เหล็กสังกะสี คืออะไร หลักการเคลือบสังกะสีเพื่อป้องกันสนิม ใช้งานได้คงทนยาวนาน

เหล็กสังกะสี (Zinc) คือ เหล็กชนิดหนึ่งที่ผลิตได้มากในประเทศไทย กรรมวิธีในการผลิตสังกะสีนั้นจะใช้กระบวนการผลิตที่เรียกว่าการเคลือบสังกะสีด้วยความร้อน (Hot-dip Galvanize) ซึ่งเป็นการเพิ่มคุณสมบัติให้เหล็กสามารถป้องกันการเกิดสนิมได้ มีความแข็งแรง ทนทานต่อสภาพแวดล้อม เหมาะสมต่อการใช้งานติดต่อกันเป็นระยะเวลานานหลายปี เหล็กสังกะสีจึงได้รับความนิยมในการนำไปใช้ก่อสร้างอาคารต่าง ๆ ที่อยู่กลางแจ้ง โดยเฉพาะส่วนหลังคา รางน้ำฝน เสาไฟ เนื่องจากมีความทนทานต่อความชื้น และที่สำคัญคือไม่เป็นสนิมนั่นเอง

ส่วนประกอบของเหล็กสังกะสี

เหล็กสังกะสีที่เราพบเห็นกันในโครงสร้างอาคารต่าง ๆ นั้นเกิดจากการผสมผสานระหว่างส่วนประกอบ 2 ประการ ดังนี้

1. สังกะสี

สังกะสีเป็นธาตุโลหะที่มีความแข็งแกร่งเป็นจุดเด่น ตลอดจนสามารถทนทานต่อสภาพอากาศต่าง ๆ โดยเฉพาะความชื้นสูงได้เป็นอย่างดี อย่างไรก็ตาม สังกะสีไม่สามารถนำมารีดให้เป็นแผ่นเพื่อใช้งานในวัตถุประสงค์ต่าง ๆ ได้จึงมีความจำเป็นต้องผสมผสานกับแผ่นเหล็กเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งและคุณสมบัติในการใช้งานต่าง ๆ เนื่องจากสังกะสีมีคุณสมบัติต้านการผุกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเคลือบสังกะสีไว้บนแผ่นเหล็กก็เปรียบได้กับการคุ้มกันไม่ให้อากาศและความชื้นมาทำปฏิกิริยาจนเกิดสนิมได้นั่นเอง เหล็กที่ผ่านการชุบสังกะสีจึงสามารถใช้งานได้อย่างยาวนาน และมีคุณภาพมากกว่าแผ่นเหล็กธรรมดาที่เสี่ยงต่อการถูกสนิมกัดกร่อน

2. แผ่นเหล็ก

เป็นโลหะที่มีความเหนียวแน่น แต่ไม่สามารถทนทานต่อสภาพอากาศที่มีความชื้นสูงได้ จึงเสี่ยงต่อการเป็นสนิมเหล็ก ตัวของแผ่นเหล็กสามารถนำไปรีดให้เป็นแผ่นหนาหรือบางเพื่อประโยชน์ใช้งานได้อย่างหลากหลาย อย่างไรก็ตาม เนื่องด้วยความอ่อนไหวต่อสภาพอากาศที่ทำให้เสี่ยงต่อการถูกสนิมกัดจนผุกร่อนทำให้จำเป็นผสมผสานเข้ากับสังกะสี เพื่อใช้คุณสมบัติของสังกะสีในการป้องกันการเกิดสนิมภายในแผ่นเหล็ก

การชุบเคลือบสังกะสี เพื่อป้องกันสนิมเหล็ก

การประยุกต์ใช้คุณสมบัติของสังกะสีในการป้องกันสนิมเหล็กสามารถทำได้หลากหลายวิธี หนึ่งในนั้นคือ การชุบเคลือบแผ่นเหล็กด้วยสังกะสี ซึ่งวิธีการนี้จะช่วยเคลือบแผ่นเหล็กไว้ไม่ให้เนื้อเหล็กถูกสภาพอากาศ ความชื้น ออกซิเจน และไอน้ำกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาทำให้เกิดสนิม อันเป็นวิธีการป้องกันเหล็กจากการถูกกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โรงงานจำนวนมากจึงนิยมเคลือบเหล็กด้วยสังกะสีเพื่อรักษาคุณภาพของเหล็ก ไม่ว่าจะเป็นโรงงานผลิตรถยนต์ โรงงานผลิตอุปกรณ์ก่อสร้าง เนื่องจากการเคลือบเหล็กด้วยสังกะสีนั้นเป็นวิธีป้องกันสนิมเหล็กที่มีประสิทธิภาพสูง แถมยังใช้งบประมาณไม่มาก อย่างไรก็ตาม การเคลือบเหล็กด้วยสังกะสีนั้นก็จำเป็นที่จะต้องหมั่นดูแลรักษาชั้นสังกะสีที่เคลือบลงไปบนเหล็กอย่างสม่ำเสมอ เนื่องจากหากลอกหลุดออกมาแล้วย่อมทำให้อากาศ น้ำ และความชื้นเข้าไปทำอันตรายต่อเหล็กได้เช่นกัน

ขั้นตอนการชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน

เหล็กกล้าเคลือบสังกะสี คือ เหล็กที่ผ่านกระบวนการชุบเคลือบสังกะสี (galvanizing) ซึ่งการชุบเคลือบสังกะสีนั้นมีอยู่หลายวิธีด้วยกัน แต่วิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือการชุบเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (Hot-dip galvanizing) อันเป็นวิธีเคลือบสังกะสีที่ได้รับการพัฒนามาเป็นเวลานานกว่าสองศตวรรษ โดยมีขั้นตอนดังนี้  

1. ชำระล้างเหล็กให้สะอาด: เป็นการกำจัดสิ่งสกปรก คราบฝุ่นและไขมันออกจากแผ่นเหล็กด้วยการใช้สารละลายด่างล้างสิ่งแปลกปลอมทั้งหมดออกจากผิวเหล็กจนสะอาดหมดจด

2. ล้างน้ำ: หลังจากที่ใช้สารละลายด่างทำความสะอาดผิวเหล็กแล้ว พนักงานก็จะนำเหล็กดังกล่าวมาล้างน้ำให้สะอาดเพื่อขจัดสภาพด่างและกรดออกจากผิวเหล็ก เพื่อเตรียมความพร้อมต่อไป

3. ทำความสะอาดด้วยกรด: ขั้นตอนนี้จะเป็นการใช้สารละลายกรดอย่างกรดไฮโดรคลอริก กรดซัลฟิวริก กัดพื้นผิวเหล็กเพื่อกำจัดคราวสกปรกและออกไซด์ออกไปจนสะอาด

4. แช่น้ำยาประสาน: หลังจากที่ทำความสะอาดผิวเหล็กด้วยน้ำและกรดแล้ว ขั้นตอนนี้พนักงานจะนำเหล็กมาแช่น้ำยาประสานเพื่อปรับความตึงของหน้าเหล็ก ซึ่งเป็นขั้นตอนที่มีความสำคัญต่อกระบวนการชุบเหล็กลงไปในสังกะสีเพื่อเพิ่มความทนทานต่อสนิมเหล็ก

5. ชุบเคลือบสังกะสี: ขั้นตอนนี้มีความสำคัญมากที่สุด เนื่องจากจะนำแผ่นเหล็กที่ผ่านการทำความสะอาดเรียบร้อยแล้ว จุ่มลงไปแช่ในอ่างสังกะสีหลอมเหลวซึ่งมีความร้อนประมาณ 435 – 455 oC จนกว่าสังกะสีหลอมเหลวจะเคลือบติดกับแผ่นเหล็กเรียบร้อยดีแล้ว จึงนำเหล็กขึ้นมาพักให้หายร้อน

6. ตกแต่งเหล็กกล้าชุบสังกะสี: หลังจากที่นำเหล็กขึ้นมาจากอ่างสังกะสีหลอมเหลวแล้ว พนักงานก็จะนำเหล็กดังกล่าวมารีดสังกะสีส่วนเกินที่ไม่ติดเรียบไปกับแผ่นเหล็กออกไปด้วยการล้างหรือเขย่า จากนั้นก็นำเหล็กไปเป่าลมเย็นหรือจุ่มน้ำเพื่อลดอุณหภูมิของเหล็กให้เย็นลง

7. ตรวจสอบคุณภาพของเหล็ก: เมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการเคลือบสังกะสีด้วยการจุ่มร้อนแล้ว พนักงานก็จะตรวจเหล็กกล้าเคลือบใหม่แต่ละชิ้นโดยละเอียดเพื่อหาจุดบกพร่องทั้งความหนาและความเรียบเนียนของสังกะสีที่ติดอยู่บนพื้นผิวของแผ่นเหล็ก หากทุกอย่างเรียบร้อยก็เป็นอันเสร็จสิ้นกระบวนการ

Metal Sheet

การเคลือบสังกะสีกับแผ่นเหล็กรีดลอน (Metal Sheet)

นอกจากเหล็กกล้าเคลือบสังกะสีแล้ว แผ่นเหล็กอีกประเภทหนึ่งที่นิยมนำมาอาบสังกะสีเคลือบสีก็คือแผ่นเหล็กรีดลอยหรือที่เรียกกันติดปากว่าเมทัลชีทนั่นเอง (รับผลิตแผ่นสังกะสี เมตัลชีท) แผ่นเหล็กชนิดนี้นั้นต้องการความแข็งแรง และความสวยงามควบคู่กันไป จึงจำเป็นต้องเคลือบผิวเหล็กด้วยสังกะสีเพื่อป้องกันการเกิดสนิมเหล็ก เพื่อที่จะสามารถนำไปใช้งานในการก่อสร้างต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นแผ่นหลังคา แผ่นฝ้า กันสาด รั้ว หรือใช้ประกอบกับโครงสร้างไม้และโครงสร้างคอนกรีตได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากเคลือบไว้ด้วยสังกะสีทำให้ทนทานต่อสภาพอากาศและความชื้นที่นำไปสู่สนิมเหล็ก

การเคลือบเหล็กด้วยสังกะสีนั้นเป็นอีกหนึ่งวิธีที่ช่วยเพิ่มพูนสมรรถภาพและคุณสมบัติของเหล็กให้สามารถใช้งานได้อย่างหลากหลาย โดยปัจจุบัน วิธีเคลือบสังกะสีที่ได้รับความนิยมในประเทศไทย ได้แก่ การเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อนซึ่งสามารถทำได้อย่างรวดเร็ว ราคาถูก และช่วยให้เหล็กมีความทนทานต่อการเกิดสนิมเหล็กได้เป็นอย่างดี