Thép mạ kẽm nhúng nóng là một quá trình tạo ra lớp phủ kẽm bền vững bảo vệ cấu trúc thép nhằm làm tăng tuổi thọ của sản phẩm thép.
Không giống như các quy trình tạo ra sản phẩm mạ khác, kết cấu của thép trước khi thực hiện mạ kẽm nhúng nóng có thể ảnh hưởng đến hình dạng và đặc tính của sản phẩm thép mạ kẽm nhúng nóng tạo thành.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình dạng và đặc điểm của lớp phủ mạ kẽm nhúng nóng bao gồm:
- Kích thước và hình dạng của sản phẩm
- Đặc điểm hóa học của thép
- Các đặc tính của bề mặt thép
- Thiết kế của sản phẩm
- Quy trình mạ kẽm nhúng nóng
Kích thước và hình dạng của sản phẩm
Kẽm sẽ bắt đầu đông lại ở nhiệt độ 420oC, vì vậy kẽm sẽ nhanh chóng trở thành lớp vỏ bao phủ sản phẩm kẽm sau khi được rút ra khỏi bẻ kẽm nóng chảy. Phần thép dày hơn sẽ giữ nhiệt lâu hơn và kẽm nóng chảy cũng rút đi nhanh hơn so với phần mỏng hơn.
Kích thước của sản phẩm phải phù hợp với kích thước của bể chứa kẽm nóng chảy để đảm bảo sản phẩm có thể nhúng hoàn toàn vào trong bể.
Đặc điểm hóa học thép
Tốc độ phản ứng của kẽm nóng chảy với thép để tạo thành lớp phủ mạ kẽm phụ thuộc vào các đặc điểm hóa học của thép. Sắt nguyên chất có tỷ lệ phản ứng với kẽm nóng chảy tương đối thấp.
Thành phần của thép thường chứa các nguyên tố khác, trong đó phổ biến là carbon, mangan và silic. Lưu huỳnh và phốt pho là những nguyên tố sinh ra do các nguyên liệu được sử dụng trong quá trình chế tạo thép.
Trong số nguyên tố này, silic và phốt pho có ảnh hưởng nhiều đến đặc điểm của lớp phủ mạ kẽm, silic ảnh hưởng nhiều nhất đến vẻ ngoài của lớp phủ mạ kẽm.
Phần trăm của silic cao (trên 0,20%) có thể làm cho lớp phủ mạ kẽm xuất hiện màu xám nhạt, hoặc xuất hiện biến nhiều vết loang lổ.
Lượng phốt pho cao có thể làm cho sản phẩm mạ kẽm có màu xám đậm hơn.
Đặc điểm của bề mặt thép
Các đặc điểm của bề mặt của thép sẽ ảnh hưởng đến lớp phủ mạ kẽm theo hai cách. Bề mặt thép thô sẽ có diện tích trên một đơn vị bề mặt lớn hơn, do đó tạo nên lớp phủ mạ kẽm dày hơn. Phần cán nóng thường tạo ra lớp phủ mạ kẽm dày hơn so với bề mặt nhẵn, cán nguội khoảng 30-50%.
Những khuyết điểm trên bề mặt thép sẽ vẫn xuất hiện trên bề mặt sản phẩm thép mạ kẽm nhúng nóng.
Thiết kế của sản phẩm
Thiết kế của sản phẩm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt của sản phẩm mạ kẽm nhúng nóng. Kẽm nóng chảy cần tiếp xúc được với toàn bộ bề mặt của sản phẩm để đảm bảo khả năng chống ăn mòn tốt. Đồng thời, phần kẽm nóng chảy thừa phải dễ dàng rút khỏi bề mặt thép, nếu không, kẽm sẽ đọng lại bên trong và ảnh hưởng đến cấu trúc sản phẩm.
Các sản phẩm được thiết kế phù hợp với quy trình mạ kẽm nhúng nóng sẽ đảm bảo chất lượng của sản phẩm mạ kẽm nhúng nóng.
Quá trình mạ kém nhúng nóng
Trước khi mạ kẽm, thép được xử lý về mặt hóa học và ở giai đoạn cuối cùng, thép được nhúng vào dung dịch kẽm amoni clorua (ZAC). Quá trình này sẽ tạo ra một lớp tinh thể ZAC mỏng trên bề mặt thép.
Khi thép được nhúng vào bể kẽm nóng chảy, một số phản ứng sẽ xảy ra:
Các tinh thể ZAC này được kích hoạt bởi kẽm nóng chảy và thực hiện một bước làm sạch cuối cùng trên bề mặt thép. Các sản phẩm oxy hóa bởi phản ứng này bao gồm hỗn hợp của kẽm clorua và kẽm oxit. Những sản phẩm oxy hóa nhẹ hơn kẽm sẽ nổi lên bề mặt. Chúng được gọi là tro kẽm.
Khi thép đạt đến nhiệt độ của bể chứa kẽm nóng chảy, kẽm phản ứng với thép để tạo thành một loạt các hợp kim kẽm sắt. Một số các tinh thể hợp kim kẽm sắt thoát ra khỏi bề mặt của thép và tan vào bể kẽm nóng chảy.
Bể kẽm nóng chảy trở nên bão hòa với sắt. Trạng thái bão hòa này thường là khoảng 250 phần triệu tại nhiệt độ kẽm nóng chảy.
Theo thời gian, những tinh thể hợp kim kẽm sắt sẽ đông lại và chìm xuống đáy của bể chứa kẽm nóng chảy, chúng được gọi là xỉ kẽm. Chúng được loại bỏ ra khỏi bể chứa kẽm nóng chảy định kỳ bằng các thiết bị đặc biệt. Xỉ kẽm là tinh thể và có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiều so với kẽm (nhiệt độ nóng chảy của xỉ kẽm là 650oC, của kẽm là 420oC).
Bề mặt kẽm nóng chảy liên tục bị ôxy hóa, lớp màng oxide này luôn luôn xuất hiện trên bề mặt kẽm.
Trong quá trình mạ kẽm, sự xuất hiện của xỉ kẽm và tro kẽm có thể ảnh hưởng đến lớp phủ mạ kẽm nhúng nóng. Nếu sản phẩm tiếp xúc với lớp cặn ở dưới đáy của bể chứa kẽm nóng chảy, chúng có thể bám vào sản phẩm và tạo nên bề mặt thô và sần. Tro kẽm sẽ làm ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm mạ kẽm nhúng nóng.
Nguồn: Manual.ingal.com
