คำอธิบายโดยละเอียดของการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนและการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า (การชุบสังกะสีแบบเย็น)

ชื่อเต็มของการเคลือบแบบจุ่มร้อน-คือการเคลือบแบบจุ่มร้อน ซึ่งหมายถึงวิธีการจุ่มวัสดุโลหะที่เคลือบลงในโลหะเหลวหรือโลหะผสมอื่นๆ ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าสำหรับการเคลือบ วัสดุพื้นผิวหลักสำหรับการเคลือบแบบจุ่มร้อน-คือเหล็ก ดังนั้นจุดหลอมเหลวของโลหะในวัสดุเคลือบจะต้องต่ำกว่าของเหล็กมาก มิฉะนั้นจะส่งผลกระทบต่อวัสดุพื้นผิว

วัสดุเคลือบ
โลหะเคลือบทั่วไป ได้แก่ สังกะสี (จุดหลอมเหลว 419.5 องศา) อลูมิเนียม (จุดหลอมเหลว 658.7 องศา) ดีบุก (จุดหลอมเหลว 231.9 องศา) และตะกั่ว (จุดหลอมเหลว 327.4 องศา)

การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-หรือที่เรียกว่าการชุบสังกะสีเป็นวิธีการหนึ่งในการเคลือบโลหะบนส่วนประกอบที่เป็นเหล็กโดยการจุ่มพวกมันลงในสังกะสีหลอมเหลว

กระบวนการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-

กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของโลหะผสมสังกะสี-ระหว่างเหล็กและชั้นสังกะสีบริสุทธิ์ชั้นนอกสุด การก่อตัวของชั้นโลหะผสมสังกะสี-เหล็กนี้บนพื้นผิวของส่วนประกอบเหล็กระหว่างการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน- ช่วยให้มั่นใจได้ถึงพันธะที่แข็งแกร่งระหว่างเหล็กและชั้นสังกะสีบริสุทธิ์ กระบวนการสามารถอธิบายโดยย่อได้ดังนี้:

เมื่อชิ้นงานเหล็กจุ่มลงในสังกะสีหลอมเหลว สารละลายสังกะสีที่เป็นของแข็งและ -เหล็ก (ตัวถัง-ลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลาง) จะถูกสร้างขึ้นเป็นครั้งแรกที่ส่วนต่อประสาน นี่คือผลึกที่เกิดจากการละลายของอะตอมสังกะสีในสถานะของแข็งของเหล็กโลหะฐาน อะตอมของโลหะทั้งสองถูกหลอมรวมเข้าด้วยกัน และแรงดึงดูดระหว่างอะตอมนั้นค่อนข้างเล็ก

ดังนั้นเมื่อสังกะสีถึงความอิ่มตัวในสารละลายของแข็ง อะตอมของธาตุทั้งสอง ได้แก่ สังกะสีและเหล็กจะกระจายตัวกัน อะตอมของสังกะสีที่กระจายเข้าสู่สารตั้งต้นของเหล็กจะเคลื่อนตัวอยู่ในตาข่ายฐาน และค่อยๆ ก่อตัวเป็นโลหะผสมกับเหล็ก

เหล็กที่แพร่กระจายเข้าไปในสังกะสีหลอมเหลวจะทำให้เกิดสารประกอบระหว่างโลหะ FeZn13 กับสังกะสี ซึ่งจะเกาะอยู่ที่ก้นหม้อชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน- ทำให้เกิดขี้สังกะสี

เมื่อถอดส่วนประกอบเหล็กออกจากสังกะสีหลอมเหลว จะเกิดชั้นสังกะสีบริสุทธิ์ขึ้นบนพื้นผิว ชั้นนี้เป็นผลึกหกเหลี่ยมที่มีปริมาณเหล็กไม่เกิน 0.003%

กระบวนการชุบสังกะสีผิวท่อเหล็กจริง (ยกตัวอย่างท่อเหล็ก)

Solid iron dissolves ->Iron combines with zinc to form an iron zinc alloy compound, producing an iron zinc alloy layer ->ด้านนอกของชั้นโลหะผสมสังกะสีเหล็กเชื่อมต่อกับชั้นสังกะสีบริสุทธิ์ หลังจากเย็นตัวลง ชั้นสังกะสีบริสุทธิ์จะตกผลึกและเชื่อมต่อกับพื้นผิวเหล็กที่ด้านในของชั้นสังกะสี ดังนั้น กระบวนการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-จึงเป็นกระบวนการสร้างชั้นสังกะสีเนื่องจากการแพร่กระจายเป็นหลัก

ผลการป้องกันของการเคลือบสังกะสีบนพื้นผิวเหล็ก

ครอบคลุมครบถ้วน คุ้มครองยาวนาน-
เมื่อชั้นสังกะสีไม่เสียหาย อัตราการกัดกร่อนของสังกะสีจะช้ามาก ซึ่งสามารถยืดอายุการใช้งานของเหล็กได้ 15-30 เท่า ชั้นสังกะสีถูกยึดเหนี่ยวทางโลหะกับพื้นผิว ครอบคลุมอย่างแน่นหนาและสามารถต้านทานความเสียหายทางกลได้

เสียสละการป้องกันแอโนดเมื่อมีความเสียหายบางส่วน
หากการเคลือบได้รับความเสียหายบางส่วน ฐานเหล็กที่ถูกเปิดออกและสังกะสีจะก่อตัวเป็นแบตเตอรี่หลักในสภาพแวดล้อมที่ชื้น สังกะสีในฐานะแอโนด (ที่มีศักยภาพเป็นลบมากกว่า) จะกัดกร่อนเป็นพิเศษเพื่อปกป้องเหล็กในฐานะแคโทด ซึ่งเรียกว่าการป้องกันแบบ "แอโนดแบบเสียสละ"

การยึดเกาะมีความสำคัญมากกว่าความหนา
ชั้นสังกะสีมักกัดกร่อนจากข้อต่อที่อ่อนแอ หากการยึดเกาะไม่ดี แม้ว่าสารเคลือบจะหนา ก็จะสึกกร่อนและพังเร็ว คล้ายกับ "เอฟเฟกต์กระดานสั้นของถังไม้" ดังนั้นการยึดเกาะโดยรวมจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานการปกป้อง

การเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-ทำให้พื้นผิวเหล็กมีการป้องกันการกัดกร่อนสาม-เท่าต่อไปนี้:

ชั้นสังกะสีจุ่มร้อน-สามารถป้องกัน-การกัดกร่อนสามชั้นต่อไปนี้สำหรับพื้นผิวเหล็ก:

การป้องกันชั้นแยก
คุณสมบัติที่สำคัญสองประการของชั้นป้องกันแบบแยกส่วนคือการยึดเกาะกับโลหะและความต้านทานการสึกหรอในตัว ในเรื่องนี้ การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-จะให้ชั้นแยกพันธะโลหะแข็ง ซึ่งสามารถครอบคลุมพื้นผิวเหล็กได้อย่างสมบูรณ์ และแยกออกจากสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

ป้องกันการกัดกร่อนของชั้นผลิตภัณฑ์
ผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของชั้นสังกะสีจุ่มร้อน-จะทำให้เกิดการขยายตัวของปริมาตร ปิดกั้นช่องว่างที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งเกิดจากการละลายแบบเลือกสรรของสารเคลือบ ซึ่งจะขัดขวางการกัดกร่อนของสารเคลือบเพิ่มเติม และลดอัตราการกัดกร่อนของชั้นสังกะสีในสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่อสิ่งแวดล้อม

การป้องกันไฟฟ้าเคมี
สำหรับพื้นที่ขนาดเล็กใดๆ ที่ได้รับความเสียหายจากอุบัติเหตุ เช่น การกระแทกหรือรอยขีดข่วน เนื่องจากศักยภาพเชิงลบของสังกะสีเมื่อเทียบกับเหล็ก ชั้นสังกะสีจุ่มร้อน-จะถูกกัดกร่อนเป็นพิเศษในฐานะแอโนดแบบบูชายัญ ซึ่งให้การป้องกันแคโทดสำหรับเหล็ก

ข้อดีของ-กระบวนการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการป้องกันการกัดกร่อนของโลหะ-วิธีอื่นๆ การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-มีข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบได้ในแง่ของการป้องกันเคมีไฟฟ้า ความหนาแน่นของการเคลือบ ความทนทานของการเคลือบ ไม่ต้องบำรุงรักษาการเคลือบ ความสามารถในการปรับให้เข้ากับรูปร่างและขนาดของชิ้นส่วนเหล็ก และประสิทธิภาพการผลิตที่สูง

เหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-มีข้อดี เช่น ขึ้นรูปได้ เชื่อมได้ สามารถทาสีได้ และความเหนียวที่ดี เทคโนโลยีการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-กำลังพัฒนามากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อการผลิต-ขนาดใหญ่และต่ำ-

ความหนาของชั้นสังกะสีและอายุการใช้งาน

เนื่องจากอายุการใช้งานของชั้นสังกะสีส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความหนาของมัน จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะตรวจสอบพื้นผิวด้วยสายตาเพื่อความต่อเนื่องและความสว่าง และสามารถใช้เกจวัดความหนาแบบแม่เหล็กเพื่อวัดได้อย่างสะดวกและแม่นยำว่าความหนาตรงตามข้อกำหนดมาตรฐานหรือไม่

การทดสอบการสัมผัสบรรยากาศแสดงให้เห็นว่าชั้นสังกะสีจุ่มร้อน-ที่มีความหนา 86 μm มีอายุการใช้งาน 13 ปีในพื้นที่อุตสาหกรรมหนัก, 50 ปีในสภาพแวดล้อมทางทะเล, 104 ปีในพื้นที่ชานเมือง และ 30 ปีในเขตเมือง

โดยทั่วไป ชั้นสังกะสีที่มีการเคลือบสังกะสี 600 กรัม/ตร.ม. จะมีอายุการใช้งาน-โดยไม่ต้องบำรุงรักษา 20-50 ปี สำหรับเหล็กแผ่นเคลือบสีที่ไม่เคลือบสังกะสี-ที่ใช้ในการก่อสร้าง อายุการใช้งานคือ 3-5 ปี ในขณะที่เหล็กเคลือบสีที่มีพื้นผิวเคลือบสังกะสีมีอายุการใช้งาน 20-30 ปี

การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า "การชุบสังกะสีแบบเย็น" หรือ "การชุบสังกะสีด้วยน้ำ" โดยใช้วิธีการเคมีไฟฟ้าเพื่อใช้แท่งสังกะสีเป็นขั้วบวก โดยที่อะตอมของสังกะสีสูญเสียอิเล็กตรอนและละลายเป็นอิเล็กโทรไลต์ในสถานะไอออนิก วัสดุเหล็กทำหน้าที่เป็นแคโทด โดยที่ไอออนของสังกะสีจะถูกรีดิวซ์เป็นอะตอมของสังกะสีและสะสมอยู่บนพื้นผิวของเหล็ก ทำให้เกิดชั้นการสะสมของโลหะหรือโลหะผสมที่สม่ำเสมอ หนาแน่น และมีการยึดเกาะกันอย่างดี

ผังกระบวนการชุบซิงค์ด้วยไฟฟ้า (เงิน-สีขาว / สีฟ้า- สีขาว)

ความหนาของการเคลือบที่แตกต่างกัน

โดยทั่วไปการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-จะสร้างชั้นสังกะสีที่หนาขึ้น ซึ่งโดยทั่วไปจะสูงกว่า 40 ไมโครเมตร และสูงถึง 200 ไมโครเมตรหรือมากกว่านั้นด้วยซ้ำ ชั้นสังกะสีแบบจุ่มร้อน-โดยทั่วไปมีความหนากว่าชั้นสังกะสีด้วยไฟฟ้าประมาณ 10 ถึง 20 เท่า

สารเคลือบสังกะสีด้วยไฟฟ้ามีความบางมาก ประมาณ 3–15 μm โดยมีน้ำหนักเคลือบเพียง 10–50 g/m²

น้ำหนักเคลือบสังกะสีที่แตกต่างกัน

น้ำหนักการเคลือบสังกะสีของแผ่นสังกะสีจุ่มร้อน-ต้องไม่ต่ำเกินไป โดยทั่วไปจะต้องไม่ต่ำกว่า 50–60 กรัม/ตร.ม. ทั้งสองด้าน และสูงสุดที่ 600 กรัม/ตร.ม. แผ่นสังกะสีด้วยไฟฟ้าอาจมีชั้นสังกะสีบางมาก โดยมีปริมาณขั้นต่ำ 15 กรัม/ตร.ม. แต่การเคลือบที่หนาขึ้นนั้นต้องใช้ความเร็วของสายการผลิตที่ช้ามาก ซึ่งไม่เหมาะกับลักษณะกระบวนการของสายการผลิตสมัยใหม่ โดยทั่วไปปริมาณสูงสุดคือ 100 กรัม/ตร.ม. ด้วยเหตุนี้ การผลิตแผ่นสังกะสีด้วยไฟฟ้าจึงมีจำกัดอย่างมาก

โครงสร้างจุลภาคของการเคลือบที่แตกต่างกัน

แผ่นสังกะสีจุ่มร้อน-มีชั้นผสมที่เปราะเล็กน้อยระหว่างการเคลือบสังกะสีบริสุทธิ์กับพื้นผิวเหล็ก การเคลือบสังกะสีบริสุทธิ์ส่วนใหญ่จะก่อให้เกิดสังกะสีแพรวพราวในระหว่างการตกผลึก และการเคลือบมีความสม่ำเสมอและไม่มีรูพรุน-

ในการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า อะตอมของสังกะสีจะถูกสะสมและตกตะกอนบนพื้นผิวของแผ่นเหล็กเท่านั้น และจะถูกยึดติดกับพื้นผิวแถบเหล็กด้วยแรงทางกายภาพ มีรูพรุนจำนวนมาก ทำให้มีความไวต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนที่เกิดจากตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้สูง ดังนั้น แผ่นสังกะสีจุ่มร้อน-จึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อน-ได้ดีกว่าแผ่นสังกะสีเคลือบด้วยไฟฟ้า

กระบวนการบำบัดความร้อนที่แตกต่างกัน

โดยทั่วไปแผ่นสังกะสี-จุ่มร้อนจะใช้แผ่นรีดเย็น-เป็นวัตถุดิบ การชุบสังกะสีแบบอบอ่อนและแบบจุ่มร้อน-จะดำเนินการอย่างต่อเนื่องบนแนวการชุบสังกะสี แถบเหล็กได้รับความร้อนและเย็นลงในช่วงเวลาสั้นๆ ดังนั้นความแข็งแรงและความเป็นพลาสติกจึงได้รับผลกระทบบ้าง ประสิทธิภาพการปั๊มขึ้นรูปนั้นด้อยกว่าแผ่นรีดเย็น-ที่คล้ายกันซึ่งผ่านการขจัดไขมันและอบอ่อนในสายการผลิตแบบมืออาชีพ

แผ่นสังกะสีด้วยไฟฟ้า-ใช้แผ่นรีดเย็น-เป็นวัตถุดิบ โดยพื้นฐานแล้วทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพในการประมวลผลเช่นเดียวกับแผ่นรีดเย็น- อย่างไรก็ตาม กระบวนการที่ซับซ้อนยังทำให้ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้นอีกด้วย

รูปลักษณ์ที่แตกต่าง

พื้นผิวของชั้นสังกะสีจุ่มร้อน-นั้นหยาบและสว่าง และในกรณีที่รุนแรง อาจเกิดสังกะสีแพรวพราวได้

ชั้นสังกะสีด้วยไฟฟ้า-มีความเรียบและมัว (สกปรก)

ขอบเขตการใช้งานและกระบวนการที่แตกต่างกัน

การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนเหมาะสำหรับส่วนประกอบและอุปกรณ์ขนาดใหญ่ ขั้นแรกให้นำแผ่นเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนมาดองเพื่อกำจัดเหล็กออกไซด์บนพื้นผิวของท่อเหล็ก หลังจากการดอง จะถูกทำความสะอาดในถังสารละลายน้ำแอมโมเนียมคลอไรด์หรือซิงค์คลอไรด์ หรือถังสารละลายน้ำแอมโมเนียมคลอไรด์และซิงค์คลอไรด์ผสม แล้วส่งไปยังถังชุบร้อน-

การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าเหมาะสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก ใช้สารละลายการชุบด้วยไฟฟ้า ใช้ขั้วบวกและขั้วลบกับแผ่นเหล็กและสารละลายชุบโลหะตามลำดับ

ทบทวน

การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนมีความสามารถในการครอบคลุมที่ดี การเคลือบหนาแน่น และไม่มีสิ่งเจือปน มีข้อดีคือมีการเคลือบสม่ำเสมอ การยึดเกาะที่แข็งแกร่ง และอายุการใช้งานยาวนาน การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนในบรรยากาศได้ดีกว่าการชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้าบนเหล็กโลหะฐาน

วิธีการชุบด้วยไฟฟ้าสำหรับการผลิตแผ่นเหล็กชุบสังกะสีมีประสิทธิภาพในการประมวลผลที่ดี แต่การเคลือบจะบางกว่าและความต้านทานการกัดกร่อนไม่ดีเท่ากับแผ่นเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน- ปริมาณสังกะสีที่ติดกับแผ่นสังกะสีเคลือบด้วยไฟฟ้ามีขนาดเล็กมาก มีเพียงสังกะสีที่ผนังท่อด้านนอกเท่านั้น ขณะที่เคลือบ-แบบจุ่มร้อนถูกชุบทั้งด้านในและด้านนอก