الکتروگالوانیزه  یا گالوانیزه الکتریکی چیست؟

الکتروگالوانیزه یک فرایند صنعتی است که برای پوشش‌دهی سطح فلزات با لایه‌ای از روی به کار می‌رود تا از آنها در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی محافظت کند. این روش به دلیل دقت بالا، کیفیت و قابلیت کنترل بیشتری که در مقایسه با دیگر روش‌های گالوانیزه دارد، در بسیاری از صنایع کاربرد گسترده‌ای دارد. در این برگ از زنده رود، به تمامی ابعاد فرایند الکتروگالوانیزه، ویژگی‌ها، مزایا، معایب و کاربردهای آن خواهیم پرداخت. با ما همراه شوید.

فهرست مطالب

• تعریف و توضیح الکتروگالوانیزه
• تاریخچه الکتروگالوانیزه و گالوانیزه
• ویژگیهای الکتروگالوانیزه
• مزایای الکتروگالوانیزه
• معایب الکتروگالوانیزه
• کاربردهای الکتروگالوانیزه
• تفاوت الکتروگالوانیزه با گالوانیزه گرم
• فرآیند الکتروگالوانیزه بطور خلاصه
• مقایسه روشهای محتلف گالوانیزه
• چالشها و محدودیت های الکتروگالوانیزه
• توسعه و نوآوری در الکتروگالوانیزه
• جمع بندی و نتیجه گیری

تعریف فرایند الکتروگالوانیزه

الکتروگالوانیزه یک فرایند الکترولیتی است که در آن فلزات، معمولاً فولاد، با لایه‌ای نازک از روی پوشش‌دهی می‌شوند. این فرایند در یک حمام الکترولیتی انجام می‌شود که شامل محلول‌های نمک‌های روی است. جریان الکتریکی از این محلول عبور داده می‌شود و باعث می‌شود که یون‌های روی به سطح فلز جذب شوند و یک لایه محافظ روی آن تشکیل دهند.

تاریخچه الکتروگالوانیزه و گالوانیزه

پیش از اینکه فرایند الکتروگالوانیزه به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد، روش‌های مختلفی برای حفاظت فلزات از خوردگی مورد استفاده قرار داشت. یکی از نخستین روش‌ها، گالوانیزه گرم بود که در آن فولاد یا آهن در دمای بالا به داخل وان‌های روی مذاب غوطه‌ور می‌شدند تا یک لایه ضخیم از روی روی آنها تشکیل شود. این روش در اواخر قرن 19 میلادی توسعه یافت و در طول زمان در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار گرفت.

اما با پیشرفت تکنولوژی، به‌ویژه در اواسط قرن 20، روش الکتروگالوانیزه ظهور کرد. این روش، که از جریان الکتریکی برای انتقال یون‌های روی به سطح فلز استفاده می‌کند، به‌دلیل قابلیت کنترل دقیق ضخامت پوشش و هزینه‌های کمتر، به‌ویژه برای تولید قطعات سبک و ظریف، به‌طور گسترده‌ای مورد توجه قرار گرفت.

با گذشت زمان، مزایای الکتروگالوانیزه در مقایسه با گالوانیزه گرم، مانند پوشش یکنواخت‌تر و زیباتر، باعث شد که این روش به یک استاندارد در صنایع مختلف تبدیل شود.

ویژگی‌های الکتروگالوانیزه

• کیفیت سطحی بالا: یکی از ویژگی‌های بارز الکتروگالوانیزه، ایجاد سطحی صاف، یکنواخت و براق است. این ویژگی باعث می‌شود که قطعاتی که با این روش پوشش داده می‌شوند، از ظاهر بهتری برخوردار شوند.
• ضد زنگ و مقاوم در برابر خوردگی: لایه روی تشکیل شده، خاصیت ضد زنگ دارد و از خوردگی و زنگ‌زدگی فلز پایه به‌ویژه در محیط‌های مرطوب یا شیمیایی جلوگیری می‌کند.
• مقاومت به سایش: در برخی موارد، الکتروگالوانیزه به دلیل ویژگی‌های فیزیکی روی، مقاومت بیشتری در برابر سایش نسبت به سایر پوشش‌ها دارد.

مزایای الکتروگالوانیزه

• دقت در پوشش‌دهی: به دلیل استفاده از جریان الکتریکی، پوشش‌دهی دقیق و یکنواخت امکان‌پذیر است و ضخامت لایه روی را می‌توان به‌طور دقیق کنترل کرد.
• کاهش مصرف مواد: نسبت به روش‌های دیگر گالوانیزه مانند گالوانیزه گرم، در الکتروگالوانیزه، مقدار روی مصرفی کم‌تر است.
• ظاهر زیبا: برخلاف روش‌های گالوانیزه گرم که سطحی مات دارند، در الکتروگالوانیزه سطح فلز براق و صاف می‌شود، که در برخی کاربردها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

معایب الکتروگالوانیزه

• محدودیت ضخامت لایه: یکی از معایب اصلی این فرایند، محدودیت در ضخامت لایه روی است. در الکتروگالوانیزه، لایه روی معمولا نازک است و ممکن است در محیط‌های شدیدتر، به‌ویژه در معرض مواد شیمیایی قوی یا شرایط سخت، دوام کمی داشته باشد.
• مقاومت به خوردگی محدود: در مقایسه با گالوانیزه گرم، مقاومت به خوردگی الکتروگالوانیزه در برخی محیط‌ها مانند آب‌وهوای بسیار مرطوب یا مناطقی با میزان بالای آلودگی هوا، پایین‌تر است.

کاربردهای الکتروگالوانیزه

الکتروگالوانیزه در صنایع مختلف کاربرد دارد و یکی از روش‌های متداول برای پوشش‌دهی فلزات است. برخی از مهم‌ترین کاربردهای آن عبارتند از:

• صنعت خودروسازی: بسیاری از قطعات خودرو مانند بدنه‌ها و قطعات داخلی که در معرض رطوبت یا خوردگی هستند، با این روش پوشش‌دهی می‌شوند تا دوام بیشتری پیدا کنند.
• ساخت لوله‌ها و پروفیل‌های فولادی: برای محافظت از لوله‌ها و پروفیل‌ها در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی، از روش الکتروگالوانیزه استفاده می‌شود.
• قطعات الکتریکی: بسیاری از قطعات الکتریکی که نیاز به هدایت جریان دارند و باید در برابر رطوبت و آلودگی مقاوم باشند، با لایه‌ای از روی پوشش‌دهی می‌شوند.
• صنعت ساخت و ساز: برخی از قطعات فولادی و اجزای ساختمانی که در معرض رطوبت و شرایط جوی نامساعد قرار دارند، به‌ویژه در مناطق ساحلی، از پوشش الکتروگالوانیزه بهره می‌برند.

تفاوت الکتروگالوانیزه با گالوانیزه گرم

• گالوانیزه گرم: در این روش، فلز را در دمای بالا به درون روی مذاب غوطه‌ور می‌کنند تا یک لایه ضخیم‌تر از روی بر روی فلز ایجاد شود. این روش معمولاً مقاوم‌تر در برابر خوردگی است، اما سطحی مات و زبر ایجاد می‌کند.
• الکتروگالوانیزه: در این روش، به‌طور معمول لایه روی نازک‌تری ایجاد می‌شود که در سطح صاف و براق ظاهر می‌کند. این روش بیشتر برای پوشش‌دهی قطعاتی مناسب است که در معرض شرایط محیطی کمتر شدید قرار دارند.

فرایند الکتروگالوانیزه به‌طور خلاصه

1. آماده‌سازی سطح فلز: ابتدا سطح فلز باید تمیز شود تا از هرگونه آلودگی، چربی یا زنگ زدگی پاک شود.
2. غوطه‌وری در حمام الکترولیتی: فلز به‌عنوان کاتد در محلول الکترولیتی که شامل نمک‌های روی است، قرار می‌گیرد.
3. اعمال جریان الکتریکی: جریان الکتریکی از میان محلول عبور داده می‌شود، که باعث رسوب یون‌های روی بر سطح فلز می‌شود.
4. پوشش‌دهی و خشک‌کردن: پس از رسوب روی، فلز از محلول خارج شده و به دقت خشک می‌شود تا لایه روی پایدار و مقاوم باقی بماند.

مقایسه روش‌های گالوانیزه

برای درک بهتر موقعیت الکتروگالوانیزه در میان سایر روش‌های گالوانیزه، لازم است به مقایسه این روش با دیگر تکنیک‌ها بپردازیم:

الف) گالوانیزه گرم

در این روش، فلزات در دمای بالا (حدود 450 درجه سانتی‌گراد) به روی مذاب وارد می‌شوند. این فرایند باعث می‌شود که لایه روی به ضخامت چند میکرومتر بر روی سطح فلز ایجاد شود. این لایه به دلیل ضخامت بیشتر، مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارد، اما سطح آن به‌طور معمول مات و زبر است و ممکن است ظاهری غیرجذاب داشته باشد.

ب) گالوانیزه الکتریکی

این روش همان‌طور که در بالا ذکر شد، از جریان الکتریکی برای انتقال یون‌های روی به سطح فلز استفاده می‌کند. این فرایند لایه‌ای نازک‌تر از روی ایجاد می‌کند و در نتیجه سطح فلز صاف‌تر و براق‌تر از گالوانیزه گرم خواهد بود. لایه روی در این روش ضخامت کمتری دارد، بنابراین مقاومت کمتری در برابر شرایط بسیار مرطوب یا محیط‌های شیمیایی خورنده خواهد داشت.

ج) گالوانیزه با پاشش گرم (Spray Galvanizing)

این روش مشابه گالوانیزه گرم است، با این تفاوت که در آن روی مذاب با استفاده از تکنیک پاشش به سطح فلز اعمال می‌شود. این روش معمولاً برای پوشش‌دهی قطعات بزرگ و سخت‌دسترس به کار می‌رود. پاشش گرم از نظر مقاومت به خوردگی مشابه گالوانیزه گرم است اما کیفیت سطح آن به اندازه گالوانیزه گرم نمی‌باشد.

د) گالوانیزه سرد (Cold Galvanizing)

این روش بیشتر برای پوشش‌دهی فلزات کوچک و قطعاتی که در معرض آسیب‌های شیمیایی نیستند استفاده می‌شود. در گالوانیزه سرد، یک لایه روی به‌وسیله فرآیندهای مکانیکی یا استفاده از پوشش‌های اسپری یا مایع بر سطح فلز اعمال می‌شود. این روش نسبت به روش‌های دیگر مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارد، اما سرعت و هزینه کمی دارد.

چالش‌ها و محدودیت‌های الکتروگالوانیزه

الکتروگالوانیزه مزایای متعددی دارد، اما در عین حال با چالش‌ها و محدودیت‌هایی نیز روبه‌رو است. از جمله چالش‌های این فرایند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

الف) محدودیت در ضخامت پوشش

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در فرایند الکتروگالوانیزه، محدودیت در ضخامت پوشش است. این لایه معمولاً نازک‌تر از پوشش‌هایی است که در روش‌های دیگر گالوانیزه مانند گالوانیزه گرم ایجاد می‌شود. ضخامت کم لایه روی می‌تواند باعث کاهش دوام قطعات در محیط‌های بسیار مرطوب یا تحت فشارهای شیمیایی شدید شود.

ب) تاثیرات محیطی و آلاینده‌ها

پوشش‌های الکتروگالوانیزه به دلیل نازکی لایه روی، در برابر شرایط بسیار دشوار محیطی، مانند قرارگیری در معرض آلودگی شیمیایی یا رطوبت بالا، مقاومت کمتری دارند. در این شرایط، لایه روی به سرعت تخریب می‌شود و فلز زیرین شروع به خوردگی می‌کند.

ج) قیمت بالاتر نسبت به گالوانیزه سرد

اگرچه الکتروگالوانیزه مزایای زیادی از جمله دقت بالا و سطح براق دارد، اما هزینه این فرایند در مقایسه با گالوانیزه سرد و برخی دیگر از روش‌ها بالاتر است. این افزایش هزینه معمولاً به‌دلیل استفاده از تجهیزات پیچیده‌تر و نیاز به فرآیندهای دقیق‌تر است.

د) آسیب‌پذیری در برابر خراش

پوشش‌های الکتروگالوانیزه ممکن است نسبت به خراش‌ها حساس باشند. این مشکل به‌ویژه در زمانی که قطعات در فرآیندهای نصب و استفاده دچار آسیب می‌شوند، مشهودتر است. در نتیجه، باید از این پوشش‌ها در محیط‌هایی استفاده شود که احتمال برخورد یا آسیب به آنها کم است.

توسعه و نوآوری‌ها در الکتروگالوانیزه

با پیشرفت تکنولوژی و نیاز به پوشش‌های مقاوم‌تر، صنعت الکتروگالوانیزه نیز دستخوش نوآوری‌های جدیدی شده است. برخی از این نوآوری‌ها شامل استفاده از ترکیب‌های شیمیایی خاص در محلول‌های الکترولیتی و بهبود روش‌های اعمال پوشش هستند. این اقدامات موجب افزایش ضخامت لایه روی و بهبود خواص مقاومتی پوشش‌ها در برابر خوردگی و آسیب‌های مکانیکی شده‌اند.

الف) استفاده از آلیاژهای خاص

یکی از جدیدترین رویکردها در الکتروگالوانیزه، استفاده از آلیاژهای ترکیبی از روی و سایر فلزات مانند آلومینیوم یا نیکل در محلول‌های الکترولیتی است. این آلیاژها می‌توانند خواص ضد خوردگی را در برابر شرایط محیطی سخت بهبود دهند و در عین حال به‌دلیل استفاده از مواد ارزان‌تر، هزینه‌ها را کاهش دهند.

ب) پوشش‌دهی چند لایه

روش دیگری که در حال رشد است، استفاده از پوشش‌های چند لایه است. در این روش، ابتدا یک لایه نازک از روی اعمال می‌شود و سپس لایه‌ای از مواد مقاوم به خوردگی مانند کروم یا نیکل بر روی آن اضافه می‌شود. این روش باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سایش می‌شود و دوام قطعات پوشش‌داده شده را به‌طور قابل توجهی بالا می‌برد.

ج) بهبود تکنولوژی‌های کنترل ضخامت

در گذشته، ضخامت لایه روی در الکتروگالوانیزه به‌طور تقریبی تعیین می‌شد، اما با پیشرفت‌های اخیر در تکنولوژی‌های اندازه‌گیری و کنترل، اکنون می‌توان ضخامت لایه را با دقت بسیار بالاتری کنترل کرد. این پیشرفت‌ها باعث شده است که بتوان از این روش برای تولید قطعات حساس‌تر با نیازهای دقیق‌تر استفاده کرد.

دیدگاه زنده رود به الکتروگالوانیزه

با توجه به افزایش نیاز به فناوری‌های پاک‌تر و سازگارتر با محیط زیست، احتمالاً صنعت الکتروگالوانیزه در آینده به‌طور فزاینده‌ای به سمت استفاده از مواد و فرآیندهای پایدارتر حرکت خواهد کرد. استفاده از فناوری‌های کم‌مصرف انرژی و مواد غیرسمی برای پوشش‌دهی فلزات، یکی از بخش‌های آینده این صنعت خواهد بود.