ورق گالوانیزه چیست؟ (زیرِ میکروسکوپ تا کفِ بازار)

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چرا بسیاری از سازه‌های فلزی در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی مقاومت بالایی دارند؟ یا چطور لوله‌های آب و مخازن ذخیره حتی پس از سال‌ها استفاده همچنان سالم می‌مانند؟ پاسخ در یک واژه کلیدی نهفته است: گالوانیزه. ورق گالوانیزه، این قهرمان پنهان در دنیای صنعت و ساختمان‌سازی، نقشی کلیدی در دوام و پایداری بسیاری از محصولات فلزی ایفا می‌کند. در این مطلب، به دنیای ورق گالوانیزه سفر می‌کنیم، از چیستی و فرآیند تولید آن گرفته تا کاربردها، مزایا و معایبش.

دلیل گالوانیزه کردن فولاد چیست؟

آهن فلزی مقاوم است که با ترکیب کربن، آلیاژی به نام فولاد تشکیل می‌دهد. با وجود استحکام آهن و فولاد، این مواد در برابر اکسیژن و واکنش شیمیایی با آب آسیب‌پذیرند و رطوبت می‌تواند به زنگ‌زدگی و تخریب آن‌ها منجر شود. از آنجا که مقاطع فولادی مانند لوله گالوانیزه، عرشه‌ فولادی کاربرد گسترده‌ای در صنایع دارند، نیاز به محافظت در برابر اکسایش و خوردگی ضروری است. گالوانیزاسیون روشی مؤثر است که با پوشش‌دهی ورق فولادی، آن را از تهدیدات محیطی حفظ کرده و عمر مفیدش را به‌طور قابل‌توجهی تا چندین دهه افزایش می‌دهد.

ورق گالوانیزه چیست؟

ورق گالوانیزه Galvanized Sheet نوعی ورق فولادی است که سطح خارجی آن با لایه‌­ای از آلیاژ فلزی محافظ پوشش دهی شده است تا در برابر اکسایش و خوردگی در امان باشد. از آنجایی که در سراسر جهان، این فلز محافظ عمدتا از جنس روی (Zn) انتخاب می‌­شود، در بسیار از منابع، ورق گالوانیزه به عنوان محصولی معرفی می­‌شود که روی اندود شده است. با این حال، می‌توان از فلزاتی مانند آلومینیوم، نیکل، قلع یا کروم نیز برای پوشش‌دهی استفاده کرد، به شرطی که فرآیند پوشش‌دهی از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه بوده و مقاومت مورد نظر را برای ورق فراهم کند. قیمت ورق گالوانیزه به نوع فلز پوششی و ضخامت آن بستگی دارد.

تاریخچه ورق گالوانیزه

نیاز به پوشش دادن فلزات، دغدغه ای است که اجداد ما از صدها سال پیش در جستجوی راهکاری برای آن بوده اند؛ چرا که با ایجاد یک پوشش مقاوم بر سطح فلزِ آسیب پذیر، علاوه بر زیباسازی ظاهرِ آن می توان از زنگ زدگی و آسیب پذیری فلز جلوگیری کرد و طول عمر و مدت کارکرد آن را به طرز معناداری افزایش داد. به همین خاطر است که در گوشه گوشه جهان می توان نمونه هایی از کشف آثار باستانی، ظروف و زیورآلاتی پیدا کرد که به روش های گوناگون آبکاری و پوشش دهی شده اند. با این حال اولین اطلاعات مکتوب درباره تاریخچه آبکاری فلزات به 300 سال قبل بر می گردد. اولین گزارش مکتوب درباره آبکاری فلزات به حدود ۳۰۰ سال پیش بازمی‌گردد، زمانی که کیمیاگری ناشناس، ظرفی آهنی را در محلول روی مذاب غوطه‌ور کرد و با تعجب مشاهده کرد که لایه‌ای براق روی سطح آهن شکل گرفته است. با این حال، در مقیاس صنعتی، فرآیند گالوانیزه کردن ورق‌ها با روش غوطه‌وری گرم در حمام روی مذاب، برای اولین بار در سال ۱۸۳۷ در فرانسه و انگلستان توسعه یافت.

گالوانیزاسیون چسیت؟

گالوانیزاسیون، فرآیندی است که در آن ورق‌های فولادی با لایه‌ای از فلز روی (Zn) یا آلیاژهای محافظ دیگر پوشش داده می‌شوند تا از زنگ‌زدگی و خوردگی محافظت شوند. این اصطلاح از واژه فرانسویGalvanisation گرفته شده و به افتخار لویجی گالوانی، یکی از پیشگامان این حوزه، نام‌گذاری شده است، هرچند آبکاری فلزات از قرن‌ها پیش با روش‌های مختلف مورد توجه بوده است. در زبان فارسی، گالوانیزه واژه‌ای شناخته‌شده است، اما معادل فارسی آن  روی‌اندود پیشنهاد می‌شود.

فرآیند گالوانیزه کردن ورق

گالوانیزاسیون یکی از روش‌های محافظت از خوردگی با ایجاد خوردگی گالوانیک است که توسط پوشاندن فلز مادر توسط لایه‌ای از فلز محافظ به صورت آند فداشونده در سری گالوانیک (معمولا روی) انجام می‌شود. در این حالت پوشش خورده شده و فلز مادر محافظت می‌شود. این فرایند نوع خاصی از حفاظت گالوانیکی است. میزان مقاومت پوشش متناسب با ضخامت آن است. این روش یکی از اقتصادی‌ترین روش‌های محافظت فولادها در محیط‌های خورنده است.

ورق گالوانیزه به لطف برخورداری از محافظت گالوانیکی که فلز روی در سطح آن ایجاد می کند، قادر است سال های طولانی در محیط های پرآسیب سالم باقی بماند؛ از سوی دیگر، مقرون به صرفه بودن فرایند گالوانیزاسیون و قیمت مناسب این محصول، ورق گالوانیزه را در صنعت و ساختمان سازی به متریالی بسیار پرطرفدار تبدیل کرده است.

از مهم‌ترین تفاوت‌های ورق گالوانیزه با سایر ورق‌های فولادی، مقاومت بالای آن در برابر زنگ‌زدگی است که به‌واسطه پوشش محافظ روی حاصل می‌شود. این لایه محافظ، نه‌تنها مانع خوردگی فلز می‌شود، بلکه نیاز به نگهداری و تعمیرات دوره‌ای را نیز به‌مراتب کاهش می‌دهد. در حالی‌که ورق‌های فولادی بدون این پوشش، در برابر رطوبت و عوامل خورنده بسیار آسیب‌پذیرتر بوده و عمر مفید کمتری دارند.

معرفی ورق گالوانیزه در فاز میکروسکوپی

جرم روکش روی بر سطح گالوانیزه، میزان کوتینگ گالوانیزه نامیده می شود. این پوشش که در طی فرآیند گالوانیزه کردن ورق ایجاد می‌شود، از نظر متالورژیکی به فولادِ پایه متصل شده و عملاً بخشی از خود ورق فولادی می‌شود. تصویر میکروسکوپی زیر مقطعی از پوشش فولاد گالوانیزه را نشان می دهد که یک ریزساختار متشکل از سه لایه آلیاژی و یک لایه فلز روی خالص را نشان می دهد.

لایه اتا (Eta)

اِتا بیرونی ترین لایه از روکش گالوانیزه است و در خارجی ترین سطح ورق قرار گرفته است. لایه اتا در واقع روکش روی اندود ورق است که در تماس مستقیم با فلز آهنِ زیرین قرار ندارد به همین خاطر عنصر زینک موجود در آن خالص بوده و با فولاد پایه ترکیب نشده است.

لایه زتا (Zeta)

در این لایه، عنصر روی کم کم شروع به ترکیب شدن با آهن موجود در ورق می کند، نسبت ترکیب آهن به روی در این لایه 94% روی به 6% آهن است.

لایه دلتا (DELTA)

در لایه دلتا، سهم فلز آهن کم کم بیشتر می شود و به 10 درصد می رسد، اما هنوز هم 90% این لایه از عنصر روی ساخته شده است.

لایه گاما (Gamma)

هرچه روکش روی به ورقِ پایه نزدیک تر می شود، نقش عنصر آهن پررنگ تر می شود به صورتی که آهن در این لایه 25 درصد از سهم ترکیب را به خود اختصاص داده می دهد و 75 درصد ترکیب به روی اختصاص دارد.

فلز پایه (Base steel )

در نهایت روکش نازک اما مقاوم روی به پایان می رسد و با ورق فولادی پایه (که عموما از جنس ورق روغنی است) روبرو می شویم.

اگر به تصویر نگاه کنید، خواهید دید که در آن علاوه بر درصد ترکیبات شیمیایی از یک مشخصه دیگر به نام DPN نیز یاد شده است. DPN که یک معیار برای سنجش میزان سختی متریال است نشان می دهد که در لایه گاما، بیشترین میزان سختی با عدد 250 وجود دارد، اما نکته حایز اهمیت آن است که لایه های اتا، زتا و دلتا نیز نسبت به فلز پایه از سختی بیشتری برخوردار هستند و همین عامل توجیه می کند که چطور پوشش نازکی از روی می تواند مقاومت و طول عمر ورق فولادی را چندین برابر کند.

از سوی دیگر، حتی اگر لایه خارجی ورق گالوانیزه دچار خراش و آسیب شود، باز هم عنصر روی از نظر شیمیایی قادر است از آهن در برابر رطوبت و آب محافظت کند. از آن جایی که فلز آهن در جدول عناصر E°  پایین تری نسبت به زینک دارد، در صورت رسیدن آب یک سلول گالوانی در محل خراش ایجاد می شود که و فلز روی در نقش آند فداشونده عمل کرده از اکسایش فلز آهن جلوگیری می کند.

ویژگی­‌های ورق گالوانیزه

اگر ورق آهن سیاه را مادر ورق های فولادی در نظر بگیریم، ورق گالوانیزه فرزند پیشتاز و همه فن حریفِ خانواده ورق های فولای است. ورق گالوانیزه با برخورداری همزمان از چند ویژگی ارزشمند یعنی:

• سختی مطلوب
• مقاومت بالا
• انعطاف پذیری قابل ملاحظه 
• تنوع بالا از نظر ضخامت و فرم پذیری 

توانسته گوی سبقت را از سایر ورق های فولادی برباید و در بازار خرید و فروش ورق های فولادی پیشتاز باشد؛ به گونه ای که آمار تولید این ورق در سال 2023 بالغ بر 37 میلیون تن برآورد شده است و پیش بینی می شود تا سال 2034 این عدد 3.2% رشد کند. در ایران نیز، در سال های اخیر کارخانجات زیادی با هدف تولید ورق گالوانیزه مانند ورق گالوانیزه خودرو شهرکرد احداث شده اند که بیانگر تقاضای روزافزون بازار داخلی برای این ورق پرکاربرد است. 

کاربرد انواع ورق گالوانیزه

با توجه به قدمت بالای ورق گالوانیزه در ایران و جهان و تعدد تولیدکنندگان این محصول در داخل و خارج از کشور، طبیعی است که انواع متنوعی از آن در بازار وجود داشته باشد. ضمن این که مشخصه هایی مانند ضخامت، عرض، میزان پوشش روی (کوتینگ) و… می تواند در مورد محصولات برندهای مختلف متفاوت باشد. این تنوع، کاربردهای گسترده‌ای را در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، ساخت‌وساز، تولید لوازم خانگی، کشاورزی و ساخت تجهیزات صنعتی فراهم کرده است. مقاومت بالای این ورق‌ها در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی، باعث شده است که روزبه‌روز محبوبیت بیشتری در این حوزه‌ها کسب کنند و به گزینه‌ای ایده‌آل برای پروژه‌های متنوع تبدیل شوند.

مزایای ورق گالوانیزه

ورق گالوانیزه به دلیل پوشش روی، مقاومت بالایی در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی دارد، که آن را برای استفاده در محیط‌های مرطوب یا خورنده مانند مناطق ساحلی و صنعتی مناسب می‌کند. این ورق‌ها عمر مفید طولانی‌تری نسبت به فولاد معمولی دارند و نیاز به نگهداری و تعمیرات دوره‌ای را به حداقل می‌رسانند. همچنین، فرآیند گالوانیزاسیون اقتصادی است و هزینه تولید و استفاده از آن نسبت به سایر روش‌های محافظتی پایین‌تر است. از دیگر دلایل محبوبیت این محصول در صنعت می توان به موارد زیر اشاره کرد: 

• عملکرد پوششی قابل اطمینان 
• هزینه پایین برای نگهداری و تعمیرات
• قابلیت تمیزکاری سریع و آسان 
• سهولت بازرسی بدون نیاز به ابزار
• امکان خم کاری، فرمینگ و شکل دهی
• ظاهر زیبا، براق و صیقلی
• قابلیت بازیافت و سازگاری با محیط‌زیست

معایب ورق گالوانیزه

با وجود مزایای فوق، ورق گالوانیزه معایبی نیز دارد. در محیط‌های بسیار خورنده (مانند مناطق با اسیدیته بالا یا نمک زیاد)، لایه روی ممکن است سریع‌تر خورده شود و نیاز به تعویض یا پوشش‌های اضافی داشته باشد. همچنین، در صورت آسیب‌دیدگی پوشش روی (مثلا بریدگی یا خراش)، فلز زیرین در معرض خوردگی قرار می‌گیرد.

فرآیند جوشکاری این ورق‌ها ممکن است به دلیل تولید گازهای سمی ناشی از تبخیر روی، نیاز به احتیاط و تجهیزات خاص داشته باشد. علاوه بر این، ظاهر ورق‌های گالوانیزه ممکن است به اندازه سایر ورق‌های پوشش‌دار (مانند ورق‌های رنگی) جذاب نباشد، که در برخی کاربردهای تزئینی محدودیت ایجاد می‌کند.

عمر مفید ورق گالوانیزه چقدر است؟

عمر مفید ورق گالوانیزه به عوامل متعددی از جمله ضخامت لایه روی، شرایط محیطی (مانند رطوبت، دما و میزان مواد خورنده)، کیفیت فرآیند گالوانیزاسیون و نوع کاربرد آن بستگی دارد. به طور کلی، ورق‌های گالوانیزه به دلیل پوشش محافظ روی، مقاومت بالایی در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی دارند و می‌توانند در محیط‌های معتدل تا 20 تا 50 سال یا حتی بیشتر دوام بیاورند. در محیط‌های خورنده‌تر مانند مناطق ساحلی یا صنعتی، عمر مفید ممکن است کاهش یابد، اما همچنان این ورق‌ها به دلیل هزینه اقتصادی و دوام بالا، گزینه‌ای پرطرفدار در صنایع ساختمانی، خودروسازی و کشاورزی هستند. نگهداری مناسب و استفاده از پوشش‌های اضافی می‌تواند عمر مفید این ورق‌ها را افزایش دهد.

سخن پایانی

ورق گالوانیزه، با پوشش روی محافظ خود، به فولاد اجازه می‌دهد تا در برابر سرسخت‌ترین دشمن خود، یعنی زنگ‌زدگی، مقاومت کند. این محصول ساده اما پرکاربرد، پایه و اساس بسیاری از صنایع امروزی را تشکیل می‌دهد و نقشی کلیدی در حوزه‌هایی مانند ساخت‌وساز، حمل‌ونقل و حتی زندگی روزمره ما دارد. از سقف خانه‌ها گرفته تا بدنه خودروهایی که هر روز با آن‌ها سروکار داریم، ردپای ورق گالوانیزه دیده می‌شود؛شناخت این فرآیند ساده ولی بسیار مؤثر، به ما کمک می‌کند تا بهتر قدر این زره فولادی را بدانیم. برای خرید ورق گالوانیزه اصفهان با کارشناسان زرین فولاد شهریاری در تماس باشید: 03191003131

منابع: acorrosionpedia ، galvanizeit ، chemanalyst