Mạ Kẽm Điện Phân

 HIện nay, việc bảo vệ vật liệu khỏi sự ăn mòn là một thách thức không ngừng trong nghành kỹ thuật và công nghiệp. Trong những giải pháp đang được áp dụng, mạ kẽm điện phân được gọi tên như là một phương pháp hiệu quả và phổ biến, đặc biệt đối vưới sắt thép & những kết cấu đòi hỏi độ chính xác cao về bề mặt cũng như tính thẩm mỹ. Khác với phương pháp mạ kẽm nhúng nóng tạo ra lớp kẽm dày, gồ ghề, mạ điện phân mang lại lớp phủ mỏng hơn, đồng đều và bề mặt mịn màng hơn nhiều, thích hợp cho những chi tiết nhỏ, ren và các ứng dụng cần độ chính xác cao.

Nguyên lý hoạt động

Mạ kẽm điện phân, hay còn được gọi là mạ lạnh, là một quá trình điện hóa học. Về cơ bản, nó hoạt động dựa trên nguyên lý điện phân dung dịch muối kẽm. Trong một bể mạ, chi tiết cần mạ sắt thép hoặc kết cấu thép được dùng catot (cực âm), trong khi những thanh kẽm nguyên chất được làm làm anot (cực dương). Dung dịch điện phân chứa các ion kẽm Zn2+ và các hóa chất phụ gia khác.

Khi dòng điện một chiều được cấp và bể mạ, những quá trình sau sẽ diện ra : 

• Tại anot, kẽm hoặc ion kẽm nếu là anot trơ bị oxy hóa, giải phòng những ion kẽm vào dung dịch
• Tại catot, những ion kẽm Zn2+ trong dung dịch sẽ di chuyển về phía bề mặt của chi tiết thép. Dưới tác dụng của dòng điện, chúng nhân electron và bị khử thành kim loại kẽm Zn, bám chặt vào bề mặt chi tiết, tạo thành lớp mạ

Quy trình này được kiểm soát chặt chẽ bởi những yếu tố như nồng độ dung dịch, mật độ dòng điện, nhiệt độ và thời gian để đảm bảo độ dày, độ đồng đều và chất lượng của lớp mạ kẽm.

Quy trình các bước mạ kẽm điện phân

Quá trình mạ kẽm điện phân thường bao gồm nhiều giai đoạn chuẩn bị và xử lý sau mạ, tất cả đều đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất luộng cuối cùng của sản phẩm

Bước 1 : Chuẩn bị bề mặt

Đây là bước cực kỳ quan trọng, quyết định độ bám dính và chất lượng của lớp mạ.

•  Những chi tiết hoặc kết cấu được nhúng vào bể dung dịch kiềm hoặc dung môi hữu cơ để loại bỏ hoàn toàn dầu mỡ, bụi bẩn và các tạp chất hữu cơ bám trên bề mặt. Quá trình này có thể được hổ trợ bằng siêu âm hoặc gia nhiệt để tăng hiệu quả.
• Sau khi tẩy dầu mỡ, chi tiết được nhúng vào bể axit thường là axit clohydric HCl hoặc axit sulfuric H2S04 loảng để loại bỏ hen gỉ sét, vảy cán và các oxit kim loại. Quá trình này làm lộ ra bề mặt kim loại sạch, sẳn sàng cho việc mạ
• Rửa sạch bằng nước nhiều lần để loại bỏ hoàn toàn du lượng axit và các chất bẩn còn sót lại sau quá trình tẩy gỉ. Việc rửa sạch kỹ lưỡng giúp ngăn ngừa nhiễm bẩn dung dịch mạ.

Bước 2 : Mạ điện phân

Sau khi bề mặt được chuẩn bị kỹ lưỡng, chi tiết được đưa vào bể mạ kẽm điện phân

• Treo giá những chi tiết kết cấu cẩn thận để đảm bảo tiếp xúc điện tốt và dòng được phân bố đều trên toàn bộ bề mặt cần mạ. Việc treo giá không đúng cách có thể dẫn đến lớp mạ không đều hoặc không đủ độ dày ở một số vị trí
• Sắt thép và kết cấu được nhúng vào dung dịch điện phân chứa muối kẽm (thường là sulfat, kẽm clorua, hoặc kẽm xyanua) cùng với những chất phụ gia khác như chất làm bóng, chất làm đều. Dòng điện một chiều được cấp vào, kích hoạt quá trình điện hóa bằng lắng động kẽm lên bề mặt chi tiết
• Trong quá trình mạ, những thông số như mật độ dòng điện, nhiệt độ dung dịch, nồng độ hóa châtts và pH được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo lớp mạ đạt yêu cầu về độ dày, độ bóng và độ bám dính.

Bước 3 : Xử lý sau khi mạ

Sau khi mạ, sắt thép cần được xử lý thêm để nâng cao chất lượng và độ bền

• Rửa lại với nước sạch để loại bỏ các hóa chất còn dính trên bề mặt
• Hoạt hóa (Chromating/pasivation) : Đây là bước quan trọng để tăng cường khả năng chống ăn mòn của lớp mạ kẽm và cải thiện tính thẩm mỹ. Chi tiết được nhúng vào dung dịch cromat hóa hoặc những hợp chất không cromat thân thiện với môi trường. Lớp cromat tạo ra một lớp màng bảo vệ thụ động trên bề mặt kẽm, ngăn chặn quá trình oxy hóa trắng của kẽm và tăng khả năng chống hen gỉ. Lớp cromat có thể có nhiều màu sắc khác nhau như xanh lam, vàng, đen, hoặc không màu, tùy thuộc vào loại dung dịch sử dụng.
• Chi tiết được sấy khô bằng khí nóng hoặc không khí sạch để loại hơi ẩm.

Ưu điểm của phương pháp mạ kẽm điện phân

• Bề mặt sản phẩm mịn và đồng nhất, lớp mạ kẽm có độ dày mỏng hơn và bề mặt nhẵn hơn đáng kể so với mạ nhúng nóng, rất thích hợp cho những chi tiết có ren, dung sai chặt chẽ hoặc yêu cầu thẩm mỹ cao
• Kiểm soát độ dày lớp mạ tốt thông qua thời gian và mật độ dòng điện
• Tính thẩm mỹ cao do lớp mạ có thể được xử lý cromat để tạo ra nhiều màu sắc khác nhau, tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm.
• Khả năng bảo vệ điện hóa giống như mạ nhúng nóng, kẽm hoạt động như một anot hy sinh, bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn ngay cả khi lớp mạ bị trầy xước nhẹ.

Nhược điểm & ứng dụng mạ kẽm điện phân

Tuy có nhiều ưu điểm, mạ kẽm điện phân cũng có một số điểm hạn chế. Lớp mạ thường mỏng hơn so với mạ nhúng nóng, khả năng chống ăm mòn trong môi trường khắc nghiệt có thể không bằng. Tuy thế, nó là lựa chọn lý tưởng cho những ứng dụng như : 

• Sản xuất phụ kiện chi tiết máy chính xác, ốc vít, bu lông, đai ốc
• Sản xuất ô tô, xe máy
• Những thiết bị điện tử, thiết bị gia dụng
• Nội thất, ngoại thất và phụ kiện trang trí

Mạ kẽm điện phân là một giải pháp công nghệ cao, mang lại giá trị gia tăng cho những sản phẩm sắt thép và kết cấu bằng cách kết hợp khả năng chống ăn mòn và hiểu qua về thẩm mỹ, đáp ứng các yêu cầu khắt khe của các nghành nghề lĩnh vực trong nghành công nghiệp hiện đại.