Mạ kẽm nhúng nóng là gì? Ứng dụng và các lỗi thường gặp

Mạ kẽm nhúng nóng là công đoạn bảo vệ bề mặt thép quan trọng trong các hạng mục ngoài trời như cột đèn chiếu sáng, tay vươn, lan can và kết cấu thép hạ tầng. Khác với lớp sơn phủ thông thường, mạ kẽm nhúng nóng tạo một lớp kẽm bám chắc giúp hạn chế rỉ sét, tăng độ bền trước mưa nắng, hơi ẩm và môi trường ăn mòn, đặc biệt phù hợp với công trình yêu cầu tuổi thọ dài và nghiệm thu chặt chẽ.

Tại codencaoap.net, chúng tôi xem mạ kẽm nhúng nóng là một phần trong “tiêu chuẩn chất lượng” của sản phẩm, không chỉ là một lựa chọn thêm. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu đúng mạ kẽm nhúng nóng là gì, quy trình thực hiện, các tiêu chuẩn thường được đối chiếu, cách nhận biết lớp mạ đạt/không đạt và những lưu ý khi áp dụng cho cột đèn cao áp trong thực tế thi công.

1. Mạ kẽm nhúng nóng là gì?

Mạ kẽm nhúng nóng (Hot-dip galvanizing) là phương pháp bảo vệ thép bằng cách nhúng toàn bộ chi tiết thép vào bể kẽm nóng chảy sau khi đã xử lý bề mặt sạch dầu mỡ, gỉ sét và tạp chất. Khi thép tiếp xúc với kẽm ở nhiệt độ cao, lớp kẽm không chỉ phủ lên bề mặt mà còn hình thành lớp liên kết bền giúp tăng khả năng chống ăn mòn theo thời gian.

Điểm mạnh của mạ kẽm nhúng nóng nằm ở khả năng bao phủ đồng đều các góc cạnh, mép cắt, mối hàn và những vị trí thường dễ rỉ nhất. Nhờ đó, chi tiết thép sau mạ có thể làm việc tốt trong môi trường ngoài trời, chịu mưa nắng, độ ẩm cao hoặc khu vực có tính ăn mòn mạnh (gần biển, khu công nghiệp).

Trong các hạng mục như cột đèn chiếu sáng đường phố, tay vươn và kết cấu thép ngoài trời, mạ kẽm nhúng nóng thường được chọn vì mục tiêu bền lâu, ít bảo trì, dễ nghiệm thu. Ngược lại, các phương án phủ kẽm dạng sơn (thường gọi là mạ kẽm lạnh) thiên về bảo vệ bề mặt ở mức nhẹ hơn và phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật thi công lớp phủ.

Để hiểu rõ cấu tạo liên kết ở phần đế cột và cách chọn đúng kiểu bích theo từng hạng mục, bạn có thể xem thêm bài các loại mặt bích để đối chiếu nhanh ứng dụng thực tế.

Ngoài lớp mạ, chất lượng vật liệu nền cũng quyết định độ bền tổng thể của cấu kiện, bạn tham khảo thành phần thép ct3 để nắm rõ đặc tính và phạm vi sử dụng trong sản xuất cột đèn và kết cấu thép ngoài trời.

2. Quy trình mạ kẽm nhúng nóng

Quy trình mạ kẽm nhúng nóng gồm hai giai đoạn chính:

2.1 Chuẩn bị bề mặt

Trước khi nhúng kẽm, chi tiết thép cần được làm sạch để loại bỏ dầu mỡ, bụi bẩn, gỉ sét và lớp oxit. Nếu bề mặt còn tạp chất, lớp kẽm dễ bị rỗ, bám kém hoặc không phủ kín ở các vị trí nhạy như mép cắt, góc cạnh, mối hàn.

Trong thực tế xưởng, phần này thường gồm các bước tẩy dầu/mỡ và tẩy gỉ (tùy mức độ bẩn của thép), sau đó rửa sạch để không còn hóa chất tồn dư gây lỗi bề mặt.

Các bước cụ thể như sau:

• Tẩy dầu mỡ: Sử dụng dung dịch NaOH 8-12% ở nhiệt độ 60-80°C để làm sạch dầu mỡ trên bề mặt thép.
• Rửa nước: Phun nước áp lực để loại bỏ kiềm dư còn lại.
• Tẩy gỉ: Ngâm trong dung dịch acid HCl hoặc H₂SO₄ nhằm loại bỏ gỉ sét và oxit.
• Rửa nước lần 2: Ngăn ngừa axit thấm vào bước xử lý tiếp theo.
• Flux hóa: Xử lý bằng dung dịch ZnCl₂-NH₄Cl để tăng khả năng bám dính của kẽm.

2.2 Trợ dung, sấy khô và kích hoạt bề mặt

Sau khi làm sạch, chi tiết được đưa qua công đoạn trợ dung (flux) để hạn chế tái oxy hóa và giúp kẽm ăn đều khi nhúng. Tiếp đó, chi tiết được để ráo/sấy khô trước khi vào bể kẽm nhằm giảm bắn tóe, giảm khuyết tật bề mặt và giúp lớp mạ ổn định hơn.

2.3 Nhúng kẽm và hoàn thiện

Thép được nhúng vào bể kẽm nóng chảy ở 454°C ±5°C trong khoảng 3-10 phút. Sau đó vật liệu được ly tâm để loại bỏ kẽm thừa và làm nguội nhanh bằng phun sương hoặc nước để tránh biến dạng.

TCVN 5408:2007 quy định yêu cầu/phương pháp thử cho lớp phủ kẽm nhúng nóng trên sản phẩm gang và thép, đồng thời không áp dụng cho mạ liên tục tấm/dây và một số hệ thống ống/đường ống mạ theo dây chuyền tự động chuyên dụng.

Tương tự, ASTM A123 nêu phạm vi áp dụng cho sản phẩm sắt thép mạ nhúng nóng, nhưng không áp dụng cho vật liệu mạ trên dây chuyền liên tục (wire/pipe/tube/sheet galvanized on specialized or continuous lines).

2.4 Kiểm tra độ dày lớp mạ và cách đo

Theo ASTM A123, độ dày lớp mạ đạt/không đạt được đánh giá theo thickness grade trong Table 1, phụ thuộc nhóm vật liệu (material category) và khoảng chiều dày thép. Đồng thời, tiêu chuẩn nêu rõ: độ dày trung bình của các specimens phải phù hợp Table 1; và mức tối thiểu cho mỗi specimen có thể thấp hơn 1 grade so với grade yêu cầu (đánh giá theo trung bình, không bắt lỗi bởi một điểm đo đơn lẻ nếu trung bình vẫn đạt).

Về cách đo, ASTM A123 cho phép nhiều phương pháp; phổ biến nhất là đo bằng máy đo độ dày từ tính theo Practice E376, với yêu cầu mỗi specimen lấy từ 5 điểm đo trở lên, phân bố rộng để đại diện cho bề mặt.

3. Tiêu chuẩn mạ kẽm nhúng nóng

3.1 Tiêu Chuẩn Việt Nam TCVN 5408:2007

TCVN 5408:2007 là tiêu chuẩn quy định các yêu cầu và phương pháp thử chung cho lớp phủ kẽm nhúng nóng trên sản phẩm gang và thép, đồng thời nêu rõ phạm vi không áp dụng cho mạ kẽm nhúng nóng liên tục tấm/dây và một số hệ thống ống/đường ống phủ trong nhà máy kẽm nóng tự động.

• Đối với thép có độ dày ≥ 6mm, lớp phủ tối thiểu phải đạt 70 µm cục bộ và 85 µm trung bình.
• Thép có độ dày 3-6mm: lớp phủ tối thiểu 55 µm cục bộ và 70 µm trung bình.
• Phương pháp kiểm tra bao gồm đo từ tính và cân trọng lượng.

3.2 Tiêu Chuẩn Quốc Tế ASTM A123/A123M

ASTM A123/A123M là tiêu chuẩn rất hay được dùng để nghiệm thu lớp mạ kẽm nhúng nóng cho sản phẩm sắt thép (hot-dip galvanized coatings). Cấu trúc tiêu chuẩn tập trung mạnh vào: yêu cầu độ dày/khối lượng lớp mạ theo nhóm vật liệu và chiều dày thép, yêu cầu về bề mặt/ngoại quan, và quy trình đo kiểm.

• Yêu cầu khối lượng lớp phủ tối thiểu 610 g/m².
• Kiểm tra tính bền khi uốn 180° không bong tróc, thường áp dụng cho cột đèn cao áp.

4. Dây chuyền mạ kẽm nhúng nóng

Dây chuyền mạ kẽm nhúng nóng hiện đại được trang bị hệ thống kiểm soát nhiệt độ tự động, bể nhúng có ly tâm tốc độ cao để loại bỏ kẽm dư, cùng với hệ thống làm nguội phun sương giúp lớp phủ đều, bề mặt mịn và tăng độ bền lớp mạ.

Trong thực tế sản xuất, dây chuyền mạ kẽm nhúng nóng là một chuỗi khép kín để đảm bảo 3 mục tiêu: bề mặt thép đủ sạch trước khi mạ, lớp kẽm hình thành ổn định khi nhúng, và thành phẩm sau mạ đạt yêu cầu đo kiểm/ngoại quan theo tiêu chuẩn nghiệm thu (TCVN 5408 hoặc ASTM A123). Vì vậy, khi đánh giá năng lực một xưởng mạ (hoặc khi nghiệm thu cột đèn), bạn nên nhìn vào “chuỗi công đoạn” thay vì chỉ hỏi nhiệt độ bể kẽm hay độ dày lớp mạ.

Về cấu trúc, một dây chuyền mạ kẽm nhúng nóng tiêu chuẩn thường bao gồm khu vực tiếp nhận, treo gá cấu kiện, cụm bể xử lý bề mặt (tẩy dầu/tẩy gỉ, rửa), bể trợ dung và khu vực làm khô trước nhúng, bể kẽm nóng chảy kèm hệ thống nâng hạ/điều khiển nhúng, khu vực thoát kẽm – làm nguội, sau cùng là khu hoàn thiện (làm sạch bavia/xỉ kẽm ở vị trí cần thiết) và khu kiểm tra chất lượng (độ phủ, khuyết tật bề mặt, đo chiều dày lớp mạ bằng thiết bị phù hợp).

Với các cấu kiện như thân cột đèn, phần “treo gá – thoát kẽm” và khả năng kiểm soát chất lượng tại các điểm nhạy (mép cắt, vùng hàn, mặt bích, lỗ bulông) thường quyết định việc nghiệm thu có êm hay không.

5. Ứng dụng của thép mạ kẽm nhúng nóng

Mạ kẽm nhúng nóng được dùng nhiều nhất ở các hạng mục lắp ngoài trời vì thép rất dễ rỉ khi gặp mưa nắng, độ ẩm cao và môi trường ô nhiễm. Lớp kẽm sau khi nhúng nóng giúp bọc bề mặt thép, giảm nguy cơ ăn mòn ở các điểm nhạy như mép cắt, góc cạnh, mối hàn… vốn là những vị trí thường rỉ trước nếu chỉ sơn phủ thông thường.

5.1 Ứng dụng phổ biến trong ngành chiếu sáng

Trong công trình chiếu sáng, mạ kẽm nhúng nóng thường áp dụng cho:

• Thân cột đèn chiếu sáng đường phố
• Tay vươn, cần đèn, trụ đỡ
• Một số kết cấu thép phụ trợ ngoài trời

Lý do các dự án ưu tiên mạ nhúng nóng cho cột đèn là vì bền hơn trong môi trường mưa nắng liên tục, giảm rỉ sét lan từ chân cột → thân cột, hạn chế phát sinh bảo trì/sơn sửa sau khi lắp đặt và dễ nghiệm thu ngoại quan nếu lớp mạ phủ đều, ít lỗi lớn.

5.2 Các ngành/hạng mục ngoài trời khác hay dùng mạ nhúng nóng

Ngoài chiếu sáng, mạ kẽm nhúng nóng còn rất phổ biến ở:

• Lan can, hàng rào, cổng rào
• Thang máng cáp ngoài trời
• Khung kèo, kết cấu nhà xưởng, giàn thép
• Các cấu kiện thép lắp cố định cần tuổi thọ dài

Điểm chung của các ứng dụng này là: làm một lần, dùng lâu dài, nên ưu tiên giải pháp chống ăn mòn ăn chắc để giảm chi phí bảo trì theo thời gian.

6. Các lỗi thường gặp khi mạ kẽm nhúng nóng và cách khắc phục

Khi nghiệm thu lớp mạ kẽm nhúng nóng, thực tế sẽ xoay quanh 2 nhóm: ngoại quan bề mặt (có phủ kín, có khuyết tật bất thường không) và kiểm tra theo phương pháp thử mà tiêu chuẩn yêu cầu. Với Việt Nam, TCVN 5408:2007 là tiêu chuẩn quy định yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử cho lớp phủ kẽm nhúng nóng trên sản phẩm gang, thép.

6.1 Lộ nền thép hoặc phủ không kín ở mép cắt, mối hàn

Dấu hiệu thường thấy là một vài điểm hở kim loại nền ở mép cắt, góc cạnh, vùng hàn hoặc phía trong các vị trí khó thoát khí. Nguyên nhân hay gặp là bề mặt chưa đủ sạch (còn gỉ/oxit/dầu), hoặc cấu kiện có chỗ kín khiến kẽm khó phủ đều.

Cách xử lý tốt nhất là kiểm soát ngay từ đầu: làm sạch kỹ mối hàn – mép cắt, đảm bảo các chi tiết dạng ống/hộp có đường thoát khí/thoát kẽm hợp lý. Nếu phát sinh điểm hở nhỏ, cần xử lý theo phương án sửa chữa lớp mạ phù hợp với tiêu chuẩn/điều kiện dự án (thường không nên sơn chồng tùy tiện nếu hồ sơ yêu cầu lớp mạ nhúng nóng).

6.2 Chảy xệ, giọt kẽm, bavia kẽm ở mép và đầu cấu kiện

Dấu hiệu là bề mặt có vệt kẽm chảy, đóng giọt ở mép dưới, đầu cột hoặc quanh các điểm giao nhau. Nguyên nhân thường đến từ thao tác treo gá và thoát kẽm chưa tối ưu, hoặc kẽm dư không được xử lý gọn sau nhúng.

Khắc phục theo hướng đúng xưởng: tối ưu tư thế treo, thời gian thoát kẽm; sau mạ cần có bước hoàn thiện để loại bỏ bavia ở các vị trí ảnh hưởng lắp dựng (đặc biệt là quanh lỗ bulông, mặt tiếp xúc bích).

6.3 Bề mặt xù xì, xỉ bám, hạt kẽm nổi cộm

Dấu hiệu là bề mặt sần nhiều, có hạt/xỉ bám, nhìn thô và không đồng đều. Nguyên nhân hay gặp là chất lượng bể kẽm (tạp chất/xỉ), hoặc đặc tính thép khiến phản ứng tạo lớp hợp kim Fe–Zn mạnh hơn mức bình thường.

Giải pháp nằm ở kiểm soát bể kẽm và quy trình: duy trì chất lượng bể, vệ sinh xỉ, kiểm soát điều kiện nhúng, đồng thời chọn vật liệu nền phù hợp cho các hạng mục yêu cầu ngoại quan cao như cột đèn ngoài trời.

6.4 Bong tróc, nứt lớp mạ

Đây là lỗi thường khiến chủ đầu tư/TVGS yêu cầu xử lý lại vì liên quan trực tiếp đến độ bền chống ăn mòn. Nguyên nhân có thể đến từ điều kiện nhúng (nhiệt độ/thời gian), làm nguội không phù hợp, hoặc nền thép/mối hàn có vấn đề.

Cách xử lý đúng là khoanh vùng lỗi, xác định nguyên nhân gốc (quy trình hay vật liệu nền) rồi quyết định hướng: sửa chữa điểm lỗi theo quy định của dự án hay gia công lại (trường hợp lỗi lan rộng).

6.5 Mốc trắng sau mạ do lưu kho/đóng gói

Nhiều trường hợp lớp mạ vừa xong nhìn đẹp nhưng sau đó xuất hiện lớp trắng mờ khi lưu kho ẩm, xếp chồng còn nước hoặc bọc kín không thoát hơi.

Khắc phục bằng cách kiểm soát khâu sau mạ: đảm bảo cấu kiện khô trước khi đóng gói, kê đệm để thoáng khí, hạn chế đọng nước tại vị trí chồng xếp (nhất là đầu cột, chân bích).

Tham khảo các sản phẩm liên quan tại cotdencaoap.net: Cột đèn cao áp 12m

7. So sánh mạ kẽm nhúng nóng và mạ kẽm lạnh

Để bạn dễ hình dung và chọn đúng phương án theo nhu cầu sử dụng (ngoài trời lâu năm hay chỉ phủ bảo vệ tạm thời), bảng dưới đây so sánh nhanh mạ kẽm nhúng nóng và mạ kẽm lạnh theo các tiêu chí quan trọng nhất:

8. Định mức mạ kẽm nhúng nóng

Định mức mạ kẽm nhúng nóng phụ thuộc vào tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật, thường dao động từ 70 đến 85 µm cho thép dày, tương đương 610 g/m² khối lượng kẽm phủ.

Thép mạ kẽm nhúng nóng có sơn được không?

Thép mạ kẽm nhúng nóng hoàn toàn có thể sơn phủ thêm để tăng tính thẩm mỹ hoặc tăng khả năng bảo vệ trong một số điều kiện đặc biệt. Tuy nhiên, việc sơn phải được chuẩn bị bề mặt đúng cách để đảm bảo độ bám dính tốt.

Mạ kẽm nhúng nóng là phương pháp bảo vệ thép tối ưu với khả năng chống ăn mòn vượt trội, đặc biệt phù hợp với các ứng dụng như cọc tiếp địa, ống thép, cột đèn cao áp. Hiểu rõ quy trình, tiêu chuẩn và cách khắc phục lỗi sẽ giúp doanh nghiệp và kỹ sư lựa chọn giải pháp phù hợp, tối ưu chi phí và kéo dài tuổi thọ công trình.

Tham khảo các sản phẩm liên quan tại cotdencaoap.net: Cột đèn cao áp 11m

Bạn có thể xem thêm các nguồn tham khảo/tiêu chuẩn bên dưới để đối chiếu chi tiết về yêu cầu kỹ thuật, độ dày lớp mạ và phương pháp kiểm tra khi mạ kẽm nhúng nóng:

• TCVN 5408 PDF
• ASTM A123 PDF