Cơ chế bảo vệ: Bảo vệ dạng rào cản và bảo vệ hy sinh
Thép mạ kẽm không chống thấm nước ở nghĩa tuyệt đối, không thấm hoàn toàn, nhưng có khả năng chống nước rất cao và trong hầu hết các điều kiện sử dụng, cung cấp khả năng bảo vệ xuất sắc chống lại sự ăn mòn do độ ẩm gây ra. Quá trình mạ kẽm — thường là mạ kẽm nhúng nóng — tạo ra một lớp kẽm kim loại bao phủ trên nền thép. Lớp phủ kẽm này mang lại cơ chế bảo vệ kép. Thứ nhất, nó hoạt động như một rào cản vật lý, cách ly thép nền khỏi nước, oxy và các chất điện ly. Thứ hai, và quan trọng hơn, kẽm có tính hoạt động điện hóa cao hơn (ít quý hơn) so với sắt. Nếu lớp phủ bị trầy xước hoặc cắt, làm lộ phần thép bên dưới, kẽm xung quanh sẽ bị ăn mòn ưu tiên theo một quá trình được gọi là bảo vệ hy sinh (hoặc bảo vệ catốt). Đặc tính tự phục hồi này nghĩa là ngay cả những vùng hư hỏng nhỏ cũng sẽ không dẫn đến hiện tượng gỉ sắt ngay lập tức. Tuy nhiên, thuật ngữ “chống thấm” hàm ý mức độ không thấm hoàn toàn và vĩnh viễn. Mặc dù một lớp mạ kẽm nguyên vẹn và lành lặn có khả năng chống thấm nước và ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập của độ ẩm, nhưng nó không tạo thành một lớp kín tuyệt đối. Sau hàng chục năm tiếp xúc với môi trường, lớp kẽm dần bị oxy hóa và cuối cùng bị xói mòn, lúc đó thép sẽ trở nên dễ bị gỉ.
Hạn chế của Thép Mạ Kẽm trong Các Môi Trường Xâm Thực
Mặc dù thép mạ kẽm hoạt động rất tốt trong nhiều ứng dụng ngoài trời, nhưng nó không phù hợp với mọi điều kiện ẩm ướt hoặc ngâm chìm. Trong nước trung tính hoặc hơi kiềm (pH từ 6 đến 12), lớp phủ kẽm hình thành một lớp hydroxit kẽm và cacbonat kẽm bazơ ổn định, bám chắc vào bề mặt, từ đó làm chậm thêm quá trình ăn mòn. Tuy nhiên, trong môi trường có độ axit hoặc độ kiềm cao (pH dưới 5 hoặc trên 12), lớp kẽm sẽ tan nhanh chóng. Ví dụ, thép mạ kẽm không được khuyến nghị sử dụng để dẫn dòng nước thải công nghiệp có tính axit hoặc lưu trữ hóa chất có tính axit. Trong môi trường biển có nồng độ clorua cao, lớp phủ kẽm có thể bị clorua tấn công, dẫn đến tốc độ ăn mòn tăng nhanh ở mức 2–5 micromet mỗi năm. Hơn nữa, nếu thép tiếp xúc liên tục với nước đọng hoặc đất không thoát nước, lớp kẽm có thể xuất hiện hiện tượng 'gỉ trắng' — một sản phẩm ăn mòn dạng bột, xốp và phồng rộp; mặc dù ban đầu không gây hại, nhưng về lâu dài có thể làm suy giảm hiệu quả bảo vệ của lớp phủ. Tương tự như vậy, thép mạ kẽm không nên được sử dụng tại những vị trí mà nó sẽ tiếp xúc trực tiếp với đồng, đồng thau hoặc thép không gỉ trong điều kiện ẩm ướt, vì cặp điện hóa tạo thành sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn hy sinh nhanh chóng đối với lớp kẽm.
Ứng dụng và bảo trì đúng cách để đảm bảo khả năng chống thấm nước lâu dài
Để tối đa hóa khả năng chống thấm nước của thép mạ kẽm, việc thiết kế đúng cách, vận chuyển và bảo trì thích hợp là điều thiết yếu. Đối với các kết cấu ngoài trời như lan can an toàn, cột truyền tải điện và mái lợp, phương pháp mạ kẽm nhúng nóng tạo ra một lớp phủ dày, liên kết kim loại học (thường từ 45–200 micron) có thể kéo dài tuổi thọ từ 20–50 năm trong điều kiện khí quyển. Đối với các chi tiết phải ngâm trong nước, ví dụ như bên trong bồn chứa nước hoặc cọc biển, nên sử dụng lớp phủ dày hơn (lên đến 300 micron) hoặc các lớp bảo vệ bổ sung (sơn hoặc epoxy). Trong quá trình gia công, mọi công việc hàn và cắt đều cần được xử lý tiếp theo bằng sơn chạm lại giàu kẽm nhằm khôi phục lớp bảo vệ tại các mép hở. Việc kiểm tra định kỳ để phát hiện các vết xước, gỉ trắng hoặc lớp phủ bị mỏng đi sẽ giúp xử lý sớm — thường bằng cách làm sạch và phun sơn mạ kẽm lạnh. Trong điều kiện tiếp xúc thông thường, thép mạ kẽm về cơ bản không thấm nước trong nhiều thập kỷ; tuy nhiên, đối với những ứng dụng yêu cầu độ kín tuyệt đối (ví dụ: lưu trữ nước sinh hoạt theo các quy chuẩn y tế nghiêm ngặt), thép không gỉ hoặc lớp lót polymer có thể phù hợp hơn. Do đó, thép mạ kẽm được mô tả chính xác nhất là “có khả năng chống thấm nước rất cao với tính năng tự phục hồi nhờ cơ chế hy sinh”, chứ không phải là hoàn toàn không thấm nước trong mọi trường hợp.
