เป็น ที่ทราบกันดีว่าเหล็ก และเหล็กกล้าเกิดสนิมได้ง่ายหากวางทิ้งไว้ใน บรรยากาศ สนิมเป็นออกไซด์ของเหล็กที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจน กับเนื้อเหล็ก ดังนั้นวิธีหนึ่งที่ใช้ป้องกันเหล็กไม่ให้เกิดสนิม คือ การเคลือบสารปิดทับผิวเหล็กไว้ สารเคลือบที่ใช้มีด้วยกันหลายชนิด สังกะสีก็เป็นโลหะชนิดหนึ่งที่นิยมนำมาเคลือบ เหล็กที่ได้จากการชุบเคลือบสังกะสีเรียกว่า เหล็กกล้าชุบเคลือบสังกะสี (galvanized steel)

การชุบเคลือบสังกะสีมีด้วยกันหลายวิธี เช่น การชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (hot dip galvanizing) การเคลือบสังกะสีด้วยไฟฟ้า (electrogalvanizingการเคลือบด้วยวิธีทางกล (mechanical coatings) การพ่นเคลือบด้วยเปลวความร้อน (zinc spraying) การทาด้วยสีฝุ่นสังกะสี (zinc-rich paints) การชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อนด้วยกระบวนการต่อเนื่อง (continuous hot dip galvanizing) การเคลือบด้วยเทคนิคเชอร์ราไดซ์ซิ่ง (sherardizingแต่บทความนี้ขอเน้นเฉพาะเรื่องการชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน

การ ชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน เป็นการเคลือบผิวเหล็กด้วยสังกะสี โดยการจุ่มเหล็กลงในอ่างสังกะสีเหลวแล้ว ยกขึ้น วิธีนี้ถูกนำออกเผยแพร่ครั้งแรกในปี ค.ศ. 1742 โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส P.J. Malouin

ขั้นตอนวิธีการชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อนมีดังนี้

การ กำจัดสิ่งสกปรก (soil and grease removal – caustic cleaning) โดยใช้สารละลายด่างล้างสิ่งสกปรก คราบไขมันต่าง ๆ ตลอดจนถึงเศษดินออกให้สะอาด

การล้างด้วยน้ำ (rinsing) ใช้น้ำสะอาดล้างชิ้นงานที่ผ่านการแช่สารละลายด่าง และสารละลายกรดเพื่อกำจัดสภาพด่างและกรดออกจากผิวชิ้นงาน

การ กัดด้วยกรด (pickling) ใช้สารละลายกรด เช่น กรดซัลฟิวริก กรดไฮโดรคลอริก ทำความสะอาดผิวโลหะ เพื่อกำจัดฟิล์มออกไซด์และสิ่งปนเปื้อนผิวโลหะออกไป

การ แช่น้ำยาประสาน (fluxing) นำชิ้นงานเหล็กมาแช่ในน้ำยาประสาน (สารละลายซิงค์แอมโมเนียมคลอไรด์ – zinc ammonium chloride solution) เพื่อปรับความตึงผิวของเหล็ก ให้มีความเหมาะสมกับการเคลือบด้วยสังกะสีหลอม เหลว

การชุบเคลือบสังกะสี (galvanizing) นำชิ้นงานที่จะชุบ เคลือบไปแช่ในอ่างสังกะสีหลอมเหลว (อุณหภูมิประมาณ 435 – 455 ๐C) สังกะสีจะเคลือบติดกับเนื้อเหล็กหนาขึ้นตามเวลาที่ทำการแช่

การ ตกแต่งสำเร็จ (finishing) เหล็กที่ชุบเคลือบสังกะสีเสร็จแล้ว จะถูกนำมากำจัดเอาสังกะสีส่วนเกินออกโดยใช้วิธีการเขย่า (vibrating) หรือการล้าง (draining) หรือการหมุนเหวี่ยง (centrifuging) จากนั้นลดอุณหภูมิชิ้นงานโดยนำไปเป่าลมเย็น หรือนำไปชุบของเหลว (quenching)

การตรวจสอบ (inspection) ชิ้นงานที่เคลือบสังกะสีแล้ว จะถูกส่งมาตรวจสอบความหนาของชั้นชุบเคลือบ สภาพผิวเคลือบ

สังกะสีป้องกันสนิมเหล็กได้อย่างไร?

การ ชุบเคลือบสังกะสี ปิดผิวเหล็กทำให้ออกซิเจน ไอน้ำ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งคลอไรด์ (chloride) ซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนเหล็กได้ดี ไม่สามารถสัมผัสและทำปฏิกิริยากับเหล็กได ้จึงเป็นการป้องกันระดับหนึ่ง นอกจากนี้ในกรณีที่ผิวเคลือบสังกะสีถูกแรงกระทำ จนเกิดรอยลึกถึงเนื้อเหล็ก แล้ว สังกะสีก็ยังคงสามารถป้องกันเหล็กจากการกัดกร่อนได้ เนื่องจากสังกะสีเป็นโลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าเหล็ก (ภาพข้างบน) จึงเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ง่ายกว่าเหล็ก ลักษณะการใช้โลหะที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำ ร่วมกับโลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า เพื่อให้โลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า เกิดปฏิกิริยากัดกร่อนก่อนโลหะที่มี ค่าศักย์ไฟฟ้าสูงเรียกว่า การป้องกันแบบแคโทดิก (cathodic protection)

การนำไปใช้

ผลิตภัณฑ์ เหล็กชุบเคลือบสังกะสี สามารถนำไปใช้งานได้ในอุตสาหกรรมหลาย ประเภท ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมก่อสร้าง และอุตสาหกรรมอื่น ๆ แต่มีข้อสังเกตอย่างหนึ่ง คือ ชิ้นงานที่เคลือบสังกะสีเป็นชั้นบาง จะไม่เหมาะสำหรับการใช้งานภายนอกอาคาร อย่างเช่น ชิ้นงานที่เคลือบสังกะสีด้วยวิธีเคลือบด้วยไฟฟ้า มีชั้นเคลือบหนาประมาณ 5 – 10 ไมครอน (ไมครอน = 10-6 m) ซึ่งไม่เหมาะกับงานภายนอกอาคาร ขณะที่ชิ้นงานเหล็กที่ชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน จะมีชั้นเคลือบสังกะสี หนาตั้งแต่ 65 – 300 ไมครอน ทำให้มีความทนทานต่อการกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อม มากกว่าจึงเหมาะกับการใช้งาน ภายนอกอาคารมากกว่า