1 المقدمة

الجلفنة بالغمس الساخن، والمعروفة أيضًا باسم الجلفنة بالغمس الساخن، هي طريقة تُغمر فيها مكونات الفولاذ في الزنك المصهور للحصول على طلاء معدني. في السنوات الأخيرة، ومع التطور السريع في نقل الطاقة الكهربائية عالية الجهد والنقل والاتصالات، ازدادت متطلبات حماية الأجزاء الفولاذية، واستمر الطلب على الجلفنة بالغمس الساخن في الازدياد.

2 أداء الحماية للطبقة المجلفنة بالغمس الساخن

عادةً ما يكون سمك الطبقة المجلفنة كهربائيًا من 5 إلى 15 ميكرومتر، بينما تكون طبقة الجلفنة بالغمس الساخن أعلى من 35 ميكرومتر، وقد يصل إلى 200 ميكرومتر. تتميز الجلفنة بالغمس الساخن بتغطية جيدة وطلاء كثيف وخالٍ من الشوائب العضوية. وكما نعلم جميعًا، فإن آلية مقاومة التآكل الجوي للزنك تشمل الحماية الميكانيكية والحماية الكهروكيميائية. في ظل ظروف التآكل الجوي، توجد أغشية واقية من ZnO وZn(OH)2 وكربونات الزنك الأساسية على سطح طبقة الزنك، مما يمكن أن يبطئ تآكل الزنك إلى حد ما. يتلف الغشاء الواقي (المعروف أيضًا باسم الصدأ الأبيض) ويتشكل غشاء جديد. عندما تتضرر طبقة الزنك بشدة وتتعرض مصفوفة الحديد للخطر، سيوفر الزنك حماية كهروكيميائية للمصفوفة. الجهد القياسي للزنك هو -0.76 فولت، والجهد القياسي للحديد هو -0.44 فولت. عندما يشكل الزنك والحديد بطارية دقيقة، يذوب الزنك كأنود. إنه محمي كقطب مهبطي. ومن الواضح أن مقاومة التآكل الجوي للجلفنة بالغمس الساخن للحديد المعدني الأساسي أفضل من مقاومة الجلفنة بالكهرباء.

3 عملية تشكيل طبقة الجلفنة بالغمس الساخن

عملية تشكيل طبقة الجلفنة بالغمس الساخن هي عملية تشكيل سبيكة حديد-زنك بين مصفوفة الحديد وطبقة الزنك النقي الخارجية. تتشكل هذه الطبقة على سطح قطعة العمل أثناء عملية الطلاء بالغمس الساخن، مما يجعل طبقتي الحديد والزنك النقي متقاربتين للغاية. ويمكن وصف هذه العملية ببساطة على النحو التالي: عند غمر قطعة العمل الحديدية في الزنك المنصهر، يتشكل أولاً محلول صلب من الزنك وحديد ألفا (لب الجسم) على السطح البيني. تتكون هذه البلورة عن طريق إذابة ذرات الزنك في الحديد المعدني الأساسي في الحالة الصلبة. تندمج ذرتا المعدن، ويكون التجاذب بينهما ضئيلاً نسبياً. لذلك، عندما يصل الزنك إلى درجة التشبع في المحلول الصلب، تنتشر ذرات الزنك والحديد، وتهاجر ذرات الزنك التي انتشرت (أو تسللت) إلى مصفوفة الحديد في شبكة المصفوفة، وتشكل تدريجيًا سبيكة مع الحديد، وتنتشر. يشكل الحديد والزنك في الزنك المنصهر مركبًا بين معدني FeZn13، والذي يغرق في قاع وعاء الجلفنة بالغمس الساخن، والذي يُسمى خبث الزنك. عند إزالة قطعة العمل من محلول غمر الزنك، تتشكل طبقة زنك نقية على السطح، وهي عبارة عن بلورة سداسية الشكل. لا يتجاوز محتوى الحديد فيها 0.003%.

4 عملية الجلفنة بالغمس الساخن والتعليمات ذات الصلة

4.1 العملية

قطعة العمل ← إزالة الشحوم ← الغسيل بالماء ← التخليل ← الغسيل بالماء ← المذيب المساعد للغمس ← التجفيف والتسخين المسبق ← الجلفنة بالغمس الساخن ← التشطيب ← التبريد ← التخميل ← الشطف ← التجفيف ← الفحص

4.2 وصف العملية

(1) إزالة الشحوم

يمكن استخدام مزيل الشحوم الكيميائي أو منظف إزالة الشحوم المعدنية القائم على الماء لإزالة الشحوم حتى يتم ترطيب قطعة العمل بالكامل بالماء.

(2) التخليل

يمكن تخليلها باستخدام 15% من حمض الكبريتيك، و0.1% من ثيويوريا، عند درجة حرارة تتراوح بين 40 و60 درجة مئوية، أو 20% من حمض الهيدروكلوريك، و3% من يوروتروبين، عند درجة حرارة تتراوح بين 20 و40 درجة مئوية. إضافة مثبط التآكل يمنع التآكل المفرط للطبقة المصفوفة، ويقلل من امتصاص الهيدروجين للطبقة المصفوفة الحديدية. كما أن إضافة مثبط الضباب تمنع تسرب الرذاذ الحمضي. يؤدي سوء معالجة إزالة الشحوم والتخليل إلى ضعف التصاق الطلاء، وعدم وجود طبقة الزنك، أو تقشير طبقة الزنك.

(3) تدفق الغمر

يُعرف أيضًا باسم المذيب، ويُحافظ على نشاط قطعة العمل قبل طلاء الغمر لتجنب الأكسدة الثانوية، مما يُعزز الترابط بين طبقة الطلاء والركيزة. NH4Cl 100-150 جم/لتر، ZnCl2 150-180 جم/لتر، عند درجة حرارة 70-80 درجة مئوية، لمدة دقيقة إلى دقيقتين. ويُضاف إليه كمية معينة من مادة مضادة للانفجار.

(4) التجفيف والتسخين المسبق

من أجل منع تشوه قطعة العمل بسبب الارتفاع الحاد في درجة الحرارة أثناء الطلاء بالغمر، وإزالة الرطوبة المتبقية، ولمنع انفجار الزنك والتسبب في انفجار سائل الزنك، فإن التسخين المسبق يكون عمومًا 80-140 درجة مئوية.

(5) الجلفنة بالغمس الساخن

من الضروري التحكم في درجة حرارة سائل الزنك، ووقت الغمر، وسرعة سحب قطعة العمل منه. تبلغ سرعة الاستخلاص عادةً 1.5 متر/دقيقة. إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فإن سيولة سائل الزنك ضعيفة، والطلاء سميك وغير متساوٍ، ومن السهل حدوث ترهل، وجودة المظهر رديئة؛ أما إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة، فإن سيولة سائل الزنك جيدة، ويسهل فصل سائل الزنك عن قطعة العمل، وتقل ظاهرة الترهل والتجاعيد. يتميز بطبقة قوية ورقيقة، ومظهر جيد، وكفاءة إنتاج عالية؛ ومع ذلك، إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا، فسوف تتضرر قطعة العمل ووعاء الزنك بشدة، وسيتم إنتاج كمية كبيرة من خبث الزنك، مما سيؤثر على جودة طبقة غمس الزنك ويسبب بسهولة تشوه اللون.