الجلفنة بالغمس الساخن

الجلفنة بالغمس الساخن هي إحدى طرق الجلفنة (عملية طلاء الحديد والصلب بالزنك ) حيث يُغمر الحديد أو الصلب في حمام من الزنك المنصهر عند درجة حرارة تقارب 450 درجة مئوية (842 درجة فهرنهايت) . في هذه العملية ، يتحد الزنك مع سطح المعدن الأساسي . عند تعرضه للهواء، يتفاعل الزنك النقي (Zn) مع الأكسجين (O₂ ₎ لتكوين أكسيد الزنك (ZnO)، الذي يتفاعل بدوره مع ثاني أكسيد الكربون (CO₂ ₎ لتكوين كربونات الزنك (ZnCO₃ ₎ ، وهي مادة رمادية باهتة اللون عادةً، تتميز بقوتها، وتحمي الصلب الموجود أسفلها من التآكل في كثير من الحالات.  

تنبعث أبخرة الجلفنة عندما يصل المعدن المجلفن إلى درجة حرارة معينة. وتختلف هذه الدرجة باختلاف عملية الجلفنة المستخدمة. في حالة التعرض المستمر طويل الأمد، فإن درجة الحرارة القصوى الموصى بها للفولاذ المجلفن بالغمس الساخن هي 200 درجة مئوية (392 درجة فهرنهايت) ، وفقًا لجمعية الجلفنة الأمريكية. استخدام الفولاذ المجلفن عند درجات حرارة أعلى من ذلك سيؤدي إلى تقشر الزنك عند الطبقة المعدنية البينية . ^{[ 1 ]}  

تُنتج عملية الجلفنة بالغمس الساخن رابطة معدنية بين الزنك والفولاذ، مع سلسلة من سبائك الحديد والزنك المتميزة. ويمكن استخدام الفولاذ المطلي الناتج بنفس طريقة استخدام الفولاذ غير المطلي تقريبًا.

يعمل خط الجلفنة بالغمس الساخن النموذجي على النحو التالي: ^{[ 2 ]}

• يتم تنظيف الفولاذ باستخدام محلول كاوٍ . هذا يزيل الزيت والشحوم والأوساخ والطلاء.
• يتم شطف محلول التنظيف الكاوي.
• يتم تخليل الفولاذ في محلول حمضي لإزالة قشور المطحنة .
• يتم شطف محلول التخليل.
• يُستخدم مُذيب ، غالباً ما يكون كلوريد الزنك والأمونيوم، على الفولاذ لمنع أكسدة السطح النظيف عند تعرضه للهواء. يُترك المُذيب ليجف على الفولاذ، مما يُساعد في عملية ترطيب الزنك السائل والتصاقه بالفولاذ.
• يتم غمس الفولاذ في حمام الزنك المنصهر ويبقى هناك حتى تتساوى درجة حرارة الفولاذ مع درجة حرارة الحمام.
• يتم تبريد الفولاذ في خزان التبريد لتقليل درجة حرارته ومنع التفاعلات غير المرغوب فيها للطبقة المتكونة حديثًا مع الغلاف الجوي.

يُضاف الرصاص عادةً إلى حمام الزنك المنصهر لتحسين سيولته (وبالتالي الحد من تراكم الزنك الزائد على المنتج المغطس بفضل تحسين خصائص التصريف)، والمساعدة في منع تكوّن الخبث العائم، وتسهيل إعادة تدوير الخبث ، وحماية الغلاية من التوزيع غير المتساوي للحرارة من الشعلات. وتحظر اللوائح البيئية في الولايات المتحدة استخدام الرصاص في حمام الغلاية. يُضاف الرصاص إما إلى الزنك الأولي من الدرجة Z1 أو يكون موجودًا بالفعل في الزنك الثانوي المُستخدَم. وهناك طريقة ثالثة، آخذة في التراجع، وهي استخدام الزنك منخفض الجودة من الدرجة Z5. ^{[ 3 ]}

يمكن جلفنة شرائح الفولاذ بالغمس الساخن بشكل متواصل. تُستخدم شرائح الفولاذ المجلفنة بالغمس الساخن (والتي يُشار إليها أحيانًا باسم الحديد المجلفن) على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب قوة الفولاذ مع مقاومة الزنك للتآكل، مثل الأسقف والجدران ، وحواجز الأمان، والدرابزينات ، والأجهزة المنزلية، وأجزاء هياكل السيارات. ومن الاستخدامات الشائعة الأخرى صناعة الدلاء المعدنية . كما يُستخدم الفولاذ المجلفن في معظم أنظمة قنوات التدفئة والتبريد في المباني.

يمكن جلفنة القطع المعدنية الفردية، مثل العوارض الفولاذية أو البوابات الحديدية المشغولة ، بالغمس الساخن من خلال عملية تُسمى الجلفنة الدفعية. وقد حلت تقنيات حديثة أخرى محل الجلفنة بالغمس الساخن إلى حد كبير في هذه التطبيقات. ومن هذه التقنيات الجلفنة الكهربائية ، التي تُرسّب طبقة الزنك من محلول إلكتروليتي مائي عن طريق الطلاء الكهربائي ، مما يُشكّل رابطة أرق وأقوى بكثير.

في بعض الحالات، قد يكون من المستحسن تخصيص أجزاء معينة من المعدن لتكون غير مجلفنة. ويُفضل ذلك غالبًا عند لحام المعدن بعد عملية الجلفنة. ولتحقيق ذلك، يستخدم فني الجلفنة عادةً مادة عازلة لتغطية المناطق التي لن تُجلفن أثناء عملية الغمس الساخن.

في عام 1742، وصف الكيميائي الفرنسي بول جاك مالوين طريقة لطلاء الحديد عن طريق غمسه في الزنك المنصهر في عرض تقديمي للأكاديمية الملكية الفرنسية.

في عام 1772، اكتشف لويجي جالفاني ، الذي سميت عملية الجلفنة باسمه، العملية الكهروكيميائية التي تحدث بين المعادن أثناء تجربة أجريت على أرجل الضفادع.

في عام 1801، قام أليساندرو فولتا بتطوير الأبحاث المتعلقة بالجلفنة عندما اكتشف الجهد الكهربائي بين معدنين، مما أدى إلى إنشاء خلية تآكل.

في عام 1836، حصل الكيميائي الفرنسي ستانيسلاس سوريل على براءة اختراع لطريقة طلاء الحديد _بالزنك ، بعد تنظيفه أولاً بحمض الكبريتيك بنسبة 9٪ ₍ H2SO4 ) _وصهره بكلوريد الأمونيوم ( NH4Cl ) .

في عام 1850، كانت صناعة الجلفنة البريطانية تستهلك 10000 طن من الزنك سنوياً لإنتاج الفولاذ المجلفن. ^{[ 4 ]}

يُعدّ طلاء الجلفنة بالغمس الساخن أسهل وأقل تكلفة نسبيًا من طلاء الدهان العضوي ذي الأداء المكافئ في الحماية من التآكل. المعيار البريطاني والأوروبي والدولي للجلفنة بالغمس الساخن هو BS EN ISO 1461، الذي يحدد الحد الأدنى لسمك الطلاء المطلوب تطبيقه على الفولاذ نسبةً إلى سمك مقطع الفولاذ، فعلى سبيل المثال،  يجب أن يكون الحد الأدنى لسمك طلاء الجلفنة لقطعة فولاذية يزيد سمك مقطعها عن 6 مم هو 85 ميكرومتر . 

يمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات حول أداء وتصميم عملية الجلفنة في المواصفة القياسية البريطانية BS EN ISO 14713-1 والمواصفة القياسية البريطانية BS EN ISO 14713-2. يعتمد أداء متانة طبقة الجلفنة بشكل كامل على معدل تآكل البيئة المحيطة بها. يمكن الاطلاع على معدلات التآكل لمختلف البيئات في المواصفة القياسية البريطانية BS EN ISO 14713-1، حيث تُذكر معدلات التآكل النموذجية، بالإضافة إلى وصف للبيئة التي سيُستخدم فيها الفولاذ.

• الجلفنة الكهربائية
• تصفيح
• عملية تصنيع البراغي
• حديد مجلفن مموج
• مُجلفن بالتلدين - الجلفنة والتلدين
• المجوهرات
• هشاشة المعادن السائلة
• حمى أبخرة المعادن
• معدن مطلي مسبقًا
• عملية سيندزيمير
• تشطيب السطح
• الرش الحراري

• مكليمينتس، دين. الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن مقابل الفولاذ المجلفن: ما الفرق؟ // زومتري - ١٣ ديسمبر ٢٠٢٣