Trong ngành công nghiệp chế tạo và xây dựng, việc bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn là yếu tố then chốt để đảm bảo độ bền, tuổi thọ sản phẩm. Đặt ra tiêu chuẩn mạ kẽm nhúng nóng chính là kim chỉ nam giúp các nhà sản xuất đạt được lớp phủ chất lượng, chống gỉ sét trong môi trường bên ngoài. Với sự phát triển của công nghệ, các tiêu chuẩn mạ kẽm ngày càng được hoàn thiện giúp các doanh nghiệp trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang ngày càng nâng cao chất lượng sản phẩm. Bài viết dưới đây, GSMT sẽ giúp bạn nắm bắt những thông tin cốt lõi về lĩnh vực xi mạ nhằm hỗ trợ lựa chọn vật liệu phù hợp và nâng cao chất lượng sản phẩm.
1. Mạ kẽm nhúng nóng là gì?
Mạ kẽm nhúng nóng là phương pháp phủ lớp kẽm lỏng lên bề mặt kim loại bằng cách nhúng sản phẩm thép hoặc gang vào bể kẽm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 450°C. Quá trình tạo ra lớp hợp kim kẽm-sắt bảo vệ lõi kim loại khỏi tác động của không khí, nước và hóa chất ăn mòn. Khác với mạ điện, mạ nhúng nóng mang lại lớp phủ đồng đều, dày dặn hơn, phù hợp cho các sản phẩm lớn như thép tấm mạ kẽm nhúng nóng dùng trong xây dựng.
2. Lịch sử hình thành của mạ kẽm nhúng nóng
Vào năm 1742, nhà hóa học người Pháp tên Melouin đã trình bày tại Académie des Sciences một giải pháp bảo vệ bề mặt các bộ phận sắt thép bằng cách ngâm chúng trực tiếp vào bể chứa kẽm ở trạng thái nóng chảy. Đến năm 1836, Stanislas Sorel nhà hóa học khác đến từ Pháp đã được cấp bằng sáng chế cho quy trình phủ lớp kẽm bảo vệ lên bề mặt sắt thép. Phương pháp này bao gồm việc làm sạch bề mặt bằng dung dịch axit sulfuric nồng độ 9%, tiếp theo là ngâm qua ammonium clorua, trước khi đưa vào bể kẽm nóng chảy.
Kể từ những năm 1850, ngành công nghiệp mạ kẽm nhúng nóng tại Anh đã sử dụng khoảng 10.000 tấn kẽm mỗi năm để bảo vệ các cấu kiện thép. Kỹ thuật mạ kẽm nhúng nóng giúp chống ăn mòn bề mặt sắt thép đã được triển khai rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế như hệ thống truyền tải điện, ngành giao thông vận tải, các nhà máy sản xuất giấy và hóa chất…Qua hơn 150 năm tồn tại, phương pháp này đã chứng minh giá trị thương mại vững chắc, trở thành giải pháp chống ăn mòn đáng tin cậy với hàng loạt ứng dụng đa dạng trên toàn cầu.
3. Bảng định mức độ dày lớp mạ kẽm nhúng nóng
Độ dày lớp mạ kẽm nhúng nóng là yếu tố quyết định khả năng chống ăn mòn, được quy định theo các tiêu chuẩn như TCVN 5408:2007 và ASTM A123. Bảng dưới đây tóm tắt định mức phổ biến dựa trên độ dày thép và loại sản phẩm, giúp nhà sản xuất dễ dàng áp dụng. Các giá trị này đảm bảo lớp mạ đủ dày để bảo vệ hiệu quả mà không lãng phí vật liệu.
| Độ mạ kẽm (g/m²) | Độ dày lớp kẽm (µm) |
| 100 | 14.0 |
| 200 | 28.0 |
| 275 | 38.5 |
| 350 | 49.0 |
| 500 | 70.0 |
| 600 | 84.0 |
4. Quy trình mạ kẽm nhúng nóng
Quy trình mạ kẽm nhúng nóng được kiểm soát nghiêm ngặt nhằm tạo lớp phủ kẽm liên kết nguyên tử với bề mặt thép đạt độ bền chống ăn mòn lên đến 75 năm ở môi trường đô thị. Tại các nhà máy Việt Nam, tự động hóa dây chuyền giúp tăng tốc độ xử lý lên 10 tấn/giờ mà vẫn đảm bảo độ chính xác cao. Để sản phẩm xi mạ được đảm bảo chất lượng thì cũng cần tuân thủ theo một số bước sau đây:
4.1 Làm sạch bề mặt kim loại
Quá trình làm sạch bắt đầu bằng việc tẩy dầu mỡ sử dụng dung dịch kiềm NaOH 5-10% kết hợp chất tạo bọt ở nhiệt độ 80-90°C trong 10-15 phút giúp loại bỏ lớp bẩn cứng mà không làm méo thép mỏng dưới 2 mm. Sau đó, tẩy gỉ bằng axit sunfuric 7-12% ở 25-35°C trong 15-25 phút, kết hợp khuấy để tăng tốc phản ứng lên 0.5 mm/phút và thêm chất ức chế thiourea 0.02% tránh hydro làm giòn kim loại. Rửa bằng nước khử ion ở áp lực 2-3 bar để đạt pH dưới 7, rồi sấy nhanh ở lò hồng ngoại 120-150°C trong 5 phút ngăn tái oxy hóa.
4.2 Nhúng trợ dung
Bước này dùng flux lỏng chứa 25-35% kẽm clorua và 15-25% amoni clorua ở 65-75°C trong 3-4 phút, kiểm soát axit tự do 0.5-1.0% để loại bỏ oxit sắt mỏng 1-5 μm mà không ăn mòn thép. Flux tạo màng mỏng 2-5 μm làm chất khử oxy, ngăn oxy hóa bề mặt trong 30 phút và tăng độ lan tỏa kẽm lỏng lên 20% vào khe hở nhỏ dưới 0.5 mm. Việc sử dụng flux để tránh khói độc HF, lọc bằng than hoạt tính liên tục giữ độ tinh khiết trên 98%, giảm khuyết điểm bề mặt dưới 0.5%.
4.3 Mạ kẽm nhúng nóng
Quy trình mạ kẽm nhúng nóng bắt đầu bằng việc ngâm kim loại vào bể kẽm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 440-460°C. Tại đây, lớp kẽm sẽ phản ứng hóa học với bề mặt kim loại tạo thành hợp chất hợp kim kẽm-sắt giúp bảo vệ chống ăn mòn. Thời gian nhúng thường kéo dài từ vài phút tùy theo kích thước và độ dày lớp phủ nhưng cần tránh nhúng quá lâu để ngăn chặn lớp phủ trở nên quá dày và dễ nứt. Việc tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc an toàn là bắt buộc, bao gồm sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân, thông gió tốt và kiểm soát nhiệt độ để tránh tai nạn cháy nổ hoặc bỏng.
4.4 Làm nguội
Sau khi rút ra khỏi bể kẽm, các sản phẩm được làm nguội nhanh chóng bằng cách nhúng vào bể nước tràn liên tục hoặc phun nước áp lực cao. Phương pháp này không chỉ giúp giảm nhiệt độ nhanh chóng mà còn tạo ra lớp oxit kẽm mịn tăng độ bóng và thẩm mỹ cho bề mặt thành phẩm. Làm nguội đúng cách giúp lớp phủ kẽm ổn định, tránh hiện tượng biến dạng hoặc nứt do nhiệt độ thay đổi đột ngột.
4.5 Kiểm tra thành phẩm
Khi sản phẩm mạ kẽm đã nguội hoàn toàn về nhiệt độ phòng, quá trình kiểm tra được thực hiện để đánh giá độ đồng đều và chất lượng lớp phủ. Bất kỳ lớp kẽm thừa còn đọng lại trên bề mặt sẽ được loại bỏ bằng các phương pháp nhẹ nhàng như rung lắc, thổi khí nén hoặc dũa tay cẩn thận. Việc dũa quá mức có thể làm mỏng hoặc hỏng lớp phủ, dẫn đến giảm khả năng chống ăn mòn, vì vậy cần sử dụng dụng cụ phù hợp và kiểm tra bằng mắt thường hoặc thiết bị đo độ dày. Các dấu vết kẽm dư thừa khác ở các góc cạnh, cũng phải được xử lý để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn thẩm mỹ và kỹ thuật trước khi đưa vào sử dụng.
5. Tổng hợp 7 tiêu chuẩn mạ kẽm nhúng nóng phổ biến hiện nay
Tiêu chuẩn mạ kẽm nhúng nóng đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng lớp phủ từ độ dày đến độ bám dính giúp sản phẩm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt. Dưới đây là 7 tiêu chuẩn phổ biến, được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu và tại Việt Nam, hỗ trợ doanh nghiệp nâng cao hiệu suất. Những tiêu chuẩn này dựa trên kinh nghiệm thực tiễn từ các tổ chức uy tín, đảm bảo tính nhất quán và độ tin cậy cao.
5.1 Tiêu chuẩn Anh BSI
Tiêu chuẩn Anh BSI quy định các yêu cầu kỹ thuật cho lớp phủ mạ kẽm nhúng nóng trên sản phẩm sắt và thép chế tạo, tập trung vào độ dày tối thiểu từ 45-100 μm tùy theo kích thước sản phẩm. Nó nhấn mạnh phương pháp thử nghiệm như kiểm tra độ bám dính bằng cách uốn cong và đo độ dày bằng từ kế. Tiêu chuẩn này được áp dụng rộng rãi ở châu Âu giúp đảm bảo lớp mạ đồng đều và chống nứt vỡ trong môi trường ẩm ướt.
5.2 Tiêu chuẩn ASTM Hoa Kỳ
Tiêu chuẩn ASTM Hoa Kỳ là quy định hàng đầu cho mạ kẽm nhúng nóng trên các sản phẩm thép cấu trúc, yêu cầu độ dày lớp mạ từ 53-140 μm dựa trên trọng lượng và loại thép. Bao gồm các bài kiểm tra độ bền như thử nghiệm muối phun và kiểm tra ngoại quan bề mặt, đảm bảo không có vết nứt hoặc bong tróc. Tiêu chuẩn này đặc biệt phù hợp cho ngành xây dựng và cầu đường, với trọng tâm vào tính nhất quán chất lượng. Nhiều dự án tại Việt Nam áp dụng ASTM A123 để đạt chứng nhận từ các đối tác Mỹ.
5.3 Tiêu chuẩn quốc tế ISO 9001
Tiêu chuẩn quốc tế ISO 9001 tập trung vào hệ thống quản lý chất lượng tổng thể trong sản xuất mạ kẽm, kết hợp với ISO 1461 quy định cụ thể về lớp phủ nhúng nóng, yêu cầu độ dày tối thiểu 70 μm cho sản phẩm dày trên 6 mm. Hai tiêu chuẩn này đảm bảo quy trình sản xuất nhất quán từ kiểm soát nguyên liệu đến kiểm tra cuối cùng. Chúng được công nhận toàn cầu, hỗ trợ doanh nghiệp Việt Nam cải thiện năng suất và giảm thiểu lỗi.
5.4 Tiêu chuẩn Nhật Bản JIS
Tiêu chuẩn Nhật Bản JIS H8641 quy định lớp mạ kẽm nhúng nóng với độ dày tối thiểu HDZ35 (350 g/m²), nhấn mạnh vào bề mặt mịn màng và khả năng chống ăn mòn cao cho sản phẩm cơ khí chính xác. Bao gồm các phương pháp thử như kiểm tra độ xốp và độ bám dính bằng cách ngâm muối. Tiêu chuẩn này phổ biến trong ngành ô tô và điện tử, nơi yêu cầu độ chính xác cao. Tại Việt Nam, các nhà cung cấp linh kiện Nhật Bản thường áp dụng JIS H8641 để đảm bảo chất lượng xuất khẩu.
5.5 Tiêu chuẩn Việt Nam
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5408:2007 quy định yêu cầu kỹ thuật cho lớp phủ kẽm nhúng nóng trên gang và thép, với độ dày từ 45-85 μm tùy theo loại sản phẩm. Nó nhấn mạnh phương pháp thử ngoại quan và đo độ dày, đảm bảo lớp mạ chứa không quá 2% tạp chất. Tiêu chuẩn này là nền tảng cho các nhà máy trong nước, hỗ trợ kiểm soát chất lượng địa phương. Việc áp dụng TCVN 5408 giúp doanh nghiệp Việt Nam đáp ứng nhu cầu nội địa và xuất khẩu an toàn.
5.6 Tiêu chuẩn mạ kẽm ống thép
Tiêu chuẩn mạ kẽm ống thép thường theo ASTM A53 hoặc BS EN 10240, yêu cầu lớp mạ dày từ 50-100 μm để bảo vệ ống dẫn khỏi ăn mòn trong hệ thống nước và khí đốt. Nó quy định kiểm tra độ đồng đều bề mặt và khả năng chịu áp lực, tránh rò rỉ. Tiêu chuẩn này đặc biệt quan trọng cho ngành dầu khí và xây dựng hạ tầng. Ở Việt Nam, các dự án ống thép mạ kẽm tuân thủ nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn sử dụng lâu dài.
5.7 Tiêu chuẩn kiểm định độ bền
Tiêu chuẩn kiểm định độ bền lớp mạ kẽm nhúng nóng theo ASTM A153 hoặc ISO 1461, bao gồm thử nghiệm muối phun (salt spray) lên đến 500 giờ và kiểm tra độ bám dính bằng cách uốn. Nó đánh giá khả năng chống ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt, đảm bảo lớp mạ không bong tróc. Tiêu chuẩn này giúp xác định tuổi thọ sản phẩm, từ 20-50 năm tùy điều kiện. Các phòng thí nghiệm Việt Nam sử dụng để chứng nhận chất lượng cho xuất khẩu.
6. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền
Trong quy trình mạ kẽm nhúng nóng, độ dày và độ bền lớp mạ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố chính, từ chất liệu thép đến điều kiện vận hành giúp tạo lớp phủ đồng đều 70-120 μm với khả năng chống ăn mòn cao gấp 4-6 lần so với thép trần. Các yếu tố này quyết định độ bám dính, độ đồng đều và tuổi thọ sản phẩm, đặc biệt trong xây dựng, dầu khí hay cơ khí. Việc kiểm soát chặt chẽ giúp giảm khuyết điểm như lớp mỏng hoặc bong tróc, tối ưu chi phí sản xuất. Dưới đây là phân tích chi tiết từng yếu tố, dựa trên tiêu chuẩn ASTM A123 và ISO 1461 để dễ áp dụng thực tiễn.
- Chất liệu của sản phẩm mạ: Chất liệu thép ảnh hưởng lớn đến độ dày lớp mạ khi chứa silic 0.02-0.25%, tăng độ dày lên 20-30% nhờ phản ứng khuếch tán giúp bền hơn trong môi trường axit. Bề mặt gồ ghề nhẹ (Ra 1-2 μm) cải thiện bám dính cơ học, nâng độ bền lên 40% bằng cách khóa kẽm vào khe nhỏ, trong khi thép carbon thấp chịu nhiệt 450°C tránh biến dạng và nứt mạ.
- Quá trình làm sạch bề mặt sản phẩm: Quá trình làm sạch bắt đầu bằng tẩy dầu mỡ kiềm giúp loại bỏ 98% dầu mỡ tăng bám dính lên 90% mà không ăn mòn thép. Tiếp theo, tẩy gỉ axit HCl 7-12% ở 25-35°C trong 15-25 phút với ức chế hydro kích hoạt bề mặt giúp mạ đồng đều hơn 15% và bền va đập.
- Điều kiện nhúng trong bể mạ: Điều kiện nhúng cần nhiệt độ kẽm ổn định 445-455°C để kẽm lan tỏa tự do, tăng độ dày gấp 1.5-2 lần tránh đông đặc sớm. Độ tinh khiết kẽm cao loại chì dưới 0.005% ngăn oxy hóa nâng bền lớp mạ với hóa chất, lý tưởng cho kết cấu ngoài trời.
- Nhiệt độ và thời gian mạ nhúng nóng: Nhiệt độ bể 450°C giúp phản ứng sắt-kẽm bám chặt, độ dày tăng theo thời gian ngâm dễ kiểm soát cho lớp dày. Thời gian ngâm 4-7 phút đẩy nhanh hình thành pha eta-gamma, đạt dày nhanh hơn 25% tránh mỏng do rút sớm; tốc độ rút 0.8-1.5 m/phút kiểm soát ứng suất nhiệt.
- Thiết bị mạ nhúng nóng: Thiết bị bể kẽm tinh luyện bằng electron refining hoặc skimming tạo kẽm sạch, sai lệch dày ±2% tăng bền cho bề mặt rộng như cột thép. Hệ thống treo móc chịu 500 kg phủ đều 360°, giảm biến thiên dày dưới 3% giúp mạ bền cho ống thép.
7. Ứng dụng của mạ kẽm nhúng nóng đạt chuẩn
Công nghệ mạ kẽm nhúng nóng đạt chuẩn tạo mang lại khả năng chống ăn mòn vượt trội trong môi trường khắc nghiệt. Phương pháp này không chỉ nâng cao độ bền vật liệu mà còn giảm thiểu chi phí bảo trì dài hạn, thúc đẩy sự phát triển bền vững của các ngành công nghiệp. Với lịch sử ứng dụng hơn 150 năm, nó đã chứng minh hiệu quả trong việc bảo vệ sắt thép khỏi oxy hóa, muối biển và hóa chất ăn mòn.
7.1 Công nghiệp xây dựng
Mạ kẽm nhúng nóng được ưu tiên sử dụng để bảo vệ các cấu trúc thép khỏi ăn mòn do thời tiết, độ ẩm và ô nhiễm giúp tăng cường độ bền và tuổi thọ công trình lên đến 50-75 năm ở môi trường đô thị. Các ứng dụng phổ biến bao gồm khung thép cho tòa nhà cao tầng, mái lợp và tấm tường ngoài trời, hệ thống ống dẫn nước, giàn khoan ngoài khơi, cầu đường sắt và các yếu tố bê tông cốt thép.
7.2 Ngành công nghiệp ô tô
Trong lĩnh vực ô tô, mạ kẽm nhúng nóng cung cấp lớp bảo vệ chống gỉ sét cho các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với muối đường, nước mưa và khí thải giúp xe duy trì hiệu suất và an toàn trong điều kiện vận hành khắc nghiệt. Các thành phần điển hình được áp dụng bao gồm khung gầm, thân vỏ xe, đường ống nhiên liệu, hệ thống xả khí thải, nắp cống và các chi tiết ngoại thất khác. Lớp phủ không chỉ cải thiện khả năng chống va đập mà còn nâng cao giá trị thẩm mỹ, góp phần giảm trọng lượng xe đồng thời tăng tuổi thọ linh kiện lên gấp đôi so với phương pháp sơn thông thường.
7.3 Ngành công nghiệp điện tử
Mạ kẽm nhúng nóng được áp dụng trong điện tử để bảo vệ các linh kiện kim loại và phụ kiện khỏi oxy hóa do độ ẩm cao hoặc tiếp xúc hóa chất, đảm bảo độ tin cậy và ổn định hoạt động của thiết bị. Các bề mặt được phủ bao gồm khung đỡ bo mạch in, ốc vít cố định, giá đỡ từ tính và vỏ ngoài của thiết bị gia dụng như máy giặt hoặc tủ lạnh. Phương pháp này giúp ngăn chặn ăn mòn điện hóa giảm nguy cơ ngắn mạch và hỏng hóc, đồng thời hỗ trợ sản xuất hàng loạt với chi phí thấp phù hợp cho các sản phẩm điện tử tiêu dùng và công nghiệp.
7.4 Các lĩnh vực ứng dụng khác
Ngoài các ngành trên, công nghệ mạ kẽm nhúng nóng còn được sử dụng rộng rãi trong ngành năng lượng, giao thông vận tải, dầu khí, cũng như xử lý nước thải và HVAC. Trong lĩnh vực hóa chất và giấy, nó bảo vệ thiết bị khỏi axit và kiềm, trong khi nông nghiệp lợi dụng để phủ hàng rào và máy móc. Sự đa dạng này khẳng định vị thế của mạ kẽm nhúng nóng như một giải pháp chống ăn mòn toàn diện, góp phần vào sự phát triển kinh tế bền vững trên toàn cầu.
Tóm lại, việc áp dụng đúng tiêu chuẩn mạ kẽm nhúng nóng không chỉ nâng tầm chất lượng sản phẩm mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành vật liệu. Với thông tin trên, bạn đã có cái nhìn toàn diện về lĩnh vực xi mạ, từ quy trình đến ứng dụng thực tiễn. Hãy cùng gsmt – đơn vị tiên phong trong lĩnh vực xi mạ tại Việt Nam, chuyên xử lý bề mặt kim loại đạt chuẩn. Liên hệ ngay để được tư vấn và nhận báo giá nhanh nhất hôm nay!
Fanpage: https://www.facebook.com/xima.gsmt/
Văn phòng đại diện: 343/27 Tô Hiến Thành, Phường Hòa Hưng
Văn phòng: 63/4D đường Xuân Thới 20, ấp 29, Xuân Thới Sơn, TP.HCM
Hotline: 0961 116 416
Email: lienhe.gsmt@gmail.com
