Luận án Nghiên cứu chế tạo và khảo sát đặc trưng tính chất màng nirconi oxit kết hợp với silan tiền xử lý cho sơn phủ trên thép

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT MÀNG ZIRCONI OXIT KẾT HỢP VỚI SILAN TIỀN XỬ LÝ CHO SƠN PHỦ TRÊN THÉP

Ngành:

Kim loại học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu chế tạo và khảo sát đặc trưng tính chất màng zirconi oxit kết hợp với silan tiền xử lý cho sơn phủ trên thép" tập trung vào việc phát triển một phương pháp tiền xử lý bề mặt thép hiệu quả, thân thiện môi trường, thay thế cho các phương pháp phốt phát hóa và cromat hóa truyền thống vốn gây tác động tiêu cực đến môi trường và con người. Đề tài nghiên cứu chế tạo lớp màng kép zirconi oxit/silan trên bề mặt thép bằng phương pháp nhúng hóa học, nhằm cải thiện độ bám dính của sơn phủ và khả năng bảo vệ chống ăn mòn lâu dài.

Nghiên cứu đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng đơn zirconi oxit và màng kép zirconi oxit/silan, bao gồm pH của dung dịch và thời gian xử lý. Đối với màng đơn zirconi oxit, pH tối ưu từ 3 đến 5, đặc biệt pH = 4, cho độ bền ăn mòn cao nhất và độ bám dính sơn tốt nhất. Quá trình hình thành màng kép zirconi oxit/silan diễn ra dựa trên phản ứng điện hóa và liên kết cộng hóa trị giữa dung dịch với bề mặt thép. Ban đầu, zirconi oxit hình thành nhanh chóng và chiếm ưu thế, sau đó tốc độ chậm dần và nhường chỗ cho quá trình hình thành màng silan, tạo ra cấu trúc kép với zirconi oxit bên trong và silan bên ngoài, đan xen vào nhau.

Phân tích hình thái (FE-SEM) cho thấy lớp màng kép mịn hơn và kín khít hơn so với màng đơn zirconi oxit, với cấu trúc hạt hình cầu hoặc elip kích thước nano. Các kỹ thuật phân tích thành phần và liên kết (EDS, FT-IR, XRD) đã xác nhận sự hiện diện của oxit kim loại, mạng lưới O-Zr-O, Zr-O-Si, Si-O-Si và nhóm amino trong lớp màng. Điều kiện tối ưu cho màng kép ZrO2/silan là dung dịch axit hexaflorozirconic/silan với nồng độ Zr4+ = 50 ppm, silan = 0,025 % (về thể tích) và thời gian xử lý 4 phút, mang lại độ bền ăn mòn và hiệu quả tiền xử lý tốt nhất cho hệ sơn tĩnh điện.

Khả năng bảo vệ của hệ sơn trên nền thép được xử lý bằng màng kép ZrO2/silan đã được chứng minh là cao hơn so với các phương pháp xử lý đơn lớp (chỉ ZrO2 hoặc silan) và tương đương với phốt phát kẽm thông qua các thử nghiệm độ bám dính khô, độ bám dính ướt, ăn mòn điện hóa, mù muối và thử nghiệm tự nhiên. Luận án đã đóng góp mới vào việc chế tạo và đề xuất cơ chế hình thành màng xử lý bề mặt thép thân thiện môi trường tại Việt Nam.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
  • 1.1. Các phương pháp truyền thống xử lý bề mặt thép
    • Khái lược về phương pháp cơ học.
    • Khái niệm, lịch sử phát triển, cơ chế hình thành, tính chất và sơ đồ công nghệ phương pháp hóa học: phốt phát hóa, cromat hóa.
  • 1.2. Phương pháp xử lý dựa trên zirconia: Cơ chế hình thành, hiệu quả tiền xử lý, đặc trưng tính chất và các yếu tố ảnh hưởng;
  • 1.3. Phương pháp xử lý dựa trên silan: Cơ chế hình thành, hiệu quả tiền xử lý, đặc trưng tính chất và các yếu tố ảnh hưởng;
  • 1.4. Phương pháp xử lý bề mặt thép kết hợp zirconia và silan: Trình bày các công bố về kết hợp ở một số góc độ nhất định giữa hai phương pháp để tạo ra lớp phủ kết hợp tốt hơn; Những ưu điểm của sự kết hợp hai phương pháp này so với phương pháp riêng lẻ;
• CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP
  • 2.1. Sơ đồ nghiên cứu