Đánh giá khả năng chống ăn mòn của lớp mạ tổ hợp Ni-TiO2 bằng phương pháp đo phổ tổng trở

Trong bài viết "Đánh giá khả năng chống ăn mòn của lớp mạ tổ hợp Ni-TiO2 bằng phương pháp đo phổ tổng trở" sự tổ hợp của hạt TiO2 vào lớp mạ Ni đã làm thay đổi cơ chế ăn mòn qua bề mặt lớp mạ, cũng như làm tăng khả năng chống ăn mòn của lớp mạ do tác dụng làm bề mặt vật lý cản trở sự tiếp xúc của tác nhân gây ăn mòn và khả năng làm tăng tính kỵ nước của lớp mạ, ngăn sự tạo thành môi trường ẩm trên bề mặt lớp mạ. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá khả năng chống ăn mòn của lớp mạ tổ hợp Ni-TiO2 bằng phương pháp đo phổ tổng trở HỘI NGHỊ TOÀN QUỐC KHOA HỌC TRÁI ĐẤT VÀ TÀI NGUYÊN VỚI PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG (ERSD 2022) Đánh giá khả năng chống ăn mòn của lớp mạ tổ hợp Ni-TiO2 bằng phương pháp đo phổ tổng trở Lê Thị Phương Thảo*, Nguyễn Thị Kim Thoa Trường Đại học Mỏ - Địa chấtTÓM TẮTLớp mạ tổ hợp Ni-TiO2 đã được tổng hợp thành công bằng phương pháp mạ điện hoá. Kết quả đo phổ tổngtrở điện hoá (EIS) đã cho thấy, với chế độ mạ phù hợp, lớp mạ tổ hợp tạo thành có khả năng bảo vệ lớp kimloại nền chống lại sự ăn mòn cao hơn so với lớp mạ niken nguyên chất. Hơn thế nữa, phổ EIS cũng chothấy rõ được cơ chế cũng như sự thay đổi của cơ chế ăn mòn điện hoá lớp mạ khi có sự tham gia của hạt tổhợp TiO2 vào lớp mạ niken.Từ khóa: Mạ tổ hợp, Ni-TiO2, tổng trở1. Đặt vấn đề Lớp mạ tổ hợp điện hóa được tạo thành khi đồng kết tủa các hạt rắn rất nhỏ của một hay vài chất cùngvới kim loại mạ. Lớp mạ tổ hợp tích hợp được các tính chất của hạt tổ hợp nên cải thiện một số đặc tínhcủa lớp mạ đơn. Trong số các lớp mạ tổ hợp được nghiên cứu thì lớp mạ tổ hợp trên cơ sở niken được quantâm rất nhiều, do bản thân lớp mạ niken kim loại đã có sẵn cơ tính tốt và được ứng dụng rộng rãi trongnhiều lĩnh vực, như hóa học, điện tử, … (Challakere Ramadas Raghavendra, 2018). Các hạt tổ hợp thường được sử dụng là các oxit (SiO2, Al2O3, TiO2,...), hợp chất cacbua (SiC, WC...),hoặc hạt cacbon (than chì, CNTs)... (Challakere Ramadas Raghavendra, 2018). Đây là các hạt rắn trơ, cóđộ cứng, độ bền cao nên sẽ làm tăng cơ tính (S.Pinate, 2021) cũng như độ bền mài mòn (ChallakereRamadas Raghavendra, 2018), bền ăn mòn cho lớp mạ (Somayeh Ahmadiyeh, 2021). Kỹ thuật đo đường cong phân cực anôt của các lớp mạ trong dung dịch NaCl 3,5% thường được sử dụngđể đánh giá khả năng chống ăn mòn của lớp mạ. Từ kết quả đo đường cong phân cực này sẽ xác định đượcgiá trị dòng ăn mòn và tốc độ ăn mòn. Phổ tổng trở điện hóa (Electrochemical Impedance Spectroscopy)được kết hợp sử dụng để đánh giá tổng trở màng. Không chỉ vậy, qua hình ảnh phổ tổng trở dạng Nyquistsẽ xác định được cơ chế của quá trình ăn mòn và dựa vào mạch tương đương sẽ xác định được các giá trịđể đánh giá định lượng khả năng chống ăn mòn của các lớp mạ (Zahner Meβsystem, 2007).2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu Lớp mạ Ni và lớp mạ tổ hợp Ni-TiO2 được tạo thành trên nền đồng bằng phương pháp mạ điện hóa bằngdòng một chiều từ dung dịch mạ niken clorua có thành phần: NiCl2 1M, H3BO3 0,5 M, natri lauryl sunphat0,1 g/L. Hạt TiO2 sử dụng cho quá trình mạ ở dạng anatas với kích thước 8 - 10 nm. Chế độ mạ đã đượckhảo sát và lựa chọn để tạo ra lớp mạ tổ hợp có hàm lượng hạt TiO2 trên lớp mạ cao nhất (10,53%) là: tốcđộ khuấy 600 vòng/phút, mật độ dòng catôt 3A/dm2, thời gian mạ 20 phút, nồng độ TiO2 trong dung dịchmạ 6 g/L (Le Thi Phuong Thao, 2013). Đặc tính quá trình ăn mòn điện hóa lớp mạ được xác định bằng phương pháp đo phổ tổng trở điện hóaEIS và đo đường cong phân cực anôt của các lớp mạ trong dung dịch NaCl 3,5%. Phổ EIS được đo trênthiết bị IM6 (Zahner - Elektrik, Đức) tại Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Namvới hệ 3 điện cực: điện cực làm việc là điện cực đồng đã mạ niken có diện tích 0,2826 cm2; điện cực đối làđiện cực Pt xoắn; điện cực so sánh là điện cực calomen; khảo sát từ 100 kHz đến 10 mHz; đo tại thế mạchhở.3. Kết quả và thảo luận Lớp mạ Ni và lớp mạ tổ hợp Ni-TiO2 tạo thành ở điều kiện lựa chọn là các lớp mạ có bề mặt đồng đềunhưng không mịn, trong đó lớp mạ tổ hợp có độ nhám cao hơn so với lớp mạ Ni nguyên chất (hình 1). Dovậy, các lớp mạ này là các lớp mạ kỵ nước. Tính kỵ nước của lớp mạ tổ hợp lớn hơn so với lớp mạ Ninguyên chất và tăng theo hàm lượng TiO2 trên lớp mạ.* Tác giả liên hệEmail: lethiphuongthao@humg.edu.vn 1274 (a) (b) Hình 1. Ảnh SEM bề mặt lớp mạ Ni (a) và Ni-TiO2 (b) mạ ở 3 A/dm2, 20 phút với cùng độ phóng đại 10.000 lần (góc tiếp xúc của giọt nước trên các lớp mạ này tương ứng là 125,7o và 164,7o) Kết quả đo dòng ăn mòn cho thấy, lớp mạ tổ hợp có độ bền ăn mòn cao hơn so với lớp mạ đơn chất, khảnăng chống ăn mòn tăng theo hàm lượng hạt TiO2 trên lớp mạ, tương ứng với sự giảm các giá trị dòng ănmòn và tốc độ ăn mòn của các lớp mạ tổ hợp Ni-TiO2 so với lớp mạ Ni đơn chất. Kết quả đo dòng ăn mòn các mẫu mạ niken trong dung dịch NaCl 3,5% với điện cực so sánh Ag/AgCl % Eăm iăm văm Lớp mạ TiO2 (V) (A/cm2) (mm/năm) 0 ...