Mạ kẽm là phương pháp phủ lên trên bulong một lớp kim loại để bảo vệ kim loại khỏi tác dụng ăn mòn của tự nhiên với chi phí thấp, dễ thực hiện từ đó làm tăng tuổi thọ của vật liệu được mạ.
Mạ kẽm có hai loại đó là mạ kẽm nhúng nóng và mạ kẽm điện phân.
A.Mạ kẽm nhúng nóng:
Mạ kém nhũng nóng hay còn phổ biến với tên gọi là ống thép tráng kẽm, người ta thường dùng để mạ phủ cả trong lẫn ngoài vật liệu. Ống thép mạ kẽm nhúng nóng sẽ được tẩy sạch bằng axit sau đó sẽ được nhúng nguyên khối vào bồn đựng kẽm nóng chảy. Chờ cho đến khi nhìn thấy ống thép được phủ toàn bộ cả trong lẫn ngoài bề mặt thì sẽ vớt ra ngoài. Đối với ống thép mạ kẽm nhúng nóng thì cả 2 mặt ngoài và mặt trong đều được phủ kẽm, với độ dày từ 50 micromet, còn tùy theo tiêu chuẩn quy định.
Trong qui trình gia công dung dịch kẽm nóng chảy, khi chưa cho vào nguyên tố khác để kiềm chế sinh trưởng lớp mạ hợp kim thì độ dày lớp mạ hợp kim phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian nhúng, mà không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của chi tiết. Ngược lại, độ dày lớp mạ kẽm tinh khiết phụ thuộc vào tốc độ di chuyển mà không phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian nhúng. Tốc độ hòa tan của sắt phụ thuộc vào thời gian nhúng. Thời gian nhúng càng dài, sắt hòa tan càng nhiều, chât lượng lớp mạ xấu, đồng thời độ dày lớp mạ kim loại tăng. Thành phần kim loại nền cũng ảnh hưởng quan trọng khi mạ kẽm.
- Trong tất cả các kỹ thuật tạo bề mặt phổ biến cho thép thì mạ kẽm là phương pháp tạo bề mặt chống gỉ tốt nhất. Trong quá trình mạ kẽm kim loại được nấu thành hợp kim với chất nền. Vì thế lớp kẽm mạ sẽ không bị tróc ra như khi dùng sơn tạo ra lớp bảo vệ cho chất nền.Nhờ lớp mạ nên kim loại được bảo vệ qua ảnh hưởng của thời tiết với thời gian được lâu hơn nhờ hợp chất mạ làm giảm quá trình ăn mòn kim loại.
Với những ưu điểm nổi bật về lớp phủ bề mặt bảo vệ, mạ nhúng nóng đang cho thấy những giá trị hữu dụng. Công nghệ nhúng kẽm nóng chảy đảm bảo chất lượng kết cấu các công trình thép xây dựng trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
- Tạo lớp bảo vệ các kết cấu kim loại trong các môi trường không khí, biển, khí công nghiệp...
- Phục hồi các chi tiết bị mài mòn: làm mới bề mặt sản phẩm khi bị tác động của các yếu tố môi trường.
- Tạo lớp bền chống mài mòn trên các chi tiết mới như bu lông.
- Tạo lớp trang trí trên lớp nhựa, gỗ...
- Phổ biến nhất vẫn là tạo lớp kẽm, nhôm chống ăn mòn trong các điều kiện khác nhau
Đồng thời, mạ kẽm nhúng nóng đem đến cho sản phẩm những tính chất ưu việt mà không 1 loại bảo vệ bề mặt nào có thể so sánh được:
- Với hầu hết các loại thép trên thị trường, mạ kẽm đem đến giá trị kinh tế về mặt lâu dài. Trong 1 số trường hợp, chi phí mạ kẽm ban đầu cũng là ít nhất.
- Lớp kẽm phủ bề mặt trở thành 1 phần của lớp thép mà nó bảo vệ.
- Bulong neo mạ kẽm có độ bền vượt trội, chống loại các va chạm trong quá trình vận chuyển và sử dụng.
B.Mạ kẽm điện phân:
Mạ kẽm điện phân được gọi với tên gọi phổ biến là mạ lạnh, mạ điện phân. Đây được xem là phương pháp có từ lâu đời nhằm giúp ống thép chống lại sự ăn mòn và chống gỉ.
Mạ kẽm điện có ưu điểm là lớp phủ có độ bám cao. Với phương pháp này, mọi vật liệu được phủ lớp kẽm bên ngoài, với độ dày khỏang 15-25 micromet (do nếu lớp mạ dày hơn thì tính chất nó sẽ kém đi). Đặc biệt trong trường hợp mạ thép ống, thì chỉ có mặt ngoài được phủ toàn bộ, còn mặt trong thì không được phủ kẽm hết toàn bộ.
Với các loại bulong liên kết mạ kẽm thì chất lượng cũng như khi sử dụng có độ bền cao hơn bulong thường.
-So sánh mạ kẽm điện phân và mạ kẽm nhúng nóng:
Nhìn chung ưu điểm của cả 2 loại đều là ống thép không gỉ và có khả năng chống chịu tốt. Nhưng nếu xét về độ bền thì người ta thấy ống thép mạ kẽm nhúng nóng bảo vệ với công dụng chống ăn mòn và chống gỉ sẽ tốt hơn ống thép mạ kẽm điện phân bởi lẽ có lớp phủ dày hơn vì mạ kẽm điện phân chỉ dày 15 – 25 micromet , còn ống thép tráng kẽm khoảng 50 micromet
Tuy nhiên nếu để ý thì mạ kẽm điện phân kết hợp sơn phủ 1 lớp ở ngòai nữa sẽ tạo độ bền cũng tương đối tốt. Chính vì vậy mà hiện nay xet về chất lượng thì 2 phương pháp mạ này không cách biệt nhau quá lớn.
Ngày nay theo thống kê của Hiệp hội kẽm thế giới, hằng năm khoảng 5 triệu tấn kẽm được dùng trong việc mạ kẽm điện phân và mạ kẽm nhúng nóng.
Đối với ngành xây dựng công nghiệp nói chung, ngành cấp thoát nước, dầu khí… nói riêng dùng, các sản phẩm mạ kẽm được sử dụng rất nhiều để bảo vệ tốt bề mặt các vật liệu và sự bền vững của công trình. Có rất nhiều các tiêu chuẩn để xác định cho quy cách của lớp mạ..chẳng hạn các tiêu chuẩn về ống thép như ASTM, API, ANSI, BS …… sẽ quy định thành phần, độ dày lớp mạ..v..v….
- Với hầu hết các loại thép trên thị trường, mạ kẽm đem đến giá trị kinh tế về mặt lâu dài. Trong 1 số trường hợp, chi phí mạ kẽm ban đầu cũng là ít nhất.
- Lớp kẽm phủ bề mặt trở thành 1 phần của lớp thép mà nó bảo vệ.
- Sản phẩm mạ kẽm có độ bền vượt trội, chống loại các va chạm trong quá trình vận chuyển và sử dụng (nhờ khả năng tự lành vết thương của kim loại kẽm).
- Bulong được mạ sẽ có độ bền tốt hơn so với bulong thép bình thường.
C.Vì sao phải mạ kẽm:
Ăn mòn thực chất là một quá trình điện hóa. Nó xảy ra vì sự khác biệt về điện thế giữa các kim loại khác nhau, hoặc giữa các khu vực nhỏ trên 1 bề mặt kim loại có sự hiện diện của chất điện phân. Sự khác biệt về điện thế trên bề mặt kim loại có thể được gây ra bởi:
- Những biến đổi về thành phần.
- Sự hiện diện của các tạp chất.
- Lực căng bên trong không đồng đều.
- Môi trường không đồng nhất.
Môi trường có thể là không khí ẩm ướt, bề mặt ẩm hoặc chất lỏng mà kim loại được nhúng vào. Tất cả những môi trường này tạo nên các tế bào điện phân trên bề mặt kim loại, hình thành nên sự ăn mòn. Mỗi tế bào gồm 1 hạt mang điện tích dương là Anode và hạt điện tích âm là Cathode. Hạt electron sẽ được tích điện âm từ Anode sang Cathode. Sự mất mát các electron sẽ biến các phân tử Anode thành các ion dương (+), phản ứng với các ion âm (-) của chất điện phân. Phản ứng giữa Anode và chất điện phân gây ra sự phân hủy và ăn mòn của kim loại Anode. Không có sự ăn mòn của kim loại Cathode.
