هر فلزی که بتواند به روش های الکتریکی ،شیمیایی یا مکانیکی رسوب نماید ،می تواند به عنوان پوشش محافظ مورد استفاده قرار گیرد . پوشش های فلزی که به عنوان روش های تجارتی اجرا می شود تا حدودی دارای خلل و فرج می باشد ،همچنین در هنگام حمل ونقل و یا در ضمن کار ممکن است صدمه ببیند .از این رو وجود منافظ یا نقاط خراشیدگی و در نتیجه بروز پدیده گالوانیکی عامل مهمی در عمل کرد آنها می باشد.
لذا از نقطه نظر جنس و خواص این پوشش ها و مسائل خوردگی ناشی از آن ،گوشش های فلزی را می توان به دو دسته تقسیم نمود:
((پوشش های فلزی مقاوم یا نجیب و یا کاتدی ))و ((پوشش های فلزی فدا شونده یا آندی ))
پوشش های نجیب یا کاتدی ،مانند نیکل ،نقره،مس،سرب،کروم(و در مواردی طلا و تیتانیوم) در روی فولاد که با توجه به جدول تانسیون یا سری گالوانیکی نصبت به فلز پایه (قطعات مورد نظر )مقاوم تر می باشد ،به طوری که در منافذ یا نقاط خراشیدگی به علت ایجاد پیل ها و جریان های گالوانیکی ،منجر به خوردگی و انهدام فلز پایه می گردد البته این نوع پوشش ها در حالت ایده آل محافظت خوبی در برابر خوردگی می نماید چون معمولا مقاومت خوردگی بیشتر از فلز پایه می باشد ،ولی همان طوری که گفته شد ،مهم این است که پوشش های نجیب چنان سالم و مناسب ایجاد شده باشد که دارای مناقذ کمتری باشد و به علاوه این منافذ تا حد امکان ریز تر باشد به طوری که نفوذ آب یا مواد خورنده به سهولت انجام نگیرد .در اغلب موارد با افزایش ضخامت پوشش ،این عیب تا حدود زیادی مرتفع می گردد .در برخی موارد منافذ را توسط لاک های مختلف و ا فلزات دیگری که زود تر ذوب شده و در دمای بالا می تواند در پوشش نفوذ نماید پور می کنند در شرایطی خواص و با ایجاد رویین سازی ،بعضی از فلزات مانند آلومینیوم روی و کادمییوم با برگشت پلاریته می تواند به عنوان پوشش های نجیب به کار رود .
پوشش های فلزی فدا شونده یا آندی :روی ،آلومینیوم ،کادمیوم و قلع در روی فولاد نسبت به فلز پایه مقاومت خوردگی کمتری داشته و در صورت که منافذ و ترک هایی درآنها وجود داشته باشد در پیل گالوانیکی که تشکیل می شود ،فلز پایه نقش کاتد را دارد و بیشتر محافظت می گردد. مادامی که پوشش در اتصال الکتریکی با قطعه است و جریانکافی وجود دارد ،خوردگی در فلز پایه رخ نمیدهد ،بنا بر این میزان خلل و فرج در پوشش های فدا شونده بر خلاف موقعیت شان در پوشش های نجیب اهمیت ندارد و مسئله ای ایجاد نخواهد کرد .به طور کلی هر چه این پوشش ها ضخیم تر باشد ،مدت محافظت نیز به همان اندازه زیادتر خواهد بود .مساحت فلز پایه که به این صورت تحت حفاظت کاتدی قرار می گیرد ،بستگی به قابلیت هدایت محیط (الکترولیت)دارد ،مثلا در مورد پوشش روی در روی فولاد و در آبهای با قابلیت هدایت کردمانند آب مقطع یا آبهای شیرین ،اگر وسعت لکه ی معیوب در حدود سه میلی متر باشد ،ممکن است خوردگی از مرکز آن شروع شود ،ولی در آب دریا که قابلیت بالایی دارد ،این پوشش می تواند فولاد را حتی تا فاصله چند دسیمتری محافظت نماید . این اختلاف ناشی از آن است که در آبهای با هدایت بیشتر شدت جریان کافی برای حفاظت کاتدی می تواند تا فواصل قابل ملاحظه ای انتشار یابد .در صورتی که در آبهای با هدایت کمتر ،شدت جریان کاتدی نسبت به فاصله نقاط بدون پوشش کاهش می یابد .
روش های اجرایی پوشش های فلزی
در عمل با توجه با شرایط موجود ،حساسیت مسئله ، حجم کار ،نوع جنس پوشش یا فلز پایه ،و عوامل دیگر مخصوصا جنبه های اقتصاد آن ، روش های مختلفی برای اجرای پوشش های فلزی به کار می رود که در زیر که مهم ترین روشهای معمول اشاره میگردد :
یکی از روش های عمومی در اجرای پوشش های فلزی (( غوطه ور سازی در مذاب ))و یا روش اندود کردن است که در آن قطعات مورد نظر را در حوض چه هایی از فلز مذاب پوشش قرار می دهند روش مهمی که کاربرد و مذایای فراوانی دارد ((آبکاری )) می باشد که در آن قطعه مورد نظر را همراه با یک الکترود دیگر در محلول نمک فلزی که برای پوشش در نظر گرفته شده است ،قرار می دهد و به وسیله ی جریان برق یک سو ،عمل الکترولیز را انجام می دهند .در طریقه ی الکترولیز مشخصات پوشش بستگی به عوامل مختلف از جمله :دما،شدت جریان ،زمان ترکیب شیمیایی حمام دارد .با تنظیم شرایط حمام می توان پوشش های گوناگونی از قبیل مات ،براق،نرم،سخت، با انعطاف،شکننده،ضخیم و نازک تهیه نمود .آبکاری ممکن است برای ایجاد پوششی از یک فلز یا لایه هایی از فلزات مختلف و یا لایه ای از آلیاژ ومعین انجام شود .به عنوان مثال در سپر اتومبیل ها یک لایه ی زیری از مس (برای چسبندگی بهتر )و یک لایه سطحی از نیکل (برای مقاومت خوردگی )و سر انجام یک لایه ی نهایی نازک از کروم (بیشتر از لحاض براق بودن و ظاهر مناسب تر )وجود دارد .
در روش ((پاششی ))از وسیله ی مخصوصی استفاده می گردد که در آن فلز پوششی را ذوب نموده و به کمک جریانی از هوای فشرده به شکل پودر یا ذرات ریز بر روی سطوح مورد نظر می پاشند پوششی که به این طریق ایجاد می شود ، دارای خلل و فرج زیادی است ،ولی دارای این میزت است که چسبندگی خوبی داشته و در ضمن با افزایش ضخامت(و کنترل مناسب آن) می توان تعداد منافذ را کاهش داد کاهش این منافض را با صمغ های ترموپلاست پر می کنند که این عمل خود محافظ بیشتری را به وجود می آورد.
روش دیگر طریقه ی ((نفوذی یا سمنتاسیون))است که در آن قطعه مورد نظر را در دماهای بالا بر روی لایه ای از مخلوط پودر فلز پوششی و یک ماده ی روان ساز می غلتانند ،به طوری که فلز پوششی بتواند به داخل فلز قطعه مورد نظر نفوذ نماید.پوشش های آلومینیوم و روی را می توان به این طریق انجام داد .این روش را ((رنگی کردن))نیز می نامند پوشش های فلزی را گاهی توسط ((واکنش فاز گازی))انجام میدهد مثلا اگر را تبخیر نموده و از روی فولاد از دمای ۱۰۰۰عبور دهند ،ایجاد قشری از آلیاژ کروم-آهن در سطح آن می شود که حاوی حدود ۳۰ درصد کروم می باشد.
پوشش های فلزی را می توان توسط واکنش های احیای شیمیایی در محلول های املاح فلزی به وجود ،در این صورت فلز را سب تشکیل یک روکش بر روی فلز پایه می نماید که آن را ((آبکاری بدون جریان برق ))می نامند.
روش دیگری که اقلب در صنعت نفت و صنایع شیمیایی معمول است ((روکش دادن)) و یا ((غلاف کاری )) است که در ان صفحاتی از فلزات و آلیاژهای مقاوم تر در برابر خوردگی را بر روی قطعات و دستگا هایی که از فلزات معمولی و ارزان تر ساخته شده است ،روکش می کند این عمل توسط ((نورد ))ورقه هایی با ضخامت های مورد نیاز یا به وسیله ی شکل دادن و یا به روش ((اتصال انفجاری))و یا به وسیله ی شعله یا به روش آبکاری و یا به روش های مکانیکی (فشاری) صورت می گیرد . از آنجایی که در این نوع پوشش دادن جنس روکش نسبت به جنس اصلی قطعه، کاتدی می باشد ،لذا در صورت وجود منفذ و یا ترک هایی در روکش ،فلز پایه (اصلی) به صورت آند عمل می کند و شدیدا خورده خواهد شد. گاهی نیز لایه هایی نازکی از فلزات مقاوم را به وسیله ی جوشکاری در جدار ظروف روکش می دهند .به هر حال روش روکش دادن مزایای اقتصادی زیادی را بر دارد، به طوری که ظروف با فشار بالا را که اغلب ضخامت های خیلی زیادی (ووزن بسیار زیادی)دارد، از فلز ارزان قیمتی (فولاد کربنی و معمول ) می سازند و در سطح داخلی آن روکشی از یک آلیاژمقاوم و گران قیمت اجرا می نمایند.
روش های دیگر برای انجام پوشش های فلزی عبارت است از ((رسوب در خلاء)) و ((آبکاری با هجرت الکترونی))و ((ریختگی)). در زیر ،آن عده از پوشش های فلزی که در صنعت بیشتر مورد استفاده است ،از نظر می گذرد.
پوشش و روش اعمال آن ها
پوشش ها و لایه های محافظ به منظور های مختلفی انجام می گیرند که بیشترین هدف جداسازی فلز از محیط های اطراف است باید خاطرنشان ساخت که پوشش صددر صد وجو ندارد چنانچه نقطه ای از پوشش صدمه ببیند می توان آن را مجددا پوشش داد ولی هیچگاه مرغوبیت پوشش اولیه را نخواهد داشت . قبل از پوشاندن سطح فلز تمیز کردن آن یک امر اساسی است که از مواد پاک کننده قلیایی و یا عملیات ساچمه زنی و شن پاشی یا گاهی از وسایل مانند برس سیمی نیز بدین منظور استفاده می گردد .
پوشش ها عموما به فلزی و غیر فلزی تقسیم می گردند :
پوشش های فلزی
فلز پایه با فلزاتی چون مس ، کادیم ، قلع ، سرب ، آلومنیوم و غیره پوشانده می شود .
عمل پوشش به منظور حفاظت به چند طریق صورت می گیرد :
۱- با قرار دادن فلز پایه در درون فلز مذاب
۲- از طریق الکترولیز ( مانند سپر اتومبیل ها)
۳ –گردپاشی : فلز پوشاننده به صورت مذاب و به شکل گرد یا پودر بر جسم مورد نظر پاشیده می شود .
۴- با حرارت دادن فلز پایه تا درجه حرارت بالا و غلطانیدن آن بر روی گرد فلز پوشاننده .
۵ – با قرار دادن فلز اصلی در مجاورت بخار پز پوشاننده
پوشش های فلزی در برابر آسیب ها مقاومند و در مقابل حرارت و نور و آب و اکسید شدن حساسیت کمتری دارند . تغییری نیز در خاصیت هدایت الکتریکی و حرارتی فلز به وجود نمی آورند .
در هر صورت دارای خلل و فرج هایی خواهد بود که موجب خوردگی در سطح فلز خواهد شد و در صورتیکه یکبار خورده شود برخلاف پوشش های آلی قابل ترمیم نمی باشد .
پوششهای مسی : فلزات که تحت تاثیر گازهای ازت و کربن باشند را می توان با مس پوشاند چرا که این گازها بر روی مس اثر ندارند .
پوشش کادیم : با توجه به شفافیت این فلز و مقاومت آن در برابر حملات جوی پوششی مناسب بر روی فلزات می باشد . این فلز قادر است آلومنیوم و آلیاژهای آن را به طور کاتدی محافت نماید.
پوشش قلع : کاربرد زیادی در صنایع غذایی دارد زیرا اسیدهای میوه روی قلع اثر نمی کنند و مواد غذایی برای مدت بیشتری محفوظ می مانند. به این نوع آهن یا فولاد که با قلع پوشیده شده است حلبی می گویند چون موقعیت آهن در سری الکتروشیمیایی بالاتر از قلع است با پیدایش خراش روی آن با سرعت قابل ملاحظه ای زنگ می زند زیرا آهن نسبت به قلع آند است و خورده می شود .
پوشش گالوانیزه : هنگامی که لایه ای از روی ( یا آلومنیوم ) بر سطح آهن قرار گیرد آن را آهن گالوانیزه گویند .
پوشش سرب : سرب دارای خاصیت چکش خواری زیاد بوده و یکی از مقاوم ترین فلزات در برابر خوردگی به شمار می آید ولی با توجه به سمی بودن آن توصیه به عدم استفاده از آن به عنوان ظروف غذایی می شود . استفاده از آن به منظور حفاظت لوله های فولادی زیاد بوده و گاهی جهت عمل بهتر و چسبندگی بیشتر از همبستگی آن با قلع نیز استفاده می شود .
پوشش آلومنیوم : آلومنیوم از فولاد به طور کاتدی حفاظت به عمل می آورد و مقاومت آن در شرایط جوی دو برابر روی می باشد و به عنوان پوشش مناسبی برای لوله های فولادی می باشد این فلز در محلول های الکترولیت به سرعت کند گردیده و غیر فعال می شود زیرا یک فیلم نازک اسید آلومنیوم روی فلز را می پوشاند که فقط این پوشش در ترکیب با یون کلر حساس بوده و در محیط های قلیایی نیز حل می شود .
پوشش های غیر فلزی :
پوشش سیمانی : ضریب انبساط حرارتی سیمان با فولاد تقریبا برابر است و اگر به آن ضربه مکانیکی جاصل نیاید مقاومت آن بیش لز ۵۰ سال است .
پوشش شیشه ای : شیشه را به عنوان لعابی جهت مقاومت بیشتر به کار می برند به عنوان مثال در اگزوز هواپیما که خوردگی در آن در اثر حرارت زیاد و سوخت زیاد است . این پوشش به صورت مذاب بر روی فلز قرار می گیرد .
پوشش های فسفاته : که در ایران بدان کمتر توجه شده است که ایجاد پوششی بر روی سطح فولاد یا آهن توسط محلولی از اسید فسفریک رقیق و سایر مواد شیمیایی می کند .
سطح فلز در اثر تماس با این مواد لایه ای محافظ از کریستال های فسفات غیر محلول تبدیل می شود .
انواع پوشش های فسفاته :
پوشش فسفاته روی :
این پوشش ها ممکن است با کریستال های درشت و یا با پوشش سبک و نازک با کریستال های ریز باشد . رنگ آن از خاکستری روشن تا تیره متغیر است که باعث پایداری رنگ یا روغن ، افزایش مقاومت در برابر سایش و رنگ زدگی می شد . نمونه آن در بدنه شمع ، مهره چرخ اتومبیل ، اشپیل ( پین) پیستون دیده می شود .
پوشش فسفاته آهن :
امروزه به صورت کریستال های ریز و رنگ آبی یا قهوه ای مایل به آبی هستند که کاربرد اصلی آن ها پایداری رنگ می باشد .
پوشش فسفات منگنز :
باعث ایجاد مقاومت در برابر سائیدگی و خوردگی می گردد رنگ آن سیاه یا سیاه مایل به قهوه ای است و در محل هایی که اصطکاک وجود داشته باشد به کار می رود مانند موتورهای درون سوز .
پوشش های حفاظتی خط لوله
لوله هایی که در خاک هستند معمولا دارای پوشش هایی هستند که به نحوی تماس فلز را با خاک قطع نموده و به عنوان عایق الکتریکی عمل می کنند .
یک پوشش خوب باید داری شرایط زیر باشد :
۱ – بدن منفذ باشد و به خوبی به لوله بچسبد .
۲ – رطوبت ناپذیر باشد .
۳ – نسبت به واکنش های شیمیایی درون خاک بی اثر باشد .
۴ – نسبت به تنش های خاک مقاوم باشد .
۵ – مقاومت الکتریکی آن زیاد باشد .
پوشش ها را عموما به دو دسته تقسیم می کنند
پوشش های گرم :
پشم شیشه : این مواد از دو جسم پشم و شیشه تشکیل شده که از نظر حرارتی و الکتریکی عایق خوبی محسوب می شوند .
نمد نسوز یا پنبه کوهی: که علاوه بر عایق بودن لوله را از ضربه ها و تنش های مکانیکی مصون می سازد و گاهی با پشم شیشه و قیر ادغام می شود .
قیر ذغال سنگی ( کلتار): قیری به رنگ سیاه که از قطران زغال سنگ حاصل می شود . ضخامت آن بین ۵/۶ – ۵/۴ میلیمتر می باشد . باید رطوبت را جذب نکند و عایق خوبی باشد و از نظر شیمیایی مقاوم و پایدار باشد . و در برابر باکتری های خورنده خاک و آب دریا مقاوم باشد .
یکی از روش های خوب حفاظت لوله با روش گرم Coal Tar است که از موثرترین روش ها در برابر خوردگی محسوب می گردد و هزینه حفاظت کاتدی نیز تقلیل می یابد زیرا نیاز به اعمال جریان کمتری دارد .
لوله باید کاملا تمیز و سالم باشد و پس از اعمال رنگ آستری، پوشش قیری بر روی آن کشیده شود و بلافاصله توسط لفاف پشم شیشه و آزبست سطح خارجی لوله پوشیده گردد .
از انواع دیگر پوشش ها که جای پوشش های گرم را در صنایع لوله گرفته است Fision Bonded Epoxyمی باشد که جهت حفاظتلوله در کارخانه آن را پوشش می دهند هنگامی که مواد پوششی گرم شوند مواد فولادی را از دست خواهند داد و تغییر خواص می دهند حتی در زمان عملیات پوشش .
پوشش های سرد( پلیمری ) :
پوشش های پلیمری در انواع مختلف تولید می شود و در لوله هایی با قطرهای متفاوت کاربرد دارد . روش استفاده نیز همانند پوشش های گرم می باشد که سپس عملیات آماده سازی لوله ، زنگ زدایی با شن یا با ساچمه لوله را تمیز و سپس با رنگ آستری که معمولا با نوار ساخت یک کارخانه می باشد رنگ آمیزی می گردند . معمولا نوار را باید هنگامی به کار برد که در اثر تماس انگشت به رنگ اعمال شده اثر آن روی رنگ بماند ولی رنگ به انگشت نچسبد که در این موقع نوار را بلافاصله بر روی لوله می پیچند .
حتی المقدور باید سعی نمود که این اعمال در سایه انجام شود و بلافاصله لوله در خاک مدفون گردد .
پوشش ها دارای معایبی نیز هستند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود :
۱ – ممکن است تحت تاثیر باکتری های بی هوازی و هوازی قرار گیرند .
۲ – امکان نفوذ سنگ های ریز به درون پوشش .
۳ – چروکیدگی ناشی از انبساط و انقباض
و موارد دیگری که می توان برشمرد .
تاثیر پوشش در حفاظت کاتدی
یک پوشش کاملا مطلوب و نصب مناسب می تواند ۹۹ درصد از سطح لوله را از گزند خوردگی محفوظ بدارد اما علیرغم مراقبت های اولیه نمی توان صد در صد از لطمه به پوشش جلوگیری به عمل آورد . به همین منظور از سیستم های حفاظت کاتدی به عنوان پشتوانه پوشش و جلوگیری از خوردگی لوله استفاده می شود چنانچه پوشش مناسب و از حداقل ضایعات برخوردار باشد می توان ۸۰ کیلومتر از خط لوله را فقط با یک دستگاه حفاظت کاتدی تحت کنترل در آورد . حفاظت لوله های قطورتر سهل تر از لوله های با قطر کمتر است و علت ، کمی مقاومت الکتریکی آن است .
عواملی چند نیز سبب بروز خرابی در پوشش لوله علیرغم اعمال سیستم حفاظت کاتدی می شوند که این عوامل عبارتند از :
۱ – تنش های موجود در خاک
۲ – کلیه پوشش ها به مرور زمان فاسد می شوند .
۳ – افزایش جریان حفاظت کاتدی نه تنها حفاظت لازم را انجام نخواهد داد بلکه موجب از بین رفتن استحکام و چسبندگی پوشش و در نتیجه باعث افزایش خاصیت قلیایی محیط خواهد شد.
همانگونه که بیان گردید با اعمال حفاظت کاتدی جریانی از بستر آندی به محیط اطراف پراکنده می شود و از طریق نقاط بدون پوشش وارد لوله می گردد لازم به یادآوری است که مقداری نیز با توجه به ضریب هدایت و یا مقاومت الکتریکی پوشش از آن عبور خواهد کرد که مقدار آن در مقایسه با آنچه از قسمت های عریان می گذرد قابل مقایسه نمی باشد .
نقش آلومینیوم در فولاد گالوانیزه
درطی قرن‌ها فلز روی به‌عنوان یکی از عناصر برای افزایش طول عمر و کارایی فولادبه‌کار گرفته شده است. لعاب‌دهی توسط فلز روی یکی از راه‌های موثر و اقتصادی برایمحافظت فولاد در برابر خوردگی است. لعاب روی یا گالوانیزه فولاد باعث ایجاد ترکیببی‌نظیری از خصوصیات مثبت می‌شود که در زیر به برخی از آنها اشاره می‌کنیم:
* استحکام بالا که توسط لایه‌های زیرین فولادی تعیین می‌شود.
* قابلیت شکل‌پذیری که برای ورق‌های فولادی لعاب داده شده تحت عملیات نورد، یک خصوصیتکلیدی است.
* وزن سبک فولادهای ساختمانی در مقایسه با مواد دیگر.
* مقاومت خوردگی در دراز مدت در کنار حفظ زیبایی ظاهری
* قابلیت بازیافت همبرای ضایعات به جا مانده از سازه‌های ساختمانی و هم برای پایان چرخهحیات.
* قیمت مناسب در رقابت با مواد ساختمانی با کیفیت مشابه.
بااین دلایل، فولاد گالوانیزه به عنوان یک ماده ایده آل برای کاربرد انبوه درساختمان‌ها است. در بازار سازه‌های مسکونی، فولاد گالوانیزه، نقش ویژه و بسیار موثررا در اسکلت‌ها، سقف‌ها، آبراهه‌ها و ناودانی‌ها، کانال‌ها (سرمایشی، گرمایشی وتهویه) و نیز اسباب منازل دارا است. فولاد گالوانیزه در برابر خوردگی مقاوم است. درکشورهای صنعتی، حداقل ۴ درصد از تولید ناخالص داخلی (GDP) در هر سال به‌دلیل خوردگیآسیب می‌بیند و در ۱۵ سال گذشته گرایش خریداران و تولیدکنندگان به سمت نیاز بهافزایش مقاومت در برابر خوردگی به واسطه استفاده بهینه از فلز روی و کاربردهایبیشتر فولاد لعاب داده شده با روی، بوده است.
نحوه عملکرد رویبه‌عنوان محافظ
فولاد لخت در اکثر محیط‌های موجود خورده می‌شود. پوشش روی با دو روش محافظتی موجب افزایش مقاومت فولاد در مقابل خوردگی می‌شود کهاین دو روش سد فیزیکی و عامل کاتودی هستند که در زیر به آنها اشاره خواهیمکرد.
سد محافظتی
اندودکاری با روی یک سد فلزیثابت و غیرقابل نفوذ به‌وجود می‌آورد که مانع از تماس رطوبت با فولاد مورد نظرمی‌شود. بدون تماس مستقیم با رطوبت، خوردگی نیز به‌وجود نخواهد آمد. اگرچه، بافرسایش تدریجی روی به‌دلیل افزایش تخریب آهسته با توجه به‌وجود آب و آلاینده‌هایمحیطی در کاربردهای فضای آزاد، عمر محافظت متناسب با ضخامت پوشش قطعهاست.
این مسئله تا سال‌ها از موضوعات مورد علاقه محققین بوده و در مطبوعاتهمواره گزارش‌های زیادی در مورد کارایی فلز روی در شرایط متفاوت با افزایش آلیاژهایمختلف به پوشش و ضخامت‌های متفاوت پوشش‌ها، دیده شده است.
در صورتی که حفاظجداره بیرونی کامل باشد، خوردگی در ساختار داخلی (اسکلت جداره‌ها و خرپاهایشیروانی) قابل توجه نخواهد بود.
بدون آنکه مجبور باشیم ضخامت پوشش راافزایش دهیم، عمر ماندگاری پوشش محافظتی را می‌توان به روشهای مختلف بهبود بخشید. افزودن آلومینیوم به ترکیب آلیاژ پوشش از قبیل گالفانا(Galfana) و گالوالوم (Galvalumea)، یا استفاده آن به صورت پوشش رنگی، به مقدار قابل توجهی عمر پوششورق‌های فولادی را افزایش خواهد داد.
محـافظتکاتـودی
از دیگر مکانیزم‌های مهم محافظتی، توانایی الکتریکی (galvanically) قابل توجه روی برای محافظت از فولاد است. وقتی میله فولادی بهدلایلی مانند لب پر شدن یا خراش سطحی در معرض رطوبت قرار گیرد، فلز روی به اصطلاحخود را فدا می‌کند و در مجاورت فولاد صدمه دیده، مصرف می‌شود و از فولاد محافظتمی‌کند. با حضور بی‌درنگ فلز روی، فولاد خورده نخواهد شد تا اینکه روی کاملا مصرفشود. این مزیت ورق‌های فولادی اندودکاری شده، به‌خصوص زمانی که زیر لایه‌هایآلومینیومی یا پوشش رنگ محافظ به تدریج از بین رود، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. وجود روی در حفاظت کاتودی یک امر کلیدی است. تمام پوششهای فلزی که در آنها فلز رویبه‌کار می‌رود، شامل گالفانا و گالوالوم، از این خصوصیت سودمند بهره‌مندهستند.
شکـل‌پذیری و کشش سطحی
زمانی کهاسکلت‌ها و سقف‌های فولادی در ساختمان‌های مسکونی به‌کار گرفته شوند، تمامیپوشش‌هایی که در آنها روی وجود دارد به‌طور مداوم تحت عملیات‌های آماده‌سازی غوطهوری و پیش گرم قرار می‌گیرند بدین صورت که ورق‌های فولادی در حمامی از روی مذاب یاآلیاژ روی فرو برده می‌شوند که به این فرآیند گالوانیزه پیوستهمی‌گویند.
باند میانی بین فولاد و روی یک باند متالورژیکی است به‌طوری کهیک حلقه فولادی لعاب داده شده با روی می‌تواند بدون اینکه پوشش آن صدمه ببیند برشبخورد، سوراخ شود و یا شکل بگیرد. با توجه به ضخامت فولاد، محدودیت‌های شعاع خمش ووزن پوشش وجود دارد، اما این موارد شناخته شده هستند و به تولیدکنندگان ورق‌هایفولادی لعاب داده با کاربردهای ساختمانی بستگی دارند.
نقشآلـومینیوم در فولاد گالـوانیزه
اگرچه روی استفاده شده برای پوششفولادها هیچگاه به صورت خالص به‌کار نمی‌رود لیکن همواره با دیگر عناصر (فلزی یاغیرفلزی) ترکیب می‌شود. یکی از مهمترین و رایج‌ترین عناصر فلزی آلومینیوم است. آلیاژ خالص آلومینیوم به دلایل متعدد از قبیل، افزایش کاربرد روی در بهبود قطعیخصوصیات شکل‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی پوشش فولاد، به آن افزودهمی‌شود.
بنابر گزارش‌های اخیر تنها برای یک فرآیند پوشش‌دهی به روش غوطهوری گرم پیوسته، کلاف فولادی تحت عملیات نورد گرم و نورد سرد قرار می‌گیرد، سپس بهترتیب باز شده، تمیز می‌شود، به آن حرارت داده شده یا تحت عملیات حرارتی قرارمی‌گیرد، از حمام مذاب روی عبور داده می‌شود، سرد شده و در آخر دوباره کلافمی‌شود.
پوشش گالوانیزه
پوشش گالوانیزه به‌دستآمده از فرآیند غوطهوری گرم پیوسته و اکثر محصولات رایج فولاد گالوانیزه، به روشغوطه‌وری فولاد در حمام مذاب روی تولید می‌شوند که این حمام شامل مقدار کمی از فلزآلومینیوم (۱/۰ تا ۳/۰ درصد) و در صورت امکان آنتیموان و نیز فلز روی (۰۳/۰ تا ۱/۰درصد) است. در دمای بالا در حمام مذاب روی، روی و آهن به صورت یک لایه بین فلزی تردبین فلز پایه (فولاد) و پوشش آن (روی) واکنش می‌دهند. وظیفه آلومینیوم ممانعت ازانجام این واکنش و کاهش ضخامت لایه بین فلزی است.
ساختار پوشش مورد نظر دربهترین حالت از یک لایه روی بر فولاد تشکیل شده است که این دو با یک لایه نازک ازآلومینیوم خالص از یکدیگر جدا می‌شوند. این پوشش برای تولید محصولاتی با خصوصیاتمطلوب مقاوم در برابر خوردگی و شکل‌پذیری، اقتصادی است.
پوششگالفان (®Galfan)
گالفان یک آلیاژ روی شامل ۵ درصد وزنی آلومینیوماست. در روند تولید بین پوششهای گالفان و گالوانیزه، تنها اختلاف اساسی، آلیاژمخلوط به کار گرفته شده در حمام مذاب روی است.
ریزساختار این پوشش، دراصطلاح یوتکتیک نامیده می‌شود که از یک ترکیب آلیاژی تشکیل شده که در دمای خاصیمنجمد می‌شود که به آن دمای یوتکتیک آلیاژ می‌گویند. ساختار یوتکتیک یک زنجیرهمتناوب و ظریف، غنی از فلز روی در زمینه‌ای از صفحات آلومینیوم است. بعد از خارجکردن فولاد لعاب داده شده از حمام فلز مذاب، برای ایجاد یک ساختار فلزی محکم و خواصمطلوب پوشش، سرد کردن با سرعت بالا ضروری است.
ساختار محکم این پوشش دارایخاصیت شکل‌پذیری عالی است. گالفان می‌تواند در کاربردهای شکل‌دهی سخت از قبیل کششبالا (Deep Drawing) مورد استفاده قرار بگیرد. میزان آلومینیوم موجود (بیشتر ازاستاندارد پوششهای گالوانیزه) موجب افزایش خوردگی بیشتر از پوشش گالوانیزه می‌شود. این درحالی است که وجود آلومینیوم باعث افزایش هزینه آلیاژ می‌شود، همچنین با کاهشمیزان روی در حقیقت توان حفاظتی الکتریکی روی نیز کاهشمی‌یابد.
پوشش گالوالوم (Galvalume ®)
گالوالوم یک آلیاژ روی شامل ۵۵ درصد وزنی آلومینیوم و ۵/۱ درصدوزنی سیلیسیوم است. همانند گالفان تنها تفاوت اساسی در روند تولید با پوشش‌هایگالوانیزه، آلیاژ مخلوط به‌کار گرفته شده در حمام مذاب روی است.
ساختار اینآلیاژ از یک مجموعه دندریتی به همراه رشته‌های پراکنده و به هم تنیده از فازهای غنیاز روی و آلومینیوم و همچنین ذرات سیلیسیوم خالص، شکل گرفته است. به دلیل وابستگیاین آلیاژ به آلومینیوم بالای موجود در آن می‌توان گفت که این آلیاژ رفتاری همانندیک پوشش آلومینیومی به همراه روی دارد در حالی که آلیاژ گالفان دارای رفتاری مانندیک پوشش روی به همراه آلومینیوم است.
در نتیجه گالوالوم دارای یک خاصیتمقاومت بالا در برابر خوردگی و حرارت است، اما محافظت الکتریکی آن پایین است. هزینهتولید آن نیز به‌دلیل افزایش قیمت آلیاژ به کار رفته و نیز احتیاج به حمام مذاب بادمای بالاتر، از پوششهای گالوانیکی بیشتر است.
تفسیر کلیگالفان و گالوالوم
همانگونه که گفته شد وجود روی در حفاظت کاتودییک امر کلیدی است. تمام پوششهای فلزی که در آنها فلز روی به‌کار می‌رود، شاملگالفان و گالوالوم، از این خصوصیت سودمند بهره‌مند هستند. هر دوی این پوشش‌ها،محصولات اختصاصی هستند و تحت لیسانس شرکت‌های دارنده حق انحصاری این دو محصول تولیدمی‌شوند.
مباحث زیست‌محیطی
آنچه که روشن استفلز روی از نظر زیست‌محیطی یک انتخاب مناسب است و همواره قابل بازیافت است. زمانیکه اثرات محیطی پوششهای دارای روی مطرح می‌شود، تاثیرات محلی در حد کلان و تاثیراتبلندمدت باید مورد توجه قرار گیرد.
فلز روی یکی از عناصر موجود در طبیعتاست که برای بقای تمامی موجودات زنده، از قبیل انسان، حیوانات، گیاهان و جاندارانمیکروسکوپی ضروری است. هنگامی که پوشش مورد نظر در معرض محیط آزاد قرار داشته باشدمقدار کمی از روی موجود در آن شسته خواهد شد که این مقدار روی معمولا از نظر زیستیغیرقابل دسترسی است و مقدار آن به قدری است که تاثیر خاصی بر اکوسیستم مجاور خودندارد.
اما در مقیاس کلان، با استفاده از پوششهای روی دار، عمر و دواممحصولات فولادی در برابر خوردگی افزایش می‌یابد که این امر متقابلا کمک شایانی بهحفظ منابع طبیعی و کاهش هزینه‌های نگهداری، تعمیر و جایگزینی آنمی‌کند.
