هر فلز یا مقطع فولادی‌ای دارای دو سطح خارجی و داخلی می‌باشد. پرواضح است که سطوح خارجی در معرض آسیب و خرابی بیش‌تری هستند. به همین خاطر افراد مشغول به فعالیت در صنایع مرتبط، همواره می‌کوشند تا سطح فلزات را با مواد مختلف مقاوم نمایند.
فرآیند آلومینایزینگ نیز با هدف افزایش مقاومت و استحکام مقاطع فولادی انجام می‌شود. در مطلب پیش رو قصد داریم اطلاعات مفیدی در ارتباط با نحوه انجام این فرآیند و روش‌های آن ارائه نماییم. تا انتهای این مطلب کاربردی با ما همراه شوید.
فرآیند آلومینایزینگ چیست؟
یکی از روش‌های پوشش‌دهی برای بهبود خواص فولاد، آلومینایزینگ است که با تشکیل لایه‌ای محافظ توسط آلومینیوم روی سطح فولاد، سبب بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون می‌شود. آلومینایزینگ، فرآیندی است که در آن از فلز آلومینیوم به عنوان روکش و پوششی بر روی انواع قطعات فلزی، غیرفلزی و حتی پلیمری استفاده می‌شود.
به طور کلی این فرآیند، سبب افزایش مقاومت در برابر حرارت، فرآیند اکسیداسیون در دمای بالا،خوردگی و ضعیف شدن فولاد می‌شود. افزون بر آن فولادهای دارای روکش آلومینیوم در مجاورت با گازهای خورنده، مانند 2SO و همچنین رطوبت و تماس با آب دریا، نسبت به خوردگی مقاومت زیادی دارا هستند.
این روش از نظر اقتصادی، مقرون به صرفه و از لحاظ فنی عملکرد بهتری نسبت به گالوانیزاسیون دارد. برخلاف قطعات فولادی آلومینیومی داغ، قطعات گالوانیزه را نمی‌توان در شرایط سرویس در دماهای بالا استفاده نمود. در طی چند سال گذشته، تحقیقات بسیاری درباره جنبه‌های متالورژیکی پوشش آلومینیومی در شرایط غوطه ور و آنیل شده به دست آمده است.
این پوشش سطوحی را به ما ارائه می‌دهد که نسبت به فلز پایه اصلی به مقدار بسیاری در برابر حملات محیطی مقاوم‌تر هستند. این عملیات سطحی یک عامل بسیار مهم در پیشگیری از انواع شکست مواد از جمله خستگی، سایش، خوردگی و اکسیداسیون می‌باشد.
فرآیند آلومینیزاسیون و انتشار حرارتی شیمیایی در دماهای بالا، معمولا در بازه 800 تا 1000 درجه سانتی‌گراد با مدت زمان غوطه‌وری طولانی مدت با در نظر گرفتن مفهوم انتشار عمل می‌نماید. برای کاهش رشد دانه، بارش کاربید و اعوجاج، نتایج تحقیقات زیادی در رابطه با فرآیند آلومینیوم سازی در دمای پایین، که در دمای زیر 700 درجه سانتی‌گراد عمل می‌نماید، وجود دارد.
با این وجود، سرعت انتشار اتم‌های آلومینیوم با کاهش دما، کم‌تر می‌شود. اگرچه بسیاری از دغدغه‌ها با فرآیند آلومینیوم سازی در دمای پایین از بین می‌رود. با این حال تاکید فرآیند آلومینیزاسیون تنها در سطح و در مناطق نزدیک به سطح می‌باشد.
فرآیند آلومینایزینگ چه روش‌هایی دارد؟
فرآیند آلومینایزینگ به روش‌های مختلفی انجام می‌شود که شامل موارد زیر می‌باشد:
- روش غوطه‌وری گرم
روش غوطه‌وری گرم، مقرون به صرفه‌ترین روش پوشش‌دهی آلومینیومی فولاد است. از این روش برای پوشش قطعات فولادی از جمله تسمه، ورق، سیم و غیره استفاده می‌شود. در این روش، مقطع فولادی را درون مذاب آلومینوم غوطه‌ور می‌کنند. نکته‌ی مهمی که وجود دارد آن است که قطعات دارای پیچیدگی بالا را با این روش نمی‌توان پوشش داد؛ چراکه این امکان وجود دارد که به علت پیچیدگی مقطع فولادی، آلومینیوم به خوبی نتواند به تمامی بخش‌های آن برسد و پوشش دهی را به طور کامل انجام دهد.
- روش آبکاری الکتریکی
روش آبکاری الکتریکی نسبت به غوطه‌وری گرم، قابلیت کنترل نسبی دارد و احتمال این که فازهای ناخواسته و آلودگی‌ها توسط این روش روی فولاد ایجاد شود، پایین است. در روش آبکاری الکتریکی روی زیرلایه، جریان الکتریکی جهت پوشش‌دهی اعمال می‌شود. این پوشش آلومینیومی اعمال شده، دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی، ضعیف شدن، اکسیداسیون و پوسته پوسته شدن در دمای بالا است.
- روش پاشش حرارتی
پاشش حرارتی، روشی است که با استفاده از تلفیق انرژی حرارتی و انرژی جنبشی برای ایجاد پوشش آلومینیوم در سطح قطعات انجام می‌شود. در روش پاشش حرارتی، ابتدا آلومینیوم به شکل پودر، سیم و یا میله است. در مراحل اولیه این روش، مواد اولیه را به صورت ذوب و یا خمیری در آورده و در مرحله بعد، ذرات ماده‌ی پوششی توسط هوای خشک یا گاز خنثی (آرگون، هلیم، نیتروژن و یا مخلوطی از این گازها) با شتاب به سطح آماده‌شده قطعه‌ی فولادی پرتاب می‌شوند.
در اثر شتاب زیاد، هنگام برخورد ذرات به سطح قطعه، بین ذرات و سطح، یک پیوند مکانیکی نسبتا قوی به وجود می‌آید. در اثر برخورد به سطح قطعه، ذرات، تغییر شکل داده و یک ساختار لایه‌ای تشکیل می‌دهند. قابل توجه است که در جریان این عملیات، انجماد ذرات می‌تواند با سرعت بسیار زیاد، در حدود 106 درجه کلوین بر ثانیه (برای فلزات)، صورت گیرد.
این روش برای افزایش مقاومت فولاد در برابر سایش، خوردگی، بهبود خواص سطح قطعه، عایق‌سازی حرارتی و همچنین عایق الکتریکی به کار گرفته می‌شود.
ویژگی های فرآیند آلومینایزینگ چیست؟
پوشش‌دهی سطح فولاد با آلیاژی از آلومینیوم-سیلیسیم سبب می‌شود که ترکیب حاصل، از مزایای هر دو فلز فولاد و آلومینیوم برخوردار باشد. شماری از این ویژگی‌ها به شرح زیر می‌باشد:
- مقاومت حرارتی بالا– پوشش آلومینیوم-سیلیسیم فولاد آلومینایز منجر به آن می‌شود که در برابر حرارت بالا مقاومت زیادی داشته باشد. این در حالی است که فولاد گالوانیزه تا حداکثر دمای 392 درجه فارنهایت را تحمل می‌نماید. فولاد آلومینایز شده، توانایی تحمل دمای تا 900 درجه فارنهایت را دارا می‌باشد.
- ضریب انبساط حرارتی پایین– فولاد آلومینایز ضریب انبساط حرارتی کم‌تری نسبت به فولاد داشته که به معنای کاهش قرارگیری آن در تنش می‌باشد. این ویژگی سبب برتری فولاد آلومینایز نسبت به استنلس استیل می‌گردد.
- مقاومت به خوردگی– فولاد آلومینایز مقاومت بیش‌تری نسبت به فولاد یا آلومینیوم در مقابل خوردگی دارد؛ چراکه اکسید آلومینیوم که در طول فرآیند غوطه‌وری داغ شکل می‌گیرد، از فلز پایه محافظت می‌نماید.
فولاد آلومینایزینگ چه کاربردی دارد؟
کاربرد فولاد آلومینایز شده در صنایع ساختمان‌سازی، نیروگاه‌ها، مبدل‌ها، گرم‌کننده‌ها، تاسیسات نفت و گاز و غیره می‌باشد. اصلی‌ترین کاربرد فرآیند آلومینایزینگ برای پوشش‌دهی قطعه فولادی است. مقاومت و سختی بالای فولادهایی مانند CK35 و CK45، آن‌ها را به گزینه مناسبی برای کاربرد در تجهیزات صنعتی و تاسیسات مختلف تبدیل کرده است.
فولاد ساده کربنی به علت مقاومت پایین در برابر اکسیداسیون و تشکیل لایه اکسیدی غیرمحافظ روی سطح آن، تحت فرآیند آلومینایزینگ قرار می‌گیرد تا در برابر اکسیداسیون مقاومت آن افزایش می‌یابد.
جمع بندی
آلومینایزینگ فرآیندی است که با تشکیل یک لایه‌ی محافظ توسط آلومینیوم روی سطح فولاد، باعث بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون فولاد می‌شود. فرآیند آلومینایزینگ به سه روش غوطه‌وری گرم، پاشش حرارتی و آبکاری الکتریکی انجام می‌شود و برای قطعات مورد استفاده در تاسیسات نفت، گاز و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.
منبع(Resource): Aluminizing
سوالات متداول
فرآیند آلومینایزینگ چیست؟
آلومینایزینگ، فرآیندی است که در آن از فلز آلومینیوم به عنوان روکش و پوششی بر روی انواع قطعات فلزی، غیرفلزی و حتی پلیمری استفاده می‌شود.
روش های فرآیند آلومینایزینگ چیست؟
فرآیند آلومینایزینگ به سه روش غوطه‌وری گرم، پاشش حرارتی و آبکاری الکتریکی انجام می‌شود.
