Bộ tài liệu kỹ thuật mạ kẽm nhúng nóng kim loại giúp chúng ta nắm rõ chi tiết về quy trình các bước thực hiện , tiêu chuẩn chất lượng và những yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của lớp kẽm phủ lên bề mặt sản phẩm . Từ đó chúng ta có thể đánh giá sơ bộ về lớp mạ thành phẩm cho sản phẩm sắt thép kết cấu , linh kiện khác
Phần 1: Quy trình kỹ thuật tiêu chuẩn các bước mạ kẽm nhúng nóng
Quy trình mạ kẽm nhúng nóng tiêu chuẩn được thực hiện qua nhiều bước nghiêm ngặt nhắm tạo ra lớp bảo veeje chống ăn mòn vĩnh cữu cho bề mặt thép . Dưới đây là chi tiết kỹ thuật của từng giai đoạn
1.Làm sạch bề mặt ( Suface Preparatinon
.Đây là bước quan trọng nhất . Nếu bề mặt không sạch , kẽm sẽ không thể phản ứng với sắt để tạo thành lớp hợp kim
- Tẩy dầu mỡ ( Degreasing) : Ngâm thép vào bể dung dịch kiềm nóng để loại bỏ dầu mỡ , bụi bẩn và các vết sơn tạm thời
- Tẩy gỉ : Thép được ngâm trong dung dịch Axxit Clohydric ( HCl) nồng độ 10% đến 15% hoặc Axit Sunfuric ( H2SO4) . Giai đoạn này loại bỏ hoàn toàn gỉ sét và vảy cán trên bề mặt kim loại
- Rửa nước ( Rinsing) : Sau mỗi bước dùng hóa chất , thép được rửa sạch bằng nước để tránh lây nhiễm chéo các dung dịch sang bể tiếp theo
2. Xử lý trợ dung ( Fluxing)
Sau khi làm sạch , thép được nhúng vào dung dịch Amoni Clorua và Kẽm Clorua ( NH4Cl + ZnCl2)
- Mục đích : Loại bỏ các oxit tsieeu vi còn sót lại và ngăn chặn quá trình oxy hpoas bề mặt trước khi nhúng kém
- Sấy khô : Sau khi nhúng trợ dung , thép được sấy nóng để khô bề mặt , tránh hiện tượng bắn tung tóe kẽm nóng chảy khi nhúng
3, Nhúng kẽm nóng chảy
Đây là giải đoạn cốt lõi của quy trình
- Nhiệt độ bể mạ : Duy trì ổn định ở mức 440 độ C đến 460 độC
- Phản ứng luyện kim : Khi thép được nhúng vào bể sắt ( Fe) trong thép phản ứng với kẽm (Zn) nóng chảy tạo thành các lớp kim kẽm- sắt l;iên kết bền vững trên bề mặt
- Thời gian nhúng : Tùy thuộc vào độ dày của vật liệu và yêu cầu về lớp mja.
4. Kiểm soát sau mạ ( Finishing & Cooling)
- Làm nguội : Thép được rút từ từ ra khỏi bể mạ . sau đó nhúng vào bể nước hoặc dung dịch cromat để làm nguội nhanh và tạo lớp màng thụ động bảo vệ mặt ( giúp lớp mạ bóng hơn và tránh ” gỉ trắng”)
- Hoàn thiện : Loại bỏ kẽm thừa, các giọt kẽm động ở cạnh hoặc lỗ thoát kẽm bằng phương pháp mà hoặc rung
5. Kiểm tra chất lượng ( Inspection)
Sản phẩm sau khi mạ được kiểm tra dựa trên tiêu chuẩn như ISO 1461 hoặc ASTM A123
- Độ dày lớp mạ : Sử dụng máy đo độ dày lớp phủ điện từ hoặc siêu âm
- Độ bám dính : Đảm bảo lớp mạ không bị bong tróc khi va chạm nhẹ
- Ngoại quan : Bề mặt phải đồng đều , không có vết cháy kẽm , bọt khí hoặc lẫn xi
Phần 2 Các tiêu chuẩn kỹ thuật phổ biến
Trong ngành mạ kẽm nhúng nóng , các tiêu chuẩn kỹ thuật đóng vai trò là ” thước đo” để đánh giá chất lượng sản phẩm , từ độ dày lớp mạ , độ bám dính đến ngoại quan bề mặt
Dưới đây là các hệ tiêu chuẩn phổ biến nhất được áp dụng tại Việt Nam và quốc tế
- Tiêu chuẩn ISO 1461 ( Tiêu chuẩn Quốc tế)
Đây là tiêu chuẩn phổ biến nhất trên thế giới , quy định các đặc tính chung và phương pháp thử cho lớp mạ kẽm nhúng nóng trên sản phẩm bằng sắt và thép ( trừ các sản phẩm được mạ liên tục như tôn cuộn hoặc dây kẽm)
- Phạm vi : Áp dụng cho các sản phẩm đúc , các chi tiết kết cấu thép lớn , ống thép và các sản phẩm gia công cơ khí
- Điểm cốt lõi : Quy định cụ thể độ dày lớp mạ trung bình dựa trên độ dày của vật liệu cơ bản
2. Tiêu chuẩn TCVN 5408 ( Tiêu chuẩn Việt Nam)
Tiêu chuẩn này hoàn toàn tương đương với ISO 1461 , là quy chuẩn chính thức được các cơ quan kiểm định và nhà thầu tại Việt Nam sử dụng để nghiệm thu công trình
- Nội dung : Quy định các yêu cầu về bề mặt ( không được có nốt sần , vảy xỉ , hoặc các vết đen) , phương pháp lấy mẫu kiểm tra và xác định khối lượng lớp mạ trên một đơn vị diện tích ( g/m^2)
3. Hệ tiêu chuẩn ASTM ( Hoa Kỳ)
Nếu dự án của bạn có vốn đầu tư nước ngoài hoặc yêu cầu kỹ thuật từ Mỹ , bạn sẽ thường gặp các tiêu chuẩn ASTM
- ASTM A123 : Tiêu chuẩn cho các sản phẩm gang thép kết cấy ( Steel Products) . Nó được bao gồm các quy định cho cả tấm , thép hình và ống
- ASTM A153 : Áp dụng riêng cho các chi tiết nhỏ , phụ kiện như bulong , đai ốc, vòng đệm , và các vật tư cứng ( Hardware) . Các chi tiết này thường được xử lý ly tâm để loại bỏ kẽm thừa trong ren
- ASTM A385 : Hướng dẫn về thực hành thiết kế sản phẩm thép để đạt được lớp mạ chất lượng cao ( ví dụ : cách đặt lỗ thoát khí , lỗ thoát kẽm )
Phần 3: Tiêu chuẩn kỹ thuật về độ dày lớp mạ
Độ dày lớp mạ kẽm nhúng nóng là chỉ số kỹ thuật quan trọng nhất để xác định tuổi thọ bảo vệ của công trình. Ddộ dày này không cố định mà còn phụ thuộc trực tiếp vào độ dày của phôi thép và thành phần hóa học của kim loại đó
Dưới đây là các chi tiết quy định về độ dày theo các hệ tiêu chuẩn phổ biến nhất
- tiêu chuẩn ISO 1461 và TCVN 5408
Đây là hai tiêu chuẩn tương đương và được sử dụng rộng rãi nhất tại Việt Nam . Độ dày lớp mạ được quy định dựa trên độ dày của chi tiết thép sau khi gia công :
| Độ dày phôi thép ( mm) | Độ dày lớp mạ tối thiểu tại một điểm (um) | Độ dày lớp mạ trung bình tối thiểu ( um) | Trọng lượng lớp mạ trung bình ( g/m2) |
| Thép < 1.5 | 35 | 45 | 325 |
| 1.5 Thép < 3.0 | 45 | 55 | 395 |
| 3.0 Thép < 6.0 | 55 | 70 | 505 |
| Thép > 6.0 | 70 | 85 | 610 |
Lưu ý : Đối với các sản phẩm đúc ( gang) , độ dày lớp mạ thường yêu cầu cao hơn , tối thiểu là 80- 85 um do bề mặt nhám và khả năng phản ứng của vật liệu
2. Tiêu chuẩn ASTM A123 (Hoa Kỳ)
ASTM A123 phân loại độ dày lớp mạ theo ” Material Category” ( Loại vật liệu ) . Tiêu chuẩn này sử dụng chỉ số Mil ( 1mil = 25.4 um) hoặc Micromet (um)
- Kết cấu thép: Thường yêu cầu từ 85 um đến 100 um cho thép dày trên 6.4mm
- Thép tấm : Dao động từ 45um đến 85um tùy độ dày phôi
- Ống thép : Yêu cầu trung bình khoảng 75 um
3. Tiêu chuẩn ASTM A153 ( Cho vật tư nhỏ – Hardware)
Dành riêng cho bulong , đai ốc , vòng điện . Do các chi tiết này có ren , lớp mạ cần kiểm soát để không làm kẹt ren:
- Loại A ( Giang dducs ) ; Trung bình 86 um
- Loại B ( Thép tấm / vật tư lăn ) : Trung bình 50 – 65 um
- Loại C&D ( Chi tiết ren nhỏ ) ; tRUNG BÌNH 43- 54 UM
4. Các loại yếu tố ảnh hưởng đến độ dày lớp mạ
Trong thực tế , độ dày lớp mạ có thể cao hơn tiêu chuẩn nếu rơi vào các trường hợp sau
- Thành phần Silicon ( Hiệu ứng Sandelin) ; Nếu thép có hàm lượng Silicon từ 0.04 % đến 0.15 % hoặc trên 0.25 % , phản ứng kẽm- sắt diễn ra cực mạnh , tạo lớp mạ rất dày ( có thể lên tới 150 – 200 um ) nhưng giòn và dễ bong tróc
- Độ nhám bề mặt : Thép được tẩy gỉ bằng phương pháp phun cát / phun bi sẽ có bề mặt nhám hơn , giúp lớp mạ bám dày hơn so với thép chỉ tẩy bằng axit
- Thời gian nhúng : Nhúng thép trongg bể kẽm càng lâu , các lớp hợp kim kẽm- sắt càng phát triển dày thêm
- Tốc độ rút thép ; Rút thép ra khỏi bể kẽm càng nhanh thì lớp kẽm nguyên chất bám ở lớp ngoài cùng càng dày
5. Cách kiểm tra độ dày thực tế
Để nghiệm thu ,kỹ thuật viên thowngf sử dụng các phương pháp sau:
- Thiết bị đo điện từ ( Máy đo cầm tay) : Phương pháp nhanh nhất , không phá hủy mẫu , đo trực tiếp trên bề mặt sản phảm
- Phương pháp cân : Cân sản phẩm trước và sau mạ , hoặc tẩy lớp mạ để tính khối lượng kẽm . Kết quả tính bằng g/m^2
- Soi hiển vi : Cắt ngang mẫu thép và soi dưới kính hiển vi để đo từng lớp hợp kim ( được coi là phương pháp chính xác về cấu trúc )
Phần 4 : Thông số kỹ thuật về cấu tạo lớp mạ
Cấu tạo của lớp mạ kẽm nhúng nóng không đơn thuần là một lớp kẽm bao phủ lên bề mặt thép , mà là kết quar của một quá trình phản ứng luyện kim giữa Sắt và Kẽm . Qúa trình natf tạo ra một cấu trúc gồm nhiều lớp hợp kim có đặc tính cơ lý khác nhau , giúp bảo vệ thép từ trong ra ngoài
Dưới đây là chi tiết về cấu tạo và các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan:
- Cấu truc 4 lớp đặc trưng
Một lớp mạ tiêu chuẩn thường bao gồm 4 lớp riêng biệt , được phân chia dựa trên tỷ lệ phần trăm giữa Kẽm và Sắt :
- Lớp Eta _ Lớp ngoài cùng : Thành phần : 100% Zn
- Đặc điểm : Là lớp kẽm nguyên chất bám vào khi rút thép ra khỏi bể mạ . Lớp này có độ dẻo cao , giúp chịu được các va chạm vatajh lý mà không bị nứt vỡ
- Lớp Zeta : Thành phần Khoảng 94% Zn và 6% Fe
- Đặc điểm : Gồm các tinh thể hình cột cứng . Lớp này đóng vai tròn quan trọng trong việc tạo đọ dày cho toàn bộ lớp phủ \
- Lớp Deta : Thành phần Khoảng 90% Zn và 105 Fe
- Đặc điểm: Có cấu trúc chặt chẽ , độ cứng rất cao , giúp chống lại sự mài mòn và trầy xước từ môi trường bên ngoài
- Lớp Gamma – Lớp tiếp giáp : Thành phần : Khoảng 75% Zn và 25% Fe
- Đặc điểm : Là lớp hợp kim mỏng nhất , nằm sát bề mặt thép cơ sở . Đây là ” mối hàn lỏng ” tạo enen sự liên kết cực kỳ bền vững , khiến lớp mạ không bị bong tróc như các loại sơn thông thường
Phần 5 : Lưu ý về thiết kế kết cấu
Khi nhúng thép vào bể kẽm nóng chảy ở nhiệt độ 450 độ C , không khí bên trong các kết cấu rỗng sẽ giãn nở rất mạnh . Nếu không có lối thoát , nóp có thể gây nổ bể mạ hoặc làm biến dạng sản phẩm
- Lỗ thoát khí và Thoát kẽm : Các kết cấu hộp ( thép hộp , thép ống ) , các góc chữ V kín phải được lỗ khoan thoát
- Lỗ khoan giúp không khí thoát ra ngoài và kẽm nóng chảy tràn đều vào bên trong , bảo vệ cả mặt trong lẫn ngoài
- Đường kính lỗ khoan tối thiểu từ 10mm – 25mm tùy kích thước cấu kiện
- Trong các khe hở hẹp : Các mối hàn chồng mà không kín hoàn toàn sẽ tích tụ axit tảy gỉ bên trong . Khi nhúng nóng , axit này sôi lên và bắn ra ngoài gây hiện tượng ” cháy kẽm” hoặc để lại vết đen xung quanh mối hàn
3. Tình trạng bề mặt trước khi mạ
Quy trình tẩy gỉ bằng axit ( HCl) chỉ loại bỏ được oxit sắt ( gỉ sét), không loại bỏ được các tạp chất khác
- Sơn dầu nhớ và đánh mực : Các loại sơn dầu bút xóa hay hoặc mỡ công nghiệp nặng phải được làm sạch bằng dung môi hoặc phun cát trước khi đưa tới xưởng mạ . Axit không thể tẩy được chất này , dẫn đến hiện tượng ” không ăn kẽm”
- Xỉ hàn : Xỉ hàn có cấu tạo từ silicat , không phản ứng với kẽm . Do đó , tất cả mối hàn phải được mài sạch xỉ trước khi mạ
- Độ nhám bề mặt : Thép mới cán thường có lớp vảy cán mỏng . Nếu thép đã bị gỉ nặng hoặc được phun bi , bề mặt sẽ nhám hơn , giúp lớp mạ bám dày hơn bình thường
4, Các lưu ý về cơ tính
- Tránh ứng suất dư : Các chi tiết được uốn cong quá gắt hoặc hàn quá nhiều sẽ bị có vênh , do ứng suất nhiệt khi nhúng vào bệ kẻm nóng . Cần có biện pháp cố định hoặc thiết kế đối xứng để giảm thiểu rủi ro này
- Đánh dấu sản phẩm : Không dùng sơn để viết số liệu lên thép . Nên dùng phương pháp dập nổi , đục lổ hoặc dùng thẻ thép gắn dây kẽm để thông tin không bị mất sau khi mạ.



