Mạ kẽm điện phân là thuật ngữ chỉ quá trình cung cấp lớp bảo vệ kẽm cho bề mặt kim loại ( chủ yếu là thép). Thuật ngữ này khá phổ biến trong lĩnh vực xây dựng và cơ khí, sản xuất và chế tạo. Vậy phương pháp mạ kẽm điện phân là gỉ ? Hãy cùng đại lý thép hòa phát tìm hiểu chi tiết trong bài viết này.
Khái niệm mạ kẽm điện phân
Mạ kẽm điện phân là quá trình sử dụng nguyên tắc điện hóa để liên kết giữa lớp kẽm với thép. Để bảo vệ tăng khả năng chống ăn mòn trước các yếu tố tự nhiên. Qúa trình mạ kẽm điện phân là cho dòng điện chạy qua dung dịch muối/kẽm với cực dương kẽm và dây dẫn bằng thép. Quá trình này liên quan đến hai điện cực: một là điện cực âm (vật liệu cần mạ) và một là điện cực dương (kim loại kẽm)
Lịch sử và phát triển của phương pháp mạ kẽm điện phân
Mạ điện kẽm được phát minh vào năm 1800 nhưng mãi đến đầu những năm 1930 mới thu được cặn sáng đầu tiên bằng chất điện phân xyanua kiềm. Mãi đến năm 1966, việc sử dụng bể axit clorua đã cải thiện độ sáng hơn. Quá trình phát triển trải qua nhiều cải tiến đáng kể từ thời kỳ đầu của công nghiệp điện phân. Dưới dây là cái nhìn tổng quan về lịch sử và phát triển của phương pháp này.
Vào thế kỷ 19 Công nghệ điện phân được nghiên cứu
Vào cuối thế kỷ 19 bởi các nhà khoa học như Michael Faraday và Humphry Davy. Đây là giai đoạn đầu tiên của việc nghiên cứu và ứng dụng điện phân.
Thế kỷ 20 Sự ứng dụng trong công nghiệp hóa chất:
- Sau thế kỷ 19, công nghiệp hóa chất đã bắt đầu sử dụng phương pháp điện phân để tạo ra các hợp chất hữu cơ và không hữu cơ quan trọng. Đây là bước đầu tiên trong việc ứng dụng điện phân vào các ngành công nghiệp khác nhau.
- Sự phát triển của mạ kẽm điện phân: Phương pháp mạ kẽm điện phân bắt đầu được áp dụng rộng rãi trong việc bảo vệ bề mặt kim loại, đặc biệt là thép, khỏi tác động của môi trường. Quá trình này sử dụng nguyên tắc điện hóa để chuyển kẽm từ dung dịch sang bề mặt vật liệu.
Thế kỷ 21 Cải tiến công nghệ:
- Trong thế kỷ 21, công nghệ mạ kẽm điện phân đã trải qua nhiều cải tiến để cung cấp các lớp mạ kẽm dày hơn, đồng đều hơn và chịu được áp lực và ăn mòn mạnh hơn. Các tiến bộ trong điều khiển quá trình và sử dụng các loại dung dịch mạ kẽm cải thiện tính hiệu quả của phương pháp này.
- Ứng dụng đa dạng hơn: Công nghiệp và ứng dụng của mạ kẽm điện phân đã mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm cả ngành điện tử, y tế, và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.
Hiện tại và tương lai:
- Hiện nay, phương pháp mạ kẽm điện phân tiếp tục được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Công nghệ liên tục phát triển với mục tiêu cung cấp các lớp mạ kẽm ngày càng chất lượng và hiệu quả hơn.
- Các nghiên cứu về công nghệ mạ kẽm điện phân cũng có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình, giảm thiểu tác động môi trường, và mở rộng ứng dụng của phương pháp này vào các lĩnh vực mới.
-
Quy trình mạ kẽm điện phân trên nguyên liệu thép
Quy trình mạ kẽm điện phân trên nguyên liệu thép bao gồm các bước sau đây:
- Chuẩn bị bề mặt:
- Bề mặt của nguyên liệu thép cần được làm sạch hoàn toàn để loại bỏ các tạp chất, dầu mỡ và bất kỳ chất bám dính nào khác. Điều này thường được thực hiện bằng cách sử dụng các dung dịch hoá học và quá trình cơ học như đánh bóng hoặc cát tạo bề mặt.
- Chuẩn bị dung dịch mạ:
- Dung dịch mạ kẽm thường được chuẩn bị từ muối kẽm (như clorua kẽm hoặc sulfat kẽm) và các chất phụ gia. Dung dịch này chứa các ion kẽm mà sẽ được điện phân và chuyển hóa thành lớp mạ kẽm trên bề mặt thép.
- Thiết lập điện phân:
- Hai điện cực được sử dụng trong quá trình mạ kẽm điện phân. Một điện cực là nguyên liệu thép cần mạ kẽm (được gọi là điện cực làm việc), và một điện cực khác được làm từ kim loại kẽm (được gọi là điện cực kẽm). Hai điện cực này đặt trong một bể chứa dung dịch mạ.
- Quá trình điện phân:
- Khi dòng điện đi qua hệ thống, ion kẽm trong dung dịch sẽ di chuyển đến điện cực làm việc (nguyên liệu thép). Tại điện cực này, ion kẽm sẽ bám vào bề mặt thép và tạo thành lớp mạ kẽm bảo vệ.
- Kiểm soát quá trình:
- Quá trình mạ kẽm điện phân yêu cầu sự kiểm soát kỹ lưỡng về các thông số điện hóa, bao gồm mật độ dòng điện, thời gian, nhiệt độ và hàm lượng muối kẽm trong dung dịch. Điều này giúp đảm bảo lớp mạ kẽm có độ dày và tính chất mong muốn.
- Rửa và hoàn thiện:
- Sau khi quá trình điện phân hoàn tất, nguyên liệu thép được rửa sạch để loại bỏ các tạp chất còn lại từ quá trình mạ. Sau đó, nguyên liệu thép có thể trải qua các bước hoàn thiện bổ sung tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng.
Quá trình mạ kẽm điện phân cung cấp một lớp mạ kẽm bám vững trên bề mặt thép, cung cấp bảo vệ chống ăn mòn và gia tăng tuổi thọ của vật liệu.
Ưu và nhược điểm của mạ kẽm điện phân
Ưu điểm của mạ kẽm điện phân
Tiết kiệm sức lao động của con người.
Thời gian thực hiện nhanh chóng.
Giá thành hợp lý, phải chăng.
Bề mặt sản phẩm sau khi mạ thường có độ bám cao, sáng và độ trơn láng tương đối tốt
Nhược điểm của mạ kẽm điện phân
Độ bền và tuổi thọ hạn chế: Lớp mạ kẽm điện phân thường mỏng hơn so với lớp mạ kẽm nhúng nóng. Do đó, khả năng bảo vệ và tuổi thọ của lớp mạ cũng bị hạn chế hơn.
Khả năng bảo vệ không đồng đều: Do quá trình điện phân và tác động của dòng điện, lớp mạ kẽm điện phân có thể không đồng đều trên bề mặt.
Cần quá trình tiền xử lý phức tạp: Quá trình mạ kẽm điện phân yêu cầu quá trình tiền xử lý tốn thời gian và công sức.
Giá thành cao hơn so với mạ kẽm nhúng nóng: Quá trình mạ kẽm điện phân đòi hỏi thiết bị phức tạp và công nghệ chuyên sâu. Do đó, chi phí thiết bị, vật tư và công nghệ thường cao hơn so với quá trình mạ kẽm nhúng nóng.