون به روش گرم شامل چند مرحله است. در گام اول فلز برای پذیرش لایه محافظ آماده می‌شود. بدین منظور، ابتدا فلز پایه در محصول قلیایی غوطه‌ور می‌شود. هدف از اجرای این مرحله، حذف چربی‌ها، کثیفی و زنگ‌زدگی‌های احتمالی موجود در سطح فلز است. پس از برس‌زنی و شستشو با آب گرم، فلز پایه با هوای داغ خشک می‌شود تا ناخالصی‌ها از سطح آن پاک شود. مرحله بعد تولید فلزات گالوانیزه، قراردادن آن در محلول روی مذاب است. این مرحله با نام حمام روی نیز شناخته می‌شود.

فلز پایه در روی مذاب 420 درجه قرار می‌گیرد و لایه‌ای از روی بر روی سطح آن قرار می‌گیرد. ضخامت لایه محافظ بر روی فلز پایه به عوامل مختلفی بستگی دارد. هرچه لایه محافظ بیشتری نیاز باشد، زمان خارج کردن فلز پایه از روی مذاب بیشتر است. این مرحله از حساسیت بالایی برخوردار است؛ زیرا باید به درستی انجام شود تا خواص اولیه فلز پایه دچار تغییر نشود. پس از خروج فلز پایه از روی مذاب، به‌وسیله جت هوا تنظیم می‌شود؛ پس از خروج و جت هوا، تنظیم سیکل خنک‌کاری انجام می‌شود.

دمش هوا دمای ورق را کاهش می‌دهد و پس از پاشش آب، ورق وارد آب سرد می‌شود. پس از انجام این مراحل فرایند گالوانیزاسیون گرم ضخامت پوشش روی توسط دستگاه ضحامت سنج کنترل می‌شود. ورق گالوانیزه جهت نگهداری به انبار منتقل می‌شود و به منظور جلوگیری از شوره زدن کروماته می‌شود. پس از بازرسی کنترل کیفیت روغن محافظ بر سطح ورق پاشیده می‌شود. کلاف گالوانیزه به منظور عرضه به بازار آماده می‌شود.

2. گالوانیزه سرد

یکی از انواع گالوانیزاسیون، گالوانیزه سرد است. در فرایند گالوانیزاسیون به روش سرد، نمک روی در محلول آبی یا اسیدی ریخته می‌شود و سپس بر روی فلز پایه اسپری می‌شود. لایه ایجاد شده بر روی فلز در این روش دارای ظاهری یکنواخت و براق است و دارای ضخامتی حدود 25 میکرون است.

ضخامت لایه روی در این فرایند گالوانیزاسیون از گالوانیزه گرم کمتر است. در این روش روی بر سطح فلز پایه اسپری می‌شود و مقاومت مواد چساننده در روش گالوانیزه سرد نیز از گالوانیزه گرم کمتر است. به دلیل اسپری شدن روی بر فلز پایه، عنصر روی در داهل قطاعات نفوذ نمی‌کند و با ایجاد خراش، احتمال زنگ‌زدگی آن‌ها بیشتر است.

3. پوشش دهی مکانیکی

پوشش‌دهی مکانیکی یکی دیگر از انواع گالوانیزاسیون است که برای قطعات ریز در اندازه 200 الی 300 میلی‌متری دارای وزن کمتر از 0.5 مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرایند گالوانیزاسیون در این روش از طریق غوطه‌ورکردن این قطعات در ترکیب شیمیایی از پودر روی و ذرات شیشه انجام می‌شود. این قطعات پس از آماده‌سازی از طریق پاشش مس پوشانده می‌شود. سپس قطعات در داخل بشکه جای‌گذاری شده و بشکه را با ترکیبات روی و شیشه پر می‌کنند. با زیر و رو کردن بشکه ذرات روی بر سطح قطعات می‌نشیند.

4. انواع گالوانیزاسیون؛ پیش گالوانیزه

پیش گالوانیزه کردن از دیگر انواع گالوانیزاسیون محسوب می‌شود که شباهت زیادی به گالوانیزه گرم دارد. تفاوت بین این دو روش، در سرعت انجام آن‌ها است. سرعت فرایند گالوانیزاسیون در روش پیش گالوانیزه کردن بیشتر از روش گالوانیزه گرم است. این روش می‌تواند سرعت تولید قطعات بزرگ گالوانیزه را افزایش دهد. یکی از نقاط ضعف روش پیش گالوانیزه کردن، این است که به دلیل سرعت بالای این فرایند، ممکن است برخی از نقاط فلز پایه به‌خوبی پوشش‌دار نمی‌شوند.

5. الکتروگالوانیزاسیون

از دیگر انواع گالوانیزاسیون، می‌توان به الکترو گالوانیزاسیون اشاره کرد. در این روش از جریان الکتریکی برای ایجاد پوشش محافظ بر سطح فلز پایه انجام می‌شود. فرایند گالوانیزاسیون در این روش، عبارت از عبور جریان الکتریکی از محلول یون روی با بار مثبت، آن را به فلز روی تبدیل می‌کنند. در نتیجه، بر سطح فلز پایه‌ای که در این محلول قرار می‌گیرد، لایه‌ای از فلز روی تشکیل می‌شود.

استفاده از روش الکترو گالوانیزاسیون با افزایش دقت و ظرافت لایه روی بر روی فلز پایه همراه است. علاوه بر این، در این روش بر خلاف روش گالوانیزاسیون گرم، فلز پایه در معرض تغییر دمای ناشی از غرق‌شدن در حمام روی قرار نمی‌گیرد. ضخامت لایه روی در این فرایند گالوانیزاسیون نازک است.

6. اسپری روی (متالیزینگ)

اسپری روی بر روی فلز پایه‌ یکی دیگر از انواع گالوانیزاسیون است. در این فرایند گالوانیزاسیون، پودر روی در داخل یک دستگاه مخصوص قرار می‌گیرد و حرارت می‌بیند. سپس روی مذاب با کمپرس هوا و گازهای حاصل از احتراق با سرعت بالا روی قطعات فلز پاشیده می‌شود.

7. رنگ‌آمیزی با روی

از دیگر انواع گالوانیزاسیون، می‌توان به رنگ‌کردن با روی اشاره کرد. در این فرایند ابتدا سطح ورق با سنگ سایش پیدا کرده و سپس یک‌لایه رنگ روی با فرچه یا از طریق پاشش، بر سطح فلز پایه قرار می‌گیرد. لایه رنگ در این فرایند گالوانیزاسیون دارای 92 الی 95 درصد روی است.

کاربرد فرایند گالوانیزاسیون

امروزه شاهد استفاده از ورق‌های گالوانیزه در صنایع مختلف هستیم. بدنه اتومبیل، دوچرخه، لوله‌های آب، مهره‌ها، پیچ‌ها، کابینت آشپزخانه، ابزارآلات و انواع سیم‌ها تنها چند مورد از کاربرد گالوانیزاسیون هستند. از جمله دلایل استفاده از فرایند گالوانیزاسیون، ارزان‌بودن و افزایش طول عمر این روش محافظت از فلزات است. از گالوانیزه در ساختمان‌هایی با اسکلت فلزی نیز استفاده می‌شود. از فولاد گالوانیزه برای ایجاد سازه‌هایی مانند بالکن، ایوان، راه‌پله، نردبان و… استفاده می‌شود. از دیگر کاربرد گالوانیزاسیون می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• قرنیز و سایر تزیینات دیواری
• سایه‌بان
• سقف شیروانی و ناودانی در ساختمان
• فنس باغی
• صنایع بادی و خورشیدی
• صنعت کشاورزی
• صنعت خودروسازی
• ساختمان‌سازی
• صنعت ارتباطات
• تولید لوازم‌خانگی
• صنایع لوله‌سازی
• ساندویچ پانل و…

طول عمر فرایند گالوانیزاسیون

همان‌طور که گفتیم، انواع گالوانیزاسیون باعث افزایش طول عمر فلزات و کاهش احتمال خوردگی و اکسایش آن‌ها می‌شود. عمر مفید ورق گالوانیزه بین 20 الی 30 سال است. در صورتی که ورق گالوانیزه در برابر شرایط محیطی مانند باران و رطوبت قرار نگیرد، می‌تواند بالغ بر 30 سال نیز دست نخورده باقی بماند.

گالوانیزاسیون گرم یکی از بهترین روش‌های محافظت از فلزاتی است که برای استفاده طولانی مدت در فضای باز در نظر گرفته شده‌اند. ورق‌های تولید شده به روش گالوانیزه گرم تا حدود 70 سال در محیط‌های مختلف دوام می‌آورند. یکی از روش‌های افزایش طول عمر ورق‌های گالوانیزه، رنگ آمیزی ورق گالوانیزه است. این کار با استفاده از دستگاه‌های مخصوصی انجام می‌شود و باعث افزایش مقاومت ورق گالوانیزه در برابر شرایط محیطی می‌شود.

جمع‌بندی

تاریخچه فرایند گالوانیزاسیون به بیش از 300 سال پیش باز می‌گردد. گالوانیزاسیون نوعی فرایند ایجاد لایه محافظ بر سطح فلزات مختلفی مانند آهن و فولاد با فلز روی است. فرایند گالوانیزاسیون طول عمر قطعات فلزی را افزایش می‌دهد و باعث افزایش مقاومت فلزاتی از جمله آهن و فولاد در برابر خوردگی و فراسایش می‌شود. فرایند گالوانیزاسیون باعث تولید محصولاتی با ظاهر، ضخامت و دوام متفاوت می‌شود. استفاده از انواع گالوانیزاسیون نسبت به سایر روش‌های محافظت از فلزات به‌صرفه‌تر است و به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارد.

در این مقاله از سری مقالات دالفا کوشیدیم هرآنچه لازم است درمورد کاربرد گالوانیزاسیون بدانید را در اختیار شما قرار دهیم. گروه محصولات دالفا یکی از بهترین تولید کنندگان انواع پوشش‌های گالوانیزه سقفی، فلاشینگ و پروفیل‌های فلزی است. این گروه با انجام بیش از 130 پروژه موفق در سطح کشور، به‌عنوان یکی از موفق‌ترین شرکت‌های صنایع پیشرو شناخته می‌شود. از اینکه تا پایان با ما همراه بودید از شما متشکریم.