EN
Quá Trình Mạ Kẽm Tạo Thành Lớp Phủ Kẽm Bền Trên Cuộn Thép Như Thế Nào
Mạ kẽm nhúng nóng: ngâm chìm, liên kết kim loại học và hình thành lớp kẽm đồng đều
Khi cuộn thép đi qua quá trình mạ kẽm nhúng nóng, nó trở nên chống ăn mòn sau khi được ngâm vào kẽm nóng chảy ở khoảng 450 độ C. Điều xảy ra ở đây khác biệt so với việc chỉ sơn một lớp phủ hoặc vật liệu tương tự lên bề mặt. Thay vào đó, các lớp hợp kim trung gian đặc biệt gồm kẽm và sắt được hình thành bên dưới một lớp bề mặt chủ yếu là kẽm nguyên chất. Phản ứng hóa học tạo ra một cấu trúc tinh thể độc đáo thực sự bám dính vào thép ở cấp độ nguyên tử. Nhờ kết nối mạnh mẽ này, lớp phủ vẫn giữ nguyên kể cả khi kim loại bị uốn cong, dập hoặc tiếp xúc với nhiệt độ cực cao mà không bị bong tróc như các loại lớp phủ thông thường có thể xảy ra.
Các bước chính bao gồm làm sạch bằng axit để loại bỏ gỉ cán và các oxit, phủ chất trợ chảy để ngăn ngừa oxy hóa sớm, nhúng kiểm soát để đảm bảo phủ đầy đủ, và tôi bằng không khí hoặc nước để làm đông cứng lớp phủ. Khác với sơn hoặc các lớp phủ polymer, sự tích hợp ở cấp độ nguyên tử này đảm bảo tính liên tục trên các cạnh, lỗ và các hình dạng phức tạp.
Các biến quy trình chính ảnh hưởng đến độ dày và độ bám dính của lớp phủ trong sản xuất cuộn thép mạ kẽm
Hiệu suất lớp phủ phụ thuộc vào việc kiểm soát chính xác ba biến số có liên quan mật thiết với nhau:
- Thời gian ngâm mình : Thời gian nhúng lâu hơn làm tăng sự phát triển hợp kim kẽm-sắt nhưng có thể làm giảm độ dẻo nếu quá mức; thời gian tối ưu cần cân bằng giữa sự phát triển về mặt luyện kim và độ linh hoạt của sản phẩm cuối cùng.
- Tốc độ rút : Điều khiển việc thoát kẽm và độ đồng đều về độ dày — quá nhanh gây ra các điểm mỏng; quá chậm dẫn đến hiện tượng tích tụ không đều và nhỏ giọt.
- Tốc độ làm mát : Tôi nước giúp cố định cấu trúc vi mô hạt mịn để tăng độ cứng; làm nguội bằng không khí cho phép kết tinh chậm hơn, cải thiện khả năng tạo hình cho các ứng dụng dập sâu.
Duy trì nhiệt độ tắm trong phạm vi ± 5 °C là rất quan trọng cho sự hình thành lớp hợp kim nhất quán và trọng lượng lớp phủ dự đoán. Kiểm tra tiêu chuẩn công nghiệp xác minh khối lượng lớp phủ cuối cùngthường là 50300 g/m2đối với các yêu cầu sử dụng cuối cùng như phơi nhiễm ngoài trời, sử dụng kiến trúc trong nhà hoặc khung cấu trúc.
Bảo vệ rào cản: Làm thế nào lớp phủ kẽm bảo vệ cuộn dây thép galvanized từ các yếu tố ăn mòn
Phân biệt vật lý nền thép khỏi ẩm, oxy và muối
Lớp phủ kẽm tạo thành một rào cản vững chắc, giữ cho thép tránh xa các yếu tố như độ ẩm, oxy, CO2 và ion clorua. Điều làm nên hiệu quả vượt trội của chúng là cách liên kết ở cấp độ kim loại, bao phủ mọi ngóc ngách, kể cả những cạnh sắc khó xử lý và các khuyết tật nhỏ trên bề mặt nơi mà ăn mòn có thể bắt đầu. Điều này có nghĩa là không còn những khe hở nhỏ để phản ứng hóa học diễn ra. Đặc biệt ở những nơi có độ ẩm cao hoặc gần khu vực ven biển, lớp bảo vệ này ngăn chặn sự phân hủy của sắt thông qua quá trình hòa tan anode, về cơ bản chính là nguyên nhân gây ra gỉ sét. Tin tốt là lớp bảo vệ này bắt đầu hoạt động ngay lập tức mà không cần bất kỳ kích hoạt đặc biệt nào.
Lớp patina cacbonat kẽm: quá trình thụ động hóa tự nhiên nâng cao hiệu suất rào cản lâu dài
Khi tiếp xúc với không khí trong thời gian dài, kẽm trải qua một quá trình thụ động hóa tự nhiên. Kim loại phản ứng với khí carbon dioxide và độ ẩm trong khí quyển để tạo thành một lớp patina kẽm cacbonat ổn định, chống nước, có công thức hóa học là Zn5(CO3)2(OH)6. Điều thú vị tiếp theo là lớp bảo vệ này thực tế làm giảm tốc độ ăn mòn khoảng một nửa so với các bề mặt mạ kẽm mới. Và đây là một điểm thú vị khác: lớp patina có khả năng tự sửa chữa các vết trầy xước nhỏ khi lượng cacbonat tiếp tục lắng đọng vào những khu vực bị hư hại. Đối với các tòa nhà nằm trong môi trường thành thị hoặc nông thôn điển hình, sự kết hợp giữa bảo vệ vật liệu nền và lớp patina đang phát triển mang lại khả năng chống chịu thời tiết vững chắc trong nhiều năm mà không cần bất kỳ công việc bảo trì nào. Hầu hết mọi người đều ngạc nhiên về tuổi thọ lâu dài của các lớp phủ này—lâu hơn nhiều so với những gì họ dự đoán chỉ dựa trên độ dày lớp phủ ban đầu.
Bảo vệ tự thiêng: Sức mạnh tự chữa lành của kẽm trong cuộn dây thép galvanized
Nguyên tắc điện hóa: Sữa như là anode bảo vệ thép cathode
Lợi thế điện hóa của kẽm nằm ở cốt lõi lý do vì sao lớp phủ mạ kẽm lại có tuổi thọ lâu đến vậy. Kẽm có điện thế điện cực tiêu chuẩn khoảng -0,76 vôn, trong khi thép ở mức khoảng +0,44 vôn. Do sự chênh lệch này, kẽm hoạt động như một cực dương hy sinh bất cứ khi nào độ ẩm và các chất gây ô nhiễm tạo thành một tế bào điện phân. Nếu lớp bảo vệ bị hư hại theo cách nào đó, ví dụ như ở các cạnh cắt, vết trầy xước hoặc điểm hàn, thì phần thép lộ ra sẽ trở thành cực âm, trong khi kẽm ở vùng lân cận bắt đầu bị ăn mòn thay thế. Quá trình điện hóa tự nhiên này ngăn sắt bị gỉ sét, giúp các kết cấu vẫn giữ được độ nguyên vẹn ngay cả khi một phần lớp phủ bị mất. Các nghiên cứu công bố trên các tạp chí khoa học bình duyệt cho thấy những đặc tính này có thể khiến thép mạ kẽm kéo dài tuổi thọ từ hai đến năm lần so với thép thông thường khi chịu điều kiện thời tiết tương tự.
Độ bền thực tế: Khả năng chống ăn mòn tại các cạnh cắt, vết trầy xước và vùng hàn
Bảo vệ catốt có khả năng tự phục hồi đáng kinh ngạc khi xảy ra hư hại. Khi bề mặt kim loại bị cắt hoặc trầy xước, kẽm ở vùng lân cận bắt đầu ăn mòn một cách tự nhiên, tạo thành một lớp bảo vệ là kẽm cacbonat giúp bịt kín các khuyết tật đó. Quá trình này đồng thời tạo ra một dòng điện nhỏ giúp ngăn chặn sự lan rộng của ăn mòn. Một điều đặc biệt cũng xảy ra trong quá trình hàn: phần lớn các lớp phủ thông thường sẽ bị phá hủy bởi nhiệt độ cao, nhưng lớp kẽm lại có khả năng lan vào khu vực chịu ảnh hưởng của nhiệt hàn, do đó không cần phải phủ thêm lớp bảo vệ nào sau khi hoàn thành công việc. Các thử nghiệm trong ngành qua nhiều năm đã ghi nhận tốc độ ăn mòn tại các điểm hư hại trung bình dưới nửa milimét mỗi năm. Những kết quả này thực sự khẳng định hiệu quả của sự kết hợp giữa bảo vệ kiểu rào cản và hành động hy sinh, đặc biệt trong những điều kiện khắc nghiệt và nơi mà việc bảo trì không phải lúc nào cũng khả thi.