เหล็กชุบกัลวาไนซ์ คืออะไร แตกต่างจากเหล็กทั่วไปอย่างไร

โครงสร้างเหล็กถือเป็นลักษณะโครงสร้างที่นิยมใช้งานในหลากหลายวัตถุประสงค์ เนื่องจากมีความแข็งแรงสูง ทนทาน และรับน้ำหนักได้ดี แต่โครงสร้างเหล็กมีหนึ่งในข้อจำกัด ซึ่งก็คือการเกิดสนิม ที่เกิดจากการกัดกร่อนของสารเคมีหรือสภาพแวดล้อม และส่งผลต่อความแข็งแรงของโครงสร้างในระยะยาวได้ ดังนั้น การชุบโลหะเพื่อป้องกันสนิมจึงเป็นอีกหนึ่งสิ่งที่สำคัญเพื่อความปลอดภัย

โดยหนึ่งในวิธีการชุบผิวโลหะที่นิยมใช้งาน คือ การชุบสังกะสี หรือกัลวาไนซ์ ซึ่งมีคุณสมบัติในการป้องกันสนิมที่ดี และช่วยยืดอายุการใช้งานโลหะให้ยาวนานยิ่งขึ้น ในบทความนี้จะพามาทำความรู้จักว่าเหล็กกัลวาไนซ์ คืออะไร ทำไมถึงนิยมใช้งานในอุตสาหกรรม พร้อมข้อดีและข้อเสียเพื่อประกอบการพิจารณาก่อนเลือกใช้เหล็กประเภทนี้

กัลวาไนซ์ คืออะไร

Galvanized คือ กระบวนการเคลือบผิวเหล็กด้วยสังกะสี โดยอาศัยคุณสมบัติของสังกะสีที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าเหล็ก เมื่อเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน สังกะสีจะทำหน้าที่เป็นขั้วบวก (Anode) และถูกกัดกร่อนแทนเหล็กซึ่งเป็นขั้วลบ (Cathode) ทำให้เนื้อเหล็กไม่เกิดสนิม หลังจากการชุบ สังกะสีจะทำปฏิกิริยากับเหล็ก เกิดเป็นชั้นโลหะผสมที่มีลักษณะเป็นผลึกดอกไม้ (Spangle) ขนาดต่าง ๆ กัน

ประเภทของการชุบ Galvanized ที่มักพบบ่อย ๆ

โดยทั่วไปแล้วการชุบสังกะสีหรือชุบกัลวาไนซ์จะนิยมใช้งานอยู่สองแบบหลัก ๆ ได้แก่

• การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (Hot-Dip Galvanizing)

การชุบสังกะสีจุ่มร้อน หรือชุบฮอตดิปกัลวาไนซ์ คือการนำเหล็กจุ่มลงไปในสังกะสีร้อนที่หลอมเหลว ทำให้สังกะสีเคลือบเนื้อโลหะเมื่อเย็นตัวลง โดยมีความหนาตั้งแต่ 45 – 100 ไมครอน ขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่นเหล็ก ตัวอย่างเช่น ตามมาตรฐาน ASTM A123 กำหนดว่า เหล็กที่มีความหนา 1.5 มม. ต้องเคลือบสังกะสีหนาอย่างน้อย 45 ไมครอน เป็นต้น

การชุบ Hot-Dip Galvanizing มีข้อดีคือดูแลรักษาได้ง่าย ชั้นสังกะสีที่เคลือบจะมีความหนาแน่นสูง ทำให้ป้องกันสนิมได้ดี อีกทั้งยังมีต้นทุนในการผลิตไม่สูงมากจนเกินไป ทำให้นิยมใช้วิธีนี้ในการเคลือบผิวเป็นหลัก แต่ก็มีข้อจำกัดเล็กน้อยคือ การชุบประเภทนี้จะเกิดผลึกดอกไม้ที่ทำให้พื้นผิวภายนอกดูไม่สวยงามได้ จึงเหมาะกับงานที่เน้นความแข็งแรง เช่น ราง Cable Tray, ราง Cable Ladder สำหรับใช้กลางแจ้ง เป็นต้น

• การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า (Electrogalvanizing)

การชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า เป็นการนำเหล็กจุ่มลงในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่มีไอออนของสังกะสี และปล่อยกระแสไฟฟ้าไปยังชิ้นงานโลหะ ทำให้ไอออนของสังกะสีเคลื่อนตัวและเกาะกับพื้นผิวโลหะจนกลายเป็นชั้นสังกะสีที่เคลือบผิวไว้ สามารถควบคุมความหนาของชั้นสังกะสีได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากเป็นการควบคุมปริมาณไอออนของสังกะสีด้วยกระแสไฟฟ้า ซึ่งแตกต่างจากวิธีชุบสังกะสีจุ่มร้อนที่ใช้การจุ่มชิ้นงานลงในสังกะสีหลอมเหลว

ข้อดีของชิ้นงานโลหะที่ชุบสังกะสีด้วยวิธีนี้คือ จะมีชั้นเคลือบผิวที่เรียบเนียน สวยงาม  และเหมาะกับชิ้นงานที่มีมุมอับหรือจุดที่เข้าถึงได้ยาก แต่มีข้อเสียคือใช้ต้นทุนที่สูงกว่า  อีกทั้งชั้นเคลือบจะมีความหนาน้อยกว่าแบบสังกะสีจุ่มร้อน ทำให้ทนต่อการกัดกร่อนและการกระแทกได้น้อยกว่า

ข้อดีของการชุบ Galvanized

การชุบ Hot-Dip Galvanized คือหนึ่งในวิธีเคลือบผิวโลหะที่ได้รับความนิยมสูง เพราะมีข้อดีหลากหลายประการ ไม่ว่าจะเป็น

• ป้องกันสนิมได้ดี: ชั้นสังกะสีนอกจากจะช่วยป้องกันเนื้อโลหะไม่ให้สัมผัสกับความชื้น อากาศ หรือสารเคมีที่มีฤทธิ์ในการกัดกร่อนแล้ว ยังทำหน้าที่ป้องกันโดยถูกกัดกร่อนแทนเหล็กตามหลักการป้องกันสนิมแบบแคโทดิก จึงช่วยป้องกันชิ้นงานไม่ให้เกิดสนิมได้
• ทนทานต่อสภาพแวดล้อม: โลหะชุบกัลวาไนซ์ยังทนทานต่อสภาพแวดล้อมภายนอก ทั้งแสงแดด ฝน และสิ่งสกปรกอื่น ๆ ทำให้เกิดความเสียหายหรือผุพังได้ยากกว่าโลหะประเภทอื่น
• อายุการใช้งานยาวนาน: ชิ้นงานโลหะ HDG มีอายุการใช้งานโดยเฉลี่ยมากกว่า 50 ปีขึ้นไป และในบางสภาวะแวดล้อมอาจใช้งานได้นานถึง 100 ปี จึงช่วยลดค่าใช้จ่ายในการซ่อมบำรุงได้เป็นอย่างดี

กัลวาไนซ์ ข้อเสียที่ควรรู้

แม้ว่าโลหะชุบกัลวาไนซ์ คือโลหะที่มีความแข็งแรงทนทานสูง และมีประโยชน์มากมายสำหรับงานโครงสร้าง แต่ก็มีข้อจำกัดบางอย่างที่ควรรู้ ได้แก่

• ต้นทุนการผลิตสูง: การผลิตเหล็กกัลวาไนซ์จำเป็นต้องใช้เวลาและมีขั้นตอนที่มากกว่าชิ้นงานโลหะทั่วไป ทำให้มีค่าใช้จ่ายที่สูงกว่า
• รับน้ำหนักได้ไม่มาก: ชิ้นงานที่ผ่านกระบวนการชุบกัลวาไนซ์ แม้จะมีความทนทานต่อการกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อมมากกว่าเหล็กทั่วไป แต่ในกรณีที่ใช้เหล็กบางเคลือบสังกะสีเพื่อให้น้ำหนักเบา อาจทำให้รับน้ำหนักโครงสร้างได้น้อยกว่า เนื่องจากการเคลือบสังกะสีไม่ได้เพิ่มความแข็งแรงเชิงโครงสร้างให้กับเหล็ก
• มีโอกาสเกิดสนิมขาวได้: สนิมขาว เป็นสนิมที่พบในโลหะชุบกัลวาไนซ์โดยเฉพาะ จะเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับความชื้นสูง และอากาศถ่ายเทไม่สะดวก ทำให้เกิดเป็นคราบขาวที่เกาะบนพื้นผิว แม้สนิมขาวจะไม่ส่งผลต่อความแข็งแรง แต่หากไม่ทำความสะอาด อาจทำให้พื้นผิวเกิดการเสื่อมสภาพและในระยะยาวอาจเกิดสนิมแดงที่สามารถกัดกร่อนได้

Galvanized ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมใดบ้าง?

ด้วยข้อดีด้านความแข็งแรง ทนทานต่อสภาพแวดล้อม โลหะชุบกัลวาไนซ์จึงถูกนำมาใช้งานในหลาย ๆ อุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็น

• อุตสาหกรรมก่อสร้าง: เหล็กกัลวาไนซ์นิยมใช้กับงานโครงสร้างที่ต้องสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอก เช่น หลังคาเมทัลชีท เสา คาน รางระบายน้ำฝน โครงหลังคาโรงรถ  รวมไปถึงรางเดินสายไฟทั้งภายในและภายนอกอาคารอย่างราง Wireway และราง  Cable Tray เพราะจะช่วยลดโอกาสในการเกิดสนิม และมีอายุใช้งานที่ยาวนานกว่า 
• อุตสาหกรรมยานยนต์: โลหะชุบ Hot-Dip Galvanized มักนำมาผลิตเป็นชิ้นส่วนตัวถังรถยนต์หรือเฟรมรถจักรยานยนต์ ที่ต้องการความแข็งแรง ทนทานต่อการกัดกร่อน และมีน้ำหนักที่เหมาะสม  รวมถึงชิ้นส่วนอื่น ๆ อย่างช่วงล่างหรือท่อไอเสีย
• อุตสาหกรรมการเกษตร: โลหะชุบกัลวาไนซ์มีความแข็งแรงสูง จึงมักใช้ทำอุปกรณ์การเกษตรต่าง ๆ เช่น กรรไกรตัดหญ้า เคียวเกี่ยวข้าว อุปกรณ์ภายในเครื่องจักรกลทางการเกษตร เพื่อประหยัดต้นทุนและป้องกันสนิมขณะใช้งาน
• งานอื่น ๆ: เหล็กชุบ Galvanized ยังนำมาผลิตเป็นโครงสร้างเหล็กอื่น ๆ อาทิ โครงป้ายโฆษณา เฟอร์นิเจอร์เหล็ก และอุปกรณ์ขนาดเล็กอย่างนอต สกรู ตะปู เป็นต้น

โดยสรุปแล้ว โลหะชุบ Hot-Dip Galvanized คือหนึ่งทางเลือกสำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องการโครงสร้างเหล็กที่แข็งแรง ทนทานต่อการกัดกร่อนและความชื้นได้ดี โดยเฉพาะโครงสร้างภายนอกที่ต้องเผชิญกับแสงแดด ละอองฝน หรือสิ่งสกปรกต่าง ๆ อยู่บ่อยครั้ง การเลือกใช้อุปกรณ์ที่ชุบกัลวาไนซ์ จะช่วยยืดอายุการใช้งานและเพิ่มความปลอดภัยให้กับงานโครงสร้างภายนอก ลดต้นทุนในการซ่อมบำรุง และลดความเสี่ยงจากสนิมและการกัดกร่อน

มองหารางไฟคุณภาพดี ตอบโจทย์การใช้งานทั้งภายในและภายนอก ขอแนะนำ รางไฟ KJL รุ่น Heavy Duty Series ผ่านกระบวนการชุบฮอตดิปกัลวาไนซ์ ที่ความหนาเฉลี่ย 45 – 60 ไมครอน อ้างอิงมาตรฐาน ASTM A123 / A123M แข็งแรง ทนทุกสภาพแวดล้อม มีให้เลือกทั้งรางวายเวย์ รางเคเบิ้ลเทรย์ รางเคเบิ้ลแลดเดอร์ พร้อมชิ้นส่วนข้อต่อและอุปกรณ์เสริมครบชุด