19 May ตอนที่ 1 การชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน

เหล็กและเหล็กกล้าเกิดสนิมได้ง่ายหากเราวางทิ้งไว้ในอากาศปกติทั่วไป เนื่องจากเกิดการทำปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนและไอน้ำกับเนื้อเหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งคลอไรด์ (chloride) ซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนเหล็กได้ดี เกิดเป็นสนิมออกไซด์ของเหล็ก ดังนั้นการเคลือบผิวเหล็กจึงเป็นวิธีหนึ่งที่ใช้ในการป้องกันการเกิดสนิม สังกะสีเป็นที่นิยมนำมาใช้เป็นสารเคลือบ เพราะในอนุกรมกัลวานิกสังกะสีเป็นโลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าเหล็กจึงเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ง่ายกว่า ถ้าทำการเคลือบชิ้นงานด้วยสีแล้วสีเคลือบเกิดการหลุดลอก ชั้นเหล็กจะถูกกัดกร่อนได้ง่ายกว่าชิ้นงานที่เคลือบด้วยสังกะสี ซึ่งลักษณะการใช้โลหะที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำเกิดปฏิกิริยากัดกร่อนแทนโลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าสูงเรียกว่า การป้องกันแบบแคโทดิก (cathodic protection)
เหล็กที่ได้จากการชุบเคลือบสังกะสีเรียกว่า เหล็กกล้าชุบเคลือบสังกะสี (galvanized steel)โดยปัจจุบันกระบวนการเคลือบสังกะสีได้ถูกนำมาใช้ในวงการอุตสาหกรรมเช่น อุตสาหกรรมชิ้นส่วนรถยนต์ อุตสาหกรรมก่อสร้าง หรืออุตสาหกรรมชิ้นส่วนอุปกรณ์ไฟฟ้า การชุบเคลือบสังกะสีมีด้วยกันหลายวิธี หนึ่งในนั้นคือการชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน( hot dip galvanizing) ซึ่งมีการใช้งานมามากกว่า 200 ปี ถูกนำออกเผยแพร่ครั้งแรกในปี ค.ศ. 1742 โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส P.J.Malouin [neutron.rmutphysics,2012] โดยขั้นตอนวิธีการชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อนมีดังนี้

ลำดับขั้นตอนการชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน [mtec.or.th, 2012]

1. การกำจัดสิ่งสกปรก (Soil and grease removal – caustic cleaning) โดยใช้สารละลายด่าง

2. การล้างด้วยน้ำ (Rinsing) ใช้น้ำสะอาดล้างชิ้นงานที่ผ่านการแช่สารละลายด่าง และสารละลายกรดเพื่อกำจัดสภาพด่างและกรดออกจากผิวชิ้นงาน

3. การกัดด้วยกรด (Pickling) ใช้สารละลายกรด เช่น กรดซัลฟิวริก กรดไฮโดรคลอริก ทำความสะอาดผิวโลหะ เพื่อกำจัดฟิล์มออกไซด์และสิ่งปนเปื้อนผิวโลหะออกไป

4. การแช่น้ำยาประสาน (Fluxing) นำชิ้นงานเหล็กมาแช่ในน้ำยาประสาน (สารละลายซิงค์แอมโมเนียมคลอไรด์ – zinc ammonium chloride solution) เพื่อปรับความตึงผิวของเหล็กให้มีความเหมาะสมกับการเคลือบด้วยสังกะสีหลอมเหลว

5. การชุบเคลือบสังกะสี (Galvanizing) นำชิ้นงานที่จะชุบเคลือบไปแช่ในอ่างสังกะสีหลอมเหลว (อุณหภูมิประมาณ 435 – 455 ๐C) เป็นระยะเวลาประมาณ 3-6 นาที (ความหนาของชั้นสังกะสีจะขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่ใช้ในการจุ่มแช่ ส่วนผสมทางเคมีของอ่างโลหะสังกะสี และสิ่งเจือปนที่อยู่ในเนื้อเหล็ก) [บริษัท ผาแดงอินดัสทรี จำกัด (มหาชน), 2012]

6.การตกแต่งสำเร็จ (Finishing) เหล็กที่ชุบเคลือบสังกะสีเสร็จแล้ว จะถูกนำมากำจัดเอาสังกะสีส่วนเกินออกโดยใช้วิธีการเขย่า (vibrating) หรือการล้าง (draining) หรือการหมุนเหวี่ยง (centrifuging) จากนั้นลดอุณหภูมิชิ้นงานโดยนำไปเป่าลมเย็น หรือนำไปชุบของเหลว (quenching)

7.การตรวจสอบ (Inspection) ชิ้นงานที่เคลือบสังกะสีแล้วจะถูกส่งมาตรวจสอบความหนาของชั้นเคลือบ[thaitechno, 2012]

ขอบคุณภาพและเนื้อหาจาก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมวัสดุ