Mạ kẽm nhúng nóng và mạ kẽm lạnh khác nhau chủ yếu ở phương pháp ứng dụng và mức độ bảo vệ mà chúng mang lại. Lựa chọn cuối cùng cho kỹ thuật mạ phù hợp sẽ giúp tìm ra sự cân bằng tối ưu giữa chi phí và hiệu suất.

Tác động phá hủy của sự ăn mòn kim loại đã được biết đến từ nhiều thế kỷ. Trong thời đại mà kim loại được sử dụng làm vật liệu xây dựng, con người đã không ngừng tìm cách cải thiện tuổi thọ của nó trong môi trường ăn mòn. Một trong những kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất để bảo vệ kim loại (chủ yếu là thép) là mạ kẽm.

 

Năm 1742, nhà hóa học Melouin phát hiện ra rằng có thể phủ kẽm lên sắt bằng cách nhúng nó vào kẽm nóng chảy. Khám phá này đã gây ra một làn sóng nghiên cứu trong cộng đồng khoa học và đặt nền móng cho việc mạ điện. Năm 1780, nhà vật lý người Ý, Luigi Galvani, người được đặt tên cho quá trình này, đã quan sát thấy sự tiếp xúc giữa hai kim loại khác nhau tạo ra một dòng điện chạy qua. Theo thời gian, sự hiểu biết về mạ đã được cải thiện đáng kể và đến năm 1850, ngành công nghiệp mạ kẽm của Anh đã sử dụng 10.000 tấn kẽm hàng năm để bảo vệ sắt. Đây là sự ra đời của một ngành công nghiệp tiếp tục phát triển cho đến ngày nay.

 

Thép mạ kẽm đóng một vai trò thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Nó thường được sử dụng trong một số lĩnh vực bao gồm xây dựng, giao thông vận tải, nông nghiệp và sản xuất điện. Có hai phương pháp chính để mạ thép; đó là mạ kẽm nhúng nóng và mạ kẽm lạnh. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét hai phương pháp mạ này và thảo luận về sự khác biệt của các kỹ thuật này.

 

Mạ kẽm là gì?

Ở khái niệm đơn giản nhất, mạ kẽm là áp dụng lớp phủ kẽm lên bề mặt kim loại (thường là thép hoặc sắt). Nó chủ yếu được sử dụng như một biện pháp bảo vệ để chống ăn mòn và nói rộng ra là tăng tuổi thọ sử dụng của bộ phận kim loại được bảo vệ. Khi được đưa đúng cách lên trên bề mặt thép, lớp phủ kẽm cung cấp hai loại bảo vệ chính: bảo vệ rào cản và bảo vệ điện từ.

 

Bảo vệ rào cản

Khi lớp phủ kẽm được phủ lên bề mặt, nó khô và cứng lại để tạo thành lớp oxit kẽm bảo vệ không thấm vào không khí và độ ẩm, do đó loại bỏ một trong những thành phần cần thiết cho sự ăn mòn xảy ra – chất điện phân. Bởi vì lớp nền thép bên dưới không thể tiếp xúc với không khí hoặc độ ẩm bên ngoài nên sẽ ngăn chặn được sự ăn mòn thêm.

 

Bảo vệ điện từ

Tuy nhiên, mạ kẽm được biết đến nhiều nhất với phương pháp bảo vệ cùng tên. Bảo vệ mạ điện, còn được gọi là bảo vệ cathode, bảo vệ lớp nền thép bên dưới bằng cách ăn mòn tốt hơn, do đó hy sinh chính nó trong quá trình này. Loại bảo vệ này đặc biệt hữu ích trong các trường hợp thép được bảo vệ có thể bị lộ do trầy xước, vết cắt, vết lõm hoặc hư hỏng lớp phủ.

 

Vì kẽm là kim loại có độ âm điện và phản ứng cao nên nó sẽ đảm nhận vai trò của cực dương, do đó sẽ bị ăn mòn đầu tiên trong trường hợp thép liền kề không được bảo vệ. Kẽm sẽ tiếp tục cung cấp khả năng bảo vệ điện cho đến khi lớp phủ được tiêu thụ hoàn toàn.

 

Mạ kẽm nhúng nóng

Mạ kẽm nhúng nóng là một trong những hình thức mạ kẽm phổ biến nhất. Quá trình này đòi hỏi phải phủ một vật thể bằng sắt hoặc thép bằng cách ngâm nó vào bể kẽm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 840°F (449°C). Sau khi lấy ra khỏi bể, lớp mạ kẽm bên ngoài sắt hoặc thép sẽ phản ứng với oxy trong khí quyển để tạo thành oxit kẽm (ZnO).

 

Kẽm oxit tiếp tục phản ứng với carbon dioxide để tạo thành lớp bảo vệ được gọi là kẽm cacbonat (ZnCO3). Lớp màng màu xám xỉn này tương đối ổn định và bám chặt vào bề mặt sắt hoặc thép. Trong mạ kẽm nhúng nóng, kẽm liên kết hóa học và trở thành một phần của thép được bảo vệ.

 

Mặc dù khái niệm mạ kẽm nhúng nóng có vẻ đơn giản nhưng quy trình này bao gồm một số bước quan trọng. Đầu tiên, thép trải qua ba giai đoạn làm sạch để chuẩn bị bề mặt cho quá trình mạ kẽm; đây là những chất tẩy dầu mỡ, tẩy rửa và trợ dung. Tẩy dầu mỡ được sử dụng để loại bỏ bụi bẩn, dầu và các chất cặn hữu cơ khác; dung dịch axit nhẹ, hoặc tẩy gỉ, ăn mòn thép và loại bỏ vảy cán và oxit sắt; và chất trợ dung tiếp tục loại bỏ bất kỳ ôxit nào và phủ lên thép một lớp bảo vệ ngăn chặn sự hình thành các ôxit tiếp theo trên bề mặt thép trước khi mạ điện.

 

Sau khi quá trình làm sạch hoàn tất và cấu trúc đã khô, vật liệu mạ sẵn sàng để được ngâm vào bể kẽm nóng chảy. Kẽm nóng chảy chảy vào và xung quanh vật thể bằng sắt hoặc thép, do đó phủ kỹ lưỡng để bảo vệ mọi bề mặt. Vật liệu mạ sau đó được lấy ra khỏi bể và sấy khô trong không khí trước khi kiểm tra.

 

Mạ kẽm lạnh

Mạ kẽm lạnh chỉ đơn giản là việc phủ một lớp sơn giàu kẽm lên bề mặt của một bộ phận thép để bảo vệ nó khỏi bị ăn mòn. Do đó, thuật ngữ “mạ kẽm nguội” được một số chuyên gia trong ngành sơn phủ coi là cách gọi sai.

 

Việc phủ kẽm có thể được thực hiện bằng chổi, con lăn, súng phun, etc. Lớp phủ cũng có thể được sử dụng cho phương pháp mạ điện phân. Các loại sơn giàu kẽm được sử dụng trong mạ kẽm lạnh khác với các lớp phủ thông thường do có chứa hợp chất liên kết. Những chất kết dính này cho phép kẽm liên kết cơ học với thép để mang lại mức độ bảo vệ hiệu quả.

 

Giống như mạ kẽm nhúng nóng, mạ kẽm lạnh có thể cung cấp khả năng bảo vệ rào cản và cũng có một số mức độ bảo vệ cathode. Tuy nhiên, bụi kẽm có trong sơn hoặc lớp phủ phải ở nồng độ đủ cao để thúc đẩy tính dẫn điện giữa thép và kẽm.

 

Việc chuẩn bị bề mặt cần thiết để áp dụng lớp phủ giàu kẽm ít đòi hỏi khắt khe hơn so với kỹ thuật nhúng nóng. Trước khi bắt đầu các hoạt động phủ, bề mặt thép phải sạch và khô. Thông thường, bàn chải dây lần đầu tiên được sử dụng để loại bỏ rỉ sét hoặc bất kỳ sản phẩm ăn mòn nào khác có thể có. Bụi bẩn, dầu mỡ, hóa chất và các hợp chất hữu cơ khác cũng phải được loại bỏ tương ứng. Sau khi bề mặt đã được chuẩn bị xong, lớp mạ kẽm sẽ được phủ lên bề mặt với số lượng lớp theo yêu cầu.

 

So sánh mạ kẽm nhúng nóng và mạ kẽm lạnh

Mặc dù mạ kẽm nhúng nóng và mạ kẽm lạnh đều phục vụ các mục đích tương tự nhau nhưng phương pháp ứng dụng và hiệu suất của chúng khác nhau đáng kể. Thật không may, mạ kẽm lạnh không cung cấp mức độ bảo vệ tương tự như mạ kẽm nhúng nóng. Vì mạ kẽm lạnh chỉ đơn giản là một lớp phủ nên nó không thể liên kết với kim loại ở mức độ hóa học và do đó, không có độ bền, khả năng chống mài mòn và khả năng bảo vệ cathode như mạ kẽm nhúng nóng.

 

Mặc dù mạ kẽm lạnh không đáp ứng được hiệu suất của mạ kẽm nhúng nóng nhưng nó có những lợi ích riêng. Mạ kẽm lạnh là giải pháp lý tưởng cho ứng dụng nhanh chóng và tiết kiệm chi phí trên các cấu trúc và linh kiện nhỏ hơn. Quy trình nhúng nóng đắt hơn và phù hợp hơn với các kết cấu lớn hơn, thường dành cho các mục đích sử dụng công nghiệp nặng.

 

Việc lựa chọn phương pháp mạ cuối cùng tập trung vào việc tìm ra sự cân bằng phù hợp giữa chi phí và hiệu suất lớp phủ cho một ứng dụng nhất định.