گالوانیزه گرم و سرد
ورق گالوانیزه، یکی از محصولات بسیار محبوب و پرکاربرد در صنایع مختلف است. این مقاطع فولادی به دو صورت مختلف گالوانیزه سرد و گرم، تولید میشوند. از این رو هر یک ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند. هدف کلی از گالوانیزاسیون ورقهای فولادی محافظت از آنها در برابر عوامل محیطی مانند آب، رطوبت، مواد شیمیایی خورنده و... است. در این فرایند سطح ورق فولادی با استفاده از یکی از دو روش گالوانیزه سرد یا گرم با فلز روی پوشانده میشود. فلز روی در برابر اکسیداسیون و پوسیدگی بسیار مقاومتر از فلزاتی چون آهن است. در این فرصت قصد داریم به بررسی تفاوت گالوانیزه سرد و گرم بپردازیم.
ورق گالوانیزه، یکی از محصولات بسیار محبوب است که به دو صورت مختلف گالوانیزه سرد و گرم، تولید میشود.
گالوانیزاسیون گرم چیست؟
گالوانیزه گرم یک فرایند پوششدهی بر روی فلزاتی چون آهن و فولاد است که به منظور افزایش مقاومت آنها در برابر عوامل مخرب محیطی استفاده میشود. این عملیات که بر اساس اصول شیمیایی و الکتروشیمیایی انجام میگیرد، برای نخستین بار در سال 1775 و توسط لوییجی گالوانی ابداع شد. گالوانیزه گرم به صورت عملی و کاربردی بیش از 150 سال قدمت دارد. عملیات گالوانیزاسیون برای پوشش فلزاتی چون آهن و فولاد، با یک لایه مقاوم به از جنس فلز روی انجام میگیرد. مهمترین دلیل انتخاب روی به عنوان پوشش، مقاومت بالای آن در برابر زنگزدگی و خوردگی است. در فرایند گالوانیزه گرم، قطعه مورد نظر در یک وان مذاب روی، با دمای حدود 460 درجه سانتیگراد غوطهور میشود. این دما باعث میگردد که روی به شکل مایع در آمده و به طور یکنواخت بر روی سطح قطعه پخش شود.
مزایا گالوانیزه گرم
- مقاومت بالا در برابر زنگزدگی: پوشش روی از تماس آهن یا فولاد با اکسیژن ممانعت کرده و از اکسیداسیون و زنگزدگی جلوگیری میکند.
- مقاومت در برابر خوردگی: روی با اکسیژن و کربن واکنش داده و لایهای مقاوم نسبت به خوردگی ایجاد میکند. از این رو در برابر عوامل محیطی مقاومت بسیار بالایی از خود نشان میدهد.
- عمر طولانی: مقاطع تولید شده با گالوانیزه گرم به دلیل مقاومت بالا به زنگزدگی و خوردگی، طول عمر بیشتری دارند. از این رو میتوان از این محصولات در هر نوع شرایط آب و هوایی استفاده کرد.
معایب گالوانیزه گرم
- هزینه بالا: تولید گالوانیزه گرم هزینهی زیادی دارد. از تجهیزات گرانقیمت گرفته تا مصرف بالای انرژی برای حرارت دادن و تولید روی مذاب، هزینه تولید را افزایش میدهند.
- انعطافپذیری محدود: ورقهای گالوانیزه گرم دارای پوشش ضخیمتری هستند که انعطافپذیری و فرمپذیری آنها را محدود میکند.
- محدودیتهای محیطی: برخی از مواد آلاینده در این فرایند تولید میشوند که به محیطزیست آسیب میزنند.
- پایش و کنترل کیفیت: گالوانیزه گرم نیاز به کنترل دقیق دما و زمان در طول فرایند دارد تا کیفیت پوشش روی تضمین شود. این کار از لحاظ فنی و مالی پیچیده است.
- وزن: پوشش ضخیم گالوانیزه گرم وزن مقاطع را افزایش میدهد.
پوشش روی از از اکسیداسیون و زنگزدگی جلوگیری میکند.
کاربرد گالوانیزاسیون گرم
- صنعت ساختمانی: از جمله کاربردهای اصلی گالوانیزه گرم در ساختمانسازی است. از ورقها و قطعات گالوانیزه گرم برای ساخت انواع سازهها و قطعات ساختمانی استفاده میشود.
- خودروسازی: در صنعت خودروسازی نیز از قطعات گالوانیزه گرم برای ساخت برخی از قطعات بدنه خودرو استفاده میشود.
- صنعت دریایی: در ساخت کشتیها و تجهیزات مرتبط با صنایع دریانوردی نیز از قطعات گالوانیزه گرم برای مقابله با مواد خورنده در محیط دریا استفاده میشود.
- صنعت کشاورزی: در صنعت کشاورزی، برای ساخت بیشتر تجهیزات، از ورق گالوانیزه استفاده میشود. این تجهیزات به دلیل این که در معرض مواد شیمیایی و شرایط آب و هوایی گوناگون قرار میگیرند، میبایست از مقاومت بالایی برخوردار باشند.
روش گالوانیزه گرم
تولید ورق گالوانیزه گرم یک فرایند پیچیده، متشکل از چند مرحله اصلی است. در ادامه به طور اختصار هر یک از این مراحل را شرح میدهیم.
- انتخاب فولاد: این فرایند با انتخاب و تامین فولاد شروع میشود. فولاد مورد نیاز برای گالوانیزه گرم باید ویژگیهای خاصی داشته باشد. مقطع فولادی میبایست دارای مشخصات فیزیکی و شیمیایی مشخص و سطح آن عاری از هرگونه آلودگی باشد.
- پیشپردازش فولاد: در این مرحله، سطح مقطع فولادی از هرگونه آلودگی، چربی، زنگ زدگی و... با استفاده از روشهایی چون اسیدشویی، گریسزدایی و... پاک میشود.
- آمادهسازی برای گالوانیزه کردن: برای گالوانیزه کردن، قطعه فولاد در ابعاد مورد نظر برش داده میشود. همچنین، پیش از گالوانیزه کردن، فاصلهگذاری لازم برای تماس کامل اسید با سطح فلزی قطعات فراهم میشود.
- گالوانیزه گرم: در این مرحله، قطعات فولادی به مخزنی حاوی روی ذوب شده فرو میروند. روی ذوب شده به عنوان فلز گالوانیزه بر روی سطح فولاد میچسبد و لایهای از جنس فلز روی ایجاد میکند. محلول گالوانیزه حاوی روی ذوب شده و افزودنیهای دیگری برای بهبود فرایند گالوانیزاسیون میباشد. مواد مورد استفاده و درجه حرارت آنها میبایست به دقت کنترل شوند تا لایه گالوانیزه به درستی شکل گیرد.
گالوانیزه گرم
- خنک کردن: پس از گالوانیزه کردن، قطعات باید به آرامی خنک شوند. این مرحله برای جلوگیری از تاثیرات ناخواسته بر روی گالوانیزه و فولاد بسیار مهم است. به طور معمول از هوا یا آب برای خنک کردن استفاده میشود.
- سوهانکاری: در سوهانکاری، سرآبههای قطعات (که در اثر خروج مذاب از قطعه و حرکت مذاب بر روی آنها ایجاد میشوند) به طور دقیق و کنترل شده برطرف میگردند. این کار باعث حفظ ظاهر قطعات و از بین بردن لایه اضافی گالوانیزه میشود.
- تمیزکاری نهایی: پیش از ارسال ورقهای گالوانیزه گرم به بازار، سطح آنها به دقت تمیز میشود تا از میزان کیفیت و انطباق آنها با استانداردهای مربوطه اطمینان حاصل شود.
گالوانیزه سرد چیست؟
گالوانیزه سرد یا الکتروگالوانیزاسیون (Electrogalvanization) یک روش دیگر برای آبکاری فلزات و ایجاد پوشش فلز روی بر سطح فولاد، به منظور افزایش مقاومت آن به عوامل آسیبزننده است. در این فرایند، یک جریان الکتریسیته از طریق محلول نمکی به عنوان الکترولیت، در معرض فولاد کاتدی (که نیاز به گالوانیزه شدن دارد) و یک آند از فلز روی قرار میگیرد. با اعمال جریان الکتریسیته، فرایند تبدیل الکتروشیمیایی فلز روی به یونهای الکترولیت اتفاق میافتد. این یونها به صورت الکترولیتی به سطح فولاد کاتدی میرسند و به شکل یک لایه از جنس فلز روی بر سطح فولاد رسوب میکنند. این لایه نازک از فلز روی، یک پوشش محافظ بر روی فولاد کاتدی تشکیل میدهد.
فرایند گالوانیزه سرد عمدتا برای پوشش دادن فولادهای نورد سرد (به عنوان مثال، فولاد SECC) با یک لایه رقیق از فلز روی، به منظور جلوگیری از خوردگی به کار میرود. از آنجایی که در گالوانیزه سرد از جریان الکتریسیته برای تشکیل لایه روی استفاده میشود و نیاز به نمک دارد، این روش برای تولید اجزاء فلزی با دقت بالا و کاربردهایی که نیاز به پوششهای نازک دارند، بسیار مناسب است. این لایه الکترو گالوانیزه بسیار نازک است و به خوبی با رنگها و پوششهای دیگر سازگار میباشد. گالوانیزه سرد از مزایای مهمی چون ضخامت کمتر لایه و زیبایی ظاهری بیشتر نسبت به فرایند گالوانیزه گرم برخوردار است.
گالوانیزه سرد
مزایا گالوانیزه سرد
گالوانیزه سرد از مزایا و کاربردهای فراوانی برخوردار است که در ادامه به تفصیل برخی از آنها را شرح میدهیم.
- جلوگیری از خوردگی: الکتروگالوانیزاسیون به عنوان یک پوشش محافظ بر روی فولاد عمل میکند. لایه نازکی از فلز روی به سطح فولاد متصل میشود و از تماس مستقیم آب و هوا با فولاد جلوگیری میکند. از این رو در برابر خوردگی و زنگ زدگی بر اثر اکسیداسیون و مواد شیمیایی محافظت میشود.
- مقاومت به زنگ: فلز روی به عنوان پوشش گالوانیزه سرد، یک لایه مقاوم به زنگ به فولاد اضافه میکند. این لایه به ساختار کریستالی فولاد نفوذ کرده و رفتاری مشابه فلز روی از خود نشان میدهد.
- ضخامت کم گالوانیزه سرد: یکی از مزیتهای الکتروگالوانیزاسیون یا گالوانیزه سرد نازک بودن لایه روی است. این لایه نسبت به سایر روشهای پوششدهی فلزی بسیار نازکتر است که از دیدگاه کاربری و اقتصادی قابل توجه میباشد.
- سهولت در رنگ آمیزی: لایه روی گالوانیزه سرد به آسانی با رنگها و پوششهای مختلف سازگار است. این ویژگی امکان تولید قطعات فلزی در رنگهای مختلف و نقوش متنوع را فراهم میکند. همچنین، پوشش روی به طور معمول سطحی مات با بافتی نرم دارد که ظاهر قطعات را زیباتر میکند.
- محیطی دوستانهتر: الکتروگالوانیزاسیون با استفاده از الکترولیتهای قلیایی به جای محلولهای حاوی سیانید انجام میشود. این نوآوری باعث کاهش مخاطرات محیط زیستی میگردد.
معایب گالوانیزه سرد
- مقاومت کم: پوشش گالوانیزه سرد در مقایسه با گالوانیزه گرم دارای پوشش روی نازکتری است. این باعث میشود که مقاومت آن در برابر خوردگی و زنگ زدگی ضعیفتر باشد. پوشش گالوانیزه سرد در مقابل اصطکاک و فرسایش مکانیکی آسیبپذیرتر است.
- کاربری محدود: گالوانیزه سرد به علت پوشش نازکتر روی، بیشتر در محیطهای خشک و با رطوبت کم استفاده میشود.
روش گالوانیزه سرد
همانطور که پیشتر گفته شد، گالوانیزه سرد یک فرایند آبکاری الکتروگالوانیزاسیون است که برای پوشش دادن سطح قطعات فولادی، با یک لایه نازک از فلز روی به منظور محافظت در برابر خوردگی و زنگزدگی استفاده میشود. در ادامه به طور اختصار مراحل گالوانیزه سرد را شرح خواهیم داد.
- آمادهسازی سطح فولاد: در ابتدا، سطح فولاد (به عنوان کاتد) باید به دقت تمیز شود. هر نوع زنگزدگی، روغن، چربی، زغالسوزی و آلودگی دیگری باید از سطح فولاد کاملا حذف شود. با این کار لایه فلز روی به خوبی بر روی سطح فولاد میچسبد.
آمادهسازی سطح فولاد
- آمادهسازی الکترولیت: به طور معمول از محلول نمکی حاوی یونهای روی (به عنوان آند) به عنوان الکترولیت استفاده میشود. الکترولیت باید در شرایط خاصی نظیر pH و دمای مناسب آماده گردد. اغلب از الکترولیتهای حاوی هیدروکلریک اسید یا آمونیوم کلراید استفاده میشود.
- تنظیم پارامترهای الکترولیز: جریان الکتریکی به آند روی و کاتد فولاد اعمال میشود. جریان الکتریکی تعیینکننده، میزان رشد لایه روی بر سطح فولاد است.
- الکترو گالوانیزه سرد: در این مرحله، کاتد فولادی به تدریج لایه رقیقی از روی را به خود جذب میکند. رشد لایه روی به شکل متناوب صورت میگیرد تا لایه مطلوب ایجاد گردد. هرچه زمان بیشتری بگذرد ضخامت لایه روی بیشتر میشود.
- شستشو و تمیزکاری نهایی: بعد از اتمام فرایند گالوانیزه سرد، قطعات گالوانیزه باید به دقت شسته و تمیز شوند. هر نوع ضایعات فلزی اضافی باید از سطح حذف گردد تا لایه گالوانیزه به شکل یکنواخت و صاف باقی بماند.
- برس کاری و تمیزکاری نهایی: در مرحله آخر، قطعات گالوانیزه سرد برای رفع هر گونه ضایعاتی تمیز میشوند.
روش گالوانیزه سرد
تفاوت گالوانیزه سرد و گرم
- روش تولید: ورقهای گالوانیزه گرم توسط غوطهور کردن ورقهای فولادی در حمامهای روی مذاب تولید میشوند. این فرایند در دمای بسیار بالا انجام میگیرد. از سوی دیگر ورقهای گالوانیزه سرد از طریق رسوب محلول روی، بر سطح ورق فولادی و فرایند الکتروگالوانیزاسیون در دمای پایین تولید میشوند.
- ضخامت: ورقهای گالوانیزه گرم دارای ضخامت بالا و ترکیبات پوشش روی بیشتری هستند، اما ورقهای گالوانیزه سرد دارای ضخامت کمتر و پوشش روی نازکتری میباشند.
- مشخصات ظاهری: ورقهای گالوانیزه گرم از سطح کدر و مات برخوردارند و معمولا به رنگ طوسی هستند. این در حالیست که ورقهای گالوانیزه سرد دارای سطحی براق و درخشان میباشند و سطح صاف و صیقلی دارند.
- خصوصیات شیمیایی: ورقهای گالوانیزه گرم دارای لایه روی ضخیمتری هستند. این ورقها به دلیل واکنش شیمیایی بین روی و فولاد، مقاومت بیشتری در برابر زنگزدگی و خوردگی دارند. از سوی دیگر ورقهای گالوانیزه سرد دارای لایه روی نازکتری هستند. این لایه به طور یکنواخت در سراسر سطح مقطع فولادی گسترده میشود. از ورقهای گالوانیزه سرد، به طور عمده برای مصارفی استفاده میشوند که ظاهر کار اهمیت دارد.
- دوام: قطعات گالوانیزه گرم به دلیل پوشش روی ضخیمتر و واکنش شیمیایی بین فولاد و روی، دارای دوام و عمر بیشتری هستند و در محیطهای مرطوب و فضای باز مورد استفاده قرار میگیرند. ورقهای گالوانیزه سرد به دلیل پوشش روی نازکتر، در برابر زنگزدگی و خوردگی مقاومت کمتری دارند.
- کاربردها: از ورقهای گالوانیزه گرم به طور گسترده در مصارفی که به مقاومت بالا در برابر زنگزدگی و خوردگی نیاز دارند، مانند ساخت دکلهای مخابراتی، لولههای آب، گارد ریلها، دکلهای فشارقوی و تیرهای برق استفاده میشود. ورقهای گالوانیزه سرد به عنوان پوششهایی برای مصارفی استفاده میشوند که ظاهر کار اهمیت دارد، اما نیازی به مقاومت خیلی زیاد در برابر خوردگی و زنگزدگی نیست. از جمله کاربردهای آنها میتوان به خودروسازی، صنایع بستهبندی و کلیه مصارفی که به تزیین و ظاهر خوب نیاز دارند، اشاره کرد.
تفاوت ظاهری گالوانیزه سرد و گرم
استانداردهای گالوانیزه سرد و گرم
از پوشش گالوانیزه، بر روی سطح فلزهای پایه از قبیل آهن، فولاد و آلومینیوم استفاده میشود. این پوشش دارای دو پارامتر اصلی، ضخامت پوشش و نوع دانههای شکفته شده (اسپنگل) میباشد. سطح گالوانیزه شده عمدتا شامل چندین لایه متفاوت است که از سطح بیرونی شروع شده و به فلز پایه، که معمولا آهن یا فولاد است، متصل میشود. ضخامت پوشش روی یکی از عوامل بسیار حیاتی است که میتواند بر عمر مفید محصول تاثیر بگذارد. بنابراین، میبایست ضخامت پوشش با آخرین استانداردها همخوانی داشته باشد. زیادهروی در ضخامت پوشش میتواند مقاومت به فرسایش و زنگزدگی را افزایش دهد؛ اما انعطافپذیری و قابلیت تغییر شکل محصول را کاهش میدهد. از سوی دیگر، ضخامت کمتر پوشش به معنای افزایش جوشپذیری و انعطافپذیری بهتر محصول است. بنابراین، تعیین یک ضخامت مناسب در یک محدوده خاص از اهمیت ویژهای برخوردار است.
جمع بندی
گالوانیزه گرم و گالوانیزه سرد دو فرایند مختلف برای پوشش دادن فلزات پایه با روی هستند و در چندین جنبه با یکدیگر متفاوتند. مهمترین تفاوت گالوانیزه سرد و گرم در فرایند تولید آنهاست. گالوانیزه گرم با غوطهور کردن ورقهای فولادی نورد سرد در حمامهای روی مذاب تولید میشود، در حالی که گالوانیزه سرد با رسوب محلول روی یا آبکاری الکتریکی انجام میگیرد. یک تفاوت مهم دیگر در میزان ضخامت پوشش روی است. گالوانیزه گرم دارای پوشش با ضخامت بالایی است که مقاومت بهتری در برابر زنگزدگی و خوردگی ایجاد میکند، در حالی که گالوانیزه سرد دارای پوشش با ضخامت کمتری است که از قابلیت جوشکاری و فرمپذیری بهتری برخوردار است.
گالوانیزه گرم به دلیل پوشش ضخیمتر و مقاومت بهتر در برابر خوردگی و زنگزدگی، عمر مفید بیشتری دارد. برخلاف آن، گالوانیزه سرد به دلیل پوشش نسبتا نازکتر، از عمر مفید کمتری برخوردار است. از گالوانیزه گرم بیشتر در محصولاتی که به مقاومت در برابر زنگزدگی و خوردگی نیاز دارند، استفاده میشود؛ در حالی که گالوانیزه سرد بیشتر در محصولاتی که به ظاهری زیبا نیاز دارند به کار میرود.