Thép mạ kẽm là gì? Ưu điểm & Ứng dụng mới nhất

Thép mạ kẽm là loại thép được phủ một lớp kẽm bảo vệ trên bề mặt để ngăn chặn quá trình oxy hóa và gỉ sét. Lớp kẽm này được tạo ra chủ yếu thông qua phương pháp nhúng nóng (Hot-Dip Galvanized) hoặc mạ điện phân, tạo thành một rào cản vật lý và bảo vệ điện hóa giúp lõi thép bên trong không bị ăn mòn bởi các tác nhân như độ ẩm, axit hay hóa chất.

Thép mạ kẽm là gì? Định nghĩa và đặc điểm cấu tạo

Thép mạ kẽm về cơ bản là sự kết hợp giữa sức mạnh cơ học của thép và khả năng chống ăn mòn hóa học của kẽm. Khi tiếp xúc với môi trường, lớp kẽm sẽ phản ứng tạo ra một lớp màng bảo vệ vững chắc, ngăn không cho oxy và nước thâm nhập vào sâu bên trong lõi thép đen.

Điểm khác biệt lớn nhất giữa thép mạ kẽm và thép đen thông thường nằm ở lớp vỏ bảo vệ. Trong khi thép đen dễ bị oxy hóa và tạo thành oxit sắt (gỉ sét) chỉ sau một thời gian ngắn tiếp xúc với độ ẩm, thép mạ kẽm có thể duy trì bề mặt nguyên vẹn trong hàng chục năm nhờ cơ chế tự bảo vệ của lớp kẽm.

Khái niệm thép mạ kẽm trong ngành vật liệu xây dựng

Trong xây dựng, thép mạ kẽm được coi là vật liệu tiêu chuẩn cho các kết cấu chịu lực ngoài trời. Nhờ lớp mạ kẽm, vật liệu này có khả năng chịu đựng được các điều kiện thời tiết khắc nghiệt như mưa axit, sương muối tại các vùng ven biển mà không cần phải sơn phủ bảo vệ thường xuyên.

Sản phẩm thép mạ kẽm rất đa dạng, bao gồm thép ống, thép hộp, thép tấm và các loại phụ kiện. Sự phổ biến của nó đến từ việc cân bằng tốt giữa giá thành và hiệu quả sử dụng thực tế trong dài hạn.

Cấu tạo lớp kẽm bảo vệ và nguyên lý chống ăn mòn

Lớp kẽm bảo vệ hoạt động dựa trên nguyên lý bảo vệ catốt. Khi bề mặt bị trầy xước, kẽm sẽ đóng vai trò là vật liệu hy sinh, nó sẽ bị ăn mòn trước để bảo vệ phần thép bên trong. Đây là ưu điểm vượt trội so với các loại sơn phủ thông thường vốn sẽ bị gỉ sét lan rộng ngay khi có một vết xước nhỏ.

Độ dày của lớp kẽm thường được đo bằng ký hiệu Z (như Z180, Z275), biểu thị trọng lượng kẽm trên mỗi mét vuông bề mặt. Độ dày này càng cao thì khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ của vật liệu càng lớn.

Ưu điểm và tầm quan trọng của thép mạ kẽm

Xem ngay: Đa dạng các mẫu thép tấm đang được bán tại Thép Hưng Phát

Việc sử dụng thép mạ kẽm mang lại nhiều lợi ích kinh tế và kỹ thuật vượt trội. Dưới đây là những lý do tại sao loại vật liệu này luôn đứng đầu trong danh sách lựa chọn của các kỹ sư công trình.

• Độ bền cao: Khả năng chịu lực tốt và chống biến dạng dưới tác động của ngoại lực.
• Tuổi thọ vượt trội: Có thể lên đến 50-60 năm trong điều kiện môi trường thông thường.
• Khả năng chống ăn mòn: Ngăn chặn hiệu quả quá trình oxy hóa trong môi trường ẩm ướt, hóa chất.
• Tính thẩm mỹ: Bề mặt sáng bóng, nhẵn mịn giúp công trình trông hiện đại và sạch sẽ hơn.
• Tiết kiệm chi phí: Chi phí bảo trì thấp do không cần sơn sửa thường xuyên như thép đen.

Khả năng chống oxy hóa và độ bền vượt trội theo thời gian

Sự bền bỉ của thép mạ kẽm đã được chứng minh qua hàng loạt các công trình hạ tầng lớn. Thời gian sử dụng trung bình của sản phẩm phụ thuộc vào phương pháp mạ và môi trường lắp đặt:

• Môi trường trong nhà, khô ráo: Tuổi thọ có thể kéo dài vô hạn nếu không có tác động hóa chất mạnh.
• Môi trường đô thị, nông thôn: Tuổi thọ đạt từ 50 năm trở lên.
• Môi trường biển, khu công nghiệp: Tuổi thọ dao động từ 20 đến 30 năm do nồng độ muối và axit cao.

Tối ưu chi phí đầu tư và công tác bảo trì định kỳ

Mặc dù chi phí ban đầu của thép mạ kẽm có thể cao hơn thép đen, nhưng nếu xét trên vòng đời sản phẩm, đây lại là giải pháp tiết kiệm nhất. Các phương pháp sơn chống rỉ truyền thống thường yêu cầu bảo trì định kỳ 2-3 năm một lần, gây tốn kém nhân công và gián đoạn vận hành. Ngược lại, thép mạ kẽm gần như không đòi hỏi bất kỳ sự can thiệp nào sau khi lắp đặt.

Các loại thép mạ kẽm phổ biến nhất trên thị trường

Dựa vào phương pháp gia công lớp phủ bề mặt, thị trường hiện nay chủ yếu chia thành hai dòng sản phẩm chính là thép mạ kẽm nhúng nóng và thép mạ điện.

Xem thêm: Nơi cung cấp thép cán nguội tphcm đạt chuẩn 

Đặc điểm của thép mạ kẽm nhúng nóng

Đây là loại thép có độ bền cao nhất. Trong quá trình nhúng nóng, kẽm và thép phản ứng hóa học tạo thành các lớp hợp kim liên kết chặt chẽ. Loại thép này thường được dùng cho hệ thống ống cấp thoát nước, kết cấu nhà xưởng, cột đèn đường và các dự án dầu khí, hàng hải.

Đặc điểm của thép mạ điện phân

Thép mạ điện phân (Electro-Galvanized Steel) sử dụng dòng điện để bám lớp kẽm lên bề mặt. Ưu điểm của nó là không làm biến dạng hình dáng thép do không sử dụng nhiệt độ cao. Nó thường được ứng dụng trong sản xuất linh kiện điện tử, đồ gia dụng, và vỏ tủ điện nhờ bề mặt phẳng mịn và dễ sơn phủ.

Quy trình sản xuất thép mạ kẽm 5 bước đạt chuẩn

Để tạo ra một sản phẩm thép mạ kẽm đạt tiêu chuẩn chất lượng cao như ASTM hay JIS, quy trình sản xuất phải được kiểm soát nghiêm ngặt qua các giai đoạn sau:

• Bước 1: Làm sạch bề mặt bằng hóa chất để loại bỏ dầu mỡ, bụi bẩn.
• Bước 2: Tẩy rỉ bằng axit (Pickling) để loại bỏ các lớp oxit sắt còn bám trên phôi thép.
• Bước 3: Nhúng trợ dung để làm khô bề mặt và tăng khả năng bám dính của kẽm.
• Bước 4: Mạ kẽm (Nhúng thép vào bể kẽm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 450 độ C).
• Bước 5: Làm nguội và kiểm tra chất lượng lớp mạ (độ dày, độ bám dính).

Bước 1 & 2: Làm sạch bề mặt và tẩy rỉ bằng axit

Đây là giai đoạn tiền xử lý cực kỳ quan trọng. Nếu bề mặt thép không được làm sạch tuyệt đối, lớp kẽm sẽ không thể bám dính bền vững, dẫn đến hiện tượng bong tróc lớp mạ sau này. Việc tẩy rỉ bằng axit giúp lộ ra lớp thép nguyên bản, tạo điều kiện cho phản ứng hợp kim kẽm - sắt diễn ra hoàn hảo nhất.

Bước 3, 4 & 5: Mạ kẽm, làm nguội và kiểm tra chất lượng

Sau khi nhúng kẽm, sản phẩm được làm nguội nhanh bằng nước hoặc không khí để định hình lớp bề mặt. Bước cuối cùng là kiểm tra chất lượng bằng các thiết bị đo chuyên dụng để đảm bảo độ dày lớp mạ đạt đúng thông số cam kết (Z08-Z275 tùy loại). Các tiêu chuẩn phổ biến bao gồm ASTM A123 (Mỹ) và JIS G3302 (Nhật Bản).