اثر عناصر آلیاژی بر خواص پوشش گالوانیزه

اثر عناصر آلیاژی بر خواص پوشش گالوانیزه

تعداد بازدید: 6320
چهارشنبه 03 دي 1393

اثر عناصر آلیاژی بر خواص پوشش گالوانیزه

اثر عناصر آلیاژی بر خواص پوشش گالوانیزه (Effect of Alloying Elements on Properties of Galvanized Coating) در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. دلیل این توجه، کاهش هزینه مواد برای ایجاد پوشش به همراه افزایش عمر آن است. افزایش عمر پوشش، موجب کاهش هزینه های مربوط به تعمیر و نگهداری پوشش می شود.

1- آهن:

نخستین آلیاژ روی که به طور مشخص مورد استفاده قرار گرفته، آلیاژ روی - آهن بود که به شکل گالوانیل (حرارت دادن پوشش گالوانیزه معمولی در دمای 560 درجه سانتی گراد) به کار رفت. آزمایش های انجام شده روی آلیاژهای آهن - روی نشان می دهد که مقاومت به خوردگی این آلیاژ به ویژه در اتمسفر های صنعتی اسیدی نسبت به روی خالص حدود 30 درصد بیشتر است. این گونه آلیاژهای روی - آهن بخشی از پوشش گالوانیزه گرم و تمامی پوشش شراردایزینگ شده را تشکیل می دهند.

میزان انحلال آهن در روی مذاب بسیار جزئی است و مقادیر بیش از 0.02 درصد آهن در حمام تفاله تشکیل می دهد. این تفاله جامد خمیری شکلی است از جنس آلیاژ آهن – روی و شامل 25 قسمت روی و یک قسمت آهن است. میزان انحلال آهن در روی، تابع دماست و با افزایش دما مذاب میزان انحلال هم افزایش می یابد. تفاله در کف وان جمع می شود. با وجودی که ترکیب اصلی تفاله را فاز FeZn13، اما ترکیب دقیق آن به حضور سایر عناصر آلیاژی در مذاب بستگی دارد. تفاله موجود در حمام، معمولا به صورت هفتگی با حرکت دادن یک پاروی سوراخ دار در کف وان جمع آوری می شود.

در صورت وجود یک لایه مذاب سرب در کف وان، عمل جمع آوری تفاله ها راحت تر انجام می شود، زیرا آن ها در روی سطح مذاب سرب شناور می شوند. از آنجا که قابلیت انحلال آهن به دمای حمام بستگی دارد، با کاهش دمای حمام به هنگام جمع آوری تفاله ها، می توان تفاله بیشتری را از حمام خارج کرد.

 

2- سرب:

معمولا روی حاصل از روش های حرارتی به طور طبیعی دارای سرب است. همان طور که قبلا نیز گفته شد، برای کمک به خارج کردن تفاله ها از حمام مذاب، باز هم به آن سرب افزوده می شود. قابلیت انحلال سرب در روی در دمای 450 درجه سانتی گراد حدود 1.34% می باشد، در حالی که حد انحلال روی در سرب 2.3 درصد است. شکل روبرو نشان دهنده تاثیر سرب بر کشش سطحی حمام است.

افزایش میزان سرب از 0.3 درصد تا 1.2 درصد، میزان روی خارج شده از حمام مذاب به همراه قطعه را تا حدود 60 درصد کاهش می دهد. حضور سرب در حمام موجب بهبود حالت پولکی پوشش می شود، اما این تاثیر در تمامی موارد مشاهده نمی شود. وجود سرب در حمام مذاب تاثیری بر روی چگونگی رشد لایه های آلیاژی آهن – روی در فولادهای کم کربن ندارد، اما تا حدودی باعث کاهش رشد لایه آلیاژی می شود.

 

3- آلومینیم

حضور آلومینیم در پوشش های روی موجب افزایش مقاومت به خوردگی آن ها می شود اما در برخی مقادیر قدرت حفاظت کاتدی این پوشش ها را در زوایا و خراش ها کاهش می دهد. نخستین آلیاژ از این نوع، آلیاژ روی - 55% آلومینیم-1.5% سیلیسیم بوده است که به نام گالوالیم در آمریکا معرفی شده است. آلیاژهای گالوالیم، با توجه به نتایج حاصل از آزمایش های خوردگی 2 تا 4 برابر مقاوم تر از روی خالص اند اما قدرت حفاظت کاتدی آن ها کمتر از روی خالص است و مشکلات ذاتی آلومینیم در تماس با محیط های قلیایی نیز وجود دارد. اما وقتی بدون توجه به فاکتورهای حفظ و نگهداری، عمر طولانی قطعه مد نظر است، مناسبند. از این نوع آلیاژ ها برای پوشش آستری ورق های کویل نیز استفاده می شود.

 

تاثیر سرب بر کشش سطحی مذاب روی

نوع دیگر پوشش های آلیاژ روی - آلومینیم، پوشش های دارای 5% آلومینیم هستند. مشهورترین این نوع آلیاژها گالفن نام دارد که به آن ها مقداری میش متال (یک مخلوط فلزی طبیعی که بخش اعظم آن را فلزات خاکی نادر سریم و لانتانیم تشکیل داده اند) نیز افزوده شده است. اکنون این آلیاژ محصول استاندارد شده ای در صنعت گالوانیزه سیم است و مصرف آن در صنعت گالوانیزه ورق کویل نیز به سرعت رو به افزایش است. قدرت حفاظت کاتدی این آلیاژ در حد روی خالص و مقاومت به خوردگی آن در زمان های طولانی، حدود 2 برابر روی خالص است. این پوشش همچنین بسیار انعطاف پذیر است. از این آلیاژ در صنایع گالوانیزه لوله نیز استفاده شده و مصرف آن در گالوانیزه قطعات ساخته شده نیز در حال گسترش است. مهم ترین مشکل موجود در راه استفاده از این آلیاژ، ایجاد کلرید آلومینیم در حمام مذاب به هنگام قرار گرفتن در معرض هواست.

وجود مقدار کمی آلومینیم در حمام، معمولا در حدود 0.05 درصد، کاهش چشمگیری در نرخ اکسیداسیون سطح مذاب ایجاد می کند و در نتیجه میزان روی هدر رفته را کاهش می دهد. این مقدار آلومینیم هم چنین موجب براق شدن ظاهر پوشش می شود. حضور آلومینیم باعث یکنواختی پوشش از طریق اندازه پولک ها می شود. در حقیقت با کوچک شدن اندازه پولک ها، شیار های موجود در مرز میان پولک های بزرگ از بین می رود.

مقدار آلومینیم موجود در حمام را باید با دقت کنترل کرد، زیرا مقادیر بیش از این حد آلومینیم در حمام، می تواند در تشکیل پوشش یا انجام واکنش با لایه روانساز مشکلاتی را ایجاد کند. البته می توان از پوشش های روانساز سطحی با ترکیب کلرید روی آلومینیم به نحو مطلوبی تا حد 0.007 آلومینیم استفاده کرد اما در این حالت اگر مقدار آلومینیم از این حد بیشتر شود تاثیر روانساز کاهش می یابد، زیرا اکسید آلومینیمی که در روی ایجاد شده به سختی حل می شود و روانساز تمایل دارد با آلومینیم واکنش دهد و کلرید آلومینیم فرار ایجاد کند. در حمام هایی که دارای مقادیر بیشتر آلومینیم اند لازم است که به روانساز، کریولیت (فلوئورید آلومینیم سدیم) افزوده شود. این ترکیب می تواند اکسید آلومینیم را حل کند و روانسازی که دارای 10 درصد کریولیت باشد می تواند پوشش مناسبی را روی سطح مذابی که دارای ماکزیمم 0.04 % آلومینیم است ایجاد کند.

تاثیر این مقدار آلومینیم بر روی خواص پوشش بسیار ناچیز است، اما ممکن است موجب افزایش حساسیت پوشش به لک های ناشی از محیط های مرطوب شود. البته ممکن است که به طور جزئی مقاومت به خوردگی پوشش نیز افزایش یابد که می تواند بر اثر تشکیل اکسید آلومینیم روی سطح پوشش باشد.

 

4- سیلیسیم

یکی از فاکتور های مهم در گالوانیزه مداوم این است که پوشش در حین مراحل شکل دادن بعدی دچار پوسته نشود. فاکتور های بسیاری بر روی چسبندگی پوشش تاثیر می گذارند، اما به طور کلی می توان با کاهش ضخامت لایه های آلیاژی بین فلزی، پوشش چسبنده ای را ایجاد کرد. برای انجام این کار، معمولا به حمام حدود 0.1 تا 0.2 درصد آلومینیم می افزایند و زمان غوطه وری در حمام مذاب را نیز تا حدود 10 ثانیه کاهش می دهند. هم چنین حضور 0.025 تا 0.035 درصد سیلیسیم (حدودا معادل حد حلالیت سیلیسیم در مذاب روی 450 درجه سانتی گراد) در حمام های روی آلومینیم (0.1 – 0.2 %( موجب کاهش ضخامت لایه آلیاژی آهن – روی می شود. سیلیسیم با تبدیل آهن به سیلیکات آهن، که هیچ گونه تاثیری در واکنش های آهن – روی ندارد، موجب کاهش تشکیل لایه های آلیاژی می شود. بنابراین هر چه میزان آهن موجود در حمام کمتر باشد، سرعت تشکیل لایه های آلیاژی نیز کاهش می یابد.

 

5- منیزیم

وجود 0.03 درصد منیزیم در حمام مذاب موجب افزایش مقاومت به خوردگی پوشش می شود. افزایش منیزیم موجود در حمام تا حدود 0.025 تا 0.1 درصد موجب افزایش ضخامت پوشش حاصل می شود اما با افزایش میزان منیزیم حمام تا 0.6 درصد، ضخامت پوشش کاهش می یابد. منیزیم بر روی کیفیت ظاهری موثر است.

 

6- نیکل

پوشش های آلیاژی روی - نیکل که حدود 12 درصد نیکل دارند با استفاده از روش آبکاری الکتریکی ایجاد می شوند اما در گالوانیزه گرم حداکثر 0.1 درصد نیکل به حمام مذاب اضافه می شود. افزودن این مقدار نیکل به مذاب موجب رشد بسیار یکنواخت لایه های آلیاژی آهن - روی می شود، در غیر این صورت چنین لایه هایی فقط بر روی فولادهای سیلیسیم دار ایجاد می شوند. با استفاده از این روش برای پوشش دادن فولادهای نیمه کشته با 0.04 - 0.12 درصد سیلیسیم، نتایج مطلوبی در کنترل پوشش حاصل شده است. این فرآیند موجب کاهش ضخامت پوشش ایجاد شده روی فولاد در تمامی مقادیر سیلیسیم می شود و کیفیت و ظاهر یکنواختی را به وجود می آورد.

افزودن نیکل به حمام گالوانیزه برای کنترل واکنش فولاد (خصوصا فولادهای سیلیسیم دار 0.04 – 0.12 درصد) با مذاب روی در حال گسترش است. البته افزودن نیکل به حمام مذاب و ایجاد غلظت هموژن و یکنواختی از آن در تمامی حجم مذاب کار ساده ای نیست. از حضور 0.1 درصد نیکل در حمام مذاب نتایج رضایت بخشی حاصل می شود. برای وارد کردن این مقدار نیکل به مذاب از آلیاژ روی با 0.2 نیکل استفاده می شود. افزودن 0.1 درصد نیکل به حمام مذاب، به طور قابل ملاحظه ای سرعت رشد لایه های آلیاژی در سطح فولادهای کم سیلیسیم دار را کاهش می دهد.

 

7- مس

حضور مس در حمام گالوانیزه یک ناخالصی محسوب می شود، زیرا حضور مس در پوشش روی می تواند موجب تشکیل کوپل مس روی در حین سرویس شود و مشکلاتی در ویژگی حفاظتی پوشش ایجاد کند. اما وجود مقادیر جزئی مس در حمام، مضر نیست و تا حدودی می تواند موجب افزایش رشد آلیاژی نیز بشود. در ابتدای ورود قطعه فولادی به درون حمام مذاب مس دار، واکنش ها مانند یک حمام بدون آلیاژ است، اما با گذشت زمان، مس از میان لایه زتا نفوذ می کند و در فصل مشترک دلتا/زتا واکنش می دهد، که در نتیجه رشد لایه آلیاژی تسریع و ضخامت پوشش افزایش می یابد. اما کریستال های دارای ترکیب سه تایی که تشکیل می شوند برای همیشه چسبندگی خود را حفظ نمی کنند، این پدیده موجب می شود که با گذشت زمان ضخامت لایه آلیاژی کاهش یابد، تا اینکه سر انجام کریستال های سه تایی آهن – روی – مس لایه تعدیل شده زتا را تشکیل دهند و آهن از دست رفته را جبران کنند. هم چنین وجود 0.23 درصد مس در مذاب روی می تواند، موجب افزایش شدت حمله مذاب به تانک فولادی گالوانیزه شود. حد استاندارد مس موجود در حمام روی حداکثر 0.2 درصد تعیین شده است.

 

8- قلع

مقادیر کم قلع که به ندرت از 1 درصد تجاوز می کند، پوشش گالوانیزه سفید رنگی با پولک های بزرگ تولید می کند. اگر چه قلع باعث بهبود کیفیت ظاهری پوشش می شود، اما ممکن است مقاومت به خوردگی را کاهش دهد. افزودن حدود یک درصد قلع به حمام گالوانیزه می تواند موجب کاهش عمر تانک شود و قابلیت انعطاف پذیری پوشش گالوانیزه را هم کاهش می دهد.

 

9- آنتیموان

آنتیموان معمولا به حمام های گالوانیزه مداوم افزوده می شود. تاثیرات وجود آنتیموان تقریبا مشابه سرب است. حضور این عناصر در مذاب باعث می شود که ظاهر پوشش حاصل پولک دار شود، اما اگر پوشش با پولک های بزرگ مورد نظر باشد، حضور آنتیموان موثر تر از سرب است.

حضور آنتیموان در حمام، موجب از بین رفتن درخشندگی پوشش می شود که برای جلوگیری از این حالت، مقداری آلومینیم نیز به حمام اضافه می شود. عموما پوشش های گالوانیزه ای که دارای پولک های براق اند در برابر خوردگی مقاوم تر از پوشش های کدرند. پولک های براق دارای رشد کریستالی در جهت (001) هستند و نسبت به پولک های کدر دارای ساختمان کریستالی همگن تری می باشد. فازهای آنتیموان دار پوشش معمولا به صورت صفحه ای یا سوزنی در پوشش پخش می شوند و دارای ترکیب Sb2Zn3 می باشند. حضور آنتیموان در حمام گالوانیزه موجب افزایش جزئی مقاومت به خوردگی پوشش می شود و تاثیر خاصی بر روی فازهای آلیاژی پوشش نمی گذارد.

 

10- سایر عناصر آلیاژی

معمولا سایر عناصر آلیاژی را به تنهایی به حمام های گالوانیزه اضافه نمی کنند. تاثیر وانادیم، تیتانیم، منگنز، کروم و کبالت مشابه تاثیر نیکل در کاهش میزان لایه آلیاژی ایجاد شده است. حضور کروم در حمام مذاب می تواند موجب کاهش نیکل مورد نیاز برای کنترل رشد لایه های آلیاژی شود.

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

محمد قربانی، پوشش دادن فلزات جلد 2، موسسه انتشارات علمی، 1385.

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

نمایشگاه بین المللی تاسیسات و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران 1401 بیست و یکمین دوره
عنوان : نمایشگاه بین المللی تاسیسات و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران 1401 بیس ...بیشتر
نمایشگاه بین المللی صنعت تهران 1401 بیست و دومین دوره
عنوان :نمایشگاه بین المللی صنعت تهران 1401 بیست و دومین دوره شهر : تهران ...بیشتر
نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 1401 بیست و دومین دوره
عنوان نمایشگاه : نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 1401 بیست و دومین دوره ...بیشتر
نمایشگاه های سال 1401
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
دریافت گواهی تائیدیه شرکتهای دانش بنیان
دریافت گواهی تائیدیه شرکتهای دانش بنیان شرکت پاکمن بنا به ارزیابی های انجام ش ...بیشتر
نمایشگاه بین المللی صنایع و تجهیزات آشپزخانه، حمام، سونا و استخر تهران 1401 نوزدهمین دوره
عنوان: نوزدهمین نمایشگاه صنایع و تجهیزات آشپزخانه، حمام، سونا و استخر شهر: ...بیشتر
برندینگ شرکت پاکمن
درباره گروه تاسیساتی شرکت پاکمن شرکت پاکمن در سال 1354تاسیس شد و در ادامه فعا ...بیشتر
دریافت گواهینامه صلاحیت پیمانکاری شرکت دانش بنیان پاکمن از سازمان برنامه و بودجه
دریافت گواهینامه صلاحیت پیمانکاری شرکت دانش بنیان پاکمن از سازمان برنامه و بودجه ...بیشتر
نمایشگاه نفت ، گاز و پتروشیمی بیست و ششمین دوره-شهریور 1400
عنوان نمایشگاه : نمایشگاه نفت ، گاز و پتروشیمی بیست و ششمین دوره شهر ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه سرمایشی و گرمایشی و تاسیسات تهران 1400
عنوان: بیستمین نمایشگاه سرمایشی و گرمایشی و تاسیسات تهران 1400 شهر: تهران ...بیشتر
تقویم نمایشگاهی 1400
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ها ...بیشتر