luận văn bảo vệ kim loại chống ăn mòn

Luận văn:
Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 1 -
LỜI MỞ ĐẦU

Ăn mòn kim loại là vấn đề rất nghiêm trọng gây nên tổn thất rất lớn cho
nền kinh tế quốc dân. Trên thế giới có khoảng một phần ba trọng lượng kim loại
hàng năm bị ăn mòn, phá hủy. Tác hại do ăn mòn kim loại gây ra là rất lớn, gồm
nhiều tác hại trực tiếp và gián tiếp. Vì thế, chống ăn mòn kim loại là một vấn đề
đã và đang được áp dụng để làm gi
ảm thiệt hại này.
Sơn và mạ điện là một phương pháp rất có hiệu quả để bảo vệ kim loại
khỏi ăn mòn trong môi trường xâm thực và trong khí quyển. Trong đó, mạ kẽm
là một ứng dụng quan trọng của mạ điện để bảo vệ vật liệu khỏi bị ăn mòn.Vì thế,
chúng tôi xin được trình bày chi tiết về kỹ thuật này dưới đây.
Tác gi
ả

Hoàng Anh Huy
















Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 2 -
MỤC LỤC

Lời Mở Đầu: 2
Chương 1. Tổng quan về ăn mòn và bảo vệ kim loại 5
1.1. Khái niệm về sự ăn mòn kim loại 5
1.2.Phân loại các quá trình ăn mòn kim loại 5
1.3.Tốc độ ăn mòn kim loại 7
1.4.Những nhân tố ảnh hưởng đến sự ăn mòn 8
1.5. Các phương pháp bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn 8
a. Cách ly kim loại với môi trường 8

b. Dùng hợp kim chống gỉ 8
c. Dùng chất chống ăn mòn 8
d. Dùng ph
ương pháp điện hóa 9
Chương 2. Nguyên liệu sản xuất tôn 10
2.1. Khái quát về vật liệu 10
2.2. Các tác nhân gây ăn mòn 10
2.3. Cơ chế ăn mòn 11
Chương 3. Bảo vệ tôn khỏi bị ăn mòn bằng phương pháp sơn 12
3.1. Mục đích 12
3.2. Khái niệm 12
3.3.Thành phần của sơn 12
3.4. Sơ đồ quy trình phủ sơn trên tôn 15
3.5. Ưu và nhược điểm của phương pháp 16
Chương 4: Bảo vệ tôn bằng phương pháp mạ kẽm 17
4.1.Mục đích 18
4.2.Giới thiệu chung về kẽm và mạ kẽm 18
4.3.Các dung dịch mạ kẽm 19
4.5.Bản chất và yêu cầu của lớp mạ 19
4.6.Chuẩn bị bề mặt trước khi ma 23

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 3 -

4.7. Sơ đồ quy trình công nghệ mạ kẽm 24
4.8.Qui trình công nghệ sản xuất tôn mạ kẽm 26
Chương 5: Một số hình ảnh của tôn mạ kẽm 29
Kết luận: 30
Tài liệu tham khảo: 31

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 4 -

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI

1.1 Khái niệm về sự ăn mòn kim loại.
Sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hóa học hoặc điện hóa của kim
loại với môi trường xung quanh gọi là sự ăn mòn kim loại.
Kết quả là kim loại sẽ bị oxi hóa thành các ion dương và sẽ mất đi những tính
chất quý báu của kim loại.
M – ne = M
n+

1.2 Phân loại Các quá trình ăn mòn kim loại.
Phân loại các quá trình ăn mòn kim loại, người ta có thể phân loại ăn mòn theo
nhiều cách khác nhau. Có người phân loại ăn mòn ở nhiệt độ cao và ở nhiệt độ
thấp, có người phân loại ăn mòn khô và ăn mòn ướt. Trong bài tiểu luận này,
chúng tôi phân loại ăn mòn theo cơ chế phản ứng và sự ăn mòn kim loại được
chia làm hai loại chính :
a. Ăn mòn hóa học.
Ăn mòn hóa học là sự phá hủy kim loại do kim loạ
i phản ứng hóa học với chất
khí hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao.
Đặc điểm của ăn mòn hóa học là không phát sinh dòng điện ( không có các điện
cực ) và nhiệt độ càng cao thì tốc độ ăn mòn càng nhanh.
Sự ăn mòn hóa học thường xảy ra ở các thiết bị của lò đốt, các chi tiết của động
cơ đốt trong hoặc các thiết bị tiếp xúc với hơi n
ước ở nhiệt độ cao.
Kim loại được nung ở nhiệt độ cao trong môi trường chứa chất xâm thực như :
S
2
, O
2
, Cl
2

.
,….v.v
Me + ½ O
2
→ MeO
Trong đó Me là kim loại


Ví dụ:

232
0
2
6264 HOFeOHFe
t
+=+

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 5 -

3
0
2
232 ClFeClFe
t
=+
Bản chất của ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa khử, trong đó các electron của
kim loại được chuyển trực tiếp sang môi trường tác dụng.
b. Ăn mòn điện hóa.

Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại do hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất
điện li tạo nên dòng điện.
Ví dụ
: phần vỏ tàu biển chìm trong nước, ống dẫn đặt trong lòng đất, kim loại
tiếp xúc với không khí ẩm Do vậy, ăn mòn điện hóa là loại ăn mòn kim loại
phổ biến và nghiêm trọng nhất
• Các điều kiện ăn mòn điện hóa.
- Các điện cực phải khác chất nhau: có thể là cặp kim loại khác nhau, cặp kim
loại - phi kim (C), cặp kim loại - hợp chất hóa học ( xêmentit Fe3C ). Trong đó
kim loại có tính kh
ử mạnh hơn sẽ là cực âm. Như vậy kim loại nguyên chất khó
bị ăn mòn.
- Các điện cực phải tiếp xúc với nhau ( hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây
dẫn ).
- Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch điện li.
• Cơ chế ăn mòn điện hóa.
Sự ăn mòn điện hóa của kim loại gồm 3 quá trình cơ bản :
-
Quá trình Anot :
quá trình Anot là quá trình oxi hóa điện hóa, trong đó kim loại chuyển vào dung
dịch dưới dạng cation Me
z+
và giải phóng điện tử : kim loại bị ăn mòn
Me → Me
z+
+ z.e
- Quá trình Catot:
quá trình catot là qúa trình khử điện hóa, trong đó chất oxi hóa nhận điện tử do
kim loại bị ăn mòn nhường cho điện tử
Ox + z.e → Red

Red: dạng khử lien hợp của Ox ( tức Ox.ze )

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 6 -
- Quá trình dẫn điện :
Các điện tử do các kim loại bị ăn mòn giải phóng sẽ đi từ Anot đến catot, còn
các ion di chuyển trong dung dịch.
Như vậy, quá trình ăn mòn kim loại xảy ra đồng thời với sự xuất hiện dòng điện
giữa hai cực khác nhau của kim loại. Vùng kim loại bị hòa tan đóng vai trò cực
dương ( + ) Anot, vùng kia đóng vai trò cực âm ( -) catot.
Ta có thể tóm tắt quá trình trên bằng sơ đồ sau ( lấy sự
ăn mòn của Zn trong
dung dịch H
2
SO
4
làm ví dụ )
2 e Z n . 2 e
2+
2 e Z n . 2 e
2+
Z n nH O
2+
2
2 H + 2 e 2 H S O
+
Haáp phuï
4
H

+
2-

1.3 Tốc độ ăn mòn kim loại :
Tốc độ ăn mòn có thể đo bằng các đại lượng sau :
• Tổn thất trọng lượng:
Tổn thất trọng lượng là trọng lượng kim loại bị ăn mòn trên đơn vị bề mặt trong
đơn vị thời gian :

tS
mm
P
.
21
−
=

m
1
, m
2
là trọng lượng mẩu kim loại trước và sau khi bị ăn mòn ( mg )
S : diện tích bề mặt kim loại ( dm
2
)
t: thời gian ( s )
Độ thâm nhập P : Tính bằng chiều sâu trung bình kim loại bị ăn mòn trong một
năm.

ρ

G
P
76.8=

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 7 -
Trong đó, G : lượng vật liệu bị ăn mòn ( g/m
2
.h )
ρ : khối lượng riêng của kim loại ( kg / m
3
)
1.4. Những nhân tố ảnh hưởng đến sự ăn mòn.
• Ảnh hưởng của bản chất kim loại.
Tính chống ăn mòn kim loại liên quan đến điện thế tiêu chuẩn, hoạt độ hóa học
của kim loại. Điện thế tiêu chuẩn của kim loại càng âm thì hoạt độ hóa học càng
cao, kim loại càng dễ bị ăn mòn. Tuy nhiên có những kim loại (như Crom, Niken),
điện thế tiêu chuẩn âm, hoạ
t độ hóa học cao nhưng tính bền ăn mòn tốt. Đó là do
trên bề mặt hình thành lớp màng oxi hóa kín, rất mỏng, có thể bảo vệ kim loại khỏi
sự ăn mòn. Như vậy gọi là sự thụ động hóa kim loại.
Tính chống gỉ của kim loại còn liên quan đến hàm lượng tạp chất và độ bóng của
nó. Tạp chất của kim loại càng nhiều tính chống gỉ của nó càng kém. Độ bóng kim
loại càng cao, tính chống gỉ
càng tốt.
• Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn tới sự ăn mòn. Nhiệt độ càng cao, hoạt độ hóa học của
kim loại và dung dịch tăng, do đó làm tăng sự ăn mòn.
• Ảnh hưởng của môi trường ăn mòn.

Tính chống gỉ của nguyên liệu có quan hệ trực tiếp tới môi trường ăn mòn.
Trong những môi trường khác nhau, tính ổ
n định của kim loại cũng khác nhau.
Ví dụ
: Vàng ổn định trong nhiều dung dịch nhưng bị ăn mòn trong nước cường
toan.

1.5. Các phương pháp bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn.
a. Cách li kim loại với môi trường.
Dùng những chất bền vững với môi trường để phủ ngoài mặt những vật bằng
kim loại. Những chất phủ ngoài thường dùng là:
- Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, men, hợp chất polime
- Một số kim lo
ại như Crom, niken, đồng, kẽm, thiếc ( phương pháp tráng
hoặc mạ điện ).
- Một số hợp chất hóa học bền vững như oxit kim loại, photphat kim loại (
phương pháp tạo màng ).
b. Dùng hợp kim chống gỉ ( hợp kim inôc ).
Chế tạo những hợp ki không gỉ như Fe - Cr - Ni trong môi trường không khí,
môi trường hóa chất.
c. Dùng chất chống ăn mòn.

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 8 -
Thêm một lượng nhỏ chất chống ăn mòn vào dung dịch axit có thể làm giảm tốc
độ ăn mòn kim loại xuống hàng trăm lần.
d. Dùng phương pháp điện hóa.
Người ta nối kim loại này với kim loại khác có tính khử mạnh hơn

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 9 -
Chương 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT TÔN
2.1. Khái quát về vật liệu.

- Cấu tạo:
Tôn là hợp kim của sắt ( Fe ) và cacbon ( C ) trong đó hàm lượng cacbon
<6.62% và nhiều nguyên tố hóa học khác, đó là các tạp chất thường có như: Mn,
Si, P,S,…
Tôn được sản xuất ở dạng tấm mỏng, nhẹ với độ dày từ 0.1-0.5 mm, chiều rộng
1-2 m, chiều dài 4 -10m, và khối lượng từ 1.1- 4.82 kg/m
2
.
Tôn được dung để che chắn hoặc chủ yếu là dùng để lợp nhà, nhà xưởng công ty

2.2. Tác nhân gây ăn mòn:
Tôn là vật liệu tiếp xúc trực tiếp với môi trường xung quanh nên chịu ảng hưởng
của những nhân tố sau:
• Nhiệt độ
• Ánh sáng
• Gió, bụi, sương
• Mưa
Trong nước mưa là có các khí CO
2
, NO
2
, SO
2
, O
2
các khí này do môi trường bị
ô nhiễm, sấm chớp tạo thành. Chính vì vậy làm cho nước mưa có tính axit nhẹ
với PH=5.8
Tùy thuộc vào tác nhân gây ăn mòn mà tôn bị a7n mòn với những cường độ
khác nhau .Nhẹ nhất là tôn bị mỏng đi, kế đến là bị bong tróc từng mảng và

nặng nhất là bị lủng thổ.
2.3. Cơ chế ăn mòn :
• Ở A nốt: các nguyên tử Fe bị oxy hóa thành Fe
2+
:
Fe -2e = Fe
2+
.
Các ion này tan vào dung dịch điên li tại đây đã có sẵn oxy, chúng lại bị oxy hóa
tiếp thành Fe
3+
:

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 10 -
Fe
2+
-1e = Fe
3+

• Ở catốt: các ion hidro của dung dịch điện li chuyển đến cực dương, tại đây
chúng bị khử thành hidro tự do, sau dó thoát ra khỏi dung dịch điện li:
2H
+
+ 2e = H
2

Ngoài ra trong nước còn có một lượng O
2

khuếch tán nên quá trình ca tốt sẽ là:
O
2
+ 4H
+
+ 4e = 2H
2
O
Các tinh thể sắt bị oxy hóa dần dần từ ngoài vào trong, sau một thời gian tấm tôn
sẽ bị ăn mòn hết.
Từ những cơ sở trên ta sẽ đưa ra được các biện pháp bảo vệ tôn trước môi
trường nước mưa và sương muối.

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 11 -
Chương 3: BẢO VỆ TÔN KHỎI BỊ ĂN MÒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SƠN
3.1. Mục đích:
Bảo vệ bề mặt sản phẩm, màng sơn mỏng hình thanh trên bề mặt tôn cách li
tôn với môi trường như: nước, ánh sang, không khí… bảo vệ tôn khỏi bị ăn
mòn.
3.2.Khái niệm
Sơn là huyền phù của các hạt màu (oxit kim loại hay muối kim loại) trong chất
kết dính hữu cơ, ngoài ra còn thêm vào đó các dung môi và các chất pha loãng.
Chất kết dính hữu cơ tạo nên trên bề mặt kim loại cần bảo vệ một màng rắn liên
tục.
3.3. Thành phần của sơn.
Sơn bao gồm hai pha: lỏng và rắn.
• Pha lỏng.
Pha lỏng gồm dung môi, phụ gia và chất kết dính.
- Dung môi: Để hòa tan chất kết dính. Trong quá trình sấy khô dung môi bay đi.
Những dung môi sôi ở trên 250
o
C không bị bay hơi gọi là chất hóa dẻo. Chúng
làm cho màng sơn dẻo hơn.
- Phụ gia: là những chất cho thêm một lượng nhỏ vào chất kết dính để cải thiện
tính chất của nó.
9 Chất tăng nhanh quá trình khô (làm cho sơn mau khô) do tăng nhanh sự oxy
hóa chất kết dính. Những chất thường dùng là các muối của các kim loại như
Co, Pb, Mn, Zn, Zr.
9 Chất hoạt động bề mặt để cải thiện sự thấ

m ướt của sơn với bề mặt kim
loại.
9 Chất tạo nhũ tương làm cho sơn ở dạng nhũ tương ổn định.
9 Chất phân tán có nhiệm vụ đuổi nước khỏi bề mặt sắc tố (pigment), tăng
cường sự bám dính của màng sơn ngay cả khi bề mặt kim loại ẩm ướt.
9 Chất chống lắng.

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 12 -
9 Chất trừ sâu, hà, dầu.
- Chất kết dính: Chất kết dính đóng rắn do bị oxy hóa trong môi trường không
khí bao quanh bao gồm:
9 Sơn dầu thừơng là các loại dầu thực vật như dầu lanh, dầu tùng, dầu đậu
tương… cúng sẽ bị oxy hóa trong môi trường không khí bao quanh và tự đóng
rắn.
9 Nhựa ankyt là este của diaxit với rượu đa chức.
Ví dụ:
axit phtalic COOH – C
2
H
4
– COOH
và glyxerin CH
2
OH – CHOH – CH
2
OH
- Chất kết dính đóng rắn do bốc hơi dung môi bao gồm:
9 Sơn acrylic

Axit acrylic (CH
2
= CH – COOH) và metarylic (CH
2
= C(CH
3
)COOH) và các
este của chúng đều có thể polymer hóa thành nhựa nhiệt dẻo mạch dài polymetyl
metacrylat.

C
CH
3
COOCH
3
H
2
C
Metyl metacrylat
C
COOCH
3
CH
3
CH
2
C
CH
3
COOCH

3
CH
2
CH
2
Polymetyl metacrylat

9 Cao su clo hóa điều chế bằng tác dụng của clo với cao su tự nhiên hoặc
tổng hợp.
- Chất kết dính đóng rắn do polyme hóa gồm:
9 Nhựa epoxy

CH
2
CH OH OH CH CH
2
OO


Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 13 -
Mạch epoxy

Nhóm epoxy đóng rắn do phản ứng với chất đóng rắn (ví dụ amin).
9 Nhựa polyure tan tạo thành do phản ứng của isoxianat lên nhóm OH của
rượu hoặc nước:
RNC O
+
R'OH

RN
H
C O R'
O
Isoxianat
Polyol
Uretan




Uretan lại bị polyme hóa và liên kết chéo thành polyuretan.
Ngoài ra còn một số nhựa khác như ure-fomaldehyt, melamin formal-dehyt,
silicon…
• Pha rắn gồm sắc tố (pigment) và chất độn.
 Sắc tố được đặc trưng bởi màu sắc, độ hạt, tốc độ lắng, độ đục, sự hòa tan
trong nước và chất hữu cơ.
Sắc tố có nhiều loại:
9 Sắc tố chống ăn mòn gồm bột k
ẽm, bột chì, Pb
3
O
4
, ZnCrO
4
.
9 Sắc tố gia cố để có lớp phủ dày và giảm thấm nước gồm ZnO, TiO
2
, Fe
2

O
3
,
graphit.
 Chất độn: Thường dùng là SiO
2
, SbSO
4
, bột talc, amiăng, mica, CaCO
3.






Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 14 -
3.4. Sơ đồ quy trình phủ sơn trên tôn:





• Xử lí bề mặt trước khi sơn.
Muốn lớp sơn bám chắc trên kim loại thì phải chuẩn bị tốt bề mặt của nó. Có
nhiều nhiều cách để chuẩn bị bề mặt trước khi sơn như dùng dung môi, chải,
đánh giấy ráp, phun cát…
Ngoài ra trước khi sơn còn phosphat hóa hoặc cromat hóa để tạo lớp nền cho

sơn bám dính tốt.
• Chọn sơn
Tùy thuộc vào mội tr
ường và điều kiện làm việc mà người ta sẽ chọn các loại
sơn với mục đích sử dụng khác nhau
• Pha sơn.
Tiến hành pha sơn với dung môi là các chất bay hơi nhanh, giá rẻ.tùy theo dugn
môi và loại sơn mà ta pha ở các tỉ lệ khác nhau có thể là 1/5 đến 1/10
Sấy
Xử lý bề mặt
Chọn sơn
Pha sơn
Sơn lần 1
Sơn lần 2
Thành phẩm

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 15 -
• Sơn lần 1 (sơn lót).
Sơn lót là lớp sơn đầu tiên trực tiếp phun lên bề mặt sản phẩm. với mục đích
tạo nên lớp màng sơn bám chắc với kim loại nền, tạo điều kiện cho lớp sơn thứ
hai dính kết.
Những điều kiện lý tưởng của lớp sơn lót là:
• Có độ bám chắc, tính dẻo tốt.
• Có tính ổn
định cao trong khí quyển.
• Không thấm nước và hơi nước.
• Có tính năng chống gỉ tốt.
• Sơn lần hai.

Sau khi sơn lần thứ nhất bề mặt có nhiều lỗ châm kim, sơn lần hai trên lớp sơn
trước có tác dụng sau đây :
9 Lấp lỗ châm kim.
9 Che phủ vết mài.
9 Làm tăng độ bám chắc với lớp sơn ngoài.
9 Nâng cao độ bóng màng sơ
n.
• Sấy khô màng sơn.
Quá trình biến đổi hóa học và vật lý làm cho màng sơn thành màng rắn cứng gọi
là sấy khô.
Nhiệt độ xấy thường từ 50 đến 120
o
C.
• Thành phẩm.
Các tấm tôn theo băng truyền xếm đống được vận chuyển đến kho
3.5. Ưu và nhược điểm của phương pháp.
• Ưu điểm.
9 Dễ phủ, rẻ tiền, dễ khôi phục chỗ bị hư hỏng
9 có thể kết hợp với các phương pháp bảo vệ khác
9 Hiệu suất cao, gia công thuận tiện

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 16 -
9 Có thể sơn các sản phẩm có diện tích lớn, khô nhanh, màng sơn phân bố
đồng đều, bằng phẳng, bóng.
• Nhược điểm:
9 Không chịu được nhiệt độ cao quá 200
O
C

9 Kém bền trong môi trường nước
9 Độ bền cơ học kém
























Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 17 -
Chương 4: BẢO VỆ TÔN KHỎI BỊ ĂN MÒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP MẠ

KẼM
4.1.Mục đích:
Để bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn, người ta dung nhiều phương pháp khác
nhau.Nhưng phương pháp mạ kẽm ( Zn ) còn gọi là lớp mạ anôt được sử dụng
phổ biến và rộng rãi nhất.
Lớp mạ anôt nếu kim loại được mạ có điện thế âm hơn so với kim loạ
i nền.
4.2.Giới thiệu chung về kẽm và mạ kẽm:
9 Kẽm là kim loại óng ánh, màu trắng hơi xanh lam.
9 Trọng lượng riêng: 7,14 N/m
3

9 Nguyên tử lượng: 65,37 đvC
9 Điện thế tiêu chuẩn: 0,76 V
9 Đương lựơng điện hóa: 1,22 g/Ampe
9 Nhiệt độ nóng chảy: 419,44
o
C
9 Kẽm có tính giòn, tương đối cứng, đặc biệt khi tăng nhiệt độ đến 100-150
o
C
có tính dẻo tốt, có thể gia công dập, nhưng khi gia nhiệt đến 250
o
C thì giòn, có
lớp bột, nhiệt độ càng cao thì thành lớp kẽm oxit dạng bột càng nhiều.
9 Điện thế tiêu chuẩn của kẽm tương đối âm, đối với sắt thép kẽm là lớp mạ
Anôt. Vì vậy trong công nghiệp, kẽm được dùng phổ biến để tạo lớp bảo vệ kim
loại khỏi sự ăn mòn.
9 Độ tinh khiết của lớp mạ kẽm cao, có cấu trúc đồng đề
u, do đó có tính ổn

định hóa học cao. Tính đàn hồi của lớp mạ tốt sau khi bị uốn kéo. Tuy nhiên
độcứng thấp, độ bóng kém, trong không khí dễ sinh thành muối kẽm cacbonat
có tính kiềm nên dễ bị mờ. Để bề mặt kẽm luôn sáng đẹp, sau khi mạ người ta
đem sơn, phôtsphat hóa hay thụ động hóa… làm tăng độ bền của lớp mạ.
9 Kẽm là kimloại thông dụng để bảo vệ sắt thép và hợp kim c
ủa chúng, sản
phẩm mạ kẽm được dùng cho các công trình xây dựng: các tấm tôn lợp, đường
dây điện thoại, đường sắt, các ống nước,cống nước, các thiết bị dặt ngoài trời.

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 18 -
Trong môi trường xâm thực, lớp mạ kẽm phải dày. Trong điều kiệnbình thường
yêu cầu độ dày lớp mạ là 15
μ
m. Trong điều kiện ăn mòn mạnh, độ dày lớp mạ
tối thiểu là 30
μ
m.
4.3.Các dung dịch mạ kẽm:
a.Dung dich mạ kẽm xianua
• Đặc điểm công nghệ
Dung dịch kẽm xianua, khả năng phân bố tốt, lớp mạ mịn, bóng đẹp.
Rất độc, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người.
• Thành phần của dung dịch mạ kẽm xianua
Hàm lượng (g/l)
ZnO 35-45 20-25
NaCN 80-90 45-50
NaOH 80-85 70-80
Na

2
S 0.5
C
3
H
8
O
3
3-5
Z
8
.ATZ 5-10ml/l
Nhiệt độ (
0
C) 20-35
Mật độ dòng điện
(A/dm
2
)
1-3

• Pha chế dung dịch
Dung dịch mạ kẽm xianua pha bằng các hóa chất ZnO hoặc Zn(OH)
2
cho tác dụng
với NaCN. Phản ứng của chúng như sau:
2ZnO + 4NaCN = Na
2
Zn(CN)
4

+ Na
2
ZnO
2

2Zn(OH)
2
+ 4NaCN = Na
2
Zn(CN)
4
+ Na
2
ZnO
2
+ 2H
2
O
Pha chế dung dịch mạ kẽm xianua trong điều kiện có quạt hút. Quá trình pha chế
như sau:

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 19 -
- Hòa tan NaCN và NaOH trong thùng mạ có thể tích nước bằng ½ thể tích
thùng mạ.
- Cho nước vào ZnO đã tính toán, khuấy thành dạng hồ đặc, vừa khuấy vừa
cho vào thùng mạ cho đến khi tan hoàn toàn.
- Cho glixerin và Na
2

S đã hòa tan vào trong thùng, khuấy đều, cho nước đến
mức quy định.
Các chất phụ gia khác cho vào theo bảng thuyết minh
b. Dung dịch mạ kẽm zincat
• Đặc điểm công nghệ
Dung dịch mạ kẽm zincat thành phần đơn giản, sử dụng thuận lợi. Lớp mạ bóng,
màng thụ động khó biến màu. Dung dịch mạ ít ăn mòn thiết bị, có thể dùng thiết bị
mạ kẽm xianua sẵn có, thiết bị x
ử lý nước thải, đơn giản. Nhưng khả năng phân bố
của dung dịch này kém hơn dung dịch xianua, hiệu suất dòng điện giảm (70-85%).
Khi mạ quá độ dòng quy định, độ giòn tăng lên.
• Thành phần của dung dịch mạ kẽm zincat
Hàm lượng (g/l) 1 2 3 4
ZnO (g/l) 8-15 10-12 10-15 10-15
NaOH (g/l) 80-120 100-120 100-150 100-150
Chất phụ gia DE
(ml/l)
5-6 hoặc
OPE – III

Chất phụ gia DPE
– II (ml/l)
4-6
ZB – 80 (ml/l) 2-4
KR-7(ml/l) 1-1.5
BW-901(ml/l) 4-5
NC zin 90A(ml/l) 3-5
NC zinC90B (ml/l) 5-7

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 20 -
Nhiệt độ (
0
C) 20-35 20-35 20-40 10-40
Mật độ dòng điện
(A/dm
2
)
0.5-4 0.5-4 1-5 1-5
c Dung dịch mạ kẽm muối amon
• Đặc điểm công nghệ
Dung dịch mạ kẽm muối amon được lớp mạ kết tinh mịn, bóng, hiệu suất dòng
điện cao, tốc độ kết tủa nhanh. Dung dịch mạ kẽm muối amon có mấy loại, chúng
khác nhau ở khả năng phân bố. Dung dịch NH
4
Cl- N(CH
2
COOH)
3
khả năng phân
bố tốt nhất, dung dịch NH
4
Cl- C
6
H
8
O
7
khả năng phân bố trung bình, dung dịch

NH
4
Cl, khả năng phân bố kém. Vì vậy dung dịch NH
4
Cl để mạ những chi tiết đơn
giản, dung dịch NH
4
Cl- N(CH
2
COOH)
3
và NH
4
Cl- C
6
H
8
O
7
dùng để mạ những chi
tiết phức tạp. Dung dịch mạ kẽm amôn ăn mòn thiết bị, xử lý nước khó khăn.
d. Dung dịch mạ kẽm không có Amôn
Dung dịch mạ kẽm không có Amôn được phát triển mạnh trong thời gian gần đây.
Nhờ sự nghiên cứu thành công các chất phụ gia, mạ kẽm không có amôn phát triển
rộng rãi thay thế mạ kẽm muối amôn.
• Đặc điểm công nghệ
Mạ kẽm không amon trong dung d
ịch KCl có kết tinh nhỏ, mịn, bóng, độ bằng
phẳng tốt, hiệu suất dòng điện cao, tốc độ kết tủa nhanh, sử dụng mật độ dòng điện
cho phép rộng, phạm vi sử dụng rộng, xử lý nước đơn giản. Nhưng lớp mạ thụ

động trong dung dịch crom thấp độ bám chắc kém, độ giòn tăng lên khi lớp mạ
dày.
Thành phần của dung dịch mạ không có Amôn
Pha chế
Thành phần và chế độ
1 2 3
ZnCl
2
60-80 50-70
KCl 180-220

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 21 -
NaCl 180-220
H
3
BO
3
25-30 30
ZB 85 ml/l 15-20
YDZ-1 ml/l 18
Ph 4,5-5,5 5
Nhiệt độ (
o
C) 30-45 30-40
Mật độ dòng điện (A/dm
2
) 0,5-3 0,8-2

Dung dịch mạ kẽm không có amon gồm có ZnCl
2
, KCl, H
3
BO
3
và chất làm bóng.
ZnCl
2
cung cấp ion Zn
+2
, KCl là muối dẫn điện chủ yếu. Dung dịch muối KCl, sử
dụng mật độ dòng điện rộng, vùng bóng rộng, khả năng phân bố tốt. Dung dịch
muối NaCl không tốt bằng dung dịch KCl, nhưng muối NaCl rẻ, dung dịch chịu
nhiệt tốt, có thể dùng để mạ quay. H
3
BO
3
là chất đệm làm cho lớp mạ bóng mịn,
dùng mật độ dòng điện cao, cải thiện khả năng phân bố.
• Pha chế dung dịch
Dùng nước nóng hòa tan từng phần riêng biệt KCl và H
3
BO
3
. Chú ý dùng nước sôi
để hòa tan H
3
BO
3

với thể tích gấp 10 lần , sau đó đổ vào bể mạ.
Hòa tan ZnCl
2
trong nước cho vào bể mạ.
Vừa khuấy vừa cho các chất phụ gia khác.
Cho nước đến mức quy định, khuấy đều, điều chỉnh pH, mạ thử
4.4.Cơ chế quá trình mạ kẽm.
9 Sắt-kẽm là một cạp điện cực
9 Fe có tính khử mạnh hơn nên lớp kẽm là cực âm, cực dương lúc này là tấm
sắt, hai điện cực này tiếp xúc tr
ực tiếp với nhau và tiếp xúc với môi trường chât
điện ly. Như vậy Zn sẽ bị ăn mòn điện hóa:
• Ở cực âm : các nguyên tử Zn bị oxy hóa thành Zn
2+
:
Zn – 2e = Zn
2+

• Các ion này tan vào dung dịch điện li và kết hợp với OH
-
tạo thành hidroxit
kẽm Zn(OH)
2


Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 22 -
• Ở cực dương: các ion hidro của dung dịch điện li chuyển đến cực dương, tại
đây chúng bị khử thành hidro tự do, sau dó thoát ra khỏi dung dịch điện li:

2H+ 2e =H
Ngoài ra trong nước còn có một lượng O
2
bị khuếch tán vào nên ta còn có quá
trình ca tốt là:
O
2
+ 4H
+
+4e =2H
2
O
• Và cứ như thế lớp kẽm bị ăn mòn kể cả khi lớp kẽm bị chầy xước để lộ lớp sắt
ra ngoài
4.5.Bản chất và yêu cầu của lớp mạ:
9 Lớp mạ phải bám chắc vào kim loại nền, không bị bong ra
9 Lớp mạ có kết tủa mịn, độ xốp nhỏ
9 Lớp mạ bong dẻo, độ c
ứng cao
9 Lớp mạ có đủ độ dày nhất định
4.6.Chuẩn bị bề mặt trước khi mạ:
Chuẩn bị bề mặt trước khi ma được tóm tắt theo sơ đồ sau:

Gia công cơ khí
Tẩy rỉ
Tẩy dầu mở
Tẩy nhẹ
Tẩy điện hóa

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 23 -
4.7 Sơ đồ quy trình công nghệ mạ kẽm :
a. Sơ đồ quy trình mạ kẽm nóng:

• Kiểm tra nguyên liệu đầu vào.


Cân cuộn tôn đen, ghi và lưu các số liệu như : trọng lượng cuộn lý thuyết
(của nhà xản xuất) và thực tế(trọng lượng khi đem cân), trọng lượng bao bì, qui
cách và loại tôn ( tôn mềm hay tôn cứng ) vào sổ theo dõi chất lượng tôn đen.
• Kiểm tra chất lượng tôn đen:
+ Kiểm tra sơ bộ: qui cách, nguồn gốc xuất xứ.
+ Tháo bỏ bao bì và kiểm tra bên trong nguyên liệu, đối với các cuộn không đạt
tiêu chuẩn nh
ư bị méo, bị giản biên, giản bụng, rỉ sét nặng,
+ Trong quá trình mạ phải thường xuyên theo dõi chất lượng tôn đen ( mức độ
dầu mỡ, giãn biên, giãn bụng, đứt nối giữa cuộn, … ).


Kiểm tra nguyên
liệu đầu vào
Cung cấp nguyên
liệu vào dây chuyền
Tẩy dầu mở rỉ sét
Gia nhiệt
Mạ kẽm Làm nguội
Thụ động hoá bề mặt
Sấy khô
Kiểm tra sản phẩm
Lưu kho

Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

- 24 -
• Cấp nguyên liệu liên tục vào dây chuyền.

Sau khi nguyên liệu đã đạt tiêu chuẩn để mạ, nguyên liệu được đưa vào
thiết bị xả cuộn và nối vào cuộn cũ để cấp tôn liên tục cho dây chuyền.
• Tẩy dầu mỡ và rỉ sét.
Trước khi tôn được đưa vào mạ phải qua công đoạn tẩy dầu mỡ và rỉ sét, công
đoạn này bao gồm 4 phần :
* Dùng hóa chất tẩy dầu mỡ: Trước tiên băng tôn được đi qua 1 b
ể nhúng có
nồng độ từ 23 - 40 điểm, được kích hoạt nhiệt độ bằng hơi nước đạt từ 60
o
C –
80
o
C, sau đó qua hai buồng phun. Buồng phun được phun bằng hệ thống bơm
nước áp lực cao kết hợp với một hàm lượng nhỏ chất tẩy dầu kéo từ bể nhúng
qua, phun lên lên cả hai mặt của băng tôn và dùng cặp trục chà bằng cước để tẩy
sạch phần dầu mỡ trên bề mặt tôn.
* Sau khi đã đi qua hai buồng phun, băng tôn tiếp tục qua 1 buồng phun nước
nóng ở nhiệt độ
từ 60
o
C – 80
o
C để rửa sạch dầu mỡ cùng hóa chất trên băng tôn.
* Kết thúc công việc tẩy dầu mỡ, băng tôn được đi vào 1 bể dung dịch HCl với
nồng độ từ 10 –20% tuỳ theo mức độ rỉ sét của tôn để tiến hành tẩy rỉ sét.
* Qua 3 vị trí tẩy rửa trên, lúc này băng tôn tiếp tục đi qua 1 bể nước để tráng
rửa thành phần axít còn lại, sau đó qua 1 buồng phun bằng nước nóng rồi l

ại qua
1 bể nước để tráng rửa lần cuối và được vắt khô bằng 1 cặp trục cao su trước khi
qua công đoạn sấy.
•
Gia nhiệt băng tôn trước khi xuống chảo.
Sau khi tẩy rửa sạch sẽ bề mặt, băng tôn được đưa qua một lò sấy nhiệt trực tiếp
nhằm mục đích nâng nhiệt độ băng tôn lên khoảng 200
0
C để tránh sự mất nhiệt
gây hại cho chảo mạ.
• Quá trình mạ kẽm - Đây là công đoạn quan trọng nhất của dây chuyền.
Băng tôn sau khi đạt đến nhiệt độ 180~200
0
C sẽ đi qua ngăn chứa trợ dung
(Ammonium Chloride và một số kim loại khác như Antimon, Alummium, )