مقدمة ومزايا عملية الجلفنة

الجلفنة (مثل الأنابيب غير الملحومة المجلفنة) هي عملية إضافة طلاء الزنك إلى سطح الفولاذ أو الحديد. وبما أن الزنك يعمل بمثابة طلاء قرباني، فإنه يحمي الفولاذ أو الحديد الموجود تحته، مما يطيل عمر المكون المعدني.

لكن الجلفنة عملية معقدة يمكن إجراؤها بعدة طرق. الجلفنة تأتي في أشكال عديدة، بما في ذلك الجلفنة بالغمس الساخن والجلفنة بالانتشار الحراري، ولكل منها مزاياه وعيوبه. لذلك، قبل دمج الزنك في نموذج أولي أو مشروع تصنيع، من المفيد فهم الأشكال المختلفة لطلاء الزنك.


تعريف الجلفنة
الجلفنة في الكيمياء تشير إلى طريقة محاكاة لتحفيز العمل أو الجهد. في الهندسة، هذا يعني أننا نطبق طبقة واقية من الزنك على المعدن الذي نشك في تعرضه للتآكل. هذه طريقة تحنيط غير مكلفة نسبيًا. مكافحة التآكل هو الغرض الرئيسي من الجلفنة. يشكل الزنك طبقة حاجزة بين سطح المادة والبيئة لحماية المادة.

ما هي الأنابيب الفولاذية المجلفنة (أنابيب GI)؟
الأنابيب الفولاذية المجلفنة عبارة عن أنابيب فولاذية مطلية بطبقة من الجلفنة بالغمس الساخن أو الجلفنة الكهربائية على سطح الأنابيب الفولاذية الملحومة. الجلفنة يمكن أن تزيد من مقاومة التآكل للأنابيب الفولاذية وتطيل عمر الخدمة. الأنابيب المجلفنة لها العديد من الاستخدامات. بالإضافة إلى استخدامها كأنابيب أنابيب للمياه والغاز والنفط وغيرها من السوائل العامة ذات الضغط المنخفض، فإنها تستخدم أيضًا كأنابيب آبار النفط وخطوط أنابيب النفط في صناعة البترول، وخاصة حقول النفط البحرية، كسخانات الزيت، ومبردات التكثيف، وزيت غسيل نواتج التقطير من الفحم في معدات فحم الكوك الكيميائية وكذلك أكوام الأنابيب الحاملة وإطارات الدعم لأنفاق المناجم، وما إلى ذلك.

ما هي أنواع المعادن التي يمكن جلفنتها؟
المعادن الأكثر شيوعًا المناسبة للجلفنة هي الفولاذ والحديد. ومع ذلك، يمكن أيضًا جلفنة أنواع أخرى من المعادن. بشكل عام، يمكن جلفنة المعادن الحديدية مثل الفولاذ المصبوب والحديد الزهر والحديد القابل للطرق والفولاذ المدرفل على الساخن والفولاذ المدلفن على البارد.
ومن ناحية أخرى، هناك مواد أخرى لا يمكنها تشكيل طلاء الزنك. ونظرًا لأهمية الحديد في تفاعل الجلفنة، فمن الصعب تشكيل طلاء الزنك على المعادن مثل النحاس أو الألومنيوم. بالإضافة إلى ذلك، في حين أن مواد مثل فولاذ الكروم والموليبدينوم قد تشكل طلاءًا، سيكون هناك العديد من المناطق المكشوفة حيث يكون طلاء الزنك غير مكتمل.

مزايا الجلفنة
الغرض من الجلفنة هو تكوين طبقة واقية من الزنك على الأجزاء الفولاذية أو الحديدية. ولكن لماذا هذا مفيد؟ ما هي المزايا الرئيسية للجلفنة؟

كتل المواد المسببة للتآكل: يمنع طلاء الزنك الموجود على المعدن المجلفن المواد المسببة للتآكل من الوصول إلى المعدن الأساسي الأضعف. يمكن أن يؤدي ذلك إلى إطالة عمر خدمة الركيزة، خاصة في التطبيقات الصعبة.

يمنع الصدأ: الجلفنة تؤخر بشكل كبير تكون الصدأ.

إنشاء أنود مضحي: يتم استهلاك طلاء الزنك عن طريق المواد المسببة للتآكل، لذلك فهو يوفر الحماية للمعدن الموجود تحته حتى يتم استخدامه بالكامل. حتى لو اخترق الخدش الطلاء، فسيتم استخدام الزنك قبل توفر الحديد.

متينة: طلاء الزنك الناتج عن الجلفنة قوي ويدوم طويلاً، وغالبًا ما يوفر الحماية للمعدن الأساسي لعقود من الزمن.

بأسعار معقولة: الجلفنة هي إجراء بسيط إلى حد ما وبأسعار معقولة يوفر فوائد كبيرة بأقل تكلفة.

تشكل طبقة سميكة: على الرغم من أنها ليست مناسبة لجميع التطبيقات، إلا أن الجلفنة ستنتج طبقة أكثر سمكًا من الطلاء الكهربائي على سبيل المثال.


طرق الجلفنة المختلفة
هناك طرق عديدة للجلفنة، ولكل منها خصائصها ومميزاتها. دعونا نكتشف أدناه.

تراجع الساخنة المجلفن
كما يوحي الاسم، تتضمن هذه الطريقة غمر المعدن الأساسي في بركة من الزنك المنصهر. قبل الجلفنة الفعلية، يجب على الميكانيكي تنظيف المعدن الأساسي كيميائيًا أو ميكانيكيًا. التنظيف هو عملية تحضيرية لضمان جودة الرابطة بين المعدن وطلاء الزنك. بعد التنظيف، يتم صهر المعدن لإزالة أي أكسيد متبقي.

ثم يتم غمسه في حمام الزنك الساخن، والذي يتم الاحتفاظ به عادةً عند درجة حرارة حوالي 460 درجة مئوية. عندما تبدأ الرابطة المعدنية في التشكل بين الزنك والركيزة المعدنية، فإنها تتفاعل مع الأكسجين لتكوين أكسيد الزنك بعد إزالة الركيزة المعدنية من الحمام المنصهر. يتفاعل أكسيد الزنك أيضًا مع ثاني أكسيد الكربون لتكوين كربونات الزنك، وهي الطبقة الواقية النهائية.

تعتبر الجلفنة بالغمس الساخن طريقة سريعة واقتصادية يمكن تنفيذها على أجزاء الصفائح المعدنية البسيطة والمعقدة. ومع ذلك، إذا تم القيام بذلك بشكل غير صحيح، فقد تجد بعض التناقضات في الطلاء على السطح المعدني.

المجلفن مسبقا
تشبه عملية الجلفنة المسبقة عملية الجلفنة بالغمس الساخن. ومع ذلك، يتم تنفيذها في المرحلة الأولى من الإنتاج (مطحنة الصلب). تتضمن هذه العملية دحرجة الصفائح المعدنية من خلال عوامل التنظيف الميكانيكية أو الكيميائية لإعدادها للجلفنة. بعد التنظيف، يمرر الميكانيكيون المعدن الأساسي من خلال مجموعة من الزنك المنصهر ثم يعيدون لفه على الفور.

تضمن هذه العملية أن يتم غلفنة الملفات الكبيرة من الفولاذ بسرعة وتشكل طبقة أكثر تجانسًا. ومع ذلك، عند البدء في تصنيع المعدن المجلفن مسبقًا، قد تكون هناك بعض المناطق غير المطلية والمكشوفة. على سبيل المثال، عندما يتم قطع ملف فولاذي طويل إلى قطع صغيرة، فإن حواف القطع تكون مكشوفة بسبب عدم وجود طبقة مجلفنة.

المجلفن الكهربائي
على عكس العمليتين اللتين تمت مناقشتهما أعلاه، فإن الجلفنة الكهربائية لا تتطلب استخدام حمام الزنك المنصهر. في المقابل، يقوم الطلاء الكهربائي بإدخال تيار كهربائي في محلول إلكتروليت قبل تطبيقه على الركيزة. تتمثل وظيفة التيار الكهربائي في نقل أيونات الزنك إلى الركيزة المعدنية.

تهدف طريقة طلاء الزنك المعدني إلى تقليل أيونات الزنك المشحونة بشكل إيجابي إلى الزنك المعدني، ثم ترسيب الزنك المعدني على المعدن المشحون إيجابيًا (الفولاذ أو الحديد). يضيف المصنعون أيضًا مصافي الحبوب لضمان وجود طبقة زنك ناعمة على المعدن. مثل ما قبل الجلفنة، يتم تطبيق الجلفنة الكهربائية على ملفات طويلة من المعدن خلال المراحل الأولى من عملية تطوير المنتج.

تخلق هذه العملية سمك طلاء موحد ودقيق على المعدن. علاوة على ذلك، فإن الطلاء الناتج بهذه الطريقة عادة ما يكون أرق من الطلاء الناتج عن الجلفنة بالغمس الساخن.

صلب المجلفن
الجلفنة والتليين عبارة عن مزيج من الجلفنة بالغمس الساخن والتليين. والغرض من هذه العملية هو تطبيق طلاء خاص على الفولاذ المجلفن. تتم عملية التلدين والغمس بالحرارة في لمح البصر لإنتاج سطح رمادي غير لامع.

عادة ما يتم إجراء عملية الغمس الساخن قبل تمرير المعدن المطلي عبر سكين الهواء، مما يساعد على إزالة الزنك الزائد من المعدن. يتم بعد ذلك تسخين المعدن لفترة وجيزة في فرن التلدين عند درجات حرارة تتراوح بين 500 و565 درجة مئوية، وتنتشر طبقات الزنك والحديد في بعضها البعض، لتشكل سبيكة الزنك والحديد على السطح.

يمكن للصفائح الفولاذية المجلفنة المنتجة بهذه الطريقة أن تتحمل اللحام جيدًا، كما تضمن أسطحها أيضًا التصاقًا ممتازًا للطلاء.

عملية الجلفنة: كيف يحمي طلاء الزنك المعدن الأساسي؟

الجلفنة هي إضافة طبقة من الزنك إلى سطح المعادن مثل الفولاذ والحديد. هناك العديد من طرق الجلفنة. ولذلك، فإن العملية تختلف تبعا للتكنولوجيا المختارة. ومع ذلك، لديهم جميعًا مبدأ مشترك، وهو طلاء الفولاذ أو الحديد بالزنك. ويمكن أن يكون الزنك في شكل سائل أو مسحوق.

عندما يتم إدخال الزنك إلى جزء ما، يتفاعل الحديد الموجود في الركيزة المعدنية مع الزنك ليشكل طبقة من السبائك مرتبطة بإحكام. هذا طلاء بسيط نسبيًا ويخلق طبقة سميكة إلى حد ما. يمكن تقسيم العملية برمتها إلى ثلاث مراحل:
تحضير السطح المعدني
عملية الجلفنة
المعالجة السطحية بعد الجلفنة
بشكل عام، تحمي الجلفنة المعدن بناءً على المبادئ التالية:
يمكن لطبقة الزنك حماية المعدن الأساسي من المواد المسببة للتآكل مثل الأحماض والقلويات الكاوية والغازات.
الزنك معدن قرباني. عندما يتم خدش الطلاء، يضحي الزنك بسهولة بالأنود الخاص به، وبالتالي حماية المعدن الأساسي من الصدأ.
يتآكل الزنك بشكل أسرع من المعدن الأساسي، مما يجعله وسيلة ممتازة لحماية المعادن.
ومع ذلك، فإن طرق الإعداد الأولي والمعالجة اللاحقة ستحدد مدى فعالية عملية الجلفنة. يمكن أن يؤثر التحضير غير الكافي على التفاعل بين المعدن الأساسي والفولاذ المنصهر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤثر المعالجة اللاحقة غير الكافية أيضًا على المظهر النهائي للطبقة المجلفنة. مما يؤثر على التأثير العام للمنتج.