دانلود مقاله گالوانیزه گرم با فرمت ورد ودر 24 صفحه قابل ویرایش
قسمتی از متن مقاله
فرایند گالوانیزه گرم نوع خاصی از روش گالوانیزه است که در آن پوشش محافظ روی با غوطه ور کردن قطعه فولادی در یک حمام مذاب روی بر سطح آن اعمال می گردد. پوشش روی به صورت مانعی در برابر خوردگی از فولاد محافظت می کند. این فرایند شامل چندین مرحله، از جمله آماده سازی، تمیزکاری، اعمال فلاکس، گالوانیزه گرم، سرمایش، و کنترل کیفیت، است. هر مرحله از فرایند به گونه ای کنترل می شود که مجموعه ای از ضخامت پوشش مناسب، کیفیت، ظاهر و عملکرد بهینه مطابق با استاندارد بین المللی ASTM برخوردار باشد.
قطعات گالوانیزه شده به عنوان یک جایگزین مناسب و اقتصادی برای فولاد ضد زنگ محسوب شده و بخصوص برای کاربردهایی طراحی می شوند که نیاز به مقاومت خوردگی بالا و طولانی مدت مورد نیاز است. الکترونگاتیویته بالاتر فلز روی نسبت به آهن سبب می شود که مقاومت به خوردگی سطح قطعه، حتی در صورت آسیب دیدن پوشش روی نیز ادامه پیدا کند. این نوع محافظت در برابر خوردگی توسط پدیده اثر گالوانیکی یا خوردگی گالوانیکی انجام می گیرد که طی آن، روی با اکسیداسیون ترجیحی از آهن مجاور خود محافظت نموده و این محافظت تا تخلیه کامل روی ادامه می یابد.
در این روش قطعه فلزی مورد نظر را وارد محیطی حاوی روی مذاب با دمای 460 درجه سانتی گراد می کنند تا قطعه کاملا در روی مذاب غوطه ور شود. پس از آن قطعه را از وان روی خارج می کنند، آنگاه لایه روی، با اکسیژن و کربن واکنش انجام داده و تبدیل به لایه ای مقاوم در برابر خوردگی و زنگ زدگی می شود.همچنین پس از انجام گالوانیزه گرم، بین فولاد و روی مذاب نیز واکنش شیمیایی انجام شده و چندین لایه مرکب از آهن و روی ، تشکیل می شود که از فلز پایه در برابر خوردگی و سایش و زنگ زدگی محافت می کند.
ضخامت لایه گالوانیزه در این روش بین 100 تا 130 میکرون است. ظاهر لایه روی در روش گالوانیزه گرم ، مات و کدر و به رنگ توسی است و سطح یک نواخت و صافی ندارد.
از روش گالوانیزه گرم بیشتر برای پوشش دهی قطعات مورد استفاده در فضای باز به کار می رود. مثلا دکل های مخابراتی، گارد ریل جاده ها، دکل های فشار قوی برق، لوله های آب با ضخامت بالا و تیر های برق با این روش پوشش دهی می شوند تا در مقابل خوردگی و زنگ زدگی مقاوم باشند.
برای اینکه روی (زینک) کاملا به سطح فلز بچسبد و لایه ای محفظ تشکیل دهد، لازم است که سطح فلز کاملا تمیز و عاری از هرگونه آلودگی و ناخالصی و زنگ زدگی باشد. بنابراین قبل از عملیات گالوانیزاسیون، فلزات را در محلولی اسیدی مانند اسید سولفوریک یا اسید کلریدریک به همراه ایجاد لرزش و حرکت غوطه ور می کنند تا هر گونه اضافات و آلودگی از سطح آن ها پاک شود. سپس عملیات گالوانیزه گرم یا سرد را آغاز می کنند البته باید درنظر داشت که ورق هایی که در بازار به ورق گالوانیزهشهرت دارند هم با روشی تقریبا مشابه آبکاری گرم تولید می شوند.
گالوانيزه گرم فرايندي است كه طي آن قطعات توليد شده پس از غوطه وري در مذاب روي پوششي از روي خالص و يا آلياژ روي آهن كه با پيوند هاي متالورژيكي (فلزي)به فلز پايه ( آهن ) متصل مي گردد) .
در حال حاضر اين فرايند به دو صورت گالوانيزه تر و خشك انجام مي شود .
در گالوانيزه تر، مخلوط كلريد امونياكي روي در سطح مذاب پاشيده مي شود و قطعات پس از انجام مراحل اماده سازي مستقيماً و همزمان با اغشته شدن به فلاكس وارد مذاب مي شود .
در گالوانيزه خشك ، قطعات پس از انجام مراحل اماده سازي در محلول كلريد امونياكي روي قرار گرفته و پس از اغشته شدن در خشك كن و در ادامه درون مذاب قرار مي گيرند .
تاريخچه استفاده از گالوانيزه به سال 1724 باز ميگردد. زماني كه يك شيمي دان فرانسوي به نام Melouin در آكادمي رويال فرانسه يك روش پوشش روي مذاب بر روي آهن را توصيف نمود.
در سال 1836 ديگر شيمي دان فرانسوي Sorel اين موضوع را ادامه داد . وي براي پوشش دادن آهن توسط روي ابتدا آنرا نه بار در اسيد سولفوريك تميز كرد وسپس توسط فلاكس كلريد آمونيم آنرا آغشته و در مخزن روي مذاب قرار داد تا اولين قطعه فولادي گالوانيزه شكل گيرد .
گالوانيزه گرم به سبب اافزايش طول عمر قطعات از لحاظ بالا بردن مقاومت آنها در برابر خوردگي شيميائي و الكتروشيميائي در بيشتر صنايع و بخصوص در نواحي كه در معرض خوردگي هستند همواره مورد توجه صنعتگران مي باشد .
ساير روش هاي گالوانيزه عبارتند از :
(آبكاري روي Zinc plating ( روشالكترو شيميائي
(پاشش مكانيكي روي Sheradising ( روش گرمايش پودر روي در درام
(پاشش گرمائي روي Zinc spray ( روش پاشش گرد روي از طريق گرماي سوختن
پوشش با رنگ هاي غني از روی Zinc rich paint
فرايند گالوانيزاسيون به روش غوطه وري در مذاب
•(فلاگسينگ ( كلريد امونياكي روي Pre-fluxing
ü(حمام گرم از سود ( حدود 90 درجه سانتيگراد ) و يا تركيبات خاص چربي گير) معمولاً در اولين ايستگاه فرايند گالوانيزه براي پاك كردن سطوح قطعات از رنگ ، روغن ، گريس و هر گونه تركيبات الي ديگر مورد استفاده قرار ميگيرد .
üتركيبات ديگري كه سطح را آلوده مي كند و در اين مرحله زدوده نمي شود را در مرحله بعدي اسيد شوئي مي زدايند .
üكليه سطوح قطعه از لحاظ زدوده شده رنگ بايد بطور دقيق كنترل شوند ، بعضي از انواع رنگ ها ممكن است به راحتي زدوده نشده ولازم باشد به اين منظور نيازمند انجام عمليات مكانيكي ويژه مانند سند بلاست كردن باشند
üقطعاتي كه قرار است گالوانيزه شوند نيازمند هستند درحين فرايند اويزان نگهداشته شوند .
بار گذاري – تعليق Loading – jigging
به اين منظور بايد اسبابي تدارك ديده شود كه قطعات را در مراحل اماده سازي و غوطه وري بطور معلق بتواند جابجا نمايد .
üاين نكته رانبايد از خاطر دور كرد كه هر گونه الودگي مانند علائم با رنگ ، گريس ، روغن و ... قبل از شروع مراحل آماده سازي از سطح قطعات زدوده شود .
üنحوه قرارگيري و منافذ داخلي قطعات بايد به نحوي باشد كه محلول هاي شستشو و مذاب روي قادر باشد در تمام نواحي قطعه جريان يابد.
üاجزاء سازه ها در هنگام طراحي بايد به نحوي پيش بيني گردد ناحيه ائي بن بست نباشد تا هوا ، محلول هاي شستشو( چربي گير، اسيد و فلاكس ) و در نهايت مذاب به آن دسترسي نداشته باشد .
üحتماً در ابتدا و حين فرايند طراحي و ساخت سازه ها با گالوانيزه كننده هماهنگي نمائيد.
اسيد شوئي Acid pickling
üقطعات در اين مرحله به منظور برداشتن زنگ ، پوسته و ساير اكسيد هاي فلزي در حمام اسيد كلريدريك غوطه ور مي شوند
üسطح فولاد مي بايست بطور كامل از اين الودگي ها زدوده گردد تا مذاب روي قادر گردد با فولاد بطور كامل واكنش دهد .
üزنگ زدگي عميق و سنگين را ممكن است نتوانيم به راحتي با روش اسيد شوئي برداريم ، به همين دليل شايد لازم باشد از ساير روش هاي مكانيكي به منظور تميز كردن سطح قبل از اسيد شوئي استفاده كرد .
فلاكسينگ Pre-fluxing
üپس از اينكه قطعات اسيد شوئي شدند در وان اب ابشوئي گرديده و در پايان مراحل اماده سازي در حمام گرم كلريد امونياكي روي قرار گرفته و به ان اغشته مي شوند .
üمحلول كلريد امونياكي روي سطح فولاد را براي انجام واكنش با مذاب روي اماده مي نمايد .
گالوانيزه گرم Hot dip galvanizing
üمذاب روي با سطح فولادي كه در مراحل قبلي كاملاً تميزشده است ، واكنش داده و لايه ائي از الياژ روي – اهن را كه پيوند بسيار قوي با سطح فولاد برقرار كرده را تشكيل ميدهد .
üپوشش گالوانيزه در 2 الي 3 دقيقه ابتدائي ورود به حمام مذاب تشكيل مي شود كه در هر حال به ضخامت فولاد بستگي دارد .
خنك كردن Quenching
پس از اتمام فرايند گالوانيزه گرم كه با خروج قطعات از درون مذاب همراه است ، انها را بلافاصله در اب و يا محلول دي كرومات سديم غوطه ور مي كنند.
üعمليات غوطه وري در محلول دي كرومات سديم موجب خنك شدن قطعات مي گردد كه به همين سبب به راحتي قابل انتقال بوده و سطوح نسبت به واكنش هاي بعدي غيرفعال گرديده و براق خواهد شد .
ويژگي ها Characteristics
üلايه الياژي روي اهن 80% الي 100 % پوشش را ممكن است ، شامل گردد.
üلايه هاي الياژي روي اهن 250 برابر از فولاد سخت تر است
مقايسه پوشش Coating comparisons
üويژه گي هاي پوشش روي به روش گالوانيزه به روش غوطه وري گرم, hot dip galvanizing (HDG) در مقايسه با روش الكتروليز (zinc electroplating (ZEP)) و گالوانيزه پيوسته (galvanizing-(GC) continuous) ارجحيت دارد ، زيرا
• - پوشش گالوانيزه گرم ضخامت بيشتر و در نتيجه طول عمر بالغ بر 50 سال بدون زنگ زدن دارد
• - پوشش گالوانيزه گرم سخت تر و 5 برابر مقاومت سايشي بيشتري نسبت به روش هاي ديگر دارد.
مزایای گالوانیزه گرم
1. برای بسیاری از فولاد ها در مقایسه با دیگر سیستمهای پوشش دادن عمل گالوانیزه کمترین هزینه را در طویل المدت دارا می باشد.
2. پوشش گالوانیزه ای جزئی از سطح فولاد محسوب میشود که از آن محافظت میکند.
3. ساختار متالوژیکی بی نظیری در پوششهای گالوانیزه وجود دارد به طوریکه سطح خارجی تافنسی داشته و در مقابل خسارات ناشی از عوامل مکانیکی مثل حمل و نقل، نصب ( erection) و سرویس مقاوم میباشد.
4. پوشش گالوانیزه ای در مقابل موضوع خوردگی مطرح می شود و در سرعتهای کم خوردگی نحوه محافظت به نوع اتمسفر بستگی دارد.
5. حفاظت کاتدی پوشش ما را مطمئن می سازد که قسمتهای کوچک فولاد پایه که در معرض ضربات و یا خراشیدگیهای شدید قرار گرفته از خوردگی محافظت می شود.
6. چسبندگی یکی دیگر از مزایای گالوانیزه گرم میباشد.
7. در طی گالوانیزه کردن قطعه به طور کامل در مذاب روی غوطه ور (immersed) می شود و سطح آن بطور کامل پوشش داده می شود.
8. پوششهای گالوانیزه ای در واقع خود بازرسی (Self Inspecting) میشوند، زیرا واکنشی بین فولاد و مذاب روی در حمام گالوانیزه اتفاق نمی افتد مگر اینکه سطح فولاد به طریق شیمیایی به طور کامل تمیز شده باشد. بنابراین یک پوشش گالوانیزه ای بدون عیب (Sound) ظاهر میشود.
9. گالوانیزه کردن فرایند بسیار سلیسی (Versatile) می باشد. اقلام زیادی از بستها (Fasteners) و پیچها از طریق گالوانیزه پوشش داده می شوند.
10. خواص مکانیکی فولادهای معمولی گالوانیزه شده با گالوانیزه کردن عمدتاٌ تغییر نمی کنند.
11. گالوانیزه کردن از عمل خوردگی بسیاری از محیط ها جلوگیری می کند.
12. پوشش دو گانه از گالوانیزه + رنگ بسیار کارآمد می باشد و بسیاری از مسائل خوردگی فولاد در بسیاری از محیطهای خورنده برطرف می کند.
پروسس گالوانیزه گرم بطور ساده وابسته به حملات اتمهای روی مذاب به شبکه فولاد در درجه حرارت های گالوانیزه است ، و در این درجه حرارت ترکیبات آلیاژی (Fe – Zn) تشکیل می شود. پوشش گالوانیزه شامل چندین لایه است، نزدیکترین آنها به فلز پایه مرکب از ترکیبات آهن- روی است و به ترتیب ادامه می یابد تا اینکه بوسیله یک لایه خارجی روی خالص پوشیده می شود. ساختمان پیچیده لایه هایی که یک پوشش گالوانیزه را تشکیل می دهند اختلاف زیادی در خواص شیمیایی ، فیزیکی و مکانیکی دارند که این موضوع متاثر از فعالیت شیمیایی، دیفوزیون و سرد شدن نهایی است.
دیاگرام حالت تعادل آهن – روی ترکیباتی را که در درجه حرارتها و غلظتهای مختلف تحت شرایط تعادل بوجود می آیند نشان می دهد.
هنگامی که فولاد در حمام گالوانیزه غوطه ور می شود اتمهای روی فوراٌ شروع به دیفوزیون به داخل شبکه آهن ( فولاد ) می کنند و اتمهای آهن نیز به طرف خارج حرکت می کنند، به دلیل اختلاف در نقطه ذوب و ضریب دیفوزیون ، اتمهای روی بیشتر از اتمهای آهن تحرک داشته و به مقدار زیادی در ساختار آهن وارد می شوند.
سه فاز اصلی تولید شده در طی فرایند گالوانیزه گرم عبارتند از :
1- فاز گاما (γ) شامل 79 – 72 درصد روی که مرکب از سه ترکیب:
الف: ترکیب FeZn2 با 81.3 درصد روی
ب: ترکیب FeZN10 با 79.6 درصد روی
ج: ترکیب FeZn3 با 77.9 درصد روی
فاز گاما( γ) دارای شبکه مکعبی می باشد.
2- فاز دلتا ( δ) شامل 93 – 87 درصد روی که مرکب از دو ترکیب:
الف: ترکیب FeZn7 با 89.2 درصد روی
ب: ترکیب FeZn10 با 92.1 درصد روی
کریستال ( δ) دارای شبکه هگزا گوتال می باشد.
3- فاز زتا ( ζ) با 94 درصد روی و دارای شبکه کرییستالی منوکلینیک می باشد.
دیدگاه خود را ثبت کنید