یکی از روش های پوشش دهی فلزی روش غوطه وری در مذاب میباشد. مثال ساده ی این روش، ورق های گالوانیزه است یعنی فلز پوشش را به صورت مذاب در می آوریم و قطعه ای که میخواهیم پوشش دهیم را در مذاب غوطه ور میکنیم. پوشش هایی را میتوانیم از این روش ایجاد کنیم که نقطه ذوب پایین داشته باشند مثل روی با دمای ذوب 420 درجه سانتی گراد، آلومینیوم با دمای ذوب 660 درجه سانتی گراد و یا قلع با دمای ذوب 320 درجه سانتی گراد.
روش ایجاد پوشش های گالوانیزه
در صنعت، فولاد را به هر شکلی باشد ابتدا آماده سازی سطح میکنند ( چون اگر لایه اکسیدی داشته باشد وقتی درون مذاب قرار دهیم هم مذاب را آلوده میکند و هم پوشش چسبنده نخواهد بود)، فولاد در فاصله ای که از کارخانه اسید شویی تا محل انجام عملیات غوطه وری می آید ممکن است آلوده شود. برای پیشگیری از اکسیداسیون دو کار میتوان کرد که بر مبنای این دو راه دو روش برای hot dipping وجود دارد که عبارتند از :
روش تر
روش خشک
روش تر
تفاوت این دو در چگونگی حفاظت سطح فولاد است در روش تر ترکیبی از آمونیوم کلرید و روی کلرید ایجاد میکنند. یعنی محلول این دو را به نسبت سه به یک تهیه میکنند. فلزی که آماده سازی سطح شده را درون این محلول قرار میدهند، بعد خارج میکنند و در کوره با دمای حدود صد درجه سانتی گراد خشک میکنند. وقتی خشک شد یک لایه نازک شفاف روی سطح فولاد ایجاد میشود که ترد و شکننده است (مثل تلق) اگر یک ضربه کوچک به آن وارد شود می شکند و فرو میریزد. پس از اینکه این کار انجام شد دیگر نباید ضربه ای به سطح فولاد وارد شود باید خیلی آهسته حمل و نقل شود. تا زمانی که آن لایه روی سطح است از زنگ زدن آن جلوگیری میکند. بعد از اینکه به محل غوطه ور میرسد، لایه را بر میدارند و دیگر مشکلی وجود ندارد.
روش خشک
در روش خشک به جای اینکه محلول تهیه کنند، پودری را روی سطح میریزند.این پودر از تبادل حرارت با بیرون جلوگیری میکند چون یک لایه عایق است و اجازه نمی دهد مذاب از سطح خنک شود. اگر مذاب خنک شود سرباره ایجاد میشود که باید آن را بیرون بریزیم. از طرفی از رسیدن اکسیژن به سطح مذاب هم جلوگیری میکند. وقتی قطعه آهنی آماده سازی شده سطحی را به درون مذاب روی می اندازیم در مرحله ورود، این قطعه با پودر تماس پیدا میکند و واکنش میدهد.
در طی این واکنش HCl با آهن واکنش میدهد و مثل مکانیزم فعال کننده ها سطح قطعه اسید شویی میشود و لایه های اکسیدی برداشته میشوند. ولی مشکل اساسی که وجود دارد کلرید آهن است که وارد مذاب میشود و به مرور میزان آن در مذاب زیاد میشود و چون سنگین هم میباشد رسوب میکند و از طرفی دیگر یک ترکیب بین فلزی هم تولید میشود که FeZn است و آن هم رسوب میشود.
اگر میزان رسوب زیاد شود حجم زیادی از مخزن را میگیرند و اگر به قطعاتی که میخواهیم گالوانیزه کنیم بچسبند، سطح آنها را خشن میکند و مقاومت به خوردگی را کاهش میدهند. از طرفی ناخالصی های آهن هم که وارد پوشش روی شده اند باعث ایجاد پیل های موضعی میشوند. به همین دلیل پس از مدتی که کار میکنند، رسوبات را خارج میکنند. رسوب ما هم عمدتا FeZn است که با روشهایی آن ها را از هم جدا میکنند و دوباره از آن ها استفاده میکنند.
نکاتی مهم در مورد گاوانیزه کردن
در بعضی از کارخانه ها هر دو روش خشک و تر را بکار میبرند. یعنی تلفیقی از دو روش را بکار میبرند تا معایب هم را پوشش دهند.
گاز آمونیاکی که از پودر متصاعد میشود مخاط بینی را میسوزاند.
چگونگی ورود و خروج قطعه از داخل مذاب هم بسیار مهم است یعنی اینکه به صورت عمودی یا افقی قطعات را بلند را وارد مذاب کنیم. از طرفی زمان نگهداری درون مذاب هم مهم است هرچه زمان بیشتر باشد ضخامت بیشتر میشود. قطعات ساخت دکل ها حدود سه تا چهار متر هستند. از ابتدا قطعه تا وقتی که انتهای قطعه وارد شود زمان میبرد. اگر سرعت خیلی آهسته باشد فاکتور اختلاف زمانی بیشتر میشود و اگر سرعت ورود بیشتر باشد فاکتور اختلاف زمانی کمتر خواهد شد. و هرچه این فاکتور بیشتر باشد غیر یکنواختی پوششی بیشتر میشود.
نحوه ی خروج قطعه هم مهم است. بنابراین یک سرعت optimum پیدا میکنند که بیشترین یکنواختی پوشش را داشته باشیم وقتی بصورت مایل خارج میکنیم چون سطح شیبدار ایجاد میشود، مذاب شروع میکند به شُره کردن تجربه نشان داده یک زاویه بسیار کم نسبت به حالت قائم مناسب است، مثلا زاویه 85 درجه با سرعتی که محاسبه شد.
ساختار پوشش های ایجاد شده بر آهن گالوانیزه شده
حالا پوششی که ایجاد شده را بررسی ساختاری میکنیم. بررسی های میکروسکوپی نشان داده است که پوشش ما از چهار لایه تشکیل شده است. لایه که در نزدیکی فولاد است گاما نام دارد، لایه دوم دلتا است، لایه سوم زتا و لایه چهارم اِتا میباشد.
گاما
نازکترین لایه است که با میکروسکوپ های معمولی قابل دیدن نیست. با میکروسکوپ الکترونی مشاهده میشود. اما بقیه لایه ها با میکروسکوپ نوری هم دیده میشوند. این لایه 27 درصد آهن دارد.
نکته: هرچه لایه با سطح فلز نزدیک تر باشد مقدار آهن در آن بیشتر است یعنی گاما بیشترین مقدار آهن را دارد و اتا کمترین.
اتا
تقریبا روی خالص است و دارای قابلیت انعطاف خوبی است
نکته: سه لایه ی گاما، دلتا و زتا لایه های آلیاژی میباشند و ترد و شکننده میباشند.
نکته: وقتی قطعه را از مذاب خارج کردیم، هر چقدر سرعت خنک کردن قطعه در هوا کمتر باشد معمولا نفوذ آهن به سمت لایه ها بیشتر خواهد بود یعنی هنوز deffusion آهن وجود دارد و در لایه اِتا هم ممکن است مقداری آهن وجود داشته باشد. اما اگر سریع سرد کنیم و اجازه نفوذ ندهیم این لایه ها به همان صورت باقی خواهند ماند اما با این کار تردی و شکنندگی را بیشتر کرده ایم. از طرفی چون تمرکز تنش بالا رفته، پس سرعت سرد کردن میتواند روی ضخامت لایه های آلیاژی ما موثر است.
بدون دیدگاه