ما هو الجلفنة: 6 طرق واستخدامات وفوائد

الجلفنة طريقة قديمة لمنع التآكل، وقد شاع استخدامها في القرن التاسع عشر ^. وهي عملية تصنيع يتم فيها طلاء المعادن المعرضة للتآكل بالزنك المنصهر. إذا كنت محتارًا بشأن التطبيق أو طريقة الجلفنة المناسبة، فستجد في هذه المقالة معلومات كافية لاختيار الطريقة الأنسب لتطبيقك.

تعريف الجلفنة

تعني عملية الجلفنة في الكيمياء طريقة محاكاة لإثارة فعل أو جهد. وفي الهندسة، تعني هذه الطريقة وضع طبقة واقية من الزنك على المعادن المشتبه في تآكلها. وهي طريقة أقل تكلفة نسبيًا للحماية من التآكل. والوقاية من التآكل هي الغرض الرئيسي من عملية الجلفنة. حيث يخلق الزنك طبقة حاجزة بين سطح المادة والبيئة لحماية المادة.

مصطلحات مختلفة للجلفنة

نظرًا لأن الزنك هو المكون الرئيسي لعملية الجلفنة، فإن هذا هو السبب في تسميته أيضًا بالطلاء الزنكي أو طلاء الزنك. يلعب الزنك دوره كمعادن تضحية في حماية المواد الموجودة أسفله من خلال إنشاء حاجز بين الرطوبة البيئية والأكسجين وسطح المعدن.

ماذا يعني الجلفنة؟

الجلفنة في الكيمياء تعني مقاومة الفعل، وفي الهندسة هي معالجة سطح المعدن، وتستخدم هذه العملية لحماية المعادن وخاصة الفولاذ من التآكل. ويتم ذلك من خلال ست طرق مختلفة سيتم مناقشتها في هذه المقالة. تُعرف عملية الجلفنة بطريقة منع التآكل أو الصدأ.

هل الفولاذ المجلفن يصدأ؟

لا، لا يصدأ الفولاذ المجلفن. يصبح الزنك طبقة واقية من الزنك بين البيئة وسطح المواد. تضحي هذه الطبقة الحاجزة من الزنك بنفسها لحماية المادة الذاتية. يلعب الزنك دوره كأنود تضحية.

دور الزنك في منع التآكل

إن دور الزنك في منع التآكل أو الصدأ هو أنه يضحي بنفسه في منع التآكل. في السلسلة الجلفانية، تتآكل المادة ذات الجهد السالب الأعلى في وقت مبكر. في السلسلة الجلفانية، يتمتع الزنك بجهد سالب أكبر من الفولاذ. تُعرف هذه العملية أيضًا باسم معالجة الزنك.

وبالتالي، فإن الزنك يتآكل ولكن تحته تظل مادة طلاء الزنك آمنة حتى تبقى الطبقة الواقية.

هل يمكنك طلاء الصدأ بالزنك؟

لا، لا يمكن طلاء السطح الصدئ بالزنك. للطلاء بالزنك أو تطبيق الزنك المنصهر، تحتاج إلى سطح صافٍ لأن السطح الصدئ يحتوي بالفعل على طبقة عليه. تتسبب هذه الطبقة من أكسيد الحديد في ضعف الالتصاق بين سطح الزنك والحديد.

هل الجلفنة مستدامة؟

نعم، يمكنك التفكير في طلاء الاستدامة بالزنك نظرًا لعمره الطويل. لا يحتاج هذا الطلاء إلى أي صيانة بسبب تأثيره على الشفاء الذاتي. بعد انتهاء العمر الافتراضي، يمكن إعادة تدوير الفولاذ والزنك وإعادة استخدامهما.

مميزات وعيوب الجلفنة

تعتبر طبقة الحماية من الزنك مفيدة للغاية، فهي توفر مقاومة للتآكل أو الصدأ. الزنك مادة أقل تكلفة، ولهذا السبب فهي طريقة فعالة من حيث التكلفة للتحكم في التآكل على سطح المعدن. كما أن الجلفنة تجعل المادة أكثر متانة.

من عيوب طلاء الزنك أن الخدوش على الطلاء تجعل المادة معرضة للبيئة كما يمكن رؤيته في الشكل التالي:

العيب الآخر للجلفنة هو تلوث المياه.

ما هي استخدامات الجلفنة؟

تُستخدم عملية الجلفنة لمنع التآكل، فهي تزيد من عمر المادة مما يجعلها أكثر متانة. وفي النهاية، تعمل معالجة الزنك على زيادة أمان التطبيقات. تُستخدم عملية الجلفنة في كل الصناعات. واستخدامها الشائع هو حواجز فولاذية مطلية بطبقة واقية من الزنك على جوانب الطريق.

ما هو جلفنة الفولاذ

تعني عملية الجلفنة استخدام طبقة من الزنك الواقي أو طلاء الفولاذ لمنع التآكل. يستخدم الفولاذ المجلفن في صناعات البناء والتصنيع. يوضح الشكل التالي تطبيقاته المختلفة:

متى تم اختراع الفولاذ المجلفن

إنها طريقة قديمة لحماية الحديد والصلب من الصدأ والتآكل. وقد تم اختراع الجلفنة في القرن التاسع ^عشر.

ما هي تكلفة الفولاذ المجلفن؟

هناك ست تقنيات لطلاء الزنك تستخدم لتطبيق الزنك المنصهر على الفولاذ. ولكل عملية معاييرها. لذا، فإن تكلفة الفولاذ المجلفن تعتمد على طريقة الجلفنة. ثانيًا، يحدد سمك الطلاء التكلفة.

تشطيب الفولاذ المجلفن

يأتي الفولاذ المجلفن بطبقة ناعمة ولامعة وحامية من الزنك. المظهر الشائع بعد جلفنة الفولاذ هو لمسة نهائية مرصعة.

البقع هي نمط مرئي من البلورات على سطح الفولاذ المجلفن والتي تظهر على شكل رقاقات ثلجية أو نجوم سداسية الرؤوس. وتتكون عندما يبرد الزنك المنصهر إلى ما دون نقطة انصهاره، مما يتسبب في ترتيب ذرات الزنك في نمط منظم.

كيف تعمل عملية الجلفنة

في عملية الجلفنة، يتفاعل الزنك مع الأكسجين مكونًا طبقة واقية من أكسيد الزنك (ZnO) على سطح المعدن. هذه الطبقة الواقية تحمي المعدن الأساسي من التآكل. وعندما تتفاعل طبقة أكسيد الزنك مع ثاني أكسيد الكربون _{الموجود} في الرطوبة، يلتصق كربونات الزنك (ZnCO₃ ₎ بقوة بالمعدن الأساسي، مما يعزز مقاومته.

الزنك كطبقة واقية

تعمل طبقة الزنك كأنود تضحية لأنها تتمتع بإمكانات سلبية أكبر من الحديد أو الفولاذ. تشكل طبقة الزنك الواقية هذه درعًا ضد الرطوبة والأكسجين.

تأثير الأنود التضحية

الجلفنة عبارة عن تأثير أنود تضحوي. في التآكل الكهروكيميائي، يلزم وجود أنود وكاثود. يطلق الأنود الإلكترونات ويتآكل ولكن الكاثود يظل غير متآكل. وينطبق نفس الشيء على الجلفنة، حيث يصبح الزنك أنودًا ويصبح الفولاذ كاثودًا.

طول عمر ومتانة الأسطح المجلفنة

تتميز الأسطح المجلفنة بمتانتها العالية وعمرها الطويل مقارنةً بالأسطح غير المطلية. ويعود السبب في ذلك إلى قدرة طبقة الزنك على إصلاح نفسها عند تعرضها للخدش، حيث تتفاعل مع الأكسجين _لتشكل طبقة واقية من أكسيد الزنك.

ما هي عملية جلفنة المعادن؟

المفهوم الأساسي لعملية الجلفنة (معالجة سطح المعدن) هو وضع طبقة من الزنك على المعادن الأساسية. يتم وضع الزنك في صورة سائل أو أبخرة وما إلى ذلك حسب الطريقة. تبدأ العملية بإعداد سطح المعدن وتنتهي بوضع الزنك على المعدن.

6 طرق الجلفنة

في هذه المقالة، نناقش 6 تقنيات لطلاء الزنك. الطريقة الشائعة لمعالجة الزنك هي الجلفنة بالغمس الساخن، والتي تستخدم في كل الصناعات تقريبًا. تتضمن الطرق الست الجلفنة بالغمس الساخن، والجلفنة الكهربائية، والجلفنة الشريطية، والطلاء بالشرارة، والجلفنة بالتلدين، والطلاء الميكانيكي. كل هذه الطرق مناسبة لتطبيقات مختلفة، دعونا ندرس هذه الطرق:

1. غلفنة بالغمس الساخن

في هذه الطريقة، يتم غمر الفولاذ المصنّع أو أي معدن أساسي في الزنك المنصهر أي في حمام بدرجة حرارة 830 درجة فهرنهايت. تتضمن هذه العملية ثلاث خطوات أساسية: تحضير السطح والجلفنة والفحص كما يوضح الشكل التالي:

2. الجلفنة الكهربائية

تتضمن هذه الطريقة غمر معدن أساسي في محلول مشحون كهربائيًا من الزنك والمحلول الملحي. توفر هذه الطريقة طبقة واقية أرق وأكثر جمالية من أكسيد الزنك. يكون التصاق طبقة الزنك أكبر بسبب الشحنة الكهربائية.

3. الجلفنة الشريطية

يتم تطبيق الزنك على جانبي لفائف الفولاذ أو الحديد عندما تمر هذه الملفات عبر الزنك المنصهر. إنها عملية مستمرة. تتم معالجة الفولاذ المجلفن بالشرائط بشكل أكبر عن طريق التشكيل والقطع واللكم. توفر هذه الطريقة طبقة من الزنك بسمك 7-42 ميكرون.

4. شيراردينغ

إنها عملية طلاء انتشاري. يتم تسخين المعدن الأساسي عند درجة حرارة 500 درجة مئوية في أسطوانة دوارة مع غبار الزنك أو الرمل. يتبخر الزنك عند تلك الدرجة وينتشر في سطح المعدن الأساسي. إنها طريقة مثالية للأجزاء الصغيرة أو الأجزاء التي تتطلب طلاء داخلي. يعتمد حجم الجزء على حجم الأسطوانة.

5. الجلفنة

إنها طريقة مكونة من خطوتين. في الخطوة الأولى، يتم إجراء الجلفنة بالغمس الساخن وفي الخطوة الثانية يتم إجراء التلدين. يتم إجراء الجلفنة بالغمس الساخن عند 450 درجة مئوية بينما درجة حرارة التلدين حوالي 556 درجة مئوية. الطلاء النهائي أكثر صلابة وهشاشة من الفولاذ المجلفن ويكون اللون رماديًا غير لامع.

6. الطلاء الميكانيكي

تُعرف عملية الطلاء الميكانيكي أيضًا باسم الطلاء بالطلاء أو الترسيب الميكانيكي. في عملية الجلفنة هذه، يتم طلاء كرات الزنك على سطح المعدن الأساسي من خلال الطاقة الميكانيكية. إنها مثل اللحام البارد في درجة حرارة الغرفة. يتم وضع المعدن الأساسي ومادة الطلاء في أسطوانة سريعة الدوران. تتسبب سرعة الدوران في ترسيب مادة الطلاء على المعدن الأساسي. هذه الطريقة مناسبة للأجزاء الصغيرة مثل الصواميل والمسامير والبراغي وما إلى ذلك.

الزنك المطلي مقابل المجلفن

كلا العمليتين لهما نفس الغرض، أي مقاومة التآكل. تعني عملية طلاء الزنك أن الزنك يُطبق على المعدن الأساسي من خلال عملية طلاء كهربائي حيث يتم توصيل كل من المعدن الأساسي والزنك بأقطاب موجبة وسالبة للبطارية على التوالي. لون الطلاء فضي لامع. يصل سمكه إلى 5-25 ميكرون.

في حين أن الجلفنة لها 6 طرق بشكل عام لطلاء الزنك على المعادن الأساسية، فإن الجلفنة بالغمس الساخن شائعة جدًا. في هذه الطريقة، يتم غمر القاعدة في حمام من الزنك المنصهر أي 450 درجة مئوية. لون الطلاء رمادي غير لامع وسمكه من 35 إلى 125 ميكرون.

مسامير الزنك مقابل المسامير المجلفنة

الزنك هو مجرد معدن مثل الحديد. له بنية بلورية خاصة به ونقطة انصهار تبلغ 419.5 درجة مئوية. لديه إمكانات سلبية أكبر من أي معدن باستثناء المغنيسيوم، ولهذا السبب يتآكل بسرعة كبيرة. يتم استخدامه كأنود تضحية في العديد من التطبيقات.

البراغي المجلفنة هي براغي مطلية بالزنك. يتم طلاء هذه البراغي بالزنك لمنع التآكل أثناء الاستخدام. تُستخدم البراغي المجلفنة في مشاريع بناء المنازل والأسوار الزخرفية.

الفولاذ المجلفن مقابل الفولاذ المقاوم للصدأ

يتم طلاء الفولاذ المجلفن بالزنك من خلال أي طريقة من طرق الجلفنة للحماية من التآكل. هذه الطبقة الزنكية صناعية ويتم تطبيقها يدويًا. يمكن أن يختلف سمك طبقة أكسيد الزنك وفقًا للتطبيق.

الفولاذ المقاوم للصدأ هو فولاذ مغطى بطبقة من ثاني أكسيد الكروم (CrO₂ ₎ . يُضاف الكروم إلى تركيب الفولاذ أثناء عملية تصنيعه، ثم يتفاعل بشكل طبيعي مع الأكسجين (O₁ ₎ لتكوين ثاني أكسيد الكروم. _هذه الطبقة أقوى بكثير من طبقة الزنك. يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في البيئات القاسية، مثل درجات الحرارة العالية والغنية بالكلوريدات. تكون سماكة هذه الطبقة رقيقة جدًا ولا يمكن التحكم بها.

الألومنيوم مقابل الفولاذ المجلفن

يختلف الألومنيوم والفولاذ المجلفن اختلافًا كبيرًا في جميع الجوانب، من حيث درجة الانصهار والبنية المجهرية والتطبيقات. يتميز الألومنيوم بطبقة واقية طبيعية هي أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃ ) _{. وهو} مادة موصلة للكهرباء بدرجة عالية، ويُستخدم في كابلات نقل الطاقة. مع ذلك، يتميز الألومنيوم بمقاومة أقل من الفولاذ.

يحتوي الفولاذ المجلفن على طبقة أكسيد الزنك الاصطناعي التي يتم تطبيقها يدويًا. الموصلية الكهربائية ضعيفة ولكنها تتمتع بقوة ومقاومة للتآكل أعلى من الألومنيوم. الاستخدام الأكثر شيوعًا للفولاذ المجلفن هو كحاجز وقائي على طول جوانب الطرق والجسور وما إلى ذلك.

المجلفن مقابل المجلفن بالغمس الساخن

الجلفنة هي عملية ترسيب الزنك على المعادن الأساسية لحمايتها من التآكل. ويمكن القيام بذلك بعدة طرق، والجلفنة بالغمس الساخن هي واحدة منها. في هذه الطريقة، يتم غمس صفيحة أو جزء من المعدن الأساسي في محلول الزنك عند درجة حرارة عالية أي 450 درجة مئوية.

الفولاذ الكربوني مقابل الفولاذ المجلفن

كلاهما من نفس النوع من الفولاذ، ولكن الاختلاف الرئيسي بينهما هو مقاومة التآكل. يشتبه بشدة في أن الفولاذ الكربوني يسبب التآكل، وخاصة التآكل بين الحبيبات. يحتوي الفولاذ المجلفن على طبقة واقية من أكسيد الزنك تعمل كأنود تضحية وتحمي الفولاذ.

مُلصق مقابل مُجلفن

تعتبر طرق الجلفنة والترابط من المعالجات للصلب ولكن لأغراض مختلفة.

في عملية الجلفنة، يتم ترسيب الزنك من خلال أي عملية مثل الطلاء الكهربائي أو طريقة الجلفنة بالغمس الساخن وما إلى ذلك للحماية من التآكل.

ولكن في عملية الترابط، يتم معالجة الجزء المجلفن كيميائيًا بالفوسفات عادةً مع الكرومات لزيادة الالتصاق بين الطلاء أو سطح المعدن الأساسي.

المجلفن مقابل المطلي بالمسحوق

المجلفن يعني مطلي بالزنك. في عملية الطلاء بالمسحوق، يتم وضع أي معدن مطلي على الفولاذ في شكل مسحوق جاف. ثم يتم وضع هذا المعدن الأساسي في فرن، ويذوب هذا المسحوق ويترسب على سطح المعدن. الغرض منه هو التطبيقات الزخرفية أو المرئية للغاية.

ما هي أفضل طريقة لجلفنة المعدن؟

بشكل عام، هناك 6 طرق لجلفنة المعادن، ولكن الجلفنة بالغمس الساخن تعتبر أفضل طريقة لجلفنة المعادن. نظرًا لأن هذه الطريقة تغمس القطعة في محلول الزنك، فهذا هو السبب في أنها توفر طلاءً موحدًا. إنها طريقة فعالة من حيث التكلفة مقارنة بالطرق الأخرى، والطلاء أكثر متانة من أي طريقة أخرى. يمكن تخصيص سمك الطلاء وفقًا للحاجة من خلال تحديد عدد دورات الغمر.

هل يمكنك لحام الفولاذ المجلفن؟

نعم، يمكن لحام الفولاذ المجلفن، لكن الأمر صعب. فبالإضافة إلى المشاكل الصحية، عندما تقوم بلحام الفولاذ المجلفن، فإن الطلاء المطبق على السطح يصبح حاجزًا ضد اختراق مادة الحشو. علاوة على ذلك، فإنه يتسبب في حدوث شوائب ومسامات في اللحام.

أولاً، نحتاج إلى عامل ماهر للغاية للحام أجزاء الفولاذ المجلفن. ثانيًا، يجب علينا إزالة طلاء الزنك من المنطقة المتوقع لحامها.

تصنيع الفولاذ المجلفن باستخدام الحاسب الآلي

تتميز ماكينات CNC بتعدد استخداماتها، ويمكن تصنيع أجزاء الفولاذ المجلفن على ماكينات CNC. توفر هذه الماكينات سطحًا نظيفًا وقطعًا دقيقة وفعالة.

الأسئلة الشائعة

الحديد المجلفن مقابل المعدن أيهما أقوى؟

إن عملية الجلفنة على أي معدن تحميه من التآكل فقط، ولا تسبب أي قوة للمعدن الأساسي.

مركب الجلفنة ZRC مقابل مركب الجلفنة الباردة

يحتوي مركب الجلفنة ZRC (الطلاء الغني بالزنك) على نسبة عالية من الزنك أي 95%. ويتميز بخاصية فريدة تتمثل في توافقه مع اللحام.

في مركبات الجلفنة الباردة، يكون محتوى الزنك منخفضًا أي 60% - 65%. ويمكن ترسيبه بسهولة من خلال الرش أو الفرشاة.

كيفية توصيل الأنابيب المجلفنة غير الملولبة بالـ PVC

يتم توصيل الأنابيب المجلفنة غير الملولبة بالـ PVC من خلال وصلة مطاطية مرنة. تلعب الوصلة دورها كموصل. من جانب واحد، ضع الأنبوب وقم بتوصيل الطرف الآخر من الوصلة بالـ PVC. بعد التوصيل، للتحقق من المتانة، مرر الماء عبر هذه الأنابيب. أي تسرب سيشير إلى ضعف التوصيل.