Mạ kẽm nhúng nóng là gì?

Năm 1742, nhà hoá học người Pháp Paul Jacques Malouin mô tả một phương pháp phủ sắt bằng cách nhúng nó vào kẽm nóng chảy trong một bài thuyết trình cho Học viện Hoàng gia Pháp – phát hiện này đã đặt tiền đề cho quá trình phát triển của công ngệ mạ kẽm nhúng nóng (Hot – Dip Galvanizing) ngày nay.

Năm 1772, Luigi Galvani (Italy), tên gọi của mạ, đã phát hiện ra quá trình điện hóa diễn ra giữa các kim loại trong một cuộc thí nghiệm với chân ếch (thông tin xem thêm wikipedia).

Năm 1801, Alessandro Volta tiếp tục nghiên cứu về mạ điện, ông đã khám phá ra điện tiềm năng giữa hai kim loại, tạo ra một tế bào ăn mòn. Và cuối cùng năm 1836, nhà hóa học người Pháp Stanislas Sorel với những kinh nghiệm đúc kết từ những thế hệ đi trước, ông đã thực hiện thành công công nghệ mạ kẽm nhúng nóng và nhận được bằng sáng chế cho một phương pháp phủ sắt bằng kẽm, sau khi làm sạch nó bằng axit sulfuric 9% ( H ₂ SO ₄) và chuyển nó bằng dung dịch amoni clorua ( NH ₄ Cl ). Quá trình mạ kẽm nhúng nóng và sự tiến hóa của nó dựa trên sự hình thành và phát triển của việc ứng dụng mang kẽm vào trong các công trình xây dựng.

Tại Việt Nam, đến năm 1989, công nghệ mạ kẽm nhúng nóng mới được bắt đầu nghiên cứu đưa vào sản xuất và được thúc đẩy mạnh mẽ khi triển khai xây dựng đường dây tải điện 500kV Bắc Nam phục cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

Mạ kẽm nhúng nóng, là một dạng mạ nhúng trong dung dịch. Đó là quá trình phủ sắt và thép bằng kẽm. Khi tiếp xúc với khí quyển, kẽm nguyên chất (Zn) phản ứng với oxy (O ₂) để hình thành oxit kẽm (ZnO), tiếp tục phản ứng với CO ₂ để hình thành cacbonat kẽm (ZnCO ₃), một màu xám xỉn. Nói một cách đơn giản hơn, mạ kẽm nhúng nóng là quá trình nhúng thép đã được chế tạo vào bình đun hoặc thùng có chứa kẽm nóng chảy. Quá trình này rất đơn giản, cung cấp một lợi thế khác biệt so với các phương pháp bảo vệ ăn mòn khác.

Trong khi thép ở trong bình, sắt trong luyện kim phản ứng với kẽm nóng chảy để tạo thành một lớp vỏ bảo vệ hợp kim chắc chắn. Mạ kẽm nhúng nóng tạo nên bề mặt bảo vệ vững chắc cho kẽm dưới sự tác động của môi trường xung quanh. Thép mạ kẽm được ứng dụng rộng rãi trong các công trình, vật liệu, thiết bị, … đòi hỏi độ bền và chống ăn mòn cao.

Thép đã được tôi luyện, trãi qua quá trình mạ kẽm nhúng nóng không chỉ có chi phí thấp hơn nhiều so với thép không rỉ mà còn có vòng đời dài hơn gấp nhiều lần thép không rỉ.

Mạ kẽm nhúng nóng được xác định bằng khuôn mẫu kết tinh trên bề mặt (thường được gọi là “spangle”). Độ bền, tuổi thọ, chi phí và tính bền vững có được khi sử dụng phương pháp mạ nhúng nóng (thường được gọi là mạ điện theo lô, nói chung hoặc sau khi chế tạo). Điều quan trọng là phải hiểu rằng không phải tất cả các lớp phủ kẽm đều được tạo ra như nhau; Do đó, việc áp dụng bất kỳ thông tin nào cung cấp về mạ kẽm nhúng nóng vào các lớp phủ kẽm khác không phù hợp hoặc được khuyến nghị không nên thực hiện vì hiệu quả mang lại không cao.

Thép mạ kẽm nhúng nóng có thể được hàn; Tuy nhiên, người ta phải thận trọng với những độc hại khó lường do kẽm gây ra độc hại. Thép mạ kẽm nhúng nóng được thực hiện ở nhiệt độ cao đến 200 ° C (tương đương với 392° F). Việc thực hiện quá trình thép mạ kẽm nhúng nóng ở nhiệt độ cao này sẽ dẫn đến việc lột vỏ kẽm ở lớp kim loại liên kết. Thép tấm mạ điện thường được sử dụng trong sản xuất ô tô để nâng cao hiệu suất chống ăn mòn của tấm thân bên ngoài. Giống như các hệ thống bảo vệ chống ăn mòn khác, mạ điện bảo vệ thép bằng cách đóng vai trò như một rào cản giữa thép và khí quyển. Tuy nhiên, trong hóa học, kẽm là một kim loại điện dương hoạt động mạnh hơn so với thép. Kẽm có thể tiếp tục bảo vệ thép thông qua quy luật sự ăn mòn điện (thường trong vòng 5mm, ở đó tốc độ truyền tải điện tử giảm).

Ngày nay, hơn 600.000 tấn kẽm được tiêu thụ hàng năm ở Bắc Mỹ để sản xuất thép mạ kẽm nhám – 200.000 tấn cho quá trình chế tạo (lô) và 400.000 cho quá trình mạ kẽm liên tục. Mạ kẽm nhúng nóng được tìm thấy trong hầu hết các lĩnh vực và đặc biệt là những ngành công nghiệp mà sắt hoặc thép được sử dụng nhưng vì rỉ sét do quá trình ô xi hóa của môi trường nên không mang lại được hiệu quả như mong muốn. Các ngành được ứng dụng rộng rãi nhất là: công nghiệp hóa chất, bột giấy và giấy, ô tô và vận tải. Người ta đã sử dụng rộng rãi việc mạ để kiểm soát ăn mòn. Với những hiệu quả tối ưu mà quá trình mạ kẽm mang lại mà đến hôm nay, nó vẫn tiếp tục được duy trì và phát triển.
Mạ kẽm nhúng nóng là bước ngoặc quan trọng của lịch sử khoa học và đã có những hiệu quả mà nó mang lại đã được chứng minh thành công trong vô số ứng dụng của mọi lĩnh vực trên toàn thế giới.