ما هي عملية جلفنة الصلب؟

الجلفنة هي عملية وضع طبقة حماية من الزنك على الفولاذ لمنع التآكل. الطريقة الصناعية الأكثر شيوعًا هي الجلفنة بالغمس الساخن المستمر-، حيث يتم تنظيف شرائح الصلب أو الأجزاء المصنعة وصهرها وغمرها في الزنك المنصهر بحيث تتشكل طبقة الزنك المرتبطة ميتالورجيًا على السطح. نظرًا لأن الزنك يتآكل بشكل تفضيلي مقارنة بالفولاذ، فإن الطلاء يحمي المعدن الأساسي كحاجز وكأنود قرباني. تشرح هذه المقالة العملية خطوة بخطوة، وتسميات الطلاء المستخدمة في التجارة الدولية، والعوامل التي تحدد مدة الخدمة.

لماذا جلفنة الصلب؟

يصدأ الفولاذ العاري عندما تصل الرطوبة والأكسجين إلى سطحه. طلاء الزنك يقاطع هذه العملية بطريقتين:

حماية الحاجز: طبقة الزنك الكثيفة تفصل الفولاذ عن الغلاف الجوي.

الحماية القربانية (الكاثودية): عند الخدوش والحواف المقطوعة حيث يتعرض الفولاذ، يتآكل الزنك مفضلاً الفولاذ، وبالتالي تظل المنطقة المكشوفة محمية طالما كان الزنك موجودًا في مكان قريب.

تجعل هذه الآلية المزدوجة من الجلفنة واحدًا من أكثر أنظمة الحماية من التآكل-فعالية من حيث التكلفة للفولاذ الهيكلي، مع صيانة نموذجية-عمر خدمة مجاني يتم قياسه على مدى عقود في معظم البيئات الجوية.

عملية الجلفنة بالغمس الساخن -خطوة بخطوة

1. تحضير السطح

تعتمد جودة طلاء الزنك بشكل كامل تقريبًا على نظافة السطح. يمر الفولاذ أولاً من خلال حمام إزالة الشحوم القلوي لإزالة الزيوت والشحوم ومركبات السحب، ثم من خلال التخليل في حمض الهيدروكلوريك أو الكبريتيك المخفف لإزالة قشور الطحن والصدأ. بعد كل مرحلة كيميائية يتم شطف الشريط بالماء.

2. التدفق

قبل الغمر، يتم طلاء الفولاذ بمحلول من كلوريد الأمونيوم والزنك. يمنع التدفق أكسدة السطح المنظف بين التخليل والغمس ويعزز ترطيب الفولاذ بواسطة الزنك المنصهر.

3. طلاء ساخن- بالغمس

يتم غمر الفولاذ المحضر في حمام من الزنك المنصهر عند درجة حرارة 450 درجة تقريبًا (حوالي 840 درجة فهرنهايت). يتفاعل الحديد والزنك عند السطح البيني ليشكلا سلسلة من طبقات سبائك الحديد بين الفلزات-المغطاة بطبقة من الزنك النقي نسبيًا. هذه الرابطة المعدنية هي ما يميز-الجلفنة بالغمس الساخن عن الطلاء أو طبقات الطلاء السطحية الأخرى.

4. السحب والتحكم في وزن الطلاء

عندما يغادر الشريط الحمام، تقوم سكاكين الغاز (ماسحات الهواء أو النيتروجين) بإزالة الزنك الزائد من السطح والتحكم في سمك الطلاء النهائي بدقة. يتم بعد ذلك تبريد الطلاء، وبالنسبة للمنتجات الورقية، قد يتلقى تمريرة خفيفة أو معالجة نهائية أخرى.

5. التفتيش

يتم التحقق من وزن الطلاء عن طريق وزن العينة قبل وبعد إذابة طبقة الزنك (اختبار البقعة الثلاثية-)، ويتم فحص التصاق الطلاء عن طريق اختبارات الثني. تقوم خطوط الإنتاج المستمرة بمراقبة سمك الطلاء عبر الإنترنت باستخدام أجهزة القياس.

أوزان الطلاء والتسميات وفقًا لمعيار ASTM A653/A653M

يتم وصف منتجات الألواح المجلفنة حسب درجة المعدن الأساسي وتصنيف الطلاء. ASTM A653/A653M، هي المواصفات القياسية للصفائح الفولاذية المطلية بالزنك- بواسطة عملية الغمس الساخن-، والتي تحدد تسميات الطلاء التي توضح الحد الأدنى لوزن الطلاء الإجمالي على كلا السطحين.

G-60: الحد الأدنى لوزن الطلاء الإجمالي 0.60 أونصة/قدم² (حوالي 183 جم/م²) من كلا الجانبين مجتمعين، ويتوافق عادةً مع سمك طلاء يبلغ حوالي 0.40 مل (10 ميكرومتر) لكل جانب.

G-90: الحد الأدنى لوزن الطلاء الإجمالي 0.90 أونصة/قدم² (حوالي 275 جم/م²)، حوالي 0.60 مل (15 ميكرومتر) لكل جانب.

تحدد G-110 وG-140 وG-165 وG-185 طبقات أثقل تدريجيًا للبيئات الأكثر تآكلًا.

من الناحية المترية، التسميات الشائعة هي Z180 وZ275 وZ350، حيث يكون الرقم هو إجمالي كتلة الطلاء بالجرام/م2. ويمكن طلب نفس الطلاء المادي تحت أي من النظامين؛ ASTM A653/A653M هو المعيار الحاكم لتعيينات البوصة-الرطل، بينما يغطي ISO 1461 الطلاءات المجلفنة بالغمس الساخن على الحديد المُصنَّع والفولاذ، بينما يحكم معيار GB/T 2518 صفائح الفولاذ المطلية بالزنك-الغمس الساخن المستمر- في الصين.

طرق الجلفنة الأخرى

بالإضافة إلى الطلاء المستمر-بالغمس الساخن للصفائح والأشرطة، يتم استخدام العديد من العمليات ذات الصلة:

دفعة (عامة) من الجلفنة بالغمس الساخن وفقًا لمعيار ISO 1461: يتم تنظيف الهياكل المصنعة مثل أبراج النقل والدرابزين، وصهرها وغمسها في الزنك المنصهر.

الجلفنة الكهربائية: يتم ترسيب الزنك كهربائيًا، مما يعطي طبقة أرق وأكثر سلاسة تستخدم بشكل أساسي في ألواح هياكل السيارات حيث يكون التصاق الطلاء مهمًا.

الرش الحراري للزنك: يتم رش الزنك المنصهر أو المسحوق على الهياكل الكبيرة التي لا يمكن غمسها.

Sherardizing: يتم غمس الأجزاء الصغيرة بغبار الزنك عند درجة حرارة مرتفعة لتشكيل طبقة منتشرة.

خدمة الحياة والحماية من التآكل

يعتمد عمر الخدمة للطلاء المجلفن على سمك الطلاء وتآكل البيئة. وكقاعدة عملية، يتآكل الزنك بمعدل 1 ميكرومتر سنويًا تقريبًا في الأجواء الريفية المعتدلة، وبسرعة أكبر في البيئات الصناعية أو البحرية. وبالتالي فإن طلاء G-90 يوفر عقودًا من الحماية في معظم التطبيقات الداخلية. يتم نشر بيانات معدل التآكل في ISO 9223 والمعايير ذات الصلة، والتي تصنف التآكل الجوي وتسمح للمهندسين باختيار وزن الطلاء طوال عمر التصميم.

التطبيقات المشتركة

يتم استخدام الفولاذ المجلفن حيثما يتطلب الأمر عمرًا طويلًا وصيانة منخفضة: إطارات المباني، وألواح الأسقف والجدران، وأبراج النقل وأعمدة الخدمات، وحواجز حماية الطرق السريعة، والمباني الزراعية، وقنوات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والحاويات الكهربائية، وخزانات المحولات. في الصناعة الكهربائية، غالبًا ما يتم تصنيع خزانات زيت المحولات من الفولاذ المجلفن أو المحمي من التآكل- لضمان استمرارية الخدمة الخارجية.

التعليمات

ما هو الفرق بين طلاء G-60 وG-90؟

يتم تعريف كلا التسميتين في ASTM A653/A653M كحد أدنى لوزن الطلاء الإجمالي على كلا السطحين. G-90 (0.90 أونصة/قدم²، حوالي 275 جم/م²) أثقل بنسبة 50% تقريبًا من G-60 (0.60 أونصة/قدم²، حوالي 183 جم/م²) ويعطي عمر خدمة أطول نسبيًا في نفس البيئة.

هل تحمي الجلفنة حواف القطع والخدوش؟

نعم. نظرًا لأن الزنك أنوديك للفولاذ، فإن الفولاذ المكشوف عند الحواف المقطوعة والخدوش يكون محميًا بشكل مضحٍ من خلال طلاء الزنك المحيط. تعتبر خاصية الإصلاح الذاتي-ميزة رئيسية مقارنة بأنظمة الطلاء.

لماذا يتم تنظيف الفولاذ قبل غمسه؟

لا يبلل الزنك الفولاذ الزيتي أو المتقشر. تضمن إزالة الشحوم والتخليل والصهر سطحًا نظيفًا كيميائيًا وخاليًا من الأكسيد - بحيث يمكن للزنك المنصهر أن يتفاعل مع الفولاذ ويشكل رابطة معدنية مستمرة.

ما هي درجة حرارة حمام الزنك المنصهر؟

تعمل خطوط الغمس الساخنة المستمرة-عند درجة حرارة 450 درجة تقريبًا. تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تسريع تكوين طبقات سبائك الحديد -الهشة، لذلك يتم التحكم في درجة حرارة الحمام من خلال نافذة ضيقة.

هل يمكن طلاء الفولاذ المجلفن؟

نعم، مع إعداد السطح المناسب مثل التنظيف وطبقة تمهيدية مناسبة. يوفر النظام المزدوج للجلفنة بالإضافة إلى الطلاء عمرًا أطول بكثير من أي نظام بمفرده، ويستخدم على نطاق واسع للهياكل-عالية الرؤية.

كيف أختار وزن الطلاء المناسب؟

حدد وزن الطلاء من فئة التآكل لموقع التثبيت (ISO 9223) والعمر التصميمي المطلوب. يتم تخصيص الطلاءات الأثقل مثل G-140 أو G-185 للأجواء البحرية والصناعية، بينما تغطي G-60 أو G-90 معظم التطبيقات الداخلية والريفية.