Mạ kẽm nhúng nóng là một trong ba phương pháp mạ kẽm phổ biến nhất hiện nay. Tuy nhiên, có nhiều thông tin thú vị về phương pháp này mà bạn có thể chưa biết, bao gồm lịch sử phát triển của nó, quy trình mạ kẽm kim loại bằng nhúng nóng và cách kiểm tra lớp mạ kẽm để đảm bảo đạt chuẩn. Thông qua bài viết dưới đây, Nam Việt CNC sẽ cùng bạn khám phá những thông tin này.
Nội dung bài viết
Khái niệm về mạ kẽm nhúng nóng
Mạ kẽm là quá trình tạo ra một lớp bảo vệ trên bề mặt kim loại nhằm ngăn chặn quá trình oxy hóa và mài mòn, tăng tính bền và tuổi thọ của kim loại. Trong ba phương pháp mạ kẽm phổ biến, bao gồm mạ kẽm nhúng nóng, mạ kẽm điện phân và mạ kẽm lạnh, phương pháp mạ kẽm nhúng nóng được sử dụng rộng rãi nhất.
Để thực hiện mạ kẽm kim loại bằng phương pháp nhúng nóng, kim loại cần được ngâm vào một bể chứa dung dịch kẽm nóng chảy. Quá trình này làm cho lớp bề mặt kim loại tan chảy và hòa quyện với kẽm, tạo thành một lớp hợp kim. Phương pháp này không chỉ đảm bảo việc phủ kẽm đều lên bề mặt kim loại mà còn tạo ra một lớp mạ kẽm bền vững, khó bong tróc, đảm bảo hiệu quả bảo vệ bề mặt kim loại nền.
Hành trình lịch sử của phương pháp mạ kẽm nhúng nóng
Phương pháp mạ kẽm kim loại bằng nhúng nóng bắt đầu xuất hiện vào năm 1742, khi nhà hóa học người Pháp P. J. Melouin trình bày phương pháp bảo vệ bề mặt chi tiết thép bằng cách ngâm chúng vào bể chứa kẽm nóng chảy tại Viện Hàn lâm Pháp. Tiếp nối ý tưởng này, vào năm 1836, nhà hóa học người Pháp khác là Stanislas Sorel đã nhận được bằng sáng chế chính thức cho công trình mạ kẽm bằng phương pháp nhúng nóng. Ông đã sử dụng axit sulfuric để loại bỏ các tạp chất và dầu trên bề mặt kim loại, giúp lớp mạ kẽm bám chắc hơn và tạo ra một lớp bảo vệ vững chắc hơn.
Vào năm 1850, phương pháp mạ kẽm bằng nhúng nóng đã được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sắt và thép của Anh. Chỉ trong năm đó, ngành công nghiệp này đã sử dụng khoảng 10.000 tấn kẽm để mạ lên thép. Từ đó đến nay, phương pháp mạ kẽm bằng phương pháp nhúng nóng dần trở nên phổ biến và chiếm ưu thế so với các phương pháp mạ kẽm khác. Lượng kẽm được sử dụng cũng đã tăng đáng kể, với khoảng 600.000 tấn kẽm được sử dụng hàng năm chỉ riêng ở khu vực Bắc Mỹ, theo số liệu của Hiệp hội Mạ kẽm Hoa Kỳ (American Galvanizers Association – AGA).
Bước điểm qua quy trình mạ kẽm bằng phương pháp nhúng nóng
Quy trình mạ kẽm bằng phương pháp nhúng nóng có thể có một số khác biệt nhỏ theo thời gian, tuy nhiên, đáp ứng các tiêu chuẩn như ASTM (hoặc các tiêu chuẩn tương đương khác như CAN/CSA G164, ISO 1461) là một yêu cầu cần thiết. Quy trình này bao gồm các bước cơ bản sau đây:
3.1 Vai trò quan trọng của làm sạch bề mặt trước khi xi mạ
Sau quá trình chế tạo, sản phẩm kim loại thường có thể bị dính lớp dầu và bụi bẩn do quá trình lưu kho và vận chuyển. Để đảm bảo quá trình mạ kẽm hiệu quả, việc làm sạch bề mặt kim loại trước mạ kẽm là rất quan trọng. Công đoạn làm sạch bề mặt bao gồm loại bỏ lớp dầu mỡ, loại bỏ sơn cũ và tẩy rửa các cặn bẩn khác.
Để loại bỏ lớp dầu mỡ, kim loại có thể được ngâm trong bể tẩy dầu mỡ hoặc dung dịch xút để loại bỏ chất hữu cơ, bụi bẩn và dầu mỡ bám trên bề mặt. Sau đó, kim loại được rửa sạch bằng nước. Một phương pháp khác là ngâm kim loại trong dung dịch axit hydrochloric loãng để loại bỏ các oxit và cặn bẩn khác. Ngoài ra, phương pháp điện phân cũng được sử dụng để loại bỏ cacbon bám trên bề mặt kim loại và làm sạch nhanh chóng.
3.2 Nhúng Trợ Dung: Bước Quan Trọng Trong Quá Trình Mạ Kẽm
Sau khi bề mặt kim loại đã được làm sạch, quy trình tiếp theo là nhúng kim loại vào chất trợ dung để loại bỏ hoàn toàn lớp oxit đã hình thành trên bề mặt. Bước này cũng giúp tạo ra một lớp phủ bảo vệ nhằm ngăn ngừa quá trình oxy hóa. Sau đó, kim loại được sấy khô để chuẩn bị cho quá trình mạ.
3.3 Điểm qua quy trình mạ kẽm
Quá trình mạ kẽm diễn ra trong khoảng nhiệt độ từ 454°C đến 465°C. Sau khi chuẩn bị bề mặt kim loại và sấy khô, kim loại được hoàn toàn nhúng vào bể mạ kẽm. Khi kẽm nóng chảy tiếp xúc với bề mặt kim loại, phản ứng mạ kẽm xảy ra và tạo thành các lớp hợp kim kẽm. Khi nhiệt độ trong bể mạ kẽm đạt đến nhiệt độ nóng chảy (thường là 454°C theo tiêu chuẩn), quá trình mạ kẽm được hoàn thành. Sau đó, xỉ trên bề mặt nóng chảy được gạt đi và kết hợp rung để loại bỏ kẽm thừa. Sau đó, sản phẩm được nhúng vào dung dịch cromate để tạo lớp bảo vệ cho bề mặt.
Trong quá trình mạ kẽm, quan trọng phải đảm bảo hoàn toàn nhúng kim loại vào bể mạ để lớp mạ được phân bố đồng đều. Đồng thời, thời gian nhúng cần được điều chỉnh tùy thuộc vào độ dày lớp mạ kẽm mong muốn. Tránh nhúng quá lâu có thể dẫn đến lớp mạ quá dày, gây giảm độ bám dính và không đảm bảo về mặt thẩm mỹ.
3.4 Quá trình làm nguội và kiểm tra thành phẩm
Sau khi quá trình mạ kẽm hoàn thành, kim loại được làm nguội bằng cách ngâm vào bể nước tràn để tạo ra bề mặt sáng bóng và đẹp nhất. Cuối cùng, quan sát bề mặt và kiểm tra độ dày của lớp mạ kẽm để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn như ASTM, AS/NZS và các tiêu chuẩn tương đương.
Những lưu ý quan trọng trong quy trình mạ kẽm nhúng nóng
Để đảm bảo sản phẩm sau quá trình mạ kẽm đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật, phải tuân thủ quy trình và kỹ thuật đúng theo yêu cầu (bao gồm thời gian, nhiệt độ, lượng dung dịch trợ năng…). Ngoài ra, cần lưu ý một số vấn đề sau:
- Quy trình mạ kẽm nhúng nóng cho phép toàn bộ bề mặt ngoài của sản phẩm tiếp xúc với dung dịch mạ, đảm bảo khả năng chống ăn mòn tối ưu. Tuy nhiên, đối với các sản phẩm có cấu trúc phức tạp hoặc nhiều chi tiết, lớp mạ có thể không đồng đều trên toàn bộ bề mặt.
- Với những sản phẩm có chi tiết ren như ty ren treo xà gồ, ty ren treo thang hay máng cáp có bước ren nhỏ, không nên sử dụng phương pháp mạ kẽm nhúng nóng. Lớp mạ kẽm có thể lấp đầy các bước ren và làm hỏng tính chất ren của sản phẩm.
- Ngoài ra, quy trình mạ kẽm nhúng nóng cũng có chi phí cao, do đó cần tính toán kỹ theo điều kiện thi công và vật liệu để lựa chọn phương pháp mạ phù hợp và mang lại hiệu quả tốt nhất.
Ứng dụng đa dạng của phương pháp mạ kẽm nhúng nóng
Phương pháp mạ kẽm đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện nay. Ở Bắc Mỹ, mỗi năm có khoảng 600.000 tấn kẽm được tiêu thụ để sản xuất thép mạ kẽm, trong đó 200.000 tấn được sử dụng cho quá trình chế tạo và 400.000 tấn được sử dụng cho quá trình mạ kẽm liên tục.
Phương pháp mạ kẽm nhúng nóng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau, như công nghiệp hóa chất, sản xuất bột giấy và giấy, chế tạo ô tô, công nghệ thông tin, chiếu sáng và vận tải, và ít được sử dụng trong các nhà máy sản xuất thép. Các ngành công nghiệp này thường sử dụng lượng lớn sắt và thép, và thường gặp vấn đề rỉ sét do quá trình oxy hóa trong môi trường. Áp dụng phương pháp mạ kẽm nhúng nóng đã giúp kiểm soát tình trạng ăn mòn tốt hơn, kéo dài tuổi thọ của các vật dụng và công trình.
Mạ kẽm nhúng nóng đã đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp từ xưa đến nay. Hiệu quả của phương pháp này đã đóng góp đáng kể vào việc cải thiện chất lượng cuộc sống và mang lại giá trị ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực ngày nay.
