انواع روش رسوب گذاری فلز روی

بیش از 150 سال است که گالوانیزه کردن به روش غوطه وری گرم به عنوان یک روش تجاری موفق در دنیا برای حفاظت ورق های فولادی در برابر خوردگی استفاده می شود.

امروزه به طور کلی سه روش رسوب گذاری برای روی وجود دارد که عبارتند از گالوانیزه کردن به روش غوطه وری گرم، گالوانیزه کردن الکتریکی و پاشش حرارتی.

تولید ورق گالوانیزه با روش گالوانیزه گرم یکی از متداول ترین راه های حفاظت ورق های فولادی کربنی در برابر خوردگی است.

به دلیل پایین تر بودن نرخ خوردگی ماده پوشش، مقاومت خوردگی ورق فولادی بهبود قابل توجهی پیدا می کند.

در ادامه به بررسی فرآیند گالوانیزه گرم و ویژگی های پوشش به دست آمده خواهیم پرداخت.

فرآیند تولید ورق گالوانیزه به روش غوطه وری گرم یکی از شناخته شده ترین روش های متداول مورد استفاده برای حفاظت ورق های فولادی نورد سرد شده در برابر خوردگی می باشد.

این روش شامل اعمال یک لایه روی بر سطح فولاد به وسیله غوطه ور کردن آن در حمام روی با دمای حدود 450 درجه سانتی گراد می باشد.

به صورت صنعتی، دو روش برای فرایند پیوسته گالوانیزه وجود دارد.

در روش اول که به نام فرایند سندزیمیر (sz) می باشد، عملیات حرارتی آنیل قبل از غوطه وری در خط تولید، روی ورق فولادی انجام می گیرد.

میزان غلظت آلومینیوم در حمام بین 0.1 تا 0.3 درصد وزنی حفظ می شود. فرایند دوم با نام کوک نورتمون (CN) می باشد که در آن از یک ورق فولادی که قبلا آنیل شده است، در حمام با غلظت آلومینیوم کمتر از 0.1 درصد وزنی استفاده می شود.

اثر متغیرهای مختلف در هر فرایند روی مورفولوژی و ضخامت نهایی پوشش متفاوت است.

روش SZ کاربرد بیشتری برای تولید ورق گالوانیزه به صورت پیوسته پیدا کرده است. در این فرایند کلاف های فولادی به صورت پیوسته به هم جوش داده می شوند و سرعت پوشش دهی نزدیک به 200 m/min می باشد.

در این روش ابتدا ورق به وسیله عملیات اولیه تمیزکاری از چربی ها، ذرات جامد، کربن سطحی و براده های آهن پاکسازی می شود تا علاوه بر افزایش چسبندگی پوشش، از آلوده کردن حمام مذاب به ویژه در اثر ورود ذرات آهن جلوگیری شود.

در خطوط جدید و پیشرفته از یک سیستم برس کاری قلیایی و مرحله تمیزکاری الکترولیتی با مزایای عملیات احیای مستقیم استفاده می شود.

فرآیند گالوانیزه گرم:
در بخش پاشش مواد قلیایی و برس کاری از هیدروکسید سدیم با غلظت بین 1.5 تا 2.5 درصد برای پاکسازی آلودگی های جامد به وسیله شستشو و برسکاری سطح فولاد استفاده می شود.

بعد از آن، در مرحله پاکسازی الکترولیتی، آلودگی هایی که چسبندگی زیادی به سطح ورق دارند حذف می شود.

با هیدرولیز کردن آب، مولکول های هیدروژن و اکسیژن در سطح ورق آزاد شده و با ایجاد اثر حبابی باعث موثرتر شدن پاکسازی آلودگی های باقی مانده در سطح ورق می گردد.

سپس ورق از یک محفظه بزرگ با فشار پایین همراه با دمش هوا عبور می کند تا رطوبت از ورق حذف گردد و از اکسیداسیون جلوگیری شود.

در روش sz ورق فولادی بعد از پاکسازی اولیه، وارد بخش پاکسازی اصلی می گردد. در این بخش از اتمسفر احیایی حاوی ترکیبی از گازهای N2 و H2 در دمای 500 تا 760 درجه سانتی گراد برای کاهش آلودگی های سطحی آلی باقی مانده و اکسیدهای سطحی استفاده می شود.

با توجه به عملیات نورد سرد انجام شده قبل از تولید ورق گالوانیزه گرم، سطح ایجاد شده روی ورق از اکسیدهای آهن پوشیده شده است و در این مرحله کاملا احیا می شوند.

با این حال ممکن است بخشی از عناصر آلیاژی که میل اکسیداسیون زیادی دارند نیز در سطح زیر لایه اکسید شوند.

با توجه به کاربرد وسیع ورق گالوانیزه گرم در صنعت خودرو و نیاز به شکل پذیری مناسب این محصول، معمولا دمای آنیل ورق فولادی نورد سرد شده بالاتر از دمای تبلور مجدد آن، که حدود 700 درجه سانتی گراد می باشد، انتخاب می گردد.

با ترکیب مراحل پاکسازی، عملیات حرارتی و رساندن ورق به دمای مورد نیاز برای فرایند پوشش دهی پیوسته می توان منافع اقتصادی زیادی را به دست آورد.

البته در مواردی که نیاز به فولاد با استحکام بالا باشد، می توان عملیات آنیل را در دمای پایین تر و بدون تبلور مجدد انجام داد.

به طور کلی می توان گفت که بعد از پاکسازی، ورق وارد نواحی پیشگرم کوره می شود که در آنجا آنیل شدن در دمای بالاتر از تبلور مجدد که بیش از 700 درجه سانتی گراد است، صورت می گیرد.

دمای تبلور مجدد هر فولاد به ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد.

مراحل تولید ورق گالوانیزه گرم:
ورق گالوانیزه در مرحله بعد، وارد پاتیل حاوی فلز مذاب پوشش دهی می شود.

حمام های پوشش دهی اولیه به وسیله شعله گاز گرم می شدند اما پاتیل های جدید فولادی که با نسوزهای سرامیکی آسترکشی شده اند به وسیله القای الکتریکی گرم می شوند.

بیشتر تجهیزات داخل حمام مانند غلطک ها، یاتاقان ها و بخش های نگهدارند معمولا از فولاد زنگ نزن 31 یا آلیاژهای مشابه آن ساخته می شوند تا در برابر فلز مذاب مقاوم باشند.

در مرحله پوشش دهی، لایه ای از پوشش مذاب به سطح می چسبد. ضخامت لایه مذاب با عبور ورق گالوانیزه از میان قالب های خشک کن همراه با دمش گاز که باعث حذف فلز پوشش دهی اضافه با جریان گاز می شود، کنترل می گردد.

ضخامت پوشش ورق گالوانیزه به وسیله ابعاد و شکل خشک کن، سرعت دمش گاز و فاصله بین قالب خشک کن و ورق تعیین می گردد. گاز می تواند بخار، هوا یا نیتروژن باشد.

از ابزارهای اندازه گیری مانند اشعه ایکس برای نظارت بر ضخامت واقعی پوشش و همچنین تنظیم سریع برای تولید استفاده می گردد.

در بعضی از کارخانه ها، نواحی بالای پاتیل و اطراف خشک کن بسته است و با گاز نیتروژن پر می گردد تا اکسیداسیون حمام با هوا کاهش پیدا کند. با این کار معایب سطحی کاهش یافته و پوشش با یکنواختی بیشتری به دست می آید.

بعد از پوشش دهی، از هوای فشرده برای کاهش دمای ورق استفاده می شود. با این کار از آسیب دیدگی پوشش به دلیل تماس با غلطک جلوگیری می شود.

ورق ممکن است بعد از سرد شدن در معرض یک یا چند فرایند بعدی (مانند گالوانیل) قرار گیرد و سپس به شکل کلاف و یا ورق با طول های مشخص در پایان خط بسته بندی گردد.