การ ชุบซิงค์ ป้องกันสนิม: หลักการทำงานและปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี

การ ชุบซิงค์ (Zinc Electroplating) เป็นวิธีป้องกันสนิมที่นิยมมากในงานอุตสาหกรรม เพราะช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนโลหะ ทำให้ทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น สารเคมี หรือไอเกลือได้ดีขึ้น ชิ้นงานที่ชุบแล้วดูเงางาม ดูแลรักษาง่าย และพร้อมสำหรับการนำไปใช้งานต่อในสายการผลิต

การ ชุบซิงค์ ทำงานอย่างไร?

ในกระบวนการ ชุบซิงค์ ด้วยไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะเป็นตัว “ขับเคลื่อน” ให้ไอออนซิงค์ (Zn²⁺) ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ เคลื่อนที่ไปเคลือบลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วนโลหะ

เป้าหมายหลักคือการสร้าง “ชั้นเคลือบซิงค์” ที่ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกัน ให้โลหะพื้นฐาน (เช่น เหล็ก) ไม่สัมผัสกับอากาศและความชื้นโดยตรง ลดโอกาสเกิดสนิมและการกัดกร่อนเมื่อใช้งานไปนาน ๆ

ข้อดีของชั้นซิงค์ คือ

• ช่วยป้องกันการกัดกร่อน (Corrosion Protection)
• ทำหน้าที่เป็นโลหะสละตัว (Sacrificial Anode) ยอมสึกกร่อนแทนเหล็ก
• สามารถปรับสีกับผิวได้ด้วยการเคลือบโครเมต เช่น สีขาว, สีรุ้ง, สีเหลือง ฯลฯ

ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีในการ ชุบซิงค์

หัวใจของการ ชุบซิงค์ แบบใช้ไฟฟ้า คือ “ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี” (Electrochemical Reaction) ระหว่างแอโนด แคโทด และสารละลายอิเล็กโทรไลต์

ที่แอโนด (Anode) – โลหะซิงค์ถูกออกซิไดซ์

ที่ขั้วบวกซึ่งทำจากซิงค์ จะเกิดการออกซิเดชัน (การสูญเสียอิเล็กตรอน) ดังสมการ

Zn (s) → Zn²⁺ + 2e⁻

ซิงค์โลหะ (Zn) จะละลายกลายเป็นไอออน Zn²⁺ ลงไปในอ่างชุบ พร้อมปล่อยอิเล็กตรอน 2 ตัว

ที่แคโทด (Cathode) – การรีดิวซ์และการเคลือบชั้นซิงค์

ชิ้นงานโลหะของเราคือ “แคโทด” ซึ่งมีประจุลบ เมื่อไอออนซิงค์ Zn²⁺ เคลื่อนที่มาถึงผิวแคโทด จะเกิดปฏิกิริยารับอิเล็กตรอน (รีดักชัน) ตามสมการ

Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn (s)

ไอออน Zn²⁺ จะรับอิเล็กตรอนและกลายเป็นโลหะซิงค์ (Zn) เคลือบเป็นชั้นบาง ๆ อย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวชิ้นงาน

ด้วยกลไกนี้เอง ทำให้เราสามารถควบคุมความหนา ความสม่ำเสมอ และคุณภาพของชั้นเคลือบได้ ผ่านการปรับกระแสไฟ เวลา และสภาพน้ำยาในอ่างชุบ

ทำไมการ ชุบซิงค์ จึงป้องกันสนิมได้ดี?

ชั้นซิงค์ทำหน้าที่ป้องกันสนิมได้ 2 แบบหลัก ๆ คือ

1. ป้องกันเชิงเกราะ (Barrier Protection)
   ชั้นซิงค์เคลือบปิดผิวเหล็ก ไม่ให้เหล็กสัมผัสกับอากาศและความชื้นโดยตรง ทำให้กระบวนการเกิดสนิม (การเกิดเหล็กออกไซด์) เกิดได้ยากขึ้นมาก
2. ป้องกันเชิงสละตัว (Sacrificial Protection)
   ซิงค์เป็นโลหะที่ “ยอมสึกก่อนเหล็ก” เมื่อระบบมีการกัดกร่อน ซิงค์จะทำหน้าที่เป็นแอโนดสละตัว (Sacrificial Anode) กัดกร่อนตัวเองแทนเหล็ก ส่งผลให้เหล็กด้านในยังคงสภาพดีอยู่ได้นานขึ้น

ด้วยเหตุนี้ การ ชุบซิงค์ จึงเป็นหนึ่งในวิธีป้องกันสนิมที่คุ้มค่า และเหมาะกับงานอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น

• ชิ้นส่วนยานยนต์
• ชิ้นส่วนเครื่องจักร
• สกรู น็อต แหวนรอง และฟาสเทนเนอร์ต่าง ๆ
• ชิ้นส่วนโครงสร้างเหล็กที่ต้องเจอสภาพแวดล้อมรุนแรง