Sự khác biệt giữa sơn tĩnh điện và mạ kẽm

Mạ kẽm nhúng nóng phát triển từ các kỹ thuật phủ nóng ban đầu và đã được ứng dụng trong công nghiệp từ năm 1836 tại Pháp. Tuy nhiên, sự phát triển công nghiệp quy mô lớn của mạ kẽm nhúng nóng chủ yếu diễn ra trong 30 năm qua, song song với sự tăng trưởng nhanh chóng của sản xuất thép dải cán nguội.

Các bước sản xuất chính của thép tấm mạ kẽm nhúng nóng bao gồm:

Chuẩn bị bề mặt → Xử lý sơ bộ → Mạ kẽm nhúng nóng → Xử lý sau cùng → Kiểm tra thành phẩm.

Dựa trên các phương pháp xử lý sơ bộ khác nhau, quy trình mạ kẽm nhúng nóng thường được phân loại thành hệ thống ủ ngoại tuyến và hệ thống ủ nội tuyến, bao gồm các quy trình ướt, mạ kẽm tấm đơn, Wheeling (mạ kẽm dải liên tục), quy trình Sendzimir, quy trình Sendzimir cải tiến, phương pháp US Steel (Kawasaki), phương pháp Selas và phương pháp Sharon.

1. Ủ nhiệt ngoại tuyến

Trong quy trình ủ ngoại tuyến, các tấm thép cán nóng hoặc cán nguội trước tiên được ủ tái kết tinh trong lò hố hoặc lò chuông trước khi đưa vào dây chuyền mạ kẽm. Điều này có nghĩa là bản thân dây chuyền mạ kẽm không bao gồm công đoạn ủ. Trước khi mạ kẽm, bề mặt thép phải sạch, là sắt nguyên chất hoạt tính, không có oxit hoặc chất gây ô nhiễm. Điều này thường đạt được bằng cách tẩy axit để loại bỏ lớp oxit, sau đó phủ một lớp chất trợ dung bảo vệ làm từ kẽm clorua hoặc hỗn hợp amoni clorua và kẽm clorua để ngăn ngừa quá trình oxy hóa trở lại.

Mạ kẽm nhúng nóng ướt:

Thép phủ chất trợ dung được đưa vào kẽm nóng chảy mà không cần sấy khô. Nhược điểm bao gồm lớp hợp kim dày với độ bám dính kém và sự tích tụ xỉ kẽm, làm ô nhiễm bề mặt thép. Phương pháp này phần lớn đã bị loại bỏ.

Mạ kẽm một lớp:

Thép tấm đã ủ được tẩy gỉ bằng axit sulfuric hoặc axit clohidric, rửa sạch, sấy khô, sau đó mạ kẽm trong bể kẽm duy trì ở nhiệt độ 445–465°C, tiếp theo là phủ dầu và mạ crom. Chất lượng sản phẩm tốt hơn đáng kể so với phương pháp mạ kẽm ướt, nhưng phương pháp này chỉ phù hợp với sản xuất quy mô nhỏ.

Quy trình vận chuyển:

Dây chuyền mạ kẽm liên tục này bao gồm các bước tẩy dầu mỡ, tẩy axit, rửa sạch, thêm chất trợ dung và sấy khô, cùng với công đoạn ủ bổ sung trong lò hình chuông trước khi mạ kẽm. Quy trình này phức tạp và tốn kém, và các khuyết tật liên quan đến dung môi có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn và độ bám dính của lớp phủ. Do đó, nó chưa được áp dụng rộng rãi.

2. Ủ nhiệt trực tuyến

Trong phương pháp này, các cuộn thép từ các nhà máy cán nóng hoặc cán nguội được đưa trực tiếp vào dây chuyền mạ kẽm liên tục, nơi quá trình ủ tái kết tinh được thực hiện trong điều kiện khí bảo vệ. Các quy trình tiêu biểu bao gồm phương pháp Sendzimir, Sendzimir cải tiến, US Steel (Kawasaki), Selas và Sharon.

Quy trình Sendzimir:

Kết hợp quá trình ủ và mạ kẽm. Đầu tiên, thép tấm được oxy hóa để loại bỏ dầu cán còn sót lại, sau đó được khử và kết tinh lại ở nhiệt độ 700–800°C, làm nguội đến khoảng 480°C, và cuối cùng được mạ kẽm mà không tiếp xúc với không khí. Quy trình này mang lại năng suất cao và chất lượng lớp phủ tốt, và đã được sử dụng rộng rãi.

Phương pháp US Steel:

Một biến thể của quy trình Sendzimir thay thế lò oxy hóa bằng phương pháp tẩy dầu mỡ bằng điện phân kiềm. Mặc dù phương pháp này giảm thiểu quá trình oxy hóa và tiêu thụ khí đốt, nhưng việc tăng tải nhiệt lên lò khử đã hạn chế việc sử dụng rộng rãi nó.

Quy trình Selas:

Còn được gọi là gia nhiệt trực tiếp bằng ngọn lửa. Thanh kim loại được nung nóng nhanh chóng trong môi trường khử được tạo ra bởi quá trình đốt cháy không hoàn toàn có kiểm soát. Thiết bị này nhỏ gọn và có công suất cao, nhưng sự phức tạp trong vận hành hạn chế phạm vi ứng dụng của nó.

Quy trình Sharon:

Phương pháp này sử dụng phun khí axit clohydric trong lò ủ để loại bỏ oxit và dầu mỡ đồng thời. Mặc dù độ bám dính của lớp phủ rất tốt, nhưng hiện tượng ăn mòn thiết bị nghiêm trọng dẫn đến chi phí bảo trì cao, do đó phương pháp này hiếm khi được sử dụng.

Quy trình Sendzimir được sửa đổi:

Một quy trình cải tiến và được áp dụng rộng rãi, tích hợp các công đoạn làm nóng sơ bộ, khử và làm nguội vào một hệ thống nhỏ gọn. Quy trình này mang lại chất lượng cao, năng suất cao, tiêu thụ năng lượng thấp và an toàn được cải thiện. Từ năm 1965, hầu hết các dây chuyền mạ kẽm mới xây dựng đều áp dụng phương pháp này, và nhiều dây chuyền cũ cũng đã được nâng cấp cho phù hợp.

So sánh khả năng chống ăn mòn

Về khả năng chống ăn mòn, cả hai quy trình mạ kẽm và sơn tĩnh điện đều có thể mang lại khả năng bảo vệ tốt khi sử dụng công nghệ và vật liệu phù hợp. Tuy nhiên, trong môi trường ẩm ướt như tầng hầm, các sản phẩm được sơn tĩnh điện trên dây chuyền sơn tĩnh điện dễ bị thấm ẩm hơn. Một khi lớp sơn tĩnh điện bị bong tróc, quá trình ăn mòn có thể bắt đầu. Mặt khác, lớp mạ kẽm rất nhạy cảm với hư hại cơ học—một khi lớp kẽm bị trầy xước, vùng bị lộ ra sẽ mất đi chức năng bảo vệ.

Trong điều kiện bình thường, cả mạ kẽm và sơn tĩnh điện đều có thể cung cấp khả năng bảo vệ tuyệt vời. Trong môi trường khắc nghiệt, giải pháp tốt nhất thường là sơn tĩnh điện phủ lên bề mặt mạ kẽm, kết hợp mạ kẽm với thiết bị sơn tĩnh điện tiên tiến để đạt được khả năng bảo vệ hai lớp và kéo dài đáng kể tuổi thọ sản phẩm.