Galvanisasi Baja:Perlindungan Oksidasi “Mengejutkan”

Mengapa memilih baja galvanis daripada baja tahan karat?

Kita mengatakan bahwa kita "tergembleng" ketika sesuatu mendorong kita untuk bertindak. Jadi apa artinya jika kita menggunakan istilah baja galvanis atau logam?

Ternyata, ini semua tentang kejutan.

Logam besi mengandung besi dan mencakup 90% dari manufaktur logam dunia. Besi padat, kuat (bila dicampur dengan karbon menjadi baja), berlimpah, dan mudah dimurnikan. Sifat-sifat ini menjadikannya logam terpenting yang kami miliki untuk industri dan bangunan.

Namun, besi dan banyak paduannya juga sangat rentan terhadap karat saat terkena udara dan air. Melindungi terhadap korosi adalah bagian dari merancang logam besi. Terkadang, perlindungan ini bisa berasal dari jenis paduan; baja tahan karat, misalnya, memiliki kromium dan elemen lain untuk perlindungan kimia terhadap korosi. Namun penambahan ini dapat mengubah sifat mekanik. Mereka juga bisa mahal. Terkadang, sealant digunakan, seperti pelapisan bedak, cat, atau perawatan minyak.

Baja galvanis bahkan lebih umum, tetapi kurang dipahami. Bagaimana cara membuat baja galvanis? Apakah itu memacu logam besi untuk beraksi? Apakah baja galvanis berkarat? Kapan Anda menggunakan baja galvanis vs. aluminium vs. baja tahan karat?

Apa itu baja galvanis?

Galvanisasi adalah proses di mana lapisan seng diterapkan pada baja atau besi, menciptakan penghalang yang melindungi logam besi dari korosi. Lapisan seng bekerja secara fisik dengan menghalangi air dan udara mencapai permukaan baja, dan secara kimiawi dengan menawarkan perlindungan katodik. Perlindungan ini bersifat elektro-kimia … seperti “galvanisasi” metaforis yang menggairahkan kita untuk bertindak. Kata tersebut berasal dari nama ilmuwan abad ke-18 Luigi Galvani, yang merupakan pelopor dalam bioelektromagnetik.

Galvanisasi biasanya dilakukan pada panas tinggi. Meskipun lapisan seng dapat ditambahkan melalui pengecatan atau pelapisan listrik, salah satu dari ini hanya membuat lapisan tipis - permukaan mengkilap hanya setebal 3 mikron. Aplikasi topikal seperti ini rentan dalam aplikasi luar ruangan di mana ketahanan korosi sangat penting.

Galvanisasi sejati terjadi pada panas tinggi, dan bergantung pada interaksi kimia antara seng, oksigen, dan karbon dioksida. Ketiganya bereaksi pada suhu untuk menciptakan lapisan seng karbonat abu-abu gelap yang biasanya setebal 50 mikron dan jauh lebih tahan lama di lokasi luar ruangan.

Apakah baja galvanis berkarat?

Anda mungkin bertanya pada diri sendiri, “apakah baja galvanis berkarat?” Jawabannya adalah ya...sampai batas tertentu, dan berdasarkan kondisi. Sejauh mana karat baja galvanis didasarkan pada ketebalan lapisan seng pelindung (yang akan kita bicarakan lebih detail di bawah) dan jenis lingkungan korosif.

Dalam kondisi apa baja galvanis berkarat? Yang paling umum termasuk kelembaban tinggi, lingkungan basah atau basah, garam di udara atau air, lumut, dan asam. Tapi, galvanisasi juga memberikan ketahanan yang baik untuk kontak dengan beton, mortar, timah, timah, seng, dan aluminium.

Galvanisasi membantu memperpanjang perang melawan penumpukan karat. Itu bergantung pada oksidasi seng untuk melindungi terhadap oksidasi baja atau besi. Dengan kondisi yang tepat, baja galvanis tahan karat hingga 50 tahun. Karat, atau oksidasi logam besi, dihentikan. Namun oksidasi masih terjadi di dalam seng (hanya saja ini tidak dikenal sebagai karat.)

Ketika seng akhirnya semua diubah oleh oksidasi, seng tidak akan lagi melindungi dan baja akan dikunyah.

Galvanisasi panas

Galvanisasi hot-dip adalah bentuk paling umum dari galvanisasi seng. Dalam metode ini, bagian baja atau besi dibersihkan dari serpihan dan kerak penggilingan dan kemudian diturunkan ke dalam bak seng atau paduan seng pada suhu mendekati 840 °F. Baja dibiarkan di bak mandi sampai mencapai suhu yang sama, setelah itu diangkat dan didinginkan. Pendinginan ini dapat dilakukan dengan cepat atau lambat, tergantung pada tampilan produk akhir yang diinginkan.

Galvannealing adalah proses menggembleng dalam bak seng yang memiliki penambahan aluminium. Saat logam masih panas, seluruh produk dipanaskan, menyebabkan pembentukan beberapa lapisan paduan seng-besi. Penambahan aluminium dan perlakuan panas setelah memberikan baja yang dihasilkan kemampuan las yang lebih baik. Baja galvanis umumnya akan menghasilkan patina seperti karat kemerahan tetapi tidak menimbulkan korosi seperti korosi pada paduan besi yang tidak terlindungi.

Galvanisasi kering

Metode yang kurang umum untuk galvanisasi seng adalah galvanisasi kering. Proses ini juga dikenal sebagai Sherardizing, dinamai dari ahli metalurgi Sherard Cowper-Coles, yang mengembangkan metode ini. Dalam teknik ini, bagian baja kecil dipanaskan dalam drum berputar tertutup, bersama dengan debu seng dan pasir, sampai suhu dan jatuhnya menyebabkan seng menyatu secara kimia ke permukaan baja. Bagian tersebut kemudian dipadamkan. Ini sering digunakan untuk bagian-bagian kecil dan bagian-bagian dengan permukaan bagian dalam yang mungkin tidak terjangkau oleh celupan panas.

Spangle

Salah satu fitur baja galvanis yang dapat dikenali secara tradisional adalah spangle pada permukaannya. Semua logam membeku dalam bentuk kristal, seperti serangkaian kepingan salju yang dikemas rapat. Untuk sebagian besar logam, butiran kristal ini terlalu kecil untuk dilihat, atau batas butir tidak jelas tanpa etsa. Galvanisasi paduan seng memungkinkan orang melihat pola kristalisasi yang terbentuk selama pembekuan logam.

Bentuk dan ukuran spangle dapat memberikan petunjuk tentang kondisi pendinginan setelah galvanisasi hot-dip. Semakin lambat permukaan membeku, semakin besar butiran kristalnya, sering kali terlihat seperti bentuk bulu atau daun. Pendinginan cepat ke suhu yang lebih dingin dapat menghasilkan butiran yang lebih kecil, lebih teratur, atau berbentuk kotak.

Sebagian besar spangle yang paling menarik sering dibuat dengan sejumlah kecil timah atau timah dalam paduan seng. Penambahan ini memungkinkan terciptanya butiran seperti dendrit—proses pembekuan yang mendorong bentuk seperti bulu membentang di permukaan. Perkembangan galvanisasi bebas timah telah menciptakan lapisan seng yang membeku dari baja ke atas. Paduan bebas timah ini dapat membuat spangles bulat yang bisa lebih kecil dari 0,5 mm. Interaksi antara paduan dan kondisi pembekuan berarti bahwa galvanizer yang terampil dapat mempengaruhi ukuran dan bentuk spangle pada produk akhir.

Korosi galvanik dan anoda korban

Proses galvanisasi bukan hanya masalah membuat cangkang seng di sekitar logam untuk menciptakan penghalang fisik. Jika ya, logam lain mungkin digunakan. Sebaliknya, seng melindungi melalui proses kimia yang disebut “perlindungan katodik”.

Ketika dua logam dengan potensi listrik yang sangat berbeda ditempatkan bersama dalam bak elektrolit, mereka mulai bertindak sebagai anoda dan katoda dalam reaksi elektrokimia, menciptakan arus. Yang paling "aktif" dari dua logam, anoda, akan menimbulkan korosi lebih cepat daripada jika sendirian, karena ia menawarkan elektron. Molekul yang dilucuti elektron dalam anoda ini secara kimiawi tidak stabil, dan berusaha membentuk molekul stabil dengan bahan kimia di lingkungan, menghasilkan oksida dan produk korosi lainnya. Baterai menggunakan bentuk korosi galvanik ini untuk menghasilkan arus.

Logam diklasifikasikan berdasarkan reaktivitasnya dalam indeks anodik. Emas, logam yang paling lembam atau pasif, digunakan sebagai bahan referensi. Semua logam lain diberi nomor yang mewakili tegangannya ketika berada dalam bak elektrolit dengan emas. Indeks ini adalah dasar untuk skala galvanik, yang mengurutkan logam dari yang paling pasif hingga yang paling aktif:

Dalam galvanisasi, seng, logam anodik, meliputi baja atau besi. Ini berfungsi sebagai sealant, namun jika ada lubang kecil di penutupnya, pengorbanan elektrokimia seng berarti akan menimbulkan korosi terlebih dahulu, karena lebih aktif dari dua logam. Sifat logam yang lebih anodik yang melindungi logam yang lebih katodik ini digunakan dengan sengaja pada lambung kapal, yang, terendam dalam air laut, berisiko mengalami korosi. Anoda korban ini, juga disebut seng, biasanya dibaut ke lambung kapal. Seringkali, bagian seng disertakan dalam desain baling-baling atau perangkat lain.

Seng mengorbankan dengan cepat, tetapi tidak terlalu cepat, dengan adanya besi. Melihat skala galvanik, jelas bahwa aluminium, magnesium, dan berilium mungkin juga "lebih aktif" dan karenanya bersifat protektif. Namun, aluminium lebih sulit untuk diikat ke baja, lebih mahal, dan terlalu dekat pada indeks anodik untuk berfungsi sebaik anoda korban. Di sisi lain, magnesium akan larut lebih cepat, dan mungkin lebih reaktif di banyak lingkungan. Seng juga memiliki manfaat sebagai pelindung terhadap kerusakan organik atau bakteri. Berilium langka, mahal, dan sangat tidak stabil.

Finishing baja galvanis

Karat putih dapat terbentuk pada baja galvanis karena seng terurai menjadi seng hidroksida. "Karat" ini memang produk dari korosi seng, tetapi dalam kondisi normal itu terjadi pada tingkat yang jauh lebih lambat daripada oksidasi baja yang tidak terlindungi. Untuk membantu memperlambat proses ini lebih jauh, kadang-kadang logam galvanis diminyaki, atau kadang-kadang dipasifkan kromium, untuk membuat lapisan penyegelan akhir. Logam berminyak atau pasif ini tidak dapat dicat atau diselesaikan, tetapi di banyak iklim akan terlihat bagus selama beberapa dekade dan tetap kokoh secara struktural lebih lama lagi. Baja galvanis berguna untuk bagian kerja yang diminyaki yang mungkin membuat cat cepat aus.

Dalam aplikasi di mana estetika cat atau powder-coat lebih disukai, baja galvanis dapat dibiarkan tidak dilapisi. Namun paling sering suatu barang digalvanis atau dicat, bukan keduanya, untuk mempertahankan penghematan biaya dari setiap pendekatan.

Baja galvanis vs aluminium vs baja tahan karat

Galvanisasi adalah cara hemat biaya untuk membantu melindungi logam yang akan terkena elemen yang berpotensi korosif. Aluminium dan baja tahan karat juga digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan logam yang kuat dan tahan korosi. Mereka adalah pilihan yang lebih baik untuk peralatan masak, peralatan, dan perawatan kesehatan, karena terlalu banyak seng dapat menjadi racun, dan asam dan panas dapat memobilisasi seng. Di tempat-tempat di mana spangle abu-abu kusam baja galvanis tidak ideal, mereka menghadirkan estetika yang lebih berkilau dan lebih mudah beradaptasi.

Aluminium dan stainless masing-masing harganya lebih mahal, dan sifat mekaniknya tidak identik dengan baja. Untuk aplikasi di mana sifat mekanik, estetika, atau berat logam penting, bahan yang lebih mahal mungkin merupakan pilihan yang optimal. Di tempat lain, di mana fungsionalitas baja standar diinginkan, proses galvanisasi sangat ideal untuk tahan cuaca dengan biaya rendah.