Kim loại kẽm là gì?

Kẽm là một nguyên tố kim loại chuyển tiếp với ký hiệu Zn và số nguyên tử là 30. Nó là nguyên tố đầu tiên trong nhóm 12 (nhóm gồm 4 nguyên tố là kẽm (Zn), cadmi (Cd), thủy ngân (Hg) cùng copennici (Cn) trong bảng tuần hoàn, với Hg và Cn ở thể lỏng trong điều kiện thường) của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Kim loại kẽm (Zn) là gì?

Mạ kẽm là gì?

Mạ kẽm hay còn gọi là xi mạ kẽm, là hình thức mạ một lớp kẽm lên trên bề mặt của kim lại nhằm mục đích tạo nên một lớp bảo vệ cho bề mặt, giúp chống lại khả năng ăn mòn, hoan gỉ và nâng cao chất lượng cũng như tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm.

Mạ kẽm là gì?

Ưu điểm của phương pháp xi mạ kẽm

- Giúp bảo vệ kim loại khỏi những tác động từ môi trường, chống ăn mòn cùng rỉ sét. Khi mạ, sẽ tạo ra một lớp mạ kẽm bên ngoài có khả năng chống lại các tác động bên ngoài giúp kim loại không bị oxi hóa ăn mòn, đồng thời cung cấp thêm mức bảo vệ cho lớp nền.

- Lớp kẽm có màu sắc thông dụng: lớp mạ kẽm có đa dạng các màu sắc, mỗi màu là kết quả của quá trình xây dựng mạ khác nhau với kết quả chống ăn mòn tương tự nhau.

- Thông thường, khi xi mạ kẽm sẽ tạo ra lớp kim loại có màu xám sáng và ở trạng thái lạnh lớp kẽm tương đối giòn nhưng nó sẽ trở nên rất dẻo khi nhiệt độ tăng lên đến 100-150 độ C và có khả năng chịu nén tốt. Đến khi nhiệt độ tăng tới 250 độ C, lớp mạ này lại rất giòn và dễ nghiền thành bột.

- Khi nhiệt độ đạt đến mức 419,5 độ C thì lóp mạ kẽm sẽ nóng chảy và tỷ trọng kẽm bằng 7,133g/cm. Lớp mạ kẽm có độ cứng trung bình và phụ thuộc vào phương pháp chế tạo nên cũng như độ tinh khiết của nó

- Lớp mạ kẽm có cấu trúc tinh thể dạng mạng lục giác xếp và được tạo nên bởi nhiều lớp riêng biệt. Các lớp này sắp xếp sao cho mỗi nguyên tử của một lớp nào đó đều phải có 6 nguyên tử bao quang trên cùng một lớp đó và đều bằng một khoảng cách. Bên cạnh đó, còn có 3 nguyên tử lân cận của lớp trên cùng 3 nguyên tử lớp dưới cũng cách nhau một khoảng cách. Kẽm hầu như không thay đổi ở nhiệt độ bình thường hay trong không khí khô.

???????????? Vật liệu Polymer là gì? Những ứng dụng của Polime trong đời sống

Các phương pháp mạ kẽm và tiêu chuẩn

1. Mạ kẽm lạnh

Định nghĩa: Đây là phương pháp được thực hiện bằng việc phủ lên trên bề mặt kim loại một lớp kẽm lỏng tương tự như sơn ở trong môi trường nhiệt độ bình thường, từ việc dùng áp lực khí nén sẽ thổi dung dịch kẽm lỏng thành chùm các hạt kẽm rồi bắn vào bề mặt kim loại đã được xử lý kỹ trước đó. Đồng thời, trong dung dịch kẽm cũng chứa chất liên kết cùng các phụ gia khác giúp cho kẽm bám chắc lên kim loại và trở nên khô cứng trong vài giờ giống như lớp sơn truyền thống.

Ứng dụng: mạ cho các vật liệu có kết cấu phức tạp và kích thước lớn, cố định như đường ống, công trình cầu đường, thủy lợi,.. giúp tăng tuổi thọ kim loại, chống ăn mòn.

Ưu điểm

• Ít tốn công sức
• Lớp mạ kẽm có độ bám tốt
• Chi phí rẻ
• Không sợ ảnh hưởng đến hình dạng, cấu trúc do không cần nung nóng

2. Mã kẽm nhúng nóng

Định nghĩa: là phương pháp tạo ra một lớp phủ kẽm bám chắc lên trên bề mặt nền của chi tiết sắt thép bằng việc nhúng các chi tiết đó vào trong bể kẽm nóng chảy.

Ưu điểm: phương pháp khá đơn giản mà vẫn tạo ra được lớp phủ kẽm có khả năng bảo vệ rất tốt bề mặt các chi tiết sắt thép, chống ăn mòn

Phương pháp mạ kẽm nhúng nóng được thực hiện khá đơn giản 

3. Mạ kẽm điện phân

Công dụng: tạo ra sự kết tủa trên bề mặt của kim loại nền một lớp mỏng với khả năng chống ăn mòn, đồng thời tăng tính dẫn điện, tăng kích thước và độ cứng bề mặt cho kim loại nền một cách hiệu quả.

Ứng dụng: mạ cho các lĩnh vực như mạ ống nước, đường sắt, cho các thiết bị ngoài trời hay thiết bị thường xuyên chịu lực. Ngoài ra, có thể sử dụng cho mạ sửa chữa các chi tiết với độ chính xác cao mà không gây ảnh hưởng đến tính chất của kim loại gốc, hình dạng cũng như kích thước của chi tiết ban đầu.

Quy trình xi mạ kẽm tiêu chuẩn hiện nay

Bao gồm 8 công đoạn:

Tẩy dầu mỡ: tùy thuộc vào tình trạng cùng đặc tính của kim loại mà vật liệu cần mạ sẽ được ngâm trong dung dịch tẩy dầu từ khoảng 10-15 phút.

Tẩy rỉ sét: sau khi đã tẩy sạch dầu mỡ, vật liệu sẽ được ngâm trong dung dịch axit HCl nồng độ 8-15%

Quy trình xi mạ kẽm tiêu chuẩn hiện nay

Bao gồm 8 công đoạn:

Tẩy dầu mỡ: tùy thuộc vào tình trạng cùng đặc tính của kim loại mà vật liệu cần mạ sẽ được ngâm trong dung dịch tẩy dầu từ khoảng 10-15 phút.

Tẩy rỉ sét: sau khi đã tẩy sạch dầu mỡ, vật liệu sẽ được ngâm trong dung dịch axit HCl nồng độ 8-15%

Trung hòa: vật liệu trước khi mạ sẽ phải trải qua khâu trung hòa trong dung dịch HCl nhằm loại bỏ các ion sắt và mảng bám oxit. Công đoạn này sẽ diễn ra trong vòng từ 3-20 giây ở nhiệt độ thường.

Xi mạ kẽm: đây là khâu quan trọng nhất. Tạo lớp xi mạ kẽm lên trên bề mặt vật liệu sao cho lớp mạ tinh mịn, có độ tinh khiết cao và bền vững với ăn mòn, đảm bảo được chiều dài lớp mạ. Đối với những chi tiết cần chính xác cao, không làm ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết.

Hoạt hóa: sau khi đã mạ kẽm, vật liệu sẽ được hoạt hóa để tăng độ sáng bóng bề mặt

Cromat hóa: tăng độ bền ăn mòn của lớp mạ kẽm nhờ cromat hóa, mạ kẽm có đa dạng các màu sắc như trắng, xanh, vàng, đen,…

Sấy khô: sau khi được phủ màu, sản phẩm sẽ được đưa vào tủ sấy khô nhằm giúp màu sắc của lớp xi mạ đồng điều hơn, bề mặt vật liệu cũng bằng phẳng và sáng bóng hơn.

Trước khi đưa sản phẩm đến tay khách hàng, cần kiểm tra lại sản phẩm một lần nữa. Trong trường hợp, sản phẩm không đạt yêu cầu, cần tiến hành xi mạ lại.

Cần kiểm tra chất lượng xi mạ một lần nữa trước khi đưa đến tay khách hàng

Hệ hóa chất trong mạ kẽm được ưu tiên sử dụng

• Phụ gia mạ kẽm axit hay phụ gia mạ kẽm chua

- Bao gồm dẻo kẽm ZNA và bóng kẽm ZNB

- Công dụng: sản phẩm có bề mặt bóng bẩy, lớp mạ bám dính rất tốt lên bề mặt kim loại, dễ dàng loại bỏ dầu mỡ, bụi bển bám dính bề mặt.

- Ứng dụng: trong trang trí, mạ lên bề mặt trước khi sơn nhằm bảo vệ bề mặt cũng như tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm

• Phụ gia xi mạ kẽm với kiềm không có Cyanua

- Thân thiện với môi trường, không gây hại đến sức khỏe con người

- Ứng dụng phổ biến trên các nước: Mỹ, Nhật, Đài Loan, các nước Châu Âu

• Phụ gia xi mạ kẽm thụ động Cr+3

- Được xem là công nghệ xi mạ tiên tiến và hiện đại nhất

- Đây là công nghệ yêu cầu áp dụng nếu muốn xuất khẩu sang các nước G7

- Ưu điểm: thân thiện với môi trường, không gây ảnh hưởng đến sức khỏa con người. Các sản phẩm xi mạ có khả năng chống mài mòn tốt, đạt yêu cầu cả về chất lượng và thẩm mỹ.

Lưu ý trong mạ kẽm

Đối với mạ kẽm hệ axit

Đối với mạ kẽm hệ kiềm

Hóa chất xi mạ là những hóa chất được sử dụng trong xi mạ bề mặt kim loại, tạo nên lớp màng bảo vệ đồng thời cũng tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm. Vì vậy, nó đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nhất là cơ khí và sản xuất dụng cụ y tế, đồ gia dụng để tăng độ bền cho kim loại, tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm, phục hồi kim loại cùng thay đổi độ dẫn.