آهن گالوانیزه

آهن گالوانیزه یا فولاد گالوانیزه، به آهن یا فولادی می گوییم که با یک لایه روی (Zn) پوشیده می شود تا در برابر خوردگی (زنگ‌زدگی) محافظت شود. این پوشش را معمولاً به دو روش ایجاد می کنیم :

 روش‌های گالوانیزه کردن آهن

 غوطه‌وری گرم آهن(Hot-Dip Galvanizing)

آهن را در روی مذاب (حدود 450 درجه سانتی‌گراد) غوطه‌ور می کنیم تا روی بر سطح آهن بچسبد و یک لایه ضخیم، محکم و چسبنده ایجادکند. این روش دوام بالایی در برابر زنگ‌زدگی دارد و برای محیط‌های باز یا مرطوب مناسب است. این روش باعث می‌شود آهن گالوانیزه در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی در محیط‌های مرطوب و حتی نزدیک دریا بسیار مقاوم شود.لایه روی ممکن است کمی ناهموار و زبر باشد و ظاهر آن براق و نقره‌ای اما با الگوی دانه‌دار (spangle) باشد.ضخامت لایه معمولاً بین 50 تا 150 میکرون است که بستگی به نوع فولاد و مدت غوطه‌وری دارد.

برای قطعات بزرگ، لوله‌ها، تیرآهن، ورق‌های سقفی و کاربردهای بیرونی ایده‌آل است.

الکتروگالوانیزه آهن (Electro-Galvanizing)

• آهن یا فولاد در یک محلول الکترولیت روی قرار می‌گیرد و با جریان برق، لایه‌ای نازک و یکنواخت روی سطح ایجاد می‌شود.

• ضخامت لایه معمولاً بین 5 تا 25 میکرون است، بنابراین مقاومت در برابر خوردگی کمتر از غوطه‌وری گرم است.

• ظاهر آن بسیار صاف و براق است و برای کاربردهای ظریف، داخلی و قطعاتی که قرار است رنگ‌آمیزی شوند مناسب است.

• این روش برای قطعات کوچک، ابزار دقیق، بدنه خودرو و لوازم خانگی کاربرد بیشتری دارد.

اگر بخواهیم این دو روش را با یکدیگر مقایسه کنیم :

مقاومت در برابر زنگ‌زدگی: غوطه‌وری گرم >> الکتروگالوانیزه

ظاهر و صافی سطح: الکتروگالوانیزه > غوطه‌وری گرم

ضخامت پوشش: غوطه‌وری گرم > الکتروگالوانیزه

نوع کاربرد: غوطه‌وری گرم برای محیط‌های باز و مرطوب، الکتروگالوانیزه برای قطعات داخلی و ظریف

 ویژگی‌ها و مزایای آهن گالوانیزه

مقاومت در برابر خوردگی: لایه روی از زنگ‌زدگی آهن جلوگیری می‌کند.

دوام بالا: عمر مفید فولاد گالوانیزه معمولاً بین 20 تا 50 سال است.

قابلیت شکل‌دهی و جوشکاری: بسته به ضخامت پوشش، قابل خم‌کاری و جوشکاری است.

هزینه نگهداری پایین: نیاز به رنگ‌آمیزی مکرر ندارد.

ظاهر زیبا و یکنواخت: سطح نقره‌ای و براق ایجاد می‌کند.

معایب و محدودیت‌های آهن گالوانیزه

مقاومت در برابر خراش یا ضربه محدود است؛ اگر پوشش روی آسیب ببیند، آهن زیر آن در معرض زنگ‌زدگی قرار می‌گیرد.

برخی محیط‌ها مانند محیط‌های اسیدی یا شور (نزدیک دریا) ممکن است به مرور پوشش را از بین ببرند، هرچند لایه ضخیم غوطه‌وری گرم مقاومت بیشتری دارد.

کاربردهای آهن گالوانیزه

ساختمان و سازه‌ها: تیرآهن، پروفیل، ورق‌های سقفی و دیواری ، لوله‌ها و مخازن: به ویژه برای آب و فاضلاب ، قطعات خودرو: اجزای شاسی، بدنه، و قطعات کوچک

صنایع خانگی و تجهیزات: وسایل آشپزخانه، ابزار، قفسه‌ها ، حفاظ و نرده‌ها: به دلیل دوام و مقاومت در برابر آب و هوا

 نکات نگهداری آهن گالوانیزه

از برخورد ضربه یا خراش عمیق به سطح آن جلوگیری کنید ، در صورت خوردگی نقطه‌ای، می‌توان با رنگ مخصوص یا اسپری روی، ترمیم کرد ،

برای محیط‌های خیلی خورنده، گاهی ترکیب گالوانیزه و رنگ (Pre-Painted Galvanized Steel) توصیه می‌شود .

مقایسه آهن معمولی، فولاد و آهن گالوانیزه :

آهن معمولی: ساده‌ترین نوع آهن است که بدون پوشش محافظ است. در برابر رطوبت و آب به سرعت زنگ می‌زند.هزینه اولیه کمتر دارد، اما نگهداری و تعمیر آن پرهزینه است چون باید مرتب رنگ‌آمیزی شود یا زنگ زدگی تمیز شود. معمولاً در محیط‌های خشک یا داخلی استفاده می‌شود.

 فولاد: ترکیبی از آهن و کربن است که سختی و مقاومت مکانیکی بالاتری نسبت به آهن دارد.بدون پوشش محافظ، در برابر رطوبت و آب زنگ می‌زند، ولی نسبت به آهن معمولی کمی مقاوم‌تر است.

برای کاربردهای صنعتی و ساخت و ساز که نیاز به استحکام بالا دارند مناسب است.

 آهن گالوانیزه : آهن یا فولادی است که با لایه‌ای از روی (Zn) پوشیده شده است.در برابر رطوبت، باران، و محیط‌های مرطوب مقاومت بسیار بالایی دارد و تقریباً زنگ نمی‌زند.

عمر مفید آن معمولاً ۲۰ تا ۵۰ سال است.پوشش روی می‌تواند به روش غوطه‌وری گرم (لایه ضخیم و محکم) یا الکتروگالوانیزه (لایه نازک و ظریف) ایجاد شود.

به راحتی می‌توان آن را شکل داد و در اکثر موارد جوشکاری کرد، اما خراشیدن سطح آن باعث آسیب به پوشش و شروع خوردگی می‌شود.

کاربردها بسیار گسترده‌اند، از ساختمان‌ها و سازه‌ها گرفته تا لوله‌ها، تجهیزات صنعتی و قطعات خودرو. هزینه اولیه نسبت به آهن معمولی و فولاد کمی بالاتر است، ولی هزینه نگهداری بسیار پایین است و دوام طولانی دارد.

چگونگی ترمیم و نگهداری آهن گالوانیزه آسیب‌دیده یا خراشیده

شناسایی آسیب : ابتدا سطح فلز را بررسی کنید. اگر لایه روی خراشیده یا آسیب دیده باشد، آهن زیر آن در معرض زنگ‌زدگی قرار می‌گیرد.

خراش‌ها معمولاً در نقاط برش، سوراخ‌کاری، خمکاری یا ضربه ایجاد می‌شوند.

تمیز کردن سطح :ناحیه آسیب‌دیده را با سنباده نرم یا برس سیمی سبک تمیز کنید تا زنگ یا آلودگی‌ها برداشته شود. سپس سطح را با پاک‌کننده یا الکل صنعتی تمیز کنید تا چربی یا روغن نداشته باشد.

ترمیم پوشش روی : برای ترمیم، می‌توان از رنگ یا اسپری مخصوص روی (Zinc Spray) استفاده کرد ، این اسپری حاوی ذرات روی است و با واکنش شیمیایی با آهن، لایه‌ای محافظ ایجاد می‌کند.

برای خراش‌های کوچک و متوسط بسیار مناسب است ،اگر آسیب بزرگ باشد، گاهی غوطه‌وری موضعی با روی مذاب یا تکنیک الکتروشیمیایی لازم است، اما در مصارف خانگی و صنعتی معمولاً اسپری کافی است.

رنگ‌آمیزی یا پوشش اضافی : بعد از استفاده از اسپری روی و خشک شدن آن، می‌توان روی آن یک لایه رنگ ضدزنگ هم کشید تا دوام بیشتری داشته باشد. این کار به ویژه در محیط‌های خیلی مرطوب یا نزدیک دریا توصیه می‌شود.

نگهداری دوره‌ای : سطح گالوانیزه را هر ۶ تا ۱۲ ماه یک بار بررسی کنید. هرگونه زنگ زدگی نقطه‌ای یا خراش را سریع ترمیم کنید تا از گسترش خوردگی جلوگیری شود.از تماس با مواد شیمیایی خورنده (مثل اسیدها، نمک زیاد یا مواد شوینده قوی) خودداری کنید. حتی اگر لایه روی آسیب دیده باشد، با ترمیم سریع و تمیزکاری مناسب می‌توان عمر مفید آهن گالوانیزه را تقریباً به همان اندازه اولیه حفظ کرد.

راهنمای انتخاب آهن گالوانیزه

بر اساس محیط استفاده

محیط خشک یا نیمه‌مرطوب داخلی (مثل سقف‌ها و دیوارهای داخلی، قفسه‌ها، تجهیزات خانگی):می‌توان از الکتروگالوانیزه استفاده کرد. لایه نازک کافی است و ظاهر صاف و براق آن مزیت دارد.

محیط باز و مرطوب (مثل نما، تیرآهن، سقف‌های شیروانی، لوله‌های آب و فاضلاب):بهتر است از غوطه‌وری گرم (Hot-Dip) استفاده شود. لایه ضخیم و چسبنده مقاومت بسیار بالایی در برابر باران، رطوبت و باد و گرد و غبار دارد.

محیط‌های بسیار خورنده (مثل ساحل، نزدیکی دریا، کارخانه‌های شیمیایی):غوطه‌وری گرم با پوشش رنگ یا پوشش ترکیبی Pre-Painted Galvanized توصیه می‌شود.این ترکیب محافظت مضاعف در برابر نمک، رطوبت و مواد شیمیایی فراهم می‌کند.

بر اساس نوع کاربرد و اندازه قطعه

قطعات کوچک، ابزار دقیق، قطعات ظریف داخلی: الکتروگالوانیزه مناسب است، چون پوشش یکنواخت و صاف دارد و ظاهر خوبی ایجاد می‌کند.

قطعات بزرگ، تیرآهن، لوله‌های صنعتی، سازه‌های سنگین:غوطه‌وری گرم بهتر است، زیرا لایه ضخیم مقاومت مکانیکی و خوردگی بالایی دارد.

بر اساس ضخامت پوشش مورد نیاز

 کم خوردگی: الکتروگالوانیزه که  5 تا 25 میکرون کافی است .

 متوسط تا شدید:غوطه وری گرم که  50 تا 150 میکرون توصیه می‌شود .

 خیلی خورنده: غوطه‌وری گرم  که رنگ پوششی یا ترکیبی پیش‌رنگ شده بهتر است .

 وقتی پوشش روی ( روکش آهن ) خراشیده می‌شود

سطح آهن زیر لایه روی در معرض هوا و آب قرار می‌گیرد. در حضور رطوبت و اکسیژن، واکنش‌های زیر رخ می‌دهد ، از آن جایی که تمایل روی به اکسایش بیشتر (به دلیل کم بودن پتانسیل الکترودی استاندارد آن ) به جای آهن ، اتم ها یروی اکسایش می یابند و آهن محفوظ می ماند که به این پدیده حفاظت کاتدی می گویند .

در محیط‌های اسیدی یا نمکی (مثل نزدیک دریا)، واکنش‌ها سریع‌تر می‌شوند ، یون‌های کلرید (​\( Cl^{-} \)​) و سایر نمک‌ها باعث تشکیل محلول الکترولیتی روی سطح خراشیده می‌شوند و خوردگی سریع‌تر رخ می‌دهد. در این شرایط، لایه روی سریع‌تر حل می‌شود و حفاظت کاهش می‌یابد.هر چه خراش عمیق‌تر باشد، سرعت خوردگی بیشتر است. اگر ناحیه خراشیده ترمیم نشود، آهن زیرین به زودی زنگ می‌زند و ممکن است به مرور ساختار فلز ضعیف شود.ترمیم سریع با اسپری روی (Zinc Spray) یا رنگ ضدزنگ، این واکنش‌ها را متوقف می‌کند و طول عمر آهن گالوانیزه را حفظ می‌کند.

 آندی : ​\( Zn(s)\xrightarrow[\hspace{1.5cm}]{}Zn^{2+}(aq)+2e^{-} \)​

کاتدی : ​\( O_{2}(g)+2H_{2}O(l)+4e^{-}\xrightarrow[\hspace{1.5cm}]{}4OH^{-} \)​

واکنش کلی : ​\( Zn^{2+}(aq)+2e^{-}\xrightarrow[\hspace{1cm}]{}Zn(OH)_{2}(s)\xrightarrow[\hspace{1cm}]{}ZnCO_{3}(s) \)​

محصول نهایی ، روی کربنات است با رنگ سفید مات و پودری که به آن پاتینا یا سفیدک طبیعی می گوییم .

چگونگی گالوانیزه کردن میخ آهنی