Lịch sử của mạ kẽm và thép mạ kẽm

Mạ kẽm là quá trình phủ một lớp kẽm bảo vệ lên thép hoặc sắt. Do đó, thép mạ kẽm là thép đã được xử lý để chống gỉ và ăn mòn thông qua lớp phủ kẽm này.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu quá trình phát triển của thép mạ kẽm từ nguồn gốc cho đến mục đích sử dụng hiện tại và các ứng dụng tiềm năng trong tương lai.

Thép mạ kẽm được phát minh khi nào?

Vật liệu thép mạ kẽm đầu tiên được tạo ra vào đầu thế kỷ 19. Năm 1837, một kỹ sư người Pháp tên là Stanislas Sorel đã phát triển một quy trình phủ thép bằng kẽm nóng chảy, giúp thép chống gỉ. Ông đã thiết lập cơ sở cho các phương pháp mạ kẽm hiện đại.

Tuy nhiên, khái niệm về thép mạ kẽm có thể bắt nguồn từ năm 1742. Năm nay, nhà hóa học người Pháp Paul Jacques Malouin đã trình bày một phương pháp phủ kẽm nóng chảy lên sắt tại Viện Hàn lâm Hoàng gia Pháp. Đây là một trong những ý tưởng được ghi chép sớm nhất liên quan đến mạ kẽm.

Nguồn gốc của mạ kẽm

Thuật ngữ “mạ kẽm” xuất phát từ tên của nhà khoa học người Ý Luigi Galvani. Vào cuối thế kỷ 18, Galvani đã tiến hành các thí nghiệm với điện và kim loại, khám phá ra cách dòng điện có thể ảnh hưởng đến cơ ở chân ếch.

Nghiên cứu của ông đã thúc đẩy việc khám phá thêm về tác động của điện lên kim loại. Tên này phản ánh cả ảnh hưởng khoa học của công trình của Galvani và bản chất bảo vệ của quá trình phủ.

Dòng thời gian lịch sử của mạ kẽm

Việc sử dụng kẽm có thể được bắt nguồn từ khoảng 2000 TCN trong nền văn minh lưu vực sông Ấn. Vào thời điểm đó, quặng kẽm được nấu chảy để sản xuất thau, một hợp kim đồng-kẽm được sử dụng trong nhiều đồ tạo tác và đồ thủ công. Nó đánh dấu ứng dụng đầu tiên của kẽm, đặt nền tảng cho những tiến bộ trong tương lai về bảo vệ kim loại.

Thế kỷ 18: Nguồn gốc của lý thuyết thép mạ kẽm

1742: Nhà hóa học người Pháp Paul Jacques Malouin đã trình bày một trong những phương pháp mạ kẽm sớm nhất cho Viện Hàn lâm Hoàng gia Pháp, chứng minh kẽm nóng chảy có thể phủ lên sắt để bảo vệ sắt khỏi rỉ sét. Đây là cách tiếp cận lý thuyết ban đầu về bảo vệ chống ăn mòn.

1780: Nhà khoa học người Ý Luigi Galvani đã tiến hành các thí nghiệm về dòng điện trong kim loại. Mặc dù không liên quan đến lớp phủ kẽm, công trình của ông về “điện động vật” đã gián tiếp truyền cảm hứng cho thuật ngữ “mạ kẽm”, sau này dùng để mô tả quá trình phủ kẽm bảo vệ.

Thế kỷ 19: Phát triển bảo vệ catốt và mạ kẽm thực tế

1824, nhà khoa học người Anh Ngài Humphry Davy đã đặt nền tảng cho bảo vệ catốt bằng cách phát triển một phương pháp bảo vệ lớp vỏ đồng trên tàu hải quân khỏi bị ăn mòn. Davy phát hiện ra rằng việc gắn các anot hy sinh làm bằng kim loại phản ứng mạnh hơn, như kẽm, có thể ngăn chặn sự ăn mòn của kim loại bên dưới. Phương pháp này—được gọi là bảo vệ catốt—đã trở thành một nguyên tắc cơ bản để ngăn ngừa ăn mòn.

1836: Kỹ sư người Pháp Stanislas Sorel đã cấp bằng sáng chế cho phương pháp phủ kẽm nóng chảy lên sắt, được gọi là mạ kẽm nhúng nóng. Sáng kiến của Sorel bao gồm việc làm sạch bề mặt sắt và sau đó nhúng vào kẽm nóng chảy, tạo thành lớp phủ chắc chắn, bám dính, có khả năng chống ăn mòn hiệu quả. Quy trình này cung cấp giải pháp thiết thực và bền bỉ để bảo vệ sắt.

1837: Ở Anh, William Crawford đã nhận được bằng sáng chế tương tự, đưa quy trình này đến Vương quốc Anh, nơi nó trở nên phổ biến.

1844: Các Hải quân Hoàng gia Anh bắt đầu sử dụng sắt mạ kẽm để đóng tàu tại Xưởng đóng tàu Pembroke ở xứ Wales. Sự kiện này đánh dấu một trong những lần đầu tiên sử dụng tôn mạ kẽm trong xây dựng quy mô lớn.

1850: Đến giữa thế kỷ, ngành công nghiệp Anh đã tiêu thụ 10.000 tấn kẽm mỗi năm để mạ kẽm sắt cho các tòa nhà, đường ống nước và các ứng dụng khác. Sắt mạ kẽm nhanh chóng trở thành vật liệu được ưa chuộng vì độ bền và khả năng chống gỉ.

Thế kỷ 20: Tiến bộ công nghệ và sử dụng rộng rãi mạ kẽm

1908: Phát minh của quá trình mạ kẽm nhúng nóng liên tục đã cách mạng hóa ngành công nghiệp bằng cách cho phép mạ kẽm liên tục các tấm thép. Điều này làm cho thép mạ kẽm dễ tiếp cận hơn và được sử dụng rộng rãi trong cơ sở hạ tầng và xây dựng.

1916: Thiếu tá Peter Norman Nissen của Quân đội Anh đã phát minh ra Nhà gỗ Nissen, một cấu trúc thép mạ kẽm bán trụ được sử dụng trong các trại lính. Thiết kế này sau đó được áp dụng ở Hoa Kỳ như Nhà Quonset, đẩy nhanh việc sử dụng thép mạ kẽm trong cả cơ sở hạ tầng quân sự và dân sự.

1936: Các kỹ sư Đức đã giới thiệu mạ điện quá trình, áp dụng lớp phủ kẽm chính xác và đều thông qua dòng điện. Không giống như mạ kẽm nhúng nóng thông thường, mạ điện cho phép tạo ra lớp phủ mỏng hơn, mịn hơn, khiến nó trở nên lý tưởng cho ngành công nghiệp ô tô.

Những năm 1940: Trong lúc Chiến tranh thế giới thứ IIThép mạ kẽm được sử dụng rộng rãi trong thiết bị quân sự, đóng tàu và cơ sở hạ tầng do có khả năng chống gỉ trong điều kiện khắc nghiệt.

1972: Lớp phủ hợp kim kẽm-nhôm, chẳng hạn như Galvalume, đã được phát triển. Các lớp phủ này kết hợp khả năng chống ăn mòn của kẽm với độ ổn định của nhôm, mang lại hiệu suất vượt trội trong môi trường khắc nghiệt như vùng ven biển.

1984: Sự giới thiệu của mạ kẽm không chì cải thiện an toàn môi trường, dẫn đến quy trình sản xuất bền vững hơn.

1994: Các Hiệp hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) tiêu chuẩn thiết lập cho thép mạ kẽm, bao gồm hướng dẫn về độ dày lớp phủ và độ bám dính. Các tiêu chuẩn này đảm bảo độ tin cậy và tính nhất quán, khiến thép mạ kẽm trở thành vật liệu đáng tin cậy trong nhiều ngành công nghiệp.

Giữa thế kỷ 20 trở đi: Bởi Những năm 1970, nâng cao nhận thức về môi trường khuyến khích tái chế kim loại một cách có hệ thống, bao gồm cả thép mạ kẽm. Trong Những năm 1980 và 1990, các Lò hồ quang điện (EAF) quá trình này trở thành trọng tâm trong quá trình tái chế thép mạ kẽm, cho phép tách và thu hồi kẽm và thép hiệu quả.

Thế kỷ 21: Phát triển bền vững và tăng cường bảo vệ

2010: Lớp phủ kép—kết hợp mạ kẽm nhúng nóng với lớp sơn phủ hoặc bột—nổi lên như một giải pháp mạnh mẽ để kéo dài tuổi thọ của thép mạ kẽm trong môi trường khắc nghiệt. Điều này làm cho nó trở nên lý tưởng cho các công trình ở vùng khí hậu khắc nghiệt, chẳng hạn như cầu và cơ sở hạ tầng hàng hải.

2016:  Lớp phủ ZAM—một hợp kim của kẽm, nhôm và magnesium—đã trở thành bước đột phá trong bảo vệ chống ăn mòn. Với việc bổ sung magiê, các lớp phủ này đạt được độ bền gấp bốn lần kẽm thông thường, khiến chúng trở nên phổ biến trong cơ sở hạ tầng năng lượng tái tạo, nông nghiệp và xây dựng.

Thép mạ kẽm trong ngành công nghiệp hiện đại

Ngày nay, thép mạ kẽm là vật liệu quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp do khả năng chống ăn mòn, độ bền và hiệu quả về chi phí vượt trội.

Trong xây dựng, nó được sử dụng rộng rãi để làm khung nhà, mái nhà và các công trình ngoại thất, tạo ra lớp rào cản bền chắc chống gỉ trong môi trường tiếp xúc trực tiếp.

Ngành công nghiệp ô tô sử dụng thép mạ kẽm cho các tấm thân xe và các bộ phận kết cấu, giúp bảo vệ xe khỏi bị ăn mòn trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau và kéo dài tuổi thọ của ô tô.

Trong năng lượng và tiện ích, thép mạ kẽm hỗ trợ các tháp truyền tải, tua bin gió và cấu trúc tấm pin mặt trời, chịu được thời tiết khắc nghiệt và đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy theo thời gian.

Xu hướng phát triển tương lai của thép mạ kẽm

Tương lai của thép mạ kẽm đang hướng tới quy trình xanh hơn và sản xuất thông minh hơn.

Các quy trình xanh, chẳng hạn như công nghệ PVD (lắng đọng hơi vật lý) liên tục, dự kiến sẽ giải quyết các thách thức về thép cường độ cao và cho phép tùy chỉnh lớp phủ chống ăn mòn cao mà không có chất gây ô nhiễm môi trường truyền thống. Trong khi đó, hệ thống tự động hóa và điều khiển thông minh trong ngành mạ kẽm sẽ tối ưu hóa sản xuất, đảm bảo chất lượng đồng nhất và cho phép chẩn đoán chính xác và bảo trì dự đoán, thúc đẩy hiệu quả và độ tin cậy.

Tìm Sức Mạnh Lâu Dài

Chọn Nhóm Thép Pro cho các giải pháp thép mạ kẽm chất lượng cao nhất. Cho dù bạn đang xây dựng cơ sở hạ tầng kiên cố, chế tạo các thành phần ô tô có độ bền cao hay tạo ra các công trình tiết kiệm năng lượng, các quy trình mạ kẽm tiên tiến, thân thiện với môi trường của chúng tôi đảm bảo dự án của bạn vượt qua thử thách của thời gian. Khám phá sản phẩm phù hợp với mức giá phù hợp—yêu cầu báo giá của bạn đây.