galvanizleme

Galvaniz tabakası bir kapak parçasının eylem çinko karşı korumak için korozyon . Tedavinin antikorozif olduğu söylenir . Kelime , galvanizmi keşfeden İtalyan fizikçi ve hekim olan mucit Luigi Galvani'nin (1737-1798) adından gelmektedir .6 Kasım 1780.

Endüstride bu terim esas olarak “ sıcak daldırma galvanizleme ” işlemlerini ifade eder .

Giriş

Tarih

Sıcak daldırma galvanizleme için (tüm elemanları daldırarak) ilk patentler 1840'lardan kalmadır . Fransız mühendis Stanislas Sorel bir patent aldı10 Mayıs 1837bu sıcak daldırma galvanizleme yöntemi için. 1837'de Alman fizikçi ve mühendis Rus Moritz Hermann von Jacobi'yi vatandaşlığa kabul etti ve Saint Petersburg'da elektrokaplamayı keşfetti . 1854'te sanayici ve kimyager Léopold Oudry, Auteuil'de 10 rue Cuissard'da (bugün rue Félicien David) bir elektrokimyasal atölye kurdu . Küçük parçaları dayanıklı bir şekilde bakırla kaplamayı başarır, ardından işlemini değiştirerek Paris kentindeki tüm nesnelerin ve anıtların dökme demirden ve özellikle birkaç çeşmeden galvanik bakır kaplama sırasını elde eder .

kimyasal prensip

Prensip ait olduğunu katodik koruma ile kurban anot :

çinko çelikten daha güçlü bir anot eğilimine sahiptir ve bu nedenle çelik dış ortama maruz kalsa (çizilme) bile koruduğu çelik yerine oksitlenir. Oksijenin indirgenmesi çelik üzerinde gerçekleşir ve çinko oksitlenir, elektronlar çinko ile çelik arasında dolaşabilir;
çeliğe göre yaklaşık 25 kat daha yavaş oksidasyon kinetiğine sahip çinko, oksidasyon geciktirilir.

Farklı süreçler

Bir parçayı galvanizlemek için çeşitli endüstriyel işlemler kullanılabilir:

sıcak daldırma galvanizleme. Bu işlem aynı zamanda çelik sacların sürekli galvanizlenmesine ve santrifüjleme ile sıcak galvanizlenmesine olanak tanır ;
shérardisation ( sherardizing ): erimiş çinko tozu sprey;
elektrogalvanizleme;
termal püskürtme ( termal püskürtme );
matoplasti.

Seçilen işlem ne olursa olsun, galvanizlenecek parçanın önce temizlenmesi (gres, oksit, kireç , toz vb.) " parçalar, galvanizlemeyi etkisiz hale getirir.

Sıcak çinko kaplama

Sıcak daldırma galvaniz , ya da daha doğrusu "sıcak daldırma galvaniz" sektör bir tekniktir metalürji korozyona karşı bir parça korumak için kullanılan çelik ile çinko . Bu işlem, koruyucu kaplama yapışmasını, sızdırmazlığını ve mekanik mukavemetini verir. Galvanizasyon yoluyla işleme tabi bir kısmı olduğu söyleniyor galvanizli .

Kimyasal prensipler

Sıcak daldırma galvaniz banyosu içerisinde çelik daldırılması ile çinko çelik kaplama ve birleştirme içeren ergimiş çinko ile yaklaşık 450 ° C

Bu işlem sadece çinkonun çeliğin yüzeyinde birkaç mikrometrede biriktirilmesinden ibaret değildir. Çinko kaplama, baz çeliğe kimyasal olarak bağlanır, çünkü çinko ile demir veya çelik arasında 450 °C'ye kadar bir kimyasal reaksiyon metalurjik difüzyonu vardır . Çelik çinko banyosundan çıkarıldığında, yüzeyinde sürüklenen çinkonun katılaştığı birkaç tabaka çinko-demir alaşımı oluşur. Bazıları için taban çeliğinden daha sert olan bu farklı alaşım katmanları , kaplama yüzeyine yaklaştıkça artan çinko içeriğine sahiptir. İşlem, ISO 1461'e ("bitmiş dökme demir ve çelik ürünlerde sıcak daldırma galvanizli kaplamalar") uygun olmalıdır.

2014 yılında Fransa'da yaklaşık 55 sıcak daldırma galvanizleme sanayi sitesi vardı. %45'i binalar ( çerçeveler , metal işleri , korkuluk elemanları vb.) için olmak üzere yılda yaklaşık 600.000 ton çeliği galvanizliyorlar . Diğer kullanımlar, şehir mobilyaları ( kamu aydınlatması , tabelalar , bariyerler ve çarpma bariyerleri ), enerji, ulaşım ( katener taşıyıcılar dahil ) ve özellikle yüzme havuzlarında veya denizde çeşitli desteklerle ilgilidir. bitkiler ihtiva eden su arıtma ya da atık su arıtma tesislerinin bir asidik ortamda veya canlı hayvan yapılar.

Bitmiş ürünlerde sıcak galvanizleme işlemi (sözleşme)

Galvanizleme yoluyla çinko kaplamanın uygulanması, bir çelik parçanın erimiş çinko banyosuna daldırılmasıyla sınırlı değildir. Bitmiş ürünlerin galvanizlenmesi aşamalar halinde gerçekleşir.

Başvuru süreci

Bitmiş ürünlerin galvanizlenmesi 8 ana aşamadan oluşur:

amacı yüzeysel demir oksitlerin çözünmesini engelleyecek tüm kir ve gresi çıkarmak olan yağ giderme . Yağ içeren banyolarında gerçekleştirilir sodyum karbonat deterjan ve ilavesi ile ya da sodyum hidroksit yüzey de 60 ° C / 80 ° C . Bazen asidik yağ çözücüler kullanılabilir;
aşağıdaki işlemleri kirletmemek için yağ alma işleminden sonra yapılan durulama;
amacı , çeliğin yüzeyinde bulunan kireç ve diğer oksitleri gidermek olan dekapaj . Dekapaj, çeliğe oksitlerinden arınmış olduğunda saldırmasını önlemeyi mümkün kılan bir inhibitör ilavesiyle, oda sıcaklığında seyreltilmiş bir hidroklorik asit çözeltisi içinde gerçekleştirilir . Sülfürik asit çözeltileri bazen 70 °C'de ısıtma gerektirmesi dezavantajıyla kullanılmaktadır . Mekanik asitleme ( kumlama ), özellikle dökme demir söz konusu olduğunda , yüzeydeki silikayı gidermek için bazen kimyasal asitlemenin yerini alabilir ;
Durulama, ayrıca aşağıdaki işlemi kirletecek demir tuzları ve eser miktarda asit parçalarını yıkamak için sıyırma işleminden sonra gerçekleştirilir ;
çeliğin çinko banyosuna girmeden önce yeniden oksitlenmesini önleyen fluxing. Akının ayrışması , parça çinko banyosuna daldırıldığında demir/çinko metalurjik reaksiyonunun teşvik edilmesini de mümkün kılar . Eritici sulu bir solüsyonu ile ifa edilir , çinko klorür ve amonyum klorür yükselmiştir 60 ° C ;
parça daldırıldığında çinko çıkıntılarını önlemek için bir fırında gerçekleştirilen kurutma;
sıcak çinko kaplama (ateş). Parçalar 450 °C'de erimiş çinko banyosuna daldırılır . Daldırma süreleri, yüklerin önemine, boyutların ve parçaların kalınlığına göre değişir: basit şekilli parçalar için 3 ila 4 dakika ve büyük boyutlu montajlar veya içi boş gövdeler için 10 ila 15 dakika . Çevresel nedenlerden dolayı, çinko banyolarında eskiden kullanılan kurşun artık kalay ile değiştirilmektedir . Alüminyum da mevcuttur (%0.01'den az). Kalay, çinkonun akışkanlığını artırma yeteneği nedeniyle kullanılırken alüminyum , banyonun yüzey oksidasyonunu önlemeye yardımcı olur ve parlaklığı artırır. Diğer ilave elementler de ( örneğin nikel , bizmut ) banyoya entegre edilebilir. Diğer şeylerin yanı sıra, bu işlem sırasında meydana gelen demir-çinko reaktivitesi üzerinde etkilidirler;
soğutma ve kontrol. Galvanizli parçalar açık havada soğutulur ve kontrol edilir.

Ortalama olarak, bir ton çeliği korozyona karşı korumak için 60 ila 70 kilogram çinko gerekir. Aşağıdaki şekil, bitmiş ürünlerin galvanizlenmesinin farklı aşamalarını temsil etmektedir.

Basit bir çinko tortusunun ötesine geçen korozyon koruması

Sıcak daldırma galvanizleme, sadece çeliğin yüzeyine çinko kaplamakla ilgili değildir. Çinko kaplama, çinko ve demir arasında metalürjik bir difüzyon reaksiyonu meydana geldiğinden, baz çeliğe metalurjik olarak bağlanır.

Çelik banyodan çıkarıldığında, yüzeyinde sürüklenen çinkonun katılaştığı birkaç tabaka çinko-demir alaşımı oluşur. Taban çeliğinden daha sert olan bu farklı alaşım katmanları, kaplama yüzeyine yaklaştıkça artan bir çinko içeriğine sahiptir.

Böylece galvanizleme işlemine bağlı bu özellik, koruyucu kaplamaya yapışma, geçirimsizlik ve mekanik direnç sağlar .

Ayrıca bu kaplamanın kalınlığı diğer koruma teknikleriyle elde edilenden daha fazladır.

İlgili çelik seçimine dayalı bir teknik

Sıcak daldırma galvanizli bir parçanın kaplaması (kalınlık, yapı ve görünüm) esas olarak çeliğin bileşimine göre değişir. Silisyum ve fosfor içeriği, sıvı çinkoya göre reaktivitesinde önemli bir rol oynar.

Bu nedenle galvanizlenecek doğru çeliği seçmenin önemi. Standart NF A 35-503 (2008), bu iki elementin içeriğine bağlı olarak galvanizlemeye uygun 3 çelik kategorisi tanımlar.

Kategori A ve kategori B çelikler normalde reaktiftir: galvanizlemeden sonra, en azından NF EN ISO 1461 standardına uygun kalınlıklarda güzel bir üniform görünüme sahiptirler.

AFNOR NF 35-503 Standardı: Hatırlanması gerekenler :

	Görünüş	Kaplamanın mekanik direnci	Kaplama kütlesi	kullanmak
Kedi. AT	Mükemmel	Mükemmel	Standart, standardın minimumuna uygundur	Estetik ve korozyon önleyici araştırma
Kedi. B	İyi	İyi	Standart, genellikle standardın minimumunun üzerinde	Korozyon araştırması ve doğru görünüm
Kedi. VS	yol	Ortalama	Daha güçlü - agresif ortamlar için	Koruma için optimum arama

Bu unsurlar tamamen gösterge niteliğindedir.

Kategori C çelikler daha reaktiftir: galvanizleme sonrası görünümleri daha mattır, mermer veya pürüzlü gri alanlar olasılığı vardır ve korozyona karşı direnç üzerinde bir etkisi yoktur. Kalınlıklar 120 ila 200 mikrona, hatta daha fazlasına ulaşır. Daha uzun daldırma süreleri gerektiren parçalar için 200 mikronu aşabilirler.

(*) Çeliklerin silisyum ve fosfor içeriğine göre sınıflandırılması

Öğe%	Kategori A	Kategori B	Kategori C
Evet	≤ 0.030	≤ 0.040	0.14 ≤ Si ≤ 0.25
+2.5 P ise	≤ 0.090	≤ 0.110	-
P	-	-	≤ 0.035

Sipariş ile anlaşma yapılarak ürün analizi yapılabilir.

Endüstriyel galvanizleme işlemi (yalnızca sürekli çelik ruloların galvanizlenmesi için)

sıyırma

Bir parçayı galvanizlemek için kusursuz ve kirden ( kireç , yağ ) arındırılmış olmalıdır . Turşu yapmak için iki ana yöntem vardır: asitle asitleme ( hidroklorik veya sülfürik ) ve bilyeli kumlama:

Asitle temizleme, parçanın bir reaktifin eklendiği bir asit banyosunda birkaç saat (dekapaj banyosunun asit içeriğine bağlı olarak) sulandırılmasından oluşur. Bu en yaygın yöntemdir, çünkü tek bir işlemde birkaç yüz kg'ın soyulmasına izin verir. Bu işlem ucuzdur ancak yüksek kaliteli parçalar (örneğin sınıf 10.9) için uygun değildir çünkü asit malzemeyi zayıflatır;
bilyalı dövme, farklı sertlikteki küçük çelik granüllerin çok yüksek hızda parça üzerine gönderilmesidir. Yüksek kaliteli parçalarda zorunludur. Kalite daha iyi ancak maliyet fiyatı daha yüksek ve işlenen miktarlar daha düşük.

Galvanizleme ve şartlandırma (sadece sürekli galvanizleme için)

Sürekli sıcak daldırma galvanizleme hatları aşağıdakilerden oluşur:

sarıcı (çelik bobinlerin beslenmesi);
makaslar;
kaynakçı (tüm bobinler, üretim hattında bant varlığının sürekliliğini sağlayacak şekilde kaynaklanmıştır);
yağdan arındırma (gelecek olan kaplamanın iyi yapışmasını sağlar);
döngüye dönüş (giriş bölümünün kapanması durumunda güç kaynağının sürekliliğini sağlar);
ona iyi mekanik özellikler kazandıracak çeliğin yeniden kristalleşmesini sağlamak için sürekli tavlama fırını ;
çinko banyosu ;
döndürme ve kurutma;
cilt geçişi ;
döngü kulesi (çıkış bölümünü durdururken orta bölümde kaydırmanın sürekliliğini sağlar);
amacı galvanizli ürünün uygunluğunu kontrol etmek olan muayene kabini ( şekil tanıma kamerası ve görsel kontrol);
yağlı ve işaretleme;
makaslar ;
sarıcılar;

Sıcak daldırma galvanizli parçaların özellikleri

Bu kaplamanın kalınlığı, diğer koruma teknikleriyle elde edilenden daha fazladır. Örneğin Fransa'daki EDF/SNCF standartları için çinko üst kaplama kalınlığı 70 µm'dir. EN ISO 1461 standardı en az 55 getirdiği um 1.5 ve 3 arasında bir kalınlığa sahip olan çelik için mm , 70 um 3 ile 6 arasında değişen bir kalınlığa sahip çelikler için mm ve 85 um ila 6 daha büyük bir kalınlığı olan çelik için mm .

Galvanizlemenin fedakarlık özelliği bu prosesin seçiminde önemli bir etkendir. Nitekim sıcak daldırma galvanizli bir parça üzerinde metal açığa çıkarsa, demir (Fe + ) ve çinko (Zn - ) arasındaki reaksiyon , canlı parçanın çinko tuzunun çökeltilmesiyle iyileşmesini sağlar.

Amerikan Galvanizer Derneği verir korozyon direnci galvanizli metal:

endüstriyel ortam: 65 yıl;
tropikal ortam: 70 yıl;
banliyö ortamı: 85 yıl;
kırsal alan: 120 yıl.

Galvazinc derneği tarafından yapılan çalışmaların ardından , galvanizli çeliğin maruz kalabileceği farklı ortamlara göre hizmet ömrünü ve beklenen korozyon oranını gösteren iki tabloyu bulacaksınız:

Sanayi;
denizci;
kentsel;
kırsal.

Soğuk galvanizleme mevcut değil

Elektrogalvanizleme için yanlış bir isimdir . Bu terim genellikle çok küçük miktarlarda alüminyum tozu veya çinko tozu içeren aerosol boyalar için kullanılır. Bu sistem ile demir ve çinko arasında intermetalik yani reaksiyon (karışım) oluşumu söz konusu değildir. Diğer endüstriler de bu terimi elektrogalvanizleme adı verilen elektrolitik bir işlem yoluyla çinko birikintileri için kullanabilir.

Santrifüjleme ile galvanizleme

Genel

Sıcak daldırma galvanizleme kapsamı genişlemeye devam edeceğine böyle avantajları vardır. Gittikçe daha küçük boyutlu parçalar (bağlayıcılar, vidalar, dişli çubuklar, vb.) sıcak daldırma galvanizlidir.

Bu tip üretim için kullanılan teknik, spin galvaniz olarak da adlandırılan santrifüj galvanizlemedir.

süreçler

Galvanizlenecek parçalar montajlara asılmak veya salıncakların altına asılmak yerine sepetler içinde gruplar halinde yerleştirilerek çinko banyosunun çıkışında santrifüj edilir. Santrifüjün avantajları :

küçük parçalar için sıcak daldırma galvanizlemenin tüm geleneksel nitelikleri;
olağanüstü bir bitiş kalitesi;
çok rekabetçi bir fiyat;
dişli çubukların galvanizlenmesi için geliştirilmiş benzersiz bir teknik.

Sherardizasyon

Shérardisation başında Sherard Cowper Cowles tarafından icat bir yöntemdir XX inci yüzyıl. Bu korozyon önleyici termokimyasal işlem, çinkonun çeliğe difüzyonu ve penetrasyonundan oluşur. Sherardization, iki tabaka demir-çinko alaşımından, %21 ila 28 demir içeren kısmen dağılmış gama tabakasından ve %8 ila 10 demir içeren kompakt delta tabakasından oluşan demir-çinko alaşım tipi bir kaplamanın elde edilmesini mümkün kılar.

süreç

Sherardization sırasında katı faz parçaları, çinko tozu ve inert bir malzeme varlığında yavaş bir dönüşle canlandırılan kapalı bir kutu içinde 380'den 450 °C'ye ısıtılır . Alaşımsız karbon çelikleri, HR çelikleri, sinterlenmiş malzeme, demir ve dökme demir, parçalanmaya çok iyi uyum sağlar.

Birkaç son işlem gerçekleştirilebilir:

krom VI içermeyen bir pasivasyon , gri kaplama;
bir organo-mineral kaplama, siyah kaplama;
yağlanmış bir yüzey.

Uygulamalar

Sherardization, korozyon ve aşınma önleyici bir işlemdir, endüstrideki birçok uygulamayı karşılar:

vidalar, klasik ve yüksek dirençli cıvatalar;
zincirler;
yol güvenlik korkulukları;
deniz, deniz ve denizaltı endüstrisi;
inşaat sektörü.

Faydaları

Sherardization aşağıdaki avantajlara sahiptir:

tuz spreyine karşı uzun direnç ;
yüksek aşındırıcı direnç;
hidrojen gevrekliğinin olmaması;
dökme demire iyi yapışma;
ince bir kaplama nedeniyle parçanın boyutsal boyutlarına iyi saygı.

Çevresel yönler

Göre Galvazinc Derneği (GALVANIZERS birliği), ecobalance sıcak daldırma galvaniz, çünkü her ne kadar malzeme, ilgi konusu olan enerji tüketen ve kimyasallar, bir "gibi boyalar gibi diğer anti-korozif proseslere kıyasla enerjik iki kez daha ekonomik bir kabul fazla 60 yıllık kullanım ömrü […] sayesinde 15 yılda bir tekrar boya yapılmadan, işlem görmüş parçalarda gerekli bakımların toplam olmaması sayesinde ” .
Galvanizli parçaların hizmet ömrü de özellikle en agresif ortamlarda daha uzun olacaktır. Beş parametre - kaçınılmaz - korozyon olgusunu etkiler: sıcaklık, nem, yağış miktarı, kirletici konsantrasyonu (SO 2 tipi ) ve klor seviyesi. "Konuma bağlı olarak, atmosferin saldırganlığı odanın ömrünü yarıya indirebilir." Açıkta kalan elemanların ömrünü on yıl uzatmak için özel dubleks boyaya dayalı yerel bir işlem her zaman mümkün olacaktır.

Kaynaklar

Bu tanım, galvanizleme GALVAZINC'in ( ISO 1461 standardı ) geliştirilmesi için Fransız birliğinin sitesinden ve bir galvanizleme uzmanı Galva Union SA'nın sitesinden gelmektedir . Bu site ayrıca sitenin medya kitaplığında bulunan galvanizleme süreçleri hakkında videolar sunar; özellikle santrifüjleme ile sıcak daldırma galvanizleme videosuna bakın . Ayrıca PRESTIA grubunun ( Galvazinc üyesi) ve Galva Atlantique'in (Galvazinc üyesi ) web sitesine bakın .

Notlar ve referanslar

Gallica, “ 15 yıldır patentli yeni keşif. : Demirin galvanizlenmesi için Sorel prosesi ” , gallica.bnf.fr adresinde ( 20 Şubat 2020'de danışıldı ) .
Batiactu, Galvanizleme, bir asırdan daha eski ama hala geçerli bir endüstriyel süreç
Hubert Demory, “ Mösyö Oudry'nin sırları ” , mapage.noos.fr'de (erişim tarihi 19 Şubat 2020 ) .
http://www.chardon-couchoud.fr/zinc_electrolytiques.html
http://www.progalva.be/documents/bijlagen/tf-20-la-galvanisation-a-chaud-et-la-protection-cathodique.pdf
http://galvazinc.com/la-galvanisation/le-zinc/technologies-et-proc%C3%A9d%C3%A9s.html
http://www.arcelormittal.com/sections/fileadmin/redaction/pdf/Brochures/Galvanisation_FR.pdf
" Santrifüjleme ile galvanizleme - Galvanizlemede GALVA UNION uzmanı " , Galvanizleme ve Toz kaplama hakkında GALVA UNION (erişim tarihi: 15 Ağustos 2020 ) .
Ludovic Néel (Galvazinc) ile söyleşi , batiactu , Haziran 2012

Şuna da bakın:

bibliyografya

NF EN ISO 1461 Temmuz 2009 (Baskı: AFNOR )
1990'larda çinko ve korozyon önleyici ( CEFRACOR ve Centre du Zinc - Edition SIRPE)
Zinc est l'anticorrosion - 1993. Testler ve performanslar - Mart 1993 tarihli Saint-Ouen kolokyumunun bildirileri (CEFRACOR ve Centre du Zinc - Baskı: EP - Les éditions de physique)
Sıcak daldırma galvanizleme (R. Souské - Baskı: Dunod )
Çinko Korozyonu ve Elektrokimyası ( Xiaoge Gregory Zhang - Baskı: Plenum Press)
Çinko Metalografik Atlası ( Center de Recherches Métallurgique - Baskı: Centrum voor Research in de Metallurgie Abbaye du Val-Benoît)
Zincatura a caldo - Processo, proprietà applicazioni (Associazione Italiana Zincatura - Baskı: pubblicomit Edizioni)
Sıcak daldırma galvanizleme - evrensel olarak kullanılan bir uygulama
Sıcak daldırma galvanizleme reçetesini geçin
Sıcak daldırma galvanizleme, çelik için ideal koruma
Sıcak daldırma galvanizleme verimli bir endüstriyel ve teknolojik süreç
Galvanizleme ve sürdürülebilir yapı - Belirleyiciler için kılavuz
Sıcak Daldırma Galvaniz Kullanıcıları İçin İpuçları