ورق فولادی پوشش دار با استفاده از روش الکترولیز
تاریخچه گالوانیزاسیون و ورق گالوانیزه
ورق گالوانیزه چه کاربردی دارد؟ تاریخچه استفاده از آن به چه سالی باز می گردد؟ اولین بار به صورت اتفاقی مشخص گردید وجود دو عنصر با خواص الکتریکی متفاوت در هر محلول می تواند باعث ایجاد پیل الکتریکی گردد. این پدیده در سال 1780 میلادی توسط دکتر لوئیجی گالوانی (1737 تا 1798 میلادی) کشف شد. دکتر گالوانی مخترع نبود ولی در میانه تحقیقات علمی خود، متوجه این خاصیت گردید. پس از آن دانشمند مشهوری به نام السنادرو ولتا (1745 تا 1827 میلادی) تحقیقات را در زمینه ی این خاصیت کامل نمود و نام “گالوانیک” را به یک جریان الکتریکی که از واکنش شیمیایی حاصل می شود تغییر داد.
از طرفی به دلیل انجام تحقیقات زیاد بر روی نحوه ی اکسیداسیون و خوردگی محصولات آهنی، روش هایی ابداع شده بود تا بتواند آهن را در مقابل خوردگی و زنگ زدن محافظت کند. این روش ها و اطلاعات به دست آمده در خصوص خاصیت گالوانیک منجر به این شد که در سال 1836 مهندسی فرانسوی به نام سورل (1803 تا 1871) غوطه ور کردن آهن در مذاب روی را پیشنهاد دهد.
این غوطه وری منجر به تشکیل لایه ای از روی (Zn) بر سطح آهن می گردد. هنگامی که آهن با مواد خورنده مواجه می گردد، اگر دارای لایه ای از جنس روی باشد، به علت اختلاف الکترونگاتیویته آن نسبت به آهن، روی آند می شود و عوامل اکسید کننده به جای Fe، روی را انتخاب کرده و آهن یا خورده نمی شود یا خوردگی آن بسیار بسیار ناچیز خواهد بود. علاوه بر خاصیت گالوانیکی، ایجاد مانع بین آهن و هوای آزاد که در واقع محتوی میزانی از رطوبت نیز هست، عامل تکمیلی برای جلوگیری از اکسیداسیون سطح آهن می باشد. پس از مشاهده ی مزایای این روش، در سال 1850 میلادی کارخانه بزرگی برای گالوانیزه کردن محصولات آهنی در بریتانیا تاسیس شد. متعاقب آن کارخانجاتی در دیگر کشورهای جهان از جمله ایالات متحده ساخته شد و از آن پس تا کنون ادامه داشته است. برای خرید تیرآهن و اطلاع از قیمت تیرآهن 14 و میلگرد لطفا کلیک کنید.
نحوه تشخیص ورق گالوانیزه
بسیاری از افراد در هنگام خرید ورق گالوانیزه با چالش هایی مواجه می شوند چرا که قادر به تشخیص و اورجینال بودن آن نیستند. به طور کلی ورق های گالوانیزه دارای سطحی براق، صیقل و شفافیتی فوق العاده برخودارند. همچنین، پوشش ورق های گالوانیزه در محدوده 10 الی 275 میلی متر بوده و دارای ضخامتی معادل بین 0.18 الی 6 میلیمتر هستند. ورق گالوانیزه به سه دسته ورق گالوانیزه گل درشت، ورق گالوانیزه گل ریزه و ورق گالوانیزه بدون گل تقسیم شده و هرکدام کاربرد های مختلفی دارند. از دیگر روش های تشخیص ورق گالوانیزه میتوان به لیز بودن سطح آن اشاره کرد.
مشخصات ورق گالوانیزه
با توجه به اینکه پوشش روی از ورق فولادی محافظت می کند، مشخصات پوشش می تواند همانند جنس ورق در مشخصات ورق گالوانیزه نقشی تعیین کننده داشته باشد. لازم به ذکر است این موارد قیمت ورق گالوانیزه را نیز تحت تأثیر خود قرار می دهد. ابتدا خوب است به خواص عمده ورق فولادی اشاره کنیم. خواصی نظیر استحکام تسلیم، استحکام کششی، انعطاف پذیری، سختی و ترکیب شیمیایی ورق.
در این خصوص باید در نظر داشته باشیم آنچه به عنوان این خواص در مورد ذکر شد، در خصوص ورق های گالوانیزه نیز صدق می نماید. حتی از نظر ابعادی نیز می توان همان مشخصات ورق روغنی را در نظر گرفت. برای مثال عرض ورق های گالوانیزه 1 و 1.25 متر می باشند، ضخامت آنها نیز معمولا از 0.4 میلیمتر تا 3 میلیمتر را شامل می گردد. طرح های شکل دهی مختلفی نیز می تواند بر روی ورق های گالوانیزه اعمال گردد که از جمله معروف ترین آنها می توان به عرشه فولادی اشاره نمود.
بسته به کاربرد مورد نیاز، خواص ورق متفاوت است. مثلا برای یک کاربرد، انعطاف پذیری ورق مهم می باشد ولی برای کاربرد دیگر استحکام. از مشخصات ورق پایه و خواص آن که بگذریم در مورد پوشش گالوانیزه باید گفت هرچه جِرم پوشش بیشتر باشد، کیفیت پوشش بهتر خواهد بود. در واقع جرم بیشتر پوشش، نشان دهنده ی مقدار روی در سطح مشخصی از فولاد است، و این مقدار با قدرت محافظت از خوردگی رابطه ی مستقیمی دارد. هرچقدر میزان پوشش روی، در واحد سطح ورق فولادی بیشتر باشد، میزان محافظت از خوردگی ورق بیشتر خواهد شد.
ورق های رایج در بازار ایران دارای پوششی در دامنه ی 80 تا 150 میکرون (میکرو متر) می باشد. بر اساس استاندارد که مشخصا در خصوص تعیین میزان روی در واحد سطح ورق گالوانیزه می باشد، نحوه ی محاسبه ی مقدار روی، تعیین شده است. بر این اساس مقدار روی موجود در واحد سطح ورق می تواند با ضخامت روی و یک ضریب ثابت رابطه مستقیم داشته باشد. عنوان نمونه پوشش شماره 80 به این معناست که در هر متر مربع ورق گالوانیزه 80 گرم روی وجود دارد.در مورد ورق های گالوانیزه وارداتی این عدد در محدوده 160 تا 200 می باشد که نشان دهنده ی کیفیت بهتر آنها می باشد. همین اعداد می توانند اثر مستقیمی در قیمت ورق گالوانیزه داشته باشند.
اما به غیر از ضخامت پوشش روی، ترکیب پوشش نیز در کیفیت ورق گالوانیزه تاثیر گذار است. از این منظر دو نوع ورق گالوانیزه با کیفیت های متفاوتی یافت می گردند:
- اگر جنس پوشش از روی خالص باشد، به آن ورق Z اطلاق می گردد.
- اگر در پوشش علاوه بر روی عنصر آهن Fe نیز موجود باشد به آن ورق ZF گفته می شود.
در پایان بد نیست به این موضوع اشاره گردد که فرآیند استفاده شده در گالوانیزه کردن ورق نیز تاثیر به سزایی در کیفیت آن دارد. به طور کلی روشهای مختلفی برای گالوانیزه کردن وجود دارد که از آن جمله می توان گالوانیزه گرم (غوطه وری) Hot deep galvanizing، گالوانیزه سرد Cold galvanizing یا الکترولیز Electrolize ، متالایزینگ Metalizing ، پاشش روی Zink sprayingو غیره را نام برد. رایج ترین نوع فرآیند به کار رفته در تولید ورق های گالوانیزه همان روش اول یا گالوانیزه گرم می باشد. به محصولاتی که به این طریق گالوانیزه می شوند Hot deep Galvanized یا به اختصار HDG گفته می شود.
نحوی تولید ورق گالوانیزه
مراحل ساخت و تولید ورق گالوانیزه بسته به اینکه چه فرآیندی برای آن انتخاب شود متفاوت است. مدیران آهن شما را با مراحل انجام گالوانیزاسیون به روش غوطه وری یا گالوانیزه گرم آشنا می نماید:
1 – مرحله اول:
الف) آماده سازی: اگر ورق به صورت کویل باشد ممکن است یا به صورت پیوسته گالوانیزه شود یا اینکه به صورت ورق برش خورده آماده گردد.
ب) چربی شویی: چربی گیری از ورق به وسیله ی محلول سود انجام می گیرد.
2 – مرحله دوم
الف) شستشو: محلول چربی گیر که بر روی ورق باقیمانده است در این مرحله شستشو می گردد.
ب) زنگ زدایی: غوطه ور کردن در محلول زنگ زدای اسید کلریدریک برای ورق هایی که زنگ زدگی دارند.
3 – مرحله سوم
الف) شستشوی مجدد: در صورتیکه زنگ زدایی روی ورق انجام گردد مجددا شستشو می گردد.
ب) فلاکس: در این مرحله سطح ورق به واسطه فلاکس که ترکیبی از کلرید روی و عناصر دیگر می باشد آماده عملیات می گردد. این فرایند به جهت ممزوج شدن فلز روی و فولاد می باشد.
ج) هم دما کردن: به منظور جلوگیری از پاشش فلز روی مذاب درهنگام غوطه وری داخل وان مذاب، از فرآیند پیش گرم برای هم دما کردن استفاده می گردد. معمولا دما تا 80 درجه سانتیگراد بالا می رود.
4 – مرحله چهارم
گالوانیزاسیون: غوطه وری در وان مذاب روی
5 – مرحله پنجم
الف) خنک کاری
ب) تمیزکاری
ج) بازرسی نهایی
آبکاری گالوانیزه چیست؟
معمولا دو روش آبکاری سرد و آبکاری گرم برای گالوانیزسیون وجود دارد. برای انجام آبکاری ابتدا باید توسط روش های مختلف مانند استفاده از محلول های چربی گیر، امولسیون، تمیزکاری با حلال های صنعتی و چربی زدایی با بخار هایی که روند انجام شکل دهی به محصولات چسبنده است را پاک کنند. بعد از این مرحله اسیدشویی شروع میشود که در آن قطعه را درون محلول آب، اسید کلریک و یا اسید سلفوریک قرار می دهند. غلظت اسیدی این محلول باید بین 10 تا 15 درصد و دمای آن بین 60 تا 80 درجه باشد. و سرانجام گالوانیزه آبکاری میشود.
حالت پذیری و فرم گیری ورق گالوانیزه
ضخامت ورق گالوانیزه می تواند عاملی تاثیر گذار برای فرم پذیری آن باشد. ورق های گالوانیزه ضخامت پایین به خوبی با انواع دستگاه های ساده شکل دهی می گردند. ضخامت های بالا تر بیشتر به صورت اتصالات به کار می روند. انواع اتصالات جوشی و غیر جوشی می تواند در تولید محصولات ساخته شده از ورق گالوانیزه به کار رود.
همانطور که گفته شد ورق گالوانیزه به صورت مجزا نیز می تواند فرم دهی شده و با طرحی مشخص در بازار ارائه گردد که از جمله مهمترین طرح های آن می توان به عرشه فولادی و کرکره (سینوسی) اشاره نمود. در اینجا بد نیست که اشاره کنیم در بسیاری از سایتهای مشابه ورق عرشه فولادی را در دسته بندی قرار داده اند حال آنکه این نوع ورق یکی از صورت های شکل داده شده ورق گالوانیزه می باشد.
کاربرد ورق گالوانیزه در صنعت
موارد مصرف ورق گالوانیزه در صنعت بسیار گسترده است. از لوازم خانگی و صنایع برق و الکترونیک گرفته تا خودروسازی و ساختمان های صنعتی و تجهیزات ترافیکی. جایگاه های مشخصی از موارد گفته شده برای سالهای متمادی به وسیله ی ورق های گالوانیزه تسخیر شده است. برای مثال در ساخت لوازم خانگی مثل یخچال فریزر، کولر، کانال تهویه منزل که همگی محیطی مرطوب و خورنده دارند.
در صنایع برق برای کاندوئیت های سیم کشی ، در صنایع الکترونیک برای تهیه قطعات پوششی، در صنایع خودرو برای درب قطعات، و ساختمان های صنعتی برای ساخت ساندویچ پانل ها و در تجهیزات ترافیکی برای ساخت گاردریل به کار می رود. اگر برای مصارف ورق گالوانیزه لیستی خلاصه تهیه کنیم می توان به لیست زیر اشاره نمود:
- صنـــعت ساخت لــوازم خـانگی
- برق، الکترونیک و کامپیوتر
- ساخت سیلوهای گـالوانیزه
- سـاختمان های صنــعتی
- تولید
- ساختمـان سازی
- صنایع خودرو
- راه سازی
در خصوص مورد سوم نیز می توان گفت سیلوها یا انبارهای ذخیره مواد غذایی انسان و دام در دو نوع بتنی و فلزی ساخته می شوند که نوع فلزی آن از ورق های گالوانیزه شکل داده شده به روش رول فرمینگ تهیه می گردند. تصویر شماره 6 را مشاهده کنید. ساخت سیلوهای فلزی مزایای خاص خود را دارد. از جمله هزینه کم برای ساخت، طول عمر زیاد، سهولت تعمیر و جایگزینی، امکان ایجاد دوران برای کنترل دما و اضافه کردن سیستم های تهویه و هوادهی و سهولت نظافت و امکان جداسازی کندوها.
عمر مفید ورق گالوانیزه چقدر است؟
همانطور در بالا ذکر کردیم فلز فولاد دارای مقاومتی بالاست اما در برابر رطوبت دچار فرسودگی و زنگ زدگی می شود. عمر مفید ورق گالوانیزه بین 20 تا 30 سال است و اگر در معرض رطوبت و باران قرار نگیرید برای همیشه سالم می ماند. اگر برای استفاده طولانی مدت در فضای باز تمایل به استفاده از فولاد گالوانیزه را دارید باید حتما فرآیند گالوانیزاسیون آن به روش گرم انجام شود که معمولا در محیط های مختلف حدود 70 سال دوارم می آورد.
تولید کنندگان ورق گالوانیزه در ایران
شرکت فولاد مبارکه که فعالیت خود را در زمینه تولید انواع ورق فولادی در ضخامت های بالاتر از 0.18 میلیمتر گسترده است، ورق فولادی گالوانیزه را از طریق فرآیند گالوانیزه گرم تولید می نماید. ضخامت ورق گالوانیزه فولاد مبارکه بین 0.25 تا 2 میلیمتر متغییر است. عرض این ورق ها 75 تا 150 سانتیمتر می باشد. کلاف ورق گالوانیزه شرکت فولاد مبارکه وزنی بین 2 تا 3 تن داشته و کیفت ظاهری سطح ورق های تولیدی آن نیز در نوع معمولی و بهبود یافته می باشد. اطلاعات دقیق تر در مورد کارخانه فولاد مبارکه را می توان در دانشنامه ورق سیاه این سایت نیز مشاهده نمود. شرکت فولاد مبارکه مجهز به آزمایشگاه کنترل کیفیت تولید بوده و در خصوص آزمایش بر روی انواع ورق خدمات نیز ارائه می دهد.
شرکت امیرکبیر کاشان در سال 1374 تولید ورق گالوانیزه خود را به روش غوطه وری آغاز نمود. بهره برداری از خط تولید این شرکت سه سال به طول انجامید. تنوع ورق گالوانیزه امیرکبیر کاشان بسیار بالا می باشد. کیفیت سخت دارای انعطاف پذیری پایین و استحکام بالا باعث شده است تا از ورق تولید شده توسط شرکت امیرکبیر کاشان در ساخت پروفیل و پوشش سقف استفاده بیشتری صورت گیرد. مشخصات ورق تولیدی شرکت امیرکبیر کاشان به شرح ذیل می باشد:
- صخامت کلاف گالوانیزه تولیدی در دامنه 0.25 تا 1.5 میلیمتر
- ضخامت شیت های این شرکت در دامنه 0.25 تا 1.2 میلیمتر
- ضخامت ورق فرم دار در دامنه 0.4 الی 0.8 میلیمتر
همچنین امیر کبیر کاشان در راستای تامین ورق فولادی مصرفی مرغوب و تعیین کیفیت دارای آزمایشگاه هایی برای آزمون های شیمیایی، آزمون های مکانیکی و متالورژیکی می باشد.
شرکت هفت الماس قزوین که در سال تاسیس گردید و در تولیدات خود ورق های متنوع فولادی از جمله ورق گالوانیزه را جای داد. این شرکت تولید ورق گالوانیزه را گسترش داده و تا جایی پیش رفت که در حال حاضر در حدود 20 الی 40 درصد میزان تولید داخلی خود را به صادرات اختصاص داده است . ضخامت ورق های گالوانیزه تولیدی این کارخانه از 0.3 تا 2 میلیمتر بوده و عرض آن همانند ورق های روغنی 1 الی 1.25 متر می باشد. در حال حاضر ورق های تولیدی کارخانه هفت الماس قزوین از با کیفیت ترین ورق های تولیدی در کشورمان می باشد. هفت الماس ورق گالوانیزه خود را در حالت های رول و شیت ارائه می دهد.
شرکت تاراز در سال 87 در شهرک صنعتی شهرکرد به عنوان نخستین تولید کننده ورق گالوالوم در کشور تأسیس گردید. ظرفیت اسمی این شرکت بر اساس آمار منتشر شده 330000 تن می باشد.
از دیگر شرکت های تولید کننده ورق گالوانیزه می توان به شرکت های خودرو چهارمحال، سمنان و روی اندود کاوه اشاره نمود.
انواع ورق گالوانیزه گرم
در این بخش از مقاله در خصوص نوعی گالوانیزاسیون که به صورت پیوسته صورت میگیرد سخن میگوییم. استاندارد مورد استناد در این بخش BS EN 10326 است با عنوان : پلیت و نوار فولاد ساختمانی پوشش داده شده با روی از طریق فرآیند گالوانیزاسیون پیوسته – شرایط تحویل فنی
دامنه استفاده از این استاندارد شامل ورق های فولاد ساختمانی می گردد که با یکی از موارد زیر پوشش داده می شود:
- زینک (ورق گالوانیزه معمولی که خود با توجه به ضخامت روی می تواند کیفیت های متفاوتی داشته باشد)
- زینک – آهن (ZF در این نوع پوشش مقداری آهن نیز در پوشش گالوانیزاسیون شرکت دارد)
- زینک – آلومینیوم (ZA به این نوع ورق زینکالیوم و یا آلوزینک نیز گفته می شود)
- آلومینیوم – زینک (این نوع از ورق گالوانیزه بیشتر با آلومینیوم پوشش داده شده است ولی روی نیز در آن موجود می باشد)
- آلومینیوم – سیلیسیوم (پوشش آلومینیوم و سیلیسیوم نیز یکی از انواع پوشش هایی است که در تولید ورق گالوانیزه مورد استفاده قرار می گیرد.)