Ăn mòn kim loại là một quá trình hư hỏng xảy ra trong các điều kiện cụ thể. Loại ăn mòn phổ biến nhất xảy ra khi kim loại phản ứng với độ ẩm và oxy để tạo ra các sản phẩm ăn mòn khác nhau . Ví dụ, sắt phản ứng với nước và oxy trong khí quyển để tạo thành sắt (III) oxit, hoặc gỉ.

Do đó, logic đằng sau lớp phủ kim loại là tạo ra một rào cản trơ (không phản ứng) xung quanh vật thể kim loại đang được bảo vệ để ngăn nó phản ứng với không khí và hơi ẩm.

Các loại lớp phủ kim loại phổ biến và lợi ích của chúng

Dưới đây, chúng tôi đã tổng hợp danh sách các loại lớp phủ kim loại phổ biến nhất được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, và những ưu điểm và nhược điểm của từng loại.

Anodizing

Anodizing là một quá trình được sử dụng để thúc đẩy sự hình thành của một lớp oxit bảo vệ trên bề mặt của kim loại. Lớp oxit tạo thành hình thành nhanh hơn và thường dày hơn so với khi nó được tạo ra tự nhiên. Trong khi một số kim loại màu có thể được anot hóa, nhôm phản ứng hiệu quả nhất với quá trình này. 

Quá trình anốt hóa được thực hiện bằng cách nhúng thành phần nhôm vào một bể chứa đầy dung dịch điện phân cùng với cực âm (thường là nhôm hoặc chì). Một dòng điện chạy qua nhôm, làm cho nhôm bị ôxy hóa và tạo thành một hàng rào bảo vệ.

Lớp hoàn thiện Anodized có lẽ là lớp sơn dễ bảo trì nhất trong số các lớp phủ được đề cập trong bài viết này. Bề mặt Anodized có thể dễ dàng được làm sạch định kỳ bằng cách sử dụng chất tẩy rửa nhẹ. Các bề mặt hoàn thiện được anốt hóa cũng ổn định về mặt hóa học và không bị phân hủy trong điều kiện bình thường, cho phép bề mặt được phủ bền lâu. Hơn nữa, bởi vì anodizing là một quá trình tự nhiên, nó không độc hại và không tạo ra bất kỳ sản phẩm phụ độc hại hoặc nguy hiểm nào.

Hạn chế đáng kể nhất của quá trình này là nó chỉ hữu ích trên một số ít kim loại. Quá trình này không phù hợp với kim loại đen, có nghĩa là các vật liệu thông thường như thép và sắt không thể được anot hóa. Ngoài ra, do các quá trình được sử dụng, màu sắc có thể đạt được bằng cách anot hóa bị hạn chế.

Mạ kẽm

Mạ kẽm bao gồm việc nhúng kim loại (chủ yếu là thép hoặc sắt) vào bể kẽm nóng chảy. Sau khi loại bỏ, kim loại được phủ phản ứng với oxy và carbon dioxide trong khí quyển để tạo thành một lớp kẽm cabonat bảo vệ .

Quá trình mạ kẽm có nhiều ưu điểm khiến nó trở thành một lựa chọn phổ biến cho nhiều ứng dụng. Ví dụ, lớp phủ oxit kẽm có tính ổn định cao và bám chặt vào nền kim loại ; nó rất bền và không dễ bong ra.

Mạ kẽm cũng nổi tiếng về khả năng bảo vệ điện. Nói cách khác, nếu bề mặt kim loại bị lộ ra ngoài do trầy xước, vết cắt hoặc vết lõm, lớp mạ kẽm sẽ tự hy sinh bằng cách ưu tiên ăn mòn. Quá trình này giúp bảo vệ nền thép giữa các hoạt động bảo dưỡng.

Nhược điểm lớn nhất của quá trình mạ kẽm là chi phí của nó. Trong khi lớp mạ kẽm có thể rẻ hơn để phủ các kết cấu thép lớn, nó có thể ít hiệu quả hơn đối với các chi tiết nhỏ hơn như đai ốc và ốc vít.  Ngoài ra, các bề mặt mạ kẽm có vẻ ngoài xám mờ có thể không được thẩm mỹ đối với một số ứng dụng.

Mạ điện

Mạ điện, còn được gọi là lắng đọng điện, liên quan đến việc lắng đọng một lớp mỏng của một kim loại này trên bề mặt của kim loại khác. Trong quá trình mạ điện, cả hai kim loại đều được đặt trong dung dịch điện phân. Kim loại được phủ đóng vai trò là cực dương, trong khi kim loại phủ đóng vai trò là cực âm. Một dòng điện được đưa vào tê bào điện phân, làm cho các ion kim loại di chuyển từ cực âm sang cực dương, do đó hình thành lớp phủ. 

Mạ điện cung cấp khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và có thể nâng cao một số tính chất cơ học của kim loại . Mạ điện cũng tạo ra một lớp hoàn thiện bề mặt có tính thẩm mỹ, rất lý tưởng để tráng đồ trang sức và đồ trang trí.

Tuy nhiên, mạ điện có thể tạo ra độ dày lớp phủ không đồng nhất, khiến nó không thích hợp cho các ứng dụng có độ chính xác cao. Ngoài ra, bản thân quy trình này có nhiều yêu cầu và quá tốn kém để sử dụng ở quy mô công nghiệp.

Các hợp chất có khả năng gây độc và có hại được sử dụng làm chất điện phân trong quá trình mạ điện. Vì vậy, khi thải bỏ các hóa chất điện giải cần phải cẩn thận để tránh làm ô nhiễm môi trường.

Sơn tĩnh điện

Sơn tĩnh điện, như tên gọi của nó, bao gồm việc phủ lên một vật thể bằng một chất dạng bột. Đó là một quá trình tĩnh điện, theo đó các phần tử phủ mang điện có cực tính ngược với phần cần phủ. Sự khác biệt về điện tích làm cho các hạt bột bám vào bề mặt kim loại. Vật được phủ sau đó được xử lý nhiệt trong lò để làm cứng lớp phủ.

Sơn tĩnh điện nổi tiếng về độ bền và vẻ ngoài thẩm mỹ. Ngoài ra, vì sơn tĩnh điện không chứa dung môi nên có rất ít hoặc không có phát thải hợp chất hữu cơ dễ bay hơi

Mặc dù sơn tĩnh điện có thể tiết kiệm chi phí trong dài hạn, nhưng chi phí khởi động ban đầu có thể rất đáng kể. Quá trình sơn phủ cần có buồng phun đặc biệt , tủ sấy và thiết bị phun. Điều này cũng có thể giới hạn kích thước của các đối tượng có thể được phủ.

Để đạt được các lớp sơn mỏng cũng rất khó, hoặc thậm chí là không thể. Hơn nữa, bề mặt hoàn thiện không phải là mịn nhất khi so sánh với các phương pháp phủ khác. Các dự án yêu cầu độ dày lớp phủ dưới sáu mils nên dựa vào quy trình phủ khác.

Sơn phủ

Một lớp phủ cơ bản là việc áp dụng sơn chất lỏng. Đây là loại sơn dễ tiếp cận và tiết kiệm chi phí nhất. Các công thức sơn khác nhau có thể được sử dụng tùy thuộc vào loại kim loại, môi trường hoạt động và các yêu cầu về tính năng.

Hình: Lớp Sơn lót phủ đường ống

Hình: Lớp Sơn lót phủ đường ống

Đối với các ứng dụng công nghiệp, lớp phủ sơn đang dần được thay thế bằng các phương pháp phủ khác. Một số loại sơn có thể chứa các nguyên tố độc hại và các hợp chất dễ bay hơi khác (VOC), làm cho chúng có hại cho môi trường. Độ bền của chúng cũng thấp hơn so với các phương pháp phủ khác, vì chúng có khả năng bị phai màu, bong tróc hoặc bong tróc do tiếp xúc lâu với môi trường. Vì vậy khi kim loại bị ăn mòn, hư hỏng các công trình thường kết hợp giữa lớp sơn phủ bitum và dán kèm với lớp băng keo chống ăn mòn. Điều này giúp bảo vệ đường ống tốt nhất.