نقش کلرید روی در آبکاری و حفاظت از فلزات

فلزاتی که در اشکال و فرم های گوناگون در تولید انواع محصولات فلزی مورد استفاده قرار می گیرند، لازم است جهت جلوگیری از زنگ زدگی و خوردگی ناشی از مجاورت با رطوبت و محیط اسیدی، از عایق مناسب به صورت آبکاری استفاده نمایند. کلرید روی به عنوان یک ماده شیمیایی منحصر به فرد، قابلیت حفاظت از سطح فلزات در برابر خوردگی را دارا است و می تواند فرآیند آبکاری با انواع مواد را بهتر و نتیجه بخش تر نماید. زحل شیمی با ارائه اطلاعات کامل درباره کاربرد این ماده، شما را با نتایج مثبت کلرید روی در این صنعت آشنا می سازد.

کلرید روی چیست؟

کلرید روی یکی از مواد شیمیایی و نمک های معدنی کاربردی است که از ترکیب دو اتم کلر و یک اتم روی به تولید می رسد. این محصول در حالت عادی، جامد و به رنگ سفید بلوری می باشد. جاذب رطوبت بودن این ماده، بسیار بالا است و به همین دلیل در سریع ترین زمان ممکن در آب و الکل حل می شود.

ویژگی های شیمیایی کلرید روی

این محصول با فرمول شیمیایی  ZnCl₂ در 9 فرم مختلف وجود دارد که هر یک از آن ها از خاصیت و کاربرد متفاوتی برخوردار هستند. کلرید روی در دمای 732 به نقطه جوش می رسد و در دمای 290 ذوب می گردد. وزن مولکولی آن 136.31 گرم بر مول و چگالی آن 2.9 گرم بر سانتی متر مکعب است که اغلب با آزمایشات انجام شده بر ساختار شیمیایی آن، ph 4 برای آن به تایید رسیده است.

این محصول که توسط ترکیب هیدروکلریک اسید آبی با مواد زائد روی یا سنگ معدنی تولید می شود، در طبیعی ترین حالت خود، به شکل جامد سفید رنگ است که امکان پودری سازی آن وجود دارد. اما برای استفاده از آن به صورت محلول،، آن را در آب حل می کنند تا محلول کلرید روی ایجاد شود.

کاربردهای آن برای زیست طبیعی

کلرید روی یکی از منابع روی برای انسان، حیوانات و حتی گیاهان به شمار می رود و قابلیت رشد سریع گیاهان و همچنین افزایش حفاظت از سیستم ایمنی بدن را دارا می باشد. بنابراین استفاده از آن در ساخت کودهای کشاورزی و همچنین داروهای انسانی و حیوانی برای تامین این ماده اصلی، در اولویت قرار دارد.

 

کاربرد کلرید روی در فرآیند آبکاری فلزات

کاربرد بی نظیر کلرید روی در فرآیند آبکاری فلزات، می تواند اهمیت استفاده از آن را در صنایع فلزی و آبکاری به میزان زیادی افزایش دهد. به طور کلی صنعت آبکاری با بهره گیری از ویژگی های خاص این محصول از جمله واکنش پذیری و پایداری آن در محلول الکترولیتی، می تواند کیفیت و راندمان کاری خود را بالا ببرد.

در فرآیند آبکاری فلزات، از ماده کلرید روی در مراحل متعددی استفاده می شود که استفاده از آن در هر یک از مراحل آبکاری، می تواند خاصیت متفاوتی را داشته باشد و بالطبع کیفیت آبکاری را بهتر و بیشتر نماید. در ادامه کاربرد کلرید روی در فرآیند آبکاری را ارائه می کنیم.

استفاده در فرآیند فلاکس

برای زیرسازی فلز جهت آماده شدن برای آبکاری، بیشتر از کلرید روی استفاده می شود. در مرحله فلاکس کردن فلز قبل از آبکاری، لازم است که سطح فلز از هرگونه چربی و آلودگی تمیز شود که کلرید روی به همراه نمک ها و مواد شیمیایی دیگر مانند کلرید آمونیوم این کار را انجام می دهد. با استفاده از این مواد، سطح بیرونی فلز از هرگونه چربی و آلودگی تمیز می شود و امکان نشست کامل مواد آبکاری روی فلز با چسبندگی بالا به وجود می آید.

جلوگیری از اکسیداسیون زودرس

این ماده به علت داشتن خاصیت اسیدی بالا، تمامی اکسیدهای موجود در سطح فلز را قبل از آبکاری از بین می برد و با رسوب زیاد در روی سطح فلز می نشیند که در این زمان، فلز می تواند تا زمانی که مورد آبکاری قرار بگیرد، از هرگونه اکسید شدن محافظت شود و مواد آبکاری را با جذب بالاتری دریافت کند. محافظت از اکسید شدن سطح فلز با کلرید روی، مانع از تماس فلز با اکسیژن و گازهای موجود در محیط می شود که این امر کیفیت آبکاری را بیش از پیش افزایش می دهد.

کنترل ضخامت لایه پوشش فلزی

در زمان آبکاری، ممکن است ضخامت مختلفی از پوشش آبکاری برای فلز درنظر گرفته شود که این امر براساس نوع فلز و نوع استفاده از آن متغیر است. کلرید روی به علت رسوب بیشتر، می تواند در این مرحله کمک کننده باشد. هرچقدر میزان غلظت کلرید روی بیشتر باشد، روی بیشتری در سطح فلز می نشیند و امکان افزایش جذب مواد آبکاری و افزایش ضخامت پوشش آن را بیشتر می کند.

ترکیب با سایر نمک‌ ها و الکترولیت‌ ها

طبیعتا استفاده از کلرید روی به تنهایی برای مرحله فلاکس فلزات کافی نیست و برای یکدست کردن سطح پوشش فلز و هدایت الکتریکی مناسب آن، لازم است در کنار این نمک ارزشمند، از سایر نمک ها و الکترولیت ها استفاده کرد. لذا کلرید روی با قابلیت ترکیب شوندگی با انواع مواد شیمیایی و نمک ها، این اجازه در فرآیند آبکاری می دهد تا این محصول به همراه سایر مواد شیمیایی ترکیب شده و جهت آمادگی سطح فلز برای آبکاری استفاده گردد.

 

نقش کلرید روی در حفاظت از فلزات در برابر خوردگی

یکی از جذاب ترین کاربردهایی که از کلرید روی می توان معرفی کرد، قدرت محافظتی فلزات در برابر خوردگی می باشد. لذا این قابلیت میزان استفاده از آن را در صنایع مختلفی نظیر خودروسازی، لوله سازی و قطعات ساختمانی، بیش از پیش افزایش داده است. عموما در این صنایع، قطعات فلزی با قابلیت خوردگی بالا مورد استفاده قرار می گیرند که محلول کلرید روی می تواند نقش مهمی در افزایش ماندگاری و عمر مصرفی آن ها داشته باشد و طول زمان خوردگی قطعات را بیشتر کند.

عملکرد کلرید روی در محیط‌ های مرطوب و اسیدی

محیط هایی با درصد بالای رطوبت و ph اسیدی، نقش مهمی در خوردگی قطعات فلزی ایفا می کنند که کلرید روی می تواند نقش آن ها را کمرنگ کند و به عبارتی محافظت کاملی از فلزات در برابر خوردگی و پوسیدگی ناشی از رطوبت و اسیدیته بالا انجام دهد. در فرآیند آبکاری فلزات موردنظر، روی موجود در قسمت سطحی فلز، برای ترکیب شدن با رطوبت محیط، پیش قدم می شود و مانع از نفوذ رطوبت و حتی مواد اسیدی به لایه های زیرین (سطح اصلی فلز) می گردد.

در صورتی که روی موجود در سطح فلز، توسط اسیدیته محیط یا رطوبت اکسید شود، به سبب تغییر در ساختار خود، یک لایه محافظتی دائمی و ماندگار روی سطح فلز ایجاد می کند که این لایه نقش مهمی در جلوگیری از خوردگی بیشتر قطعه فلزی موردنظر ایفا می کند.

کاهش نرخ خوردگی در فلزاتی مانند آهن و فولاد

فلزاتی که تمایل شدیدی به زنگ زدگی و خوردگی دارند بهتر است برای داشتن یک لایه محافظتی قوی در برابر رطوبت، یک لایه آبکاری پرقدرت ترداشته باشند که این امر با بهره گیری از کلرید روی قبل از آبکاری امکان پذیر می شود. در این آبکاری، از ماده موردنظر برای پوشش دهی ایمن سطح فلز استفاده می شود که امکان واکنش دادن آهن یا فلزات دیگر با رطوبت را به صفر می رساند و بالطبع از خوردگی، پوسیدگی و حتی زنگ زدگی آن جلوگیری می کند. البته این ماده تا زمانی که از سطح فلز موردنظر براثر سایش و اصطکاک از بین نرود، نقش محافظت کنندگی خود را حفظ می کند. در بررسی های آزمایشگاهی به تایید رسیده است که با اکسید شدن روی موجود در سطح فلز، بر میزان قدرت محافظتی آن افزوده می شود.

مقایسه با سایر روش ‌های ضد خوردگی

فرایندهای شیمیایی و صنعتی مختلفی برای جلوگیری از خوردگی و زنگ زدگی انواع فلزات وجود دارد که طبیعتا هر یک از مزایا و معایب خاصی برخوردار هستند اما بهتر است برای شناخت برتری کلرید روی از سایر مواد شیمیایی مصرفی برای جلوگیری از خوردگی فلز، مقایسه زیر را مورد توجه قرار داد:

• رنگ های ضدزنگ ضمن ارزان بودن، برای پوشش فلز استفاده می شوند اما در صورت خراش یافتن، قدرت محافظتی خود را از دست می دهند اما کلرید روی، با آسیب دیدگی و خراش، قدرت خود را برای حفاظت از فلز بیشتر می کند.
• پوشش فسفاته که به عنوان لایه زمینه ای برای استفاده از رنگ های ضدزنگ شناخته می شود، در برابر رطوبت قدرت بالایی ندارد، اما کلرید روی قدرت زیادی در محیط های مرطوب داشته و حفاظت بالایی از فلز را انجام می دهد.
• آبکاری نیکل روی، به عنوان گران ترین پوشش حفاظتی فلز، مقاومت مناسبی در برابر خراش ندارد اما در مقابل آن کلرید روی با هزینه ارزان تر، قدرت بالایی در برابر خراش داشته و حفاظت طولانی مدت تری از فلز موردنظر انجام می دهد.

 

مزایا و معایب استفاده از کلرید روی در آبکاری

از ماده شیمیایی کلرید روی در صنایع مختلف، به سبب کارایی فوق العاده آن استفاده می شود. اما معایبی نیز بالطبع در فرآیند به کارگیری آن توسط مصرف کنندگان و متخصصان شیمی ارائه شده است که قابل تایید می باشد. لذا شناخت مزایا و معایب این محصول، می تواند مصرف آن را بهینه کند و مصرف کنندگان را با علم و آگاهی کامل، برای استفاده از آن سوق دهد. از جمله مزایای کاربردی و ساختاری این محصول می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• قابلیت حلال بودن بالای این محصول، سبب شده است تا به صورت کاملا یکدست روی سطح فلزی محصول اعمال شود و آبکاری را راحت تر و یکنواخت تر انجام دهد.
• این محصول در صورت استفاده در فرآیند آبکاری، از فلز مربوطه در برابر خوردگی، با قدرت بیشتری محافظت می کند.
• امکان ترکیب با انواع نمک ها، مواد شیمیایی جلا دهنده و… را در هنگام آبکاری دارد که این امر ضمن محافظت از فلز، به زیبایی ظاهری آن نیز منجر می شود.
• کلرید روی یک نمک معدنی قابل بازیافت است و امکان بازیافت ضایعات آن به صورت چندباره وجود دارد و هزینه ای مازاد برای دفع آن پرداخت نمی شود.
• این محصول با علت قدرت جذب کمتر هیدروژن نسبت به سایر پوشش های آبکاری، می تواند مانع از شکنندگی فلز شود.

در کنار تمامی مواردی که به عنوان امتیاز مثبت کلرید روی اشاره شد، آگاهی از معایب آن بسیار ضرورت می یابد که مهمترین معایب این امر به قرار زیر هستند:

• این محصول جاذب رطوبت بالا است و باید در محیط کاملا خشک و خنک و در بسته بندی های عایق رطوبت و غیرفلزی نگهداري شود تا هیچگونه رطوبتی را جذب نکند.
• در مواجهه با دمای بالا و حتی اشتعال، گازهای خطرناک و سمی برای سلامت انسان تولید می کند که استنشاق آن، خطرات جدی برای افراد و حیوانات به دنبال دارد.
• کلرید روی برای پوست و چشم خطرات بالایی دارد.
• این ماده شیمیایی اثر نامطلوب و مخربی روی زیست محیطی دارد.
• جهت استفاده در فرآیند آبکاری فلزات، برای نتیجه بهتر نیاز به کنترل مواردی از جمله دما، غلظت و همچنین PH محصول دارد.
• این محصول به علت اثر مخربی زیست محیطی، باید به صورت کامل و تحت شرایط کنترل شده دفع گردد که این امر به خودی خود هزینه بر است.

نحوه استفاده ایمن از کلرید روی و نکات ایمنی

با توجه به ویژگی های ساختاری این محصول و حساسیت بیشتر آن در زمینه شرایط محیطی، لازم است در هنگام استفاده از این ماده، نکات ایمنی که برای مواد شیمیایی خورنده ارائه شده است، مورد توجه و اجرا قرار بگیرد:

• در هنگام استفاده، باید از لوازم شخصی حفاظتی نظیر ماسک،، دستکش و عینک ایمنی استفاده شود تا ارتباط آن با پوست، چشم و سیستم تنفسی به حداقل برسد.
• در صورت تماس گرد و یا محلول آن با پوست یا چشم، لازم است محل مورد تماس فورا با آب فراوان شسته شود.
• برای جلوگیری از تجمع گاز و بخارات کلرید روی در هنگام استفاده در فضای بسته، باید از تهویه مناسب استفاده شود.
• در محل نگهداری و همچنین محل استفاده از این ماده، نباید مواد شیمیایی اسیدی و بازی قوی وجود داشته باشد.
• تا حد امکان از قرار دادن آن در مجاورت وسیله های گرمازا و حرارت بالا جهت جلوگیری از ساطع شدن گازهای سمی جلوگیری شود.
• مواد موردنظر باید در ظروف درب بسته غیر فلزی که قابلیت ضد رطوبت و ضد اسید را دارد، نگهداری شود.

 

دیگر کاربردهای کلرید روی در صنعت

این ماده شیمیایی ارزشمند، در صنایع مختلف، مصارف گوناگونی را دارا می باشد که از نمونه های کاربردی آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

استفاده در لحیم‌ کاری

در فرآیند لحیم کاری فلزاتی مانند آهن، از کلرید روی برای از بین بردن اکسید موجود در سطح فلز استفاده می شود. اکسیدها و آلودگی های موجود در سطح این فلزات، غالبا به سختی از بین می برند که کلرید روی با قابلیت منحصر به فرد خود، در دمای بالا محیط را برای فلز اسیدی می کند و با از بین بردن اکسیدها، شرایط راحتی را برای لحیم کاری به وجود می آورد.

کاربرد در تولید کربن فعال

ساخت کربن فعال از مواد سلولزی، با بهره گیری از این ماده شیمیایی به راحتی انجام می شود و به هیچ عنوان مواد اولیه به خاکستر تبدیل نمی شود. چون ماده سلولزی مانند پوست نارگیل با آغشته شدن به محلول کلرید روی، به راحتی و با کنترل کاملا سوزانده شده و به کربن فعال تبدیل می گردد.

کاربرد در نساجی

از این ماده شیمیایی برای پرداخت پارچه، کاهش حساسیت به اشتعال الیاف و حتی بازیافت الیاف استفاده می شود که با متورم شدن الیاف در محلول کلرید روی، فرایند موردنظر انجام می گیرد.

کاربرد در تولید کاغذ

در صنعت موردنظر از این محصول به صورت محلول، برای سایز بندی کاغذها و همچنین بالا بردن مقاومت کاغذها در برابر رطوبت و روغن استفاده می گردد.

استفاده در صنایع شیمیایی

در فرآیند تولید مواد شیمیایی از جمله الکل، از کلرید روی جهت استفاده از کاتالیزوری لوییسی آن استفاده می شود.

استفاده در ساخت باتری‌ های خشک

در تولید باتری ها، بهره گیری از این ماده شیمیایی سبب افزایش میزان ذخیره سازی باتری، افزایش زمان استفاده از آن  به وجود آوردن شرایط رسانایی یونی در محیط الکترولیت و افزایش راندمان کاری باتری در دمای سرد و پایین می گردد.

کاربرد در تولید محصولات بهداشتی

خاصیت ضدمیکروبی این محصول، استفاده از آن را در تولید انواع محصولات بهداشتی مانند انواع دهانشویه، مام های ضد تعریق و… امکان پذیر می کند.

 

جمع‌ بندی

ماده شیمیایی کلرید روی به عنوان یک کاتالیزور لوییسی و دارای خاصیت ضداکسید و ضدمیکروبی، در انواع فعالیت های صنعتی، بهداشتی و… مورد استفاده قرار می گیرد. کاربرد این محصول در فرآیند آبکاری فلزات جهت محافظت از آن ها در برابر خوردگی و…بی نظير می باشد که مجموعه زحل شیمی در این صفحه، کارایی، مزایا و معایب این محصول را در صنعت موردنظر، مورد معرفی قرار داد.