Bảo vệ kết cấu thép khỏi ăn mòn là bước quan trọng, không chỉ giảm nguy cơ hư hỏng kết cấu mà còn tránh chi phí sửa chữa, đảm bảo tuổi thọ thiết kế và duy trì tính toàn vẹn của công trình. Do đó, việc lựa chọn đúng biện pháp bảo vệ ăn mòn phụ thuộc vào loại kết cấu kim loại, ứng dụng và môi trường xung quanh.
 
Thép không hợp kim (thép cacbon hoặc thép thường) – vật liệu phổ biến cho các sản phẩm liên kết và lắp đặt – cần được bảo vệ chống ăn mòn. Trong hầu hết môi trường, tốc độ ăn mòn của thép cacbon (khoảng 20 μm/năm trong khí quyển nông thôn và hơn 100 μm/năm ở vùng ven biển) quá cao để đảm bảo ứng dụng lâu dài
 
Trong bài viết trước, chúng tôi đã nhấn mạnh và phân tích tầm quan trọng của tính ăn mòn của môi trường khi nói đến ăn mòn. Sau khi xác định được môi trường, bảo vệ chống ăn mòn nào là phù hợp nhất?
 

Lớp phủ kẽm

Kẽm là một lựa chọn tuyệt vời để bảo vệ chống ăn mòn của thép cacbon. Điều này chủ yếu là do tốc độ ăn mòn của kẽm thấp hơn mười lần so với thép, ở mức khoảng 0,5 μm/a trong khí quyển nông thôn/thành thị và tăng lên đến khoảng 5 μm/a tại môi trường ven biển. Chúng ta có 05 quy trình phổ biến để áp dụng lớp phủ kẽm, từ vít nhỏ đến các thanh dài vài mét.

Mạ kẽm điện phân (Mạ điện)

Dòng điện được truyền qua dung dịch nước có chứa ion kẽm dẫn đến sự lắng đọng của kim loại kẽm trên nền thép. Trước bước này, các bộ phận thường trải qua quá trình làm sạch, tẩy rửa và thụ động hóa (tráng kẽm) sau khi lắng đọng kẽm. Đó là một cách tuyệt vời để bảo vệ các bộ phận có ren nhỏ do sự hình thành của các lớp phủ đồng nhất và dày đặc. Độ dày lớp phủ chung của nó có thể thay đổi từ 5 đến 15μm và chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng trong nhà cho C1 và C2. Ví dụ: Giá đỡ, Đầu nối góc, Thanh ren.

Mạ kẽm nhúng nóng (Bồn kẽm nóng chảy)

Trong quá trình này, tấm thép-kim loại sẽ được tạo hình thành cuộn và hàn trước khi nó được "nhúng" trong bồn kẽm nóng chảy. Các bộ phận lớn có kích thước vài mét có thể được phủ bằng kỹ thuật này. Các bộ phận nhỏ như bu lông và neo được ly tâm sau khi mạ kẽm nhúng nóng để loại bỏ kẽm dư thừa khỏi ren. Độ dày điển hình là từ 35 đến 100 micron, tùy thuộc vào độ dày vật liệu và thành phần thép. Thời gian nhúng thường là vài phút. Ví dụ: Giá đỡ và đầu nối. Xem mô tả quy trình bên dưới:

Mạ kẽm nhúng nóng liên tục / Mạ kẽm Sendzimir

Tấm kim loại từ cuộn dây được nhúng liên tục vào bồn kẽm nóng chảy, sau khi bề mặt đã được làm sạch và đã trải qua quá trình ủ (xử lý nhiệt) đặc biệt. Bồn kẽm chứa một lượng nhỏ nhôm (Al). Nhôm phản ứng với bề mặt thép để tạo ra cái gọi là lớp ức chế với độ dày vài nanomet; lớp này ức chế sự hình thành các “pha” kẽm-sắt. Lớp phủ thu được chủ yếu là kẽm nguyên chất (Z100 / Z600), có thể thay đổi từ 10 đến 70 micron, hoặc kẽm với các chất phụ gia như Kẽm-Magiê (ZM), cung cấp khả năng chống ăn mòn vượt trội. 

Các lớp phủ hợp kim kẽm như Kẽm-Niken mạ điện (ZnNi) hoặc ZM mạ kẽm nhúng nóng liên tục có hiệu suất chống ăn mòn tốt hơn đáng kể. Lớp phủ ZM điển hình có khoảng 2-4% Al và Mg và cho thấy khả năng chống ăn mòn tăng lên, cao hơn khoảng hai lần so với lớp phủ Kẽm có cùng trọng lượng lớp phủ. Do đó, đây là một giải pháp được khuyên dùng nhiều cho lớp phủ ngoài trời. Ví dụ: MT – Thanh giằng và dầm. 

Sherardizing / Khuếch tán nhiệt
Sherardizing là một phương pháp phủ kẽm sử dụng quá trình khuếch tán nhiệt: các bộ phận thép được đặt trong một thùng chứa bột kẽm và sau đó được nung nóng đến nhiệt độ trên 320°C. Kẽm này không phải là chất lỏng và lớp phủ tự hình thành bằng cách khuếch tán nhiệt của bột Kẽm lên các bộ phận thép.

Lớp phủ nhiều lớp
Khi khả năng chống ăn mòn được tạo bởi lớp phủ kim loại không đủ, các bộ phận có thể được bảo vệ thêm bằng các lớp phủ tăng cường, chủ yếu là sơn hữu cơ có hoặc không có vảy kim loại. Một ví dụ về điều này là nhiều lớp lủ trên ốc vít, bao gồm một lớp phủ Hợp kim kẽm mạ điện với một lớp phủ hữu cơ bổ sung trên cùng. Ví dụ: Hệ mô-đun giá đỡ MT-TLB, MT-TFB
 
Tuổi thọ ước tính là kết quả của độ dày lớp phủ được thực hiện trong một môi trường cụ thể, thể hiện như qua sơ đồ.
 
Các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn khác
 

Thép phốt-phát được nhúng vào dung dịch axit có chứa muối phốt-phát kim loại (Kẽm, Fe). Dung dịch phản ứng với bề mặt thép tạo thành một lớp phốt-phát vi tinh thể trên bề mặt. Dầu được áp dụng để chống ăn mòn nhằm mục đích tồn tại đủ lâu trên bề mặt, bảo vệ trong khi vận chuyển và tăng nhẹ khả năng chống ăn mòn chung. Các sản phẩm như vậy chỉ có thể được sử dụng trong môi trường khô ráo trong nhà. Ví dụ, Hilti sử dụng phốt-phát hóa trên vít vách thạch cao.

Thép không gỉ

Thép hợp kim với ít nhất 10% crom được gọi là thép không gỉ. Việc bổ sung crom dẫn đến sự hình thành một lớp oxit ổn định, rất mỏng (lớp thụ động) trên bề mặt. Do đó, thép không gỉ không dễ bị ăn mòn hoặc ố bẩn khi tiếp xúc với nước như thép carbon. Tuy nhiên, thép không gỉ austenit có thể dễ bị ăn mòn dạng này trong các môi trường khắc nghiệt, cụ thể như trong bể bơi trong nhà. Trong những trường hợp như vậy, các loại thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn cao phải được sử dụng cho một số trường hợp có hàm lượng molypden hơn 6%. Có nhiều loại thép không gỉ khác nhau với các mức độ ổn định khác nhau (A2 / A5). Loại phổ biến nhất là hợp kim với khoảng 18% Cr và 10% Ni (A2). Khả năng chống ăn mòn rỗ của thép không gỉ có thể được ước tính sơ bộ bằng PREN (Số tương đương chống rỗ). PREN dựa trên thành phần hóa học của thép, xem xét lượng crom, molypden và nitơ.