گالوانیزاسیون و تاریخچه آن

گالوانیزاسیون قطعات و سازه‌های فلزی به منظور جلوگیری از خوردگی و مقاوت بیشتر در مقابل تأثیرات آب و هوایی انجام می‌شود پیشینه این دانش به سال‌های ۱۷۳۷ تا ۱۷۹۸ بر می‌گردد که یک دانشمند الیتالیایی در سال ۱۷۷۵ از دانشگاه BOLOGENS در مقام پروفسوری این دانشگاه در رشته کالبدشناسی به صورت اتفاقی دریافت که پای قورباغه مرده زمانی که یک تکه فلز آن را لمس می‌کند حرکت می‌کند او از این طریق دریافت که فلزات بر روی موجودات زنده اثر الکتروشیمیایی ایجاد می‌نمایند گالوانی نتایج کارهایش را در سال ۱۷۹۱ منتشر کرد پژوهش‌های او راه را برای اتخاذ تصمیمیات بزرگ در بین دانشمندان این عرصه هموار تر نمود. تا آن جا که ولتا نیز یک ایده مخالف را پیشنهاد کرد او فکر می‌کرد دلیل این موضوع قوس فلزی می‌باشد بعد از این مجموعه آزمایشات، بحث و بررسی روی الکترو تراپی در موجودات زنده آغاز شد.[۱]

تاریخچه گالوانیزاسیون

آهن و فولاد از زمان پیدایش زندگی انسان را راحت کرده‌اند به دلیل راحتی تولید، دوام، و راحتی روش مونتاژ فولاد تقریباً همه جا بکار برده می‌شود بیشتر پیشرفت‌ها و ایجاد تکنولوژی‌ها با استفاده از فولاد بوجود می‌آید. خوردگی عامل بخش عمده‌ای از شکست و تخریب آهن و فولاد می‌باشد و جلوگیری از آن اهمیت زیادی دارد.

فولاد تمایل به جذب اکسیژن دارد. این تمایل باعث خوردگی و ترکیبات شیمیایی فولاد می‌شود و آن را از بین می‌برد؛ و به دلیل تجزیه متلاشی می‌شود. آخرین و تکان دهنده‌ترین نمونه این امر در زلزله در ترکیه منطقه مارامارا مشاهده گردید. گالوانیزاسیون به روش غوطه وری گرم یک روش پوشش دهی بوسیله فلز روی می‌باشد؛ و در نهایت فرایند پوشش، آهن با روی پیوند شیمیایی تشکیل می‌دهد. گالوانیزاسیون به روش غوطه وری گرم به زبان ساده یک پوشش است که در آهن یا فولادی که از نظر ترکیب و طراحی مناسب برای گالوانیزه است توسط فروبردن در وان مذاب روی تشکیل می‌گردد.

گالوانیزه به روش غوطه وری گرم نزدیک به ۱۵۰ سال است که کاربرد دارد. بیشتر رویی که در جهان تولید می‌شود جهت پوشش دهی مصرف می‌گردد. مهمترین علت مقاومت روی به تجزیه طبیعی، ماهیت مقاومت آن می‌باشد.[۲]

گالوانیزه گرم به روش غوطه وری

یک رادیاتور پس از انجام عملیات گالوانیزه گرم

مراحل انجام و نکات مهم در عملیات گالوانیزه گرم

گزینش فولاد

انجام یک روکش گالوانیزه دارای مبنای واکنش متالوژی بین فولاد و روی ذوب شده می‌باشد که منجر به شکل گیری چندین لایه مرکب آهن، روی (برای مثال گاما، دلتا، زتا) می‌گردد مضافاً از روی ذوب شده به سطح لایه‌های مرکب می‌چسبد.

معلوم شده است که ماهیت سازه‌های واقعی روکش گالوانیزه شده ممکن است بر طبق ماهیت واقعیت شمیایی فولادی که می‌بایست گالوانیزه شود اصلاح شده باشد، عناصر خاص یافت شده در فولادها معلوم شده است که دارای تأثیر بر روی ساختار روکش می‌باشد. عناصر کربن از ۲۵٪، فسفر بیش از ۰/۰۴ درصد یا منگنز بیش از ۱/۳ درصد باعث تولید روکش‌هایی می‌گردد که متفاوت از روکش‌های مشخص شده توسط شکل ۱ می‌باشد. فولادهای حاوی سیلیکوندر ۰/۰۴ یا ۰/۱۵ یا بالاتر از ۰/۲۲ درصد می‌توان نرخ‌های رشد روکش گالوانیزه شده‌های تولید نمایند که بسیار بالاتر از نرخ آن فولادهایی است که سطح سیلیکون آنها زیر ۰/۰۴ درصد و بین ۰/۱۵ درصد یا بالاتر از ۰/۲۲ درصد می‌توانند نرخ‌های رشد روکش گالوانیزه شدهای نمایند که بسیار بالاتر از نرخ آن فولادهایی است که سطح سیلیکون آنها ۰/۰۴ درصد وبین ۰/۱۵ تا ۰/۲۲ درصد می‌باشد. مطالعات اخیر نشان داده است که حتی در مواردی که سیلیکون و فسفر به صورت مستقل در حدود مطلوب حفظ شده‌اند که نوعاً دارای نمای ظاهری خالداری یا خاکستری تیره می‌باشد.

گالوانیزه گرم در ایران

جهت گالوانیزه نمودن قطعاتی که انتهای آنها مسدود شده و امکان جمع شدن مذاب روی در آن مناطق می‌باشد سوراخ‌هایی جهت تخلیه مذاب تعبیه گردد.

مخازنی که فقط سطح خارج آنها گالوانیزه می‌شود جهت جلوگیری از انفجار این قطعات در داخل آب مذاب می‌بایست به لوله‌هایی جهت ورود و خروج هوا هنگام غوطه وری در وان مذاب مجهز شوند که ارتباط فضای داخل مخزن را با فضای بیرون از وان برقرار می‌نمایند.

در هنگام ساخت پیچ و مهره‌هایی که به صورت گالوانیزه گرم پوشش داده می‌شود باید مهره‌ها را با تلرانس بالاتری ساخت تا به علت افزایش ضخامت پیچ و مهره در اثر قرار گرفتن روی بر سطح آن‌ها هیچگونه مشکلی در هنگام باز و بسته کردن مهره به وجود نیاید.

قطعاتی که باید مورد عملیات گالوانیزه گرم قرار گیرند نباید توسط رنگ روغنی و یا اسپری مارک زنی شوند. این قطعات می‌بایست از طریق مارک‌های سمبه‌ای (حک شدنی) و با مارک‌های آویختنی شماره گذاری شوند.

تحویل بار

به منظور تماس کامل اسید با سطح فلز لازم است که بین قطعات را به نحوی فاصله ایجاد کرد. ساده‌ترین و مناسب‌ترین روش موجود استفاده از زنجیر است. روش‌های دیگر را با توجه به ابعاد قطعه و شکل هندسی آن می‌توان به کار برد لازم است ذکر شود که در مجموع قطعات باید به نحوی قرار گیرند که هوا در هیچ قسمتی گیر نیفتد. همچنین در زمانی که از اسید خارج می‎شوند به راحتی اسید از سطح قطعات تخلیه شود. در صورتی که فاصله گذاری بطور صحیح انجام نشود و قطعات به هم بچسبند در مرحله گالوانیزه کردن محل‌های چسبیده به صورت سوختگی نمایان خواهند شد. سنگینی بیش از حد بخصوص در مورد قطعات مسطح باعث می‎گردد در قسمت تماس زنجیر با قطعه اسید شوئی صورت نگیرد وجای آن به صورت سوختگی‎های ریز و خطی نمایان شود. در صورتی که قطعات دارای رنگ باشند بهتر است تمام قطعات رنگ دار را جدا کرده ودر یک قسمت از بسکت ودر کنار هم قرار دهیم تا در حین شارژ (شانه گذاری) قطعات سنگ کاری شود.

لازم است ذکر شود که قطعات بزگ بنا بر سکل هندسی که دارند ممکن به صورت جدا و یکی یکی اسید شویی شوند که احتاج به فاصله گذاری ندارند، در قطعه دارای هر شکلی وبه هر اندازه‎ای که باشد باید طوری در وان قرار گیرد که اسید به تمام سطوح برسد.

فاصله گذاری

این مرحله شامل تمیزکردن سطح فلز برای انجام عملیات گالوانیزه گرم است و کارهایی همچون گریس زدایی. اسید شویی و ... انجام می‌شود که در ادامه توضیح داده خواهد شد

تمیز کاری

اسید کلریدریک (جوهر نمک) دارای فراریت بالایی بوده و به میزان بی‌نهایت قابلیت حل شدن در آب را دارد به همین علت در محیط کارگاه بخارات اسید وجود دارد و هرجایی که رطوبت وجود داشته باشد متوان محلول اسید را مشاهده کرد بخصوص مخاط بینی که بعد از مدتی حساسیت خود را از دست خواهد داد. بر روی دندان‌ها و لثه که بعد از مدتی لکه‌های سیاه رنگ برروی دندان‌ها قابل مشاهده است. ریه‌ها که در زمان طولانی تری آسیب وارده را بروز خواهد داد ولی مهمترین و خطرناک‌ترین نوع آسیب خواهد بود. در موارد معدودی از ناراحتی‌های معده دیده شده است. در مواردی که بخارات اسید افزایش یابد سوزش چشم‌ها، سرفه‌های عمیق، التهاب پوست صورت دیده شده است.

ایمنی در کارگاه اسید

شستشوی مرتب کف کارگاه، بازدید قسمت‌های عایق کاری شده (فایبرگلاس) برای اطمینان ازعدم نشت اسید، کنترل دمای وان آب گرم اولیه و مشعل وان، در صورت استفاده از سیستم‌های گرم‌کننده بازدید و اطمینان از صحت کارکرد سیستم وعدم نشت آب به وان اسید، در زمان تخلیه اسید مصرفی شستشوی وان وبازدید بدنه وان، تخلیه لجن‌ها و احتمالاً قطعاتی که در وان افتاده‌اند.

تعمیر ونگهداری کارگاه اسید

فلاکس محلولی است شامل کلرور روی –نشادر وآب به نسبت‌های مختلف که معمولاً ۵۰٪ آب و۵۰٪ مواد جامد را شامل می‌شود. نسبت نشادر به کلرور روی از ۱به ۱۰ تا ۴به ۵ قابل تغییر است که به طور تجربی و بر اساس نوع کار می‌توان این درصدها را تغییر داد PH محلول فلاکس حدود ۵/۴ تا ۵ است که در حین کار کاهش می‌یابد ولی حد الامکان از PH حدود ۳ به پائین باید توسط قلیائی‌ها مثل آمونیاک PH را بالا برد. دمای محلول بین ۵۰الی ۶۰ بهترین کارکرد را دارد. بعد از مدتی میزان آهن فلاکس افزایش خواهد یافت ودر زمانی که از ۳/۰ گرم درلیتر بیشتر شد باید آنرا با عملیات شیمیایی بخصوص تصفیه نمود. (شرح آزمایش تعین مقدار آهن فلاکس و روش تصفیه آن در بخش شیمی گالوانیزه آورده شده است)

دمای محلول موجود در حوضچه فلاکس در حین کار باید ۵۰ الی ۶۰ درجه سانتیگراد باشد این دما سبب گرم شدن قطعات وخشک شدن بهتر در پیشگرم شده و در عین حال تبخیر سطحی آب در این دما مانع رقیق شدن فلاکس می‌شود. همچنین در این دما واکنش‌های تمیز کننده تا حدی انجام شده و ویسکوزیته محلول در اثر دما پائین می‌آید و این امر باعث می‌شود که از روی قطعات بهتر چکیده می‌شود و مقدار کمتری از آن بر روی قطعات باقی‌مانده و اتلاف محلول کمتر شود.

محلول فلاکس

واکنش‌های بین آهن و روی حتی پس از انجماد لایه روی، بعلت گرمای باقی‌مانده و دمای نسبتاً بالا ادامه می‌یابند. این واکنش‌ها پس از فرو بری، در مواردی که قطعات گالوانیزه شده را در نزدیکی هم قرار دهند و مانع خنک شدن آنها بشوند پیش می‌آید در چدن در این حالت ظرفیت گرمائی بالائی موجود است که دمای بالا را تا مدت زمان قابل توجهی حفظ می‌کند. در این صورت بخشی از لایه روی خالص یا تمام آن تبدیل به لایه آلیاژ آهن و روی شده و در نتیجه رنگ قطعه برگشته و خواص پوشش نیز تغییر خواهد کرد. برای اجتناب از دیر خنک شدن قطعات را پس از گالوانیزه شدن باید با فاصله کمی از هم قرار داد تا هوا بتواند آزادانه میان آنها گردش داشته باشد. در مورد قطعاتی که دارای سطح بزرگ هستند یا فولادهایی که ترکیبات آنها مناسب برای رشد لایه آلیاژ باشد لازم است که خنک کردن اجباری و سریع توسط هوا یا آب صورت گیرد.

خنک کردن قطعات , وان آب در فرایند خنک کردن قطعات

عملیات پس از گالوانیزه

بازدید و کنترل قطعات تولیدی باید پس از گالوانیزه شدن انجام گیرد تا از کیغیت آن مطمئن شد ودر صورت بروز اشکال و یا نقصی سریعاً بر طرف گردیده و یا از ادامه تولید تا رفع عیب جلوگیری شود.

سوهانکاری سرآبه‌های قطعه (معمولاً در انتهای قطعات در اثر خروج از مذاب و حرکت مذاب بر روی قطعه، روی منجمد شده که اصطلاحاً شرآبه می‌نامند) باید به میزانی باشد که لایه روی تخریب نگردد و فقط لایه اضاقی از بین برود تا ظاهر قطعه حفظ شود در صورتی که لایه روی تخریب شود بعد از مدتی زنگ آهن به صورت لکه زرد رنگ دیده خواهد شد.[۳]

هزینه پایین

یک قانون عمومی در تجارت وجود دارد کسی که کیفی ت خوب را با هزینه پایین تولید می‌کند برنده است. در بسیاری از موارد گالوانیزاسیون ارزان‌ترین روش نسبت به سایر روش‌های پوشش دهی می‌باشد. در حال حاضر هزینه مربوط به گالوانیزاسیون پایین‌تر از هزینه‌های مربوط به رنگ آمیزی می‌باشد و پوشش‌های جایگزین بخصوص رنگ آمیزی هزینه بیشتری را نسبت به گالوانیزاسیون دارد بدیهی است که گالوانیزاسیون گرم به روش غوطه وری روشی می‌باشد که می‌تواند تعداد بسیار زیادی از قطعات را با هزینه و نفر ساعت (نیروی انسانی) کم پوشش دهد. قطعاً نیکل، کروم، طلا جهت مقاومت در برابر خوردگی بسیار بهتر از روی هستند. اما شما نمی‌توانید کلیه فولاد بکار برده شده در ساختمان خود را با طلا پوشش دهید. البته این بستگی به نظر شما دارد. به عبارتی دیگر با پوششهای نیکلی و برنزی و برنجی، فولادی که پوشش آن آسیب دیده است مستقیماً در معرض خوردگی قرار می‌گیرد (فولاد می‌پوسد اما پوشش باقی می‌ماند) اما در گالوانیزاسیون روی خود را فدا می‌کند. به عبارتی دیگر خوردگی تنها در مناطق آسیب دیده باقی می‌ماند. وجهت جلوگیری از گسترش آن می‌توان تنها نقطه آسیب دیده را تعمیر کرد.

قابلیت پاسخگویی سریع

زمانی که محافظت از خوردگی می‌تواند در چند دقیقه توسط گالوانیزاسیون گرم بوجود آید شما به چند هفته زمان جهت رنگ آمیزی نیاز دارید وشما باید منتظر شرایط هوای خوب بمانید. در گالوانیزاسیون گرم محافظت از خوردگی درهمان کارخانه گالوانیزه به وجود می‌آید و شما می‌توانید قطعات را جهت نصب و مونتاژ به جای دیگری منتقل کنید. شما دیگر نیازی به پرداخت هزینه جهت حمل و نقل دوباره ندارید.

آسانی در بررسی کیفیت

چک کردن عبارتست از کنترل ضخامت پوشش بر اساس استاندارد ISO 1461 - ASTM- A123 - ISIRI آزمایش‌ها توسط میکرو مترها یا روش‌های غیر تخریبی انجام می‌شود. به همین دلیل فولاد گالوانیزه شده مقاومت بیشتری دارد به آسیب‌های مکانیکی حاصل از حمل و نقل و انبارش و مونتاژ و این امر اجازه می‌دهد تا فولاد گالوانیزه شده به هر کشوری حمل شود و بدلیل مقاومت خوب فولاد گالوانیزه شده می‌تواند جهت طراحی در مناطقی که فرسایش وجود دارد مورد استفاده قرار گیرد گالوانیزه گرم شامل فروبردن فولاد در روی مذاب است و از این طریق تمام سطوح درونی و بیرونی، گوشه‌ها و حتی لبه سطوح و همه فضاهای غیرقابل حفاظت توسط روی پوشش داده می‌شود و تمامی گوشه‌ها و لبه‌های باریک که توسط رنگ یا اسپری یا سایر پوشش‌ها بصورت ضعیف پوش داده می‌شود در گالوانیزاسیون گرم به خوبی کلیه سطوح پوش داده می‌شود.

فوائد گالوانیزه گرم