Sıcak daldırma galvanizleme

Sıcak daldırma galvanizleme, bir galvanizleme biçimidir. Demir veya çelikten metal parçanın yaklaşık 450 °C (842 °F) sıcaklıktaki erimiş çinko banyosuna daldırılmasıyla taban metalinin yüzeyiyle alaşım oluşturan çinko kaplanması işlemidir. Çinko, demirle kuvvetli bağlar yaparak üçlü bir faz tabakası meydana getirir. Atmosfere maruz kaldığında, saf çinko (Zn), oksijenle (O₂) reaksiyona girip çinko oksit (ZnO) oluşturur ve çinko oksit ise karbondioksitle (CO²) reaksiyona girerek donuk gri, oldukça dayanıklı çinko karbonat (ZnCO₃) oluşturur. Çinko karbonatta altındaki çeliği korozyondan korur.

Galvanizli çelik, paslanmaz çeliğin yüksek maliyeti olmadan korozyon direncinin gerekli olduğu uygulamalarda kullanılır. Galvanizli çelik maliyet ve yaşam döngüsü açısından üstün kabul edilir. Yüzeydeki kristalleşme deseninden tanımlanabilir.^[1] Özellikle paslanmaya karşı yapılan bu işlem dışarıda, açık havada her türlü hava koşulunda kalacak metallerin ömrünün uzatılması için yapılır.

Galvanizlenmiş metale kromat kaplanırsa ömrü artar. Galvaniz işleminde, galvaniz kalınlık (mikron) değerine, malzemeye yapışma uygunluğuna, delik çapaklarına, uç kısımlardaki galvaniz birikintilerine, birbirine yapışmış malzemelere, dros yapışmasına, kaplanmamış bölgeler ile kül yapışmasına ve beyaz paslara dikkat edilmelidir. Demir malzeme galvanizlenmeye uygun olarak imalat aşamasında tasarlanmalıdır.

Galvanizli çelik kaynak yapılabilir ancak oluşan zehirli çinko dumanlarına karşı dikkatli olunmalıdır. Galvanizli metal belirli bir sıcaklığa ulaştığında galvanizli dumanlar açığa çıkar. Bu sıcaklık, kullanılan galvanizleme işlemine göre değişir. Amerikan Galvanizciler Birliği'ne göre, uzun süreli, sürekli maruziyette sıcak daldırma galvanizli çelik için önerilen maksimum sıcaklık 200 °C (392 °F)'dir. Galvanizli çeliğin bu sıcaklık değerinin üzerindeki sıcaklıklarda kullanılması, metaller arası tabakadaki çinkonun soyulmasına neden olur.

Elektrogalvanizli çelik sac, genellikle otomotiv üretiminde dış gövde panellerinin korozyon performansını artırmak için kullanılır. Ancak bu, daha az çinko kaplama kalınlığı olan tamamen farklı bir işlemdir.

Diğer korozyon koruma sistemleri gibi galvanizleme, çelik ile atmosfer arasında bir engel görevi yaparak çeliği korur. Ancak çinko, çeliğe kıyasla daha elektropozitif (aktif) bir metaldir. Bu, galvanizleme için benzersiz bir özelliktir. Böylece galvanizli kaplama hasar gördüğünde ve çelik atmosfere maruz kaldığında çinkonun galvanik korozyon yoluyla (genellikle elektron transfer hızının azaldığı 5 mm'lik bir halka içinde) çeliği korumaya devam eder.

Çinko giriş delikleri ve basınç çıkış delikleri özellikle içi boş olan malzemelerde önemlidir. Galvanizlenebilen bazı küçük parçalar da vardır. Zincir galvanizi, ankraj galvanizi, profil galvanizi, sac galvanizi, saplama galvanizi gibi birçok malzeme galvanizlenebilir.

Galvaniz topraklama kazık ve galvaniz topraklama şeritler de topraklama hatlarında kullanılmaktadır. Genel olarak galvanizlenebilen malzemelerin kimyasal kompozisyonları şu şekildedir;

• %0,25'ten az Karbon
• %0,05'ten az Fosfor
• %1,35'ten az Mangan

%*0,05'ten az Silisyum

Yüksek silisyum ve fosfor değerleri çoğu kez sandelin denilen mat ve kalın kaplamaya neden olabilmektedir.

1742'de Fransız kimyager Paul Jacques Malouin, Fransız Kraliyet Akademisi'ne yaptığı bir sunumda demiri erimiş çinkoya batırarak kaplama yöntemini tanımladı.

1772'de galvanizlemenin adını aldığı Luigi Galvani (İtalya), kurbağa bacaklarıyla yaptığı bir deney anında metaller arasında gerçekleşen elektrokimyasal süreci keşfetti.

1801 yılında Alessandro Volta, iki metal arasındaki elektro-potansiyeli keşfedip korozyon hücresi oluşturarak galvanizleme araştırmalarını daha da ilerletti.

1836 yılında Fransız kimyager Stanislas Sorel, demiri önce %9'luk sülfürik asitle (H₂SO₄) temizleyip, amonyum klorürle (NH₄Cl) akıttıktan sonra çinko ile kaplama yöntemi için patent aldı.

Sıcak daldırma galvanizleme işlemi, çinko ve çelik arasında birçok belirli demir-çinko alaşımı ile metalurjik bağ oluşmasıyla sonuçlanır. Elde edilen çinko kaplı çelik, kaplamasız çelikle hemen hemen aynı şekilde kullanılabilir.

Tipik bir sıcak daldırma galvanizleme hattı şu şekilde çalışır:^[2]

• Çelik, kostik bir çözelti kullanılarak temizlenir. Bu çözelti yağ/gres, kir ve boyayı temizler.
• Kostik temizleme çözeltisi durulanır.
• Çelik, değirmen tufalını gidermek için asidik bir çözeltide asitlenir (asitle dağlama).
• Metal temizleyici asit çözeltisi durulanır.
• Temizlenen yüzeyin havaya maruz kalması üzerine oksitlenmeyi engellemek için çeliğe genellikle çinko amonyum klorür olan bir akı uygulanır. Akı, çelik üzerinde kurumaya bırakılır ve sıvı çinkonun çeliği örtme ve yapışma sürecine yardım eder.
• Çelik, erimiş çinko banyosuna daldırılır ve çeliğin sıcaklığı banyonun sıcaklığıyla aynı olana orada tutulur.
• Çelik, sıcaklığını azaltmak ve yeni oluşan kaplamanın atmosferle istenmeyen reaksiyonlarını engellemek için soğutma tankında soğutulur.

Kurşun genellikle banyo akışkanlığını iyileştirmek (böylece iyileştirilmiş drenaj özellikleriyle daldırılan üründeki fazla çinko miktarını sınırlanır), yüzen cürufu önlemeye yardımcı olmak, cürufun geri dönüşümünü kolaylaştırmak ve kazanı brülörlerden gelen eşit olmayan ısı dağılımından korumak için erimiş çinko banyosuna eklenir.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki çevre düzenlemeleri kazan banyosunda kurşunu onaylamaz. Kurşun ya birincil Z1 sınıfı çinkoya eklenir ya da kullanılmış ikincil çinkoda zaten vardır. Azalan üçüncü bir yöntem ise düşük Z5 sınıfı çinko kullanmaktır.^[3]

Çelik şerit, sürekli bir hat üzerinde sıcak daldırma galvanizlenebilir. Sıcak daldırma galvanizli çelik şerit (bazen galvanizli demir de denir) çatı ve duvar, güvenlik bariyerleri, korkuluklar, tüketici cihazları ve otomotiv gövde parçaları gibi çeliğin mukavemetinin çinkonun korozyon direnciyle birleştirilmesini gerektiren uygulamalarda yaygın kullanılır. Diğer çok kullanılan bir kullanım alanı da sac metal kovalardır. Galvanizli çelik ayrıca binalardaki çoğu ısıtma ve soğutma kanal sistemlerinde kullanılır.

Çelik kirişler veya dövme demir kapılar gibi metal ürünler, toplu galvanizleme işlemiyle sıcak daldırılarak galvanizlenebilir. Bu tür uygulamalar için diğer modern teknikler büyük ölçüde sıcak daldırmanın yerini almıştır. Bu modern tekniklerden birisi olan elektrokaplama yoluyla sulu elektrolitten çinko tabakasını biriktiren ve daha ince ve çok daha güçlü bağ oluşturan elektro galvanizlemedir.

• Kaplama
• Cıvata üretim süreci