Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngày nay chúng ta đã có rất nhiều chủng loại sơn ra đời, đáp ứng được nhu cầu đa dạng trong thực tế. Trong nền công nghiệp của mỗi quốc gia, sơn chiếm một tỷ trọng tương đối lớn. Ở Việt Nam hiện nay cũng đã sản xuất ra nhiều chủng loại sơn bảo vệ dựa trên nhu cầu và mục đích sử dụng như : sơn chống rỉ, sơn chống hà, sơn trang trí, sơn biển báo giao thông, sơn vạch kẻ đường… nhưng theo thống kê sản lượng sơn chống rỉ vẫn chiếm tỷ trọng lớn nhất.

Sơn chống rỉ là loại sơn lót dùng để bảo vệ các bề mặt sắt thép không bị ăn mòn, rỉ sét bởi những tác động của môi trường xung quanh. Thích hợp sử dụng cho kim loại trong nhà và ngoài trời với các tính năng ưu việt.

Hình ảnh sơn chống rỉ trên kết cấu thép

Sơn chống rỉ thường có các đặc điểm sau:
1.Có tính năng chống rỉ cao
2.Có độ cứng cao, chịu mài mòn tốt
3.Bền nước, bền nhiệt đến 2000°C
4.Bám tốt trên bề mặt thép carbon, tôn mạ kẽm
5.Sản phẩm này có thể được thi công ở nhiệt độ bề mặt xuống tới 0°C.
Dựa theo chất tạo màng mà người ta chia sơn chống gỉ thành 2 loại gốc vô cơ và gốc hữu cơ như sau:

1. Chất tạo màng có gốc vô cơ như gốc silicate. Dùng bụi kẽm làm thành hỗn hợp có tác dụng ức chế sự tấn công các ion của chất gây ăn mòn.
2. Chất tạo màng đi từ gốc hữu cơ như nhựa epoxy, Polyurethan, alkyd. Dùng kẽm như kim loại thay thế  cho kim loại nền ( Sắt , thép). 

Trong công nghiệp sản xuất sơn chống rỉ, việc lên đơn công thức và quy trình công nghệ sản xuất phù hợp phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố môi trường nơi sử dụng, vùng nền mà vật liệu sơn phủ sẽ bảo vệ và cách chống ăn mòn.

Để hiểu và áp dụng hành công, một số kiến thức công nghệ và vật liệu sẽ được trình bày lần lượt sau đây:

Qúa trình ăn mòn trong môi trường ẩm và phân cực mạnh diễn ra như sau:

Khi bề mặt thép phơi ra trong môi trường ẩm mà không có sự bảo vệ, quá trình ăn mòn điện hóa trên bề mặt được diễn giải theo sơ đồ mình họa sau:

Việc lựa chọn một công thức và quy trình phù hợp cho sơn chống rỉ cần phải cân nhắc và lựa chọn theo các yếu tố quan trọng như sau:
 

Hệ màng phủ trong sơn chống rỉ có chức năng bảo vệ bề mặt nền theo một trong các cơ chế :

Hiệu ứng cản có được trong hệ màng phủ nhờ vào tính thấm khí, nước và dẫn ion kém của màng. Sự ức chế quá trình ăn mòn bề mặt nền nhờ vào quá trình thụ động hóa bề mặt nền bởi hệ màng phủ có khả năng chuyển hóa hoặc nhờ sự có mặt các thành phần màu có tính ức chế trong màng phủ. Ngoài ra, trong công nghiệp, các màng phủ kim loại, hữu cơ, vô cơ còn dùng rộng rãi cơ chế chống ăn mòn bằng cách hy sinh thành phần kim loại hoạt động mạnh hơn ( Hiệu ứng pin Gavalnic). Thành phần kim loại này phải đang tiếp xúc với bề mặt nền.

Khả năng chống ăn mòn gây rỉ còn phụ thuộc vào tính chất thành phần chất kết dính. Đặc biệt là khả năng khô của màng tạo thành từ chất tạo màng này.

Theo ISO 12944:1998, mức độ chịu môi trường của hệ màng phủ trong quá trình phục vụ của sơn được phân chia thành nhiều cấp. Các cấp này phụ thuộc tương ứng vào chủng loại hệ polymer trong thành phần chất tạo màng và cách thức hay cơ chế khô màng của hệ:

- Với C2-C5 : vùng nền chịu tác động môi trường từ thấp đến cao

- IM: nền bị ngâm trong môi trường hoặc là đất, hoặc nước ngọt hoặc trong nước biển

Không phải hệ màng phủ nào cũng phục vụ tốt trong mọi môi trường. Từng loại môi trường có hệ màng phủ phù hợp riêng. Ba loại môi trường chính thường thấy trong các ứng dụng được lưu ý đến như sau:

Sơn chống rỉ gốc hữu cơ:

Sơn chống rỉ có chất tạo màng gốc hữu cơ (thường là từ epoxy) dùng kẽm như kim loại thay thế cho kim loại nền (thường là sắt thép) có quá trình hoạt động bảo vệ nền như sau:

Với sơn chống rỉ có tính cản tốt, đường dẫn ion gây ăn mòn bề mặt nền thường có tổng chiều dài lớn hơn rất nhiều so với sơn không có tính cản. Một so sánh dưới đây giúp hình dung được nguyên lý thú vị này:

Sơn không có tính cản:     

Sơn có tính cản:

Sơn chống rỉ gốc vô cơ:

Sơn chống rỉ có chất tạo màng gốc vô cơ (thường là từ silicate) dùng bụi kẽm làm thành một hổn hợp có dụng ức chế hữu hiệu sự tấn công các ion của chất gây ăn mòn. Cấu tạo của màng sơn loại này như sau:

Hậu quả từ việc sử dụng thành phần nguyên liệu trong sơn nếu không phù hợp sẽ tạo ra nhiều chất hay nhóm có tính ưa nước cao trong màng sơn. Chúng là nguồn gốc hình thành các kênh dẫn ion chất gây ăn mòn tới nền:

Khi sử dụng không đúng chủng loại sơn để bảo vệ nền theo môi trường, hiện tượng hư hỏng thường thấy là phồng rộp và bong tróc màng sơn đi kèm theo hiện tượng hen rỉ nền.

Sự phồng rộp gây ra bởi sự kém bám dính nền của màng , mất cân bằng giữa áp lực thẩm có từ sự thâm nhập của nước và ion với độ bền bám dính màng, sự tấn công gây tách lớp màng bởi quá trình ăn mòn điện hóa nơi tiếp xúc màng-nền:

Hiện tượng bong tróc thường đi từ nguyên nhân màng phủ bị khuyết tật như nứt , rạn  ( do va đập), trầy ( trong sử dụng, lắp ráp), bọt ( do chế độ phun phủ không hợp lý). Các khuyết tật tạo sẵn đường dẫn giúp thâm nhập ồ ạt chất gây ăn mòn đến nền:

Một số so sánh về các chủng lọai sơn chống rỉ được phân loại theo chức năng hoạt động theo 3 cơ chế bảo vệ chính:

Danh mục nguyên liệu công ty Mega cung cấp cho sản xuất sơn chống rỉ như sau:

Quy trình sản xuất:

Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng sản phẩm: TCVN 9012:2011

Trên đây là những kiến thức cơ bản mà  chúng tôi mong muốn truyền tải đến bạn đọc để có cái nhìn tổng quát về sơn chống rỉ cho kết cấu thép. Từ đó, các bạn có thể dùng làm như một nguồn thông tin tham khảo cho công việc nghiên cứu, học tập, chế tạo sản phẩm đạt yêu cầu.