طلاء القصدير

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
طبقة القصدير الموجودة داخل علبة معدنية

التغليف بالقصدير هو عملية طلاء صفائح الحديد المطاوع أو الفولاذ أو النحاس بطبقة رقيقة من القصدير ، ويُعرف المنتج الناتج باسم الصفيحة القصديرية . ويُستخدم المصطلح أيضاً على نطاق واسع للإشارة إلى عملية طلاء المعدن باللحام قبل عملية اللحام. [ 1 ]

يُستخدم في أغلب الأحيان لمنع الصدأ ، ولكنه يُستخدم أيضًا بشكل شائع على أطراف الأسلاك المجدولة المستخدمة كموصلات كهربائية لمنع الأكسدة (التي تزيد من المقاومة الكهربائية )، ولمنعها من التآكل أو التفكك عند استخدامها في موصلات الأسلاك المختلفة مثل الموصلات اللولبية أو أعمدة الربط أو كتل التوصيل ، حيث يمكن أن تتسبب الخيوط الضالة في حدوث ماس كهربائي .

على الرغم من أن استخدام الصفيح كان أكثر شيوعًا في الماضي، إلا أن استخدامه الأساسي الآن هو صناعة علب الصفيح . في السابق، كان الصفيح يُستخدم في صناعة الأواني الرخيصة، والمقالي، وغيرها من الأدوات المجوفة . وكان هذا النوع من الأدوات يُعرف أيضًا باسم "الأواني الصفيحية" ، وكان صانعوها يُعرفون باسم عمال الصفيح.

تُعرف الصفائح غير المطلية بالقصدير المستخدمة في التصنيع باسم الصفائح السوداء. وهي تُصنع الآن من الفولاذ، إما فولاذ بسمر أو فولاذ الفرن المفتوح. في السابق ، كان يُستخدم الحديد ، وكان من نوعين: حديد الكوك وحديد الفحم ؛ وكان الأخير، لكونه الأفضل، يُغطى بطبقة أثقل من القصدير، وهذه هي أصل مصطلحي "صفائح الكوك" و"صفائح الفحم" اللذين لا يزال يُطلق عليهما اسم جودة الصفيح، على الرغم من أن الحديد لم يعد يُستخدم. كان الصفيح يُستهلك بكميات هائلة في صناعة علب الصفيح التي تُعبأ فيها اللحوم المحفوظة والأسماك والفواكه والبسكويت والسجائر والعديد من المنتجات الأخرى ، وكذلك في صناعة الأدوات المنزلية المختلفة التي يصنعها صانعو الصفيح . [ 2 ]

تاريخ

تُعدّ عملية طلاء الأواني الحديدية بالقصدير لحمايتها من الصدأ ممارسة قديمة. ووفقًا لبلينيوس الأكبر، فقد ابتكرت قبيلة بيتوريجيس الغالية (التي كانت تقطن بالقرب من مدينة بورج الحديثة ) هذه العملية، حيث كانوا يغلون الأواني النحاسية في محلول من القصدير لجعلها تبدو وكأنها مصنوعة من الفضة. [ 3 ] يظهر أول وصف مفصل لهذه العملية في كتاب زوسيموس البانوبوليسي ، الكتاب 6.62، وهو جزء من عمل في الخيمياء كُتب في مصر الرومانية حوالي عام 300 ميلادي. وباستثناء توثيق في إنجلترا في القرن الرابع عشر، لم يُوثّق استخدام هذه العملية مرة أخرى في أوروبا حتى وصفها في كتاب لازاروس إركر " Das Kleine Probierbuch " (1556). [ 4 ]

كانت صناعة الصفيح حكراً على بوهيميا لفترة طويلة ، ولكن في حوالي عام 1620 انتشرت هذه الصناعة إلى ساكسونيا . [ 2 ] ويبدو أن الصفيح كان يُنتج في عشرينيات القرن السابع عشر في مطحنة تابعة (أو تحت رعاية) إيرل ساوثهامبتون، ولكن ليس من الواضح إلى متى استمر ذلك.

كُلِّف أندرو يارانتون ، المهندس والمزارع الإنجليزي ، وأمبروز كراولي (حداد من ستوربريدج ووالد السير أمبروز كراولي الثالث الأكثر شهرة ) بالذهاب إلى ساكسونيا، إن أمكن، لاكتشاف الطرق المستخدمة في صناعة الحديد. [ 2 ] زارا دريسدن عام 1667، واكتشفا كيفية صنعه. وخلال رحلتهما، تلقيا رعاية من عدد من أصحاب مصانع الحديد المحليين ، وأشخاص مرتبطين بمشروع جعل نهر ستور صالحًا للملاحة. في ساكسونيا، كانت تُصنع الصفائح بالطرق، ولكن عندما أجريا تجارب عند عودتهما إلى إنجلترا، حاولا دحرجة الحديد. أدى ذلك إلى قيام اثنين من الرعاة، وهما صاحبا مصانع الحديد فيليب فولي وجوشوا نيوبورو ، ببناء مطحنة جديدة، مطحنة وولفرلي السفلى (أو ورشة الحدادة)، عام 1670. احتوت هذه المطحنة على ثلاث ورش: إحداها مطحنة تقطيع ، والتي ستُستخدم كمطحنة دحرجة ، والأخريان ورشتا حدادة. في عام ١٦٧٨، كان أحدهما يصنع المقالي ، بينما كان الآخر يسحب الصفائح المعدنية المصنوعة في أفران حدادة أخرى. ويُرجّح أن النية كانت درفلة الصفائح ثم تشطيبها بالمطرقة، إلا أن الخطة أُحبطت بسبب تجديد ويليام تشامبرلين لبراءة اختراع مُنحت له ولدود دادلي عام ١٦٦٢. وقد وصف يارانتون براءة الاختراع بأنها "مُلفّقة". [ ٥ ] [ ٦ ]

كان توماس كوك هو عامل تقطيع الحديد في وولفرلي . انتقل توماس كوك آخر، ربما ابنه، إلى بونتيبول وعمل هناك لدى جون هانبري (1664-1734) . [ 7 ] ووفقًا لإدوارد لويد ، بحلول عام 1697، كان لدى جون هانبري مصنع درفلة في بونتيبول لصنع آلات "صفائح بونتيبول". [ 8 ] [ 9 ] زُعم أن هذا المصنع كان مخصصًا لصفائح القصدير، ولكنه كان على الأرجح ينتج صفائح سوداء (غير مطلية بالقصدير) فقط . ومع ذلك، فقد مكّنت هذه الطريقة في درفلة صفائح الحديد باستخدام الأسطوانات من إنتاج صفائح سوداء أكثر تجانسًا مما كان ممكنًا باستخدام طريقة الطرق القديمة ، ونتيجة لذلك، أصبحت صفائح القصدير الإنجليزية معترفًا بها على أنها متفوقة على نظيرتها الألمانية . [ 2 ]

مصنع تريفورست للقصدير ، غلامورغانشاير ، حوالي عام 1840

بدأ ظهور الصفيح لأول مرة في سجلات ميناء غلوستر (التي تسجل التجارة التي تمر عبر غلوستر ، ومعظمها من موانئ قناة بريستول ) في عام 1725. تم شحن الصفيح من نيوبورت، مونموثشاير . [ 10 ] ويأتي هذا مباشرة بعد الظهور الأول ( بالفرنسية ) لكتاب ريومور " مبادئ فن الحديد الأبيض" ، وقبل تقرير عن نشره في إنجلترا.

تبع ذلك إنشاء المزيد من المصانع بعد بضع سنوات، بدايةً في العديد من مناطق صناعة الحديد في إنجلترا وويلز، ثم لاحقًا بشكل رئيسي في جنوب ويلز. في عام 1805، تم إنتاج 80,000 صندوق، وصدر منها 50,000 صندوق. استمرت الصناعة في الانتشار بثبات في إنجلترا، وخاصة في ويلز ، وبعد عام 1834، كان توسعها سريعًا، وأصبحت بريطانيا العظمى المصدر الرئيسي للإمدادات العالمية. في ذلك العام، بلغ إجمالي إنتاجها 180,000 صندوق، يزن  كل منها 108 أرطال (حوالي 50  كيلوغرامًا، بينما يزن الصندوق في أمريكا 100  رطل)، وفي عام 1848 بلغ 420,000 صندوق، وفي عام 1860 وصل إلى 1,700,000 صندوق. لكن بعد ذلك، كان التقدم سريعًا، وبلغ الإنتاج حوالي 2,236,000  رطل في عام 1891. [ 2 ] كانت الولايات المتحدة الأمريكية من أكبر الأسواق، لكن هذا السوق انقطع في عام 1891، عندما تم سن تعريفة ماكينلي الجمركية هناك. تسبب هذا في تقليص كبير في الصناعة البريطانية وهجرة العديد من أولئك الذين لم يعد بإمكانهم العمل في مصانع الصفيح المتبقية إلى أمريكا.

في عام 1891، أنتجت الولايات المتحدة 11,000 طن من الصفيح واستوردت 325,100 طن، لكن في عام 1899، انخفض إنتاجها إلى 360,900 طن، بينما لم تستورد سوى 63,500 طن (معظمها لإعادة التصدير). وتأثرت الصادرات البريطانية سلبًا بتعريفة دينجلي الجمركية، التي قضت على ميزة الصفيح الويلزي على ساحل المحيط الهادئ الأمريكي. [ 11 ] وبحلول عام 1900، ارتفع الإنتاج إلى أكثر من 849 مليون  رطل، منها أكثر من 141 مليون  رطل من الصفيح الويلزي. وبلغ إجمالي الواردات في ذلك العام 135,264,881  رطلًا فقط. وفي السنوات اللاحقة، انخفض الإنتاج الأمريكي مجددًا، وفي عام 1907، لم تكن سوى 20% من مصانع الصفيح الأمريكية تعمل، بينما بلغ الإنتاج البريطاني 14 مليون صندوق. [ 2 ]

رغم هذه الضربة، استمرت الصناعة، ولكن على نطاق أضيق. ومع ذلك، كان لا يزال هناك 518 مصنعًا قيد التشغيل في عام 1937، منها 224 مصنعًا تابعة لشركة ريتشارد توماس وشركاه. إلا أن مصانع التعبئة التقليدية قد حلت محلها مصانع التغليف المحسّنة، والتي بنتها شركة ريتشارد توماس وشركاه في بريطانيا العظمى في أواخر ثلاثينيات القرن العشرين. وقد جعلت مصانع التغليف القديمة مصانع التغليف عتيقة، وأُغلقت آخرها في ستينيات القرن العشرين تقريبًا.

أساليب إنتاج الألواح

عملية مطحنة التعبئة

تبدأ عملية تشكيل الألواح المعدنية بقضيب من القصدير ، وهو قضيب مسطح مسحوب يُشترى عادةً من مصانع الحديد أو الصلب . قد يكون قضيب القصدير من الحديد المطاوع أو الفولاذ الطري . يجب أن يكون المقطع العرضي للقضيب دقيقًا في الحجم، لأنه يحدد طول وسماكة الألواح النهائية. يُقطع القضيب إلى الطول الصحيح لصنع اللوح بالحجم المطلوب. على سبيل المثال، إذا رُغِبَ في لوح بأبعاد 14 بوصة × 20 بوصة (360 مم × 510 مم) ، يُقطع قضيب القصدير إلى طول وعرض يقبلان القسمة على 14 و20. ثم يُلف القضيب ويُطوى على نفسه مرتين، ويعتمد عدد مرات الطي على حجم قضيب القصدير والسماكة النهائية. إذا كان قضيب القصدير الأولي بأبعاد 20 بوصة × 56 بوصة (510 مم × 1420 مم) ، فيجب تشطيبه على الأقل على أربع طبقات ، أو طيه مرتين، وإذا لزم سمك رقيق، فيمكن تشطيبه على ثماني طبقات ، أو طيه ثلاث مرات. يُسخّن قضيب القصدير بعد ذلك حتى يصبح لونه أحمر باهتًا ، ويُمرر خمس أو ست مرات عبر أسطوانات التخشين. بين كل تمريرة، تُمرر الصفيحة فوق (أو حول) الأسطوانات، وتُضيّق الفجوة بين الأسطوانات بواسطة برغي. ثم تُسخّن الصفيحة مرة أخرى وتُمرر عبر أسطوانات التشطيب. [ 12 ]            

إذا لم يتم الانتهاء من تشكيل الصفيحة بشكل فردي ، أو دون طيها مرتين، تُطوى مرتين في آلة ضغط . تشبه آلة الضغط طاولةً يُطوى نصف سطحها فوق النصف الآخر، ثم تُضغط الصفيحة المطوية لتسطيح الطرف الملفوف بحيث يتناسب مع البكرات. بعد ذلك، تُسخن الصفيحة مرة أخرى للدرفلة. تُكرر هذه العملية حتى الوصول إلى الشكل الهندسي المطلوب. تجدر الإشارة إلى أنه إذا لزم طي الصفيحة أكثر من مرة، يُقص الطرف الملفوف. ثم تُترك العبوة لتبرد. بعد أن تبرد، تُقص العبوة لتصبح أصغر قليلاً من الأبعاد النهائية، وتُفصل الصفائح باستخدام فتاحات . [ 13 ]

في هذه المرحلة، تكون الصفائح مغطاة بالقشور ، ويجب معالجتها بالتخليل . تتضمن هذه العملية غمر الصفائح في حمض الكبريتيك لمدة خمس دقائق. يحوّل التخليل القشور إلى مادة لزجة خضراء داكنة تُزال عن طريق التلدين. تُلدّن الصفائح لمدة عشر ساعات تقريبًا، ثم تُترك لتبرد ببطء. تُعرف هذه الصفائح في هذه المرحلة باسم الصفائح السوداء المُخلّلة والمُلدّنة . كانت هذه الصفائح تُباع عادةً لأغراض الختم والتزجيج . [ 14 ]

بعد ذلك، تصبح الصفائح خشنة وغير مستقيمة، لذا تُدرفل على البارد عدة مرات. تُطيل عملية الدرفلة الصفائح إلى أبعادها النهائية. ثم تُخضع لعملية تلدين أخرى لإزالة أي تصلب ناتج عن الإجهاد . تُسمى هذه الصفائح بالصفائح السوداء المُخلّلة، والمدرفلة على البارد، والمُلدّنة جيدًا (الصفائح السوداء p. cr. و ca.). وللحصول على نظافة مثالية، تُخلّل الصفائح مرة أخرى في حمض كبريتيك مخفف . وأخيرًا، تُشطف وتُخزن في الماء حتى تصبح جاهزة للطلاء بالقصدير. [ 15 ]

تتكون مجموعة التغطية بالقصدير من وعاء واحد على الأقل من القصدير المنصهر، يعلوه مُذيب كلوريد الزنك ، ووعاء للزيت. يعمل المُذيب على تجفيف الصفيحة وتهيئتها لالتصاق القصدير. في حال استخدام وعاء قصدير ثانٍ، يُسمى وعاء الغسيل ، فإنه يحتوي على قصدير بدرجة حرارة منخفضة. يليه وعاء الزيت الذي يحتوي على الزيت وآلة التغطية بالقصدير . تحتوي آلة التغطية بالقصدير على بكرتين صغيرتين متصلتين بنابض، بحيث تضغط البكرتان على أي قصدير زائد عند إدخال الصفيحة المغطاة بالقصدير. يمكن ضبط قوة النابض في آلة التغطية بالقصدير للحصول على سماكات مختلفة من القصدير. أخيرًا، يُنظف الزيت بنخالة ناعمة ويُزال الغبار. [ 16 ] [ 17 ]

يصف هذا النص العملية كما تم استخدامها خلال القرن العشرين. وقد ازدادت العملية تعقيدًا بمرور الوقت، إذ تبيّن أن إضافة إجراءات أخرى تُحسّن الجودة. ومن الواضح أن ممارسة الدرفلة على الساخن ثم على البارد تعود إلى بدايات صناعة الصفيح، حيث امتلكت مصانع عائلة نايت للصفيح (منذ تأسيسها حوالي عام 1740) مصنعين للدرفلة، أحدهما في برينجوود (غرب لودلو) لإنتاج الصفيح الأسود ، والآخر مصنع الصفيح في ميتون (الذي أصبح الآن جزءًا من ستوربورت ، على ما يبدو للمراحل اللاحقة). [ 18 ]

مطحنة الحبوب

لم تكن مصانع الدرفلة الساخنة المبكرة تنتج شرائط مناسبة للتغطية بالقصدير، ولكن في عام 1929 بدأ استخدام الدرفلة الباردة لتقليل سمك الشريط بشكل أكبر، مما جعل التغطية بالقصدير ممكنة. ثم تم تغطية الصفيحة بالقصدير باستخدام العملية الموضحة أعلاه.

عمليات التغطية بالقصدير

هناك عمليتان لطلاء الصفائح السوداء بالقصدير: الغمس الساخن والطلاء الكهربائي .

الغمس الساخن

عملية غمس القصدير الساخن هي عملية غمر جزء في حمام من القصدير المنصهر النقي عند درجة حرارة أكبر من 450  درجة فهرنهايت أو 232  درجة مئوية.

تُصنع صفائح القصدير بتقنية الغمس الساخن عن طريق الدرفلة الباردة للفولاذ أو الحديد، ثم التخليل لإزالة أي قشور ، ثم التلدين لإزالة أي تصلب ناتج عن الإجهاد ، ثم تغطيتها بطبقة رقيقة من القصدير . في الأصل، كان يتم ذلك بإنتاج صفائح فردية أو عبوات صغيرة، وهو ما عُرف بعملية مصانع التعبئة . في أواخر عشرينيات القرن العشرين، بدأت مصانع الشرائح تحل محل مصانع التعبئة، لقدرتها على إنتاج الصفائح الخام بكميات أكبر وبتكلفة أقل.

الطلاء الكهربائي

في عملية الطلاء الكهربائي، يُوضع الجسم المراد طلاؤه في وعاء يحتوي على محلول من واحد أو أكثر من أملاح القصدير. يُوصل الجسم بدائرة كهربائية ، مُشكلاً المهبط (القطب السالب) للدائرة، بينما يُشكل قطب كهربائي، عادةً من نفس المعدن المراد طلاؤه، المصعد ( القطب الموجب). عند مرور تيار كهربائي في الدائرة، تنجذب أيونات المعدن الموجودة في المحلول إلى الجسم. وللحصول على سطح أملس ولامع، تُسخن الصفيحة المطلية كهربائياً لفترة وجيزة فوق درجة انصهار القصدير. بعد ذلك، يُطلى معظم الفولاذ المطلي بالقصدير المُصنّع اليوم بطبقة رقيقة جداً من الكروم لمنع بهتان السطح الناتج عن أكسدة القصدير.

البدائل

  • تُشبه صفائح التيرن صفائح القصدير، إلا أن حوضها ليس من القصدير، بل من مزيج من القصدير والرصاص ، حيث يشكل الرصاص 7.59% من إجماليها. ويُشتق اسمها من كلمة "terne" التي تعني باهت أو متآكل . بدأ إنتاج صفائح التيرن في إنجلترا في منتصف القرن التاسع عشر تقريبًا، وانتشر استخدامها على نطاق واسع في الولايات المتحدة لأغراض التسقيف. [ 2 ] وشملت استخداماتها الأخرى خزانات الوقود وعدادات الغاز. أُغلق آخر مصنع لصفائح التيرن في بروكمور، غرب ميدلاندز في المملكة المتحدة عام 2006.
  • في العديد من الأغراض، استُبدلت الأواني المصنوعة من الصفيح بأواني مجلفنة ( مطلية بالزنك )، باستثناء الطهي، لأن الزنك قد يكون سامًا. يحمي الزنك الحديد كهربائيًا ، أي أنه يتأكسد ويتحول إلى مسحوق أبيض ليحافظ على الحديد، بينما لا يحمي القصدير الحديد إلا إذا بقي سطحه سليمًا، إذ يستهلك الزنك الحديد غير المحمي كهربائيًا ليحافظ على نفسه.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "اللحام - التغطية بالقصدير" . كلية الإعلام . نيوزيلندا: ويفلينث ميديا. مؤرشف من الأصل في 20 أغسطس 2018. تم الاطلاع عليه في 20 أغسطس 2018 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 تشيشولم 1911 .
  3. ↑ بليني، التاريخ الطبيعي 24.162
  4. ↑ ويلتر 2019 .
  5. ↑ براون 1988 ، الصفحات 42-48 
  6. ↑ كينغ 1988 ، الصفحات 104-113 
  7. ↑ كينغ 1988 ، ص 109 
  8. ↑ شوبرت، جون رودولف ثيودور (1 يناير 1957). تاريخ صناعة الحديد والصلب البريطانية من حوالي 450 قبل الميلاد إلى 1775 ميلادي (الطبعة الأولى ). لندن، إنجلترا : روتليدج وكيجان بول . ص 429. LCCN 58002989. OCLC 2536148. OL 6243330M .     
  9. ↑ مينشينتون 1957 ، ص 10. 
  10. ↑ تم استخراج البيانات من DP Hussey et al.، قاعدة بيانات كتب ميناء غلوستر (CD-ROM، جامعة ولفرهامبتون 1995).
  11. ↑ مينشينتون 1957 ، ص 67-68. 
  12. ^ تريجونينج 1901 ، ص 1278–1279 . 
  13. ^ تريجونينج 1901 ، ص 1279-1280 . 
  14. ^ تريجونينج 1901 ، ص 1280–1281 . 
  15. ↑ تريجونينج 1901 ، ص 1281 . 
  16. ^ تريجونينج 1901 ، ص 1281–1282 . 
  17. ↑ مينشينتون 1957 ، ص 250-3. 
  18. ↑ إنس، لورانس (1 أكتوبر 1991). عائلة نايت وصناعة الحديد البريطانية، 1695-1902 . برمنغهام، إنجلترا: منشورات فيريك. ISBN 978-0951816509. OCLC 60028177 . OL 18394856M .  

فهرس

  • براون ، بي جيه (1988)، "أندرو يارانتون وصناعة الصفيح البريطانية"، علم المعادن التاريخي ، المجلد  22، العدد  1، الصفحات 42-48 
  • تتضمن هذه المقالة نصًا من منشور أصبح الآن ملكًا عامًا : تشيشولم، هيو ، محرر (1911). " الصفائح القصديرية والصفائح التيرنية ". الموسوعة البريطانية . المجلد 26 ( الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج. ص 1000.     
  • كينغ، بي دبليو ( 1988)، "مطحنة وولفرلي السفلى وبدايات صناعة الصفيح"، علم المعادن التاريخي ، المجلد  22، العدد  2، الصفحات 104-113 
  • مينشينتون، دبليو دبليو (1957)، صناعة الصفيح البريطانية: تاريخ ، مطبعة كلارندون، أكسفورد
  • تريجونينج، دبليو إتش (1901)، "وقائع - مؤسسة المهندسين الميكانيكيين، الأجزاء 3-5" ، في مؤسسة المهندسين الميكانيكيين (بريطانيا العظمى) (محرر)، صناعة الصفيح ، المؤسسة من خلال منشورات الهندسة الميكانيكية المحدودة، الصفحات 1273-1282 
  • ويلتر، جيه-إم. (2019). "الطلاء بالقصدير التلامسي: تقنية طلاء عمرها آلاف السنين". علم الآثار . 61 (4): 906-920 . Bibcode : 2019Archa..61..906W . doi : 10.1111/arcm.12454 . S2CID 134869188 . 

للمزيد من القراءة

  1. FW Gibbs, 'The rise of the tinplate industry' Annals of Science 6 (1950), 390ff; 7(1) (1951), 25ff; 43ff; 113ff.
  • ب. جينكينز، " عشرون في أربعة عشر": تاريخ صناعة الصفيح في جنوب ويلز 1700-1961 (جومر، لانديسول، ديفيد 1995).
  • DA Irwin, 'هل ساهمت التعريفات الجمركية الأمريكية في أواخر القرن التاسع عشر في تعزيز الصناعات الناشئة؟ أدلة من صناعة الصفيح' (ورقة عمل NBER رقم 6835 1998)