Tóm tắt luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: 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

Luận án nghiên cứu với mục tiêu chế tạo lớp màng kép zirconia/silan trên bề mặt thép tiền xử lý cho sơn phủ thay thế phốt phát hóa và cromat hóa. Đề xuất cơ chế quá trình hình thành màng và đánh giá đặc trưng về hình thái, thành phần, điện hóa và liên kết của lớp màng kép zirconia/silan trên nền thép.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Khoa học vật liệu: 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 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌCBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN VĂN CHI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT ĐẶC TRƯNGTÍNH CHẤT MÀNG ZIRCONI OXIT KẾT HỢP VỚI SILAN TIỀN XỬ LÝ CHO SƠN PHỦ TRÊN THÉP Chuyên ngành: Kim loại học Mã số: 9.44.01.29 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2020Công trình này được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Côngnghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamNgười hướng dẫn khoa học 1: TS. Phạm Trung SảnNgười hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Tô Thị Xuân HằngPhản biện 1:………………………..Phản biện 2:………………………..Phản biện 3:………………………..Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩcấp Học viện, học tại Học viện Khoa học và Công nghệ - ViệnHàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi…giờ,ngày…tháng…năm …Có thể tìm hiểu luận án tại:- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ- Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦUTính cấp thiết của luận án Xử lý bề mặt (tiền xử lý) có vai trò quyết định đến hiệu quả bảovệ của sơn phủ. Tiền xử lý không những gia tăng độ bám dính giữasơn với nền mà còn cải thiện hiệu quả bảo vệ ăn mòn lâu dài. Tiềnxử lý bằng phốt phát hóa hoặc cromat hóa đã và đang được ứng dụngrộng rãi cho mục đích này. Tuy nhiên các phương pháp này thườnggây ra các tác động tiêu cực đến môi trường và con người, đồng thờiyêu cầu cao về năng lượng và chi phí nên ngày càng bị hạn chế bởicác công ước quốc tế. Xu hướng tìm kiếm phương pháp thay thế đãđược quan tâm nghiên cứu và ứng dụng gần đây. Các loại màng thaythế này thường là oxit kim loại chuyển tiếp như zirconi, titan, vanadi,molipden. Trong đó, triển vọng và được nghiêu cứu rộng rãi làphương pháp tiền xử lý bằng zirconi oxit (zirconia) hoặc silan. Ưuđiểm nổi trội của zirconia ở chỗ, màng tạo thành có tính chất của vậtliệu nano, thân thiện môi trường, tiết kiệm chi phí, công nghệ đơngiản, áp dụng được trên nhiều kim loại nền. Tuy nhiên nhược điểm làphải sử dụng nước rửa là nước khử ion hay nước qua siêu lọc vìmàng mới hình thành khá nhạy với ion có trong nước rửa và dễ hìnhthành gỉ trong thời gian chuyển tiếp giữa các công đoạn. Bên cạnhđó, silan cũng được coi như là phương pháp tiền xử lý bề mặt rấttriển vọng vì tăng khả năng liên kết giữa sơn và bề mặt kim loại đồngthời bảo vệ ăn mòn hiệu quả. Tuy nhiên, nhược điểm cơ bản củaphương pháp sử dụng silan là phụ thuộc rất nhiều vào cách xử lý bềmặt, độ sạch của bề mặt và mật độ tạo nhóm hydroxyl trên bề mặt.Vì vậy, cần phải làm sạch bề mặt thật tốt trước khi phủ silan mớiphát huy được hiệu quả của phương pháp này. 1 Một số nghiên cứu đã kết hợp hai phương pháp này ở những gócđộ khác nhau như: Tạo lớp màng zirconia trên thép mạ nhúng nóngtừ muối zirconi nitrat rồi sau đó tạo màng silan; tạo màng silan trênnền thép mạ sử dụng phụ gia muối zirconi nitrat; tạo màng xeri trênnền hợp kim nhôm bổ sung zirconia và silan. Các kết quả đã khẳngđịnh, lớp màng kết hợp có độ bền ăn mòn cao hơn, ít rỗ xốp, viết nứttế vi và tiền xử lý tốt hơn từng lớp riêng phần. Để tạo lớp màng kết hợp giữa zirconia và silan, nhiều phươngpháp có thể được áp dụng. Sol-gel để tạo màng zirconia là phươngpháp ở qui mô nguyên tử, tính đồng nhất của sản phẩm cao, các giaiđoạn của phản ứng có thể điều khiển được để tạo ra sản phẩm mongmuốn. Tuy vậy, so với phương pháp nhúng hóa học, phương phápsol-gel cần nhiều công đoạn hơn, yêu cầu cao về nhiệt độ, dễ tạo sảnphẩm phụ nên hạn chế trong việc công nghiệp hóa. Lớp màng kếthợp zirconia và silan cũng có thể được tạo bằng hai bước trong haidung dịch tuy vậy, phương pháp một dung dịch sẽ cho phép đơn giảnhơn về công đoạn đồng thời tạo cơ chế cho zirconia và silan cùng tạomàng trên bề mặt. Các yếu tố liên quan trực tiếp đến màng tạo thành theo phươngpháp nhúng trong dung dịch axit hexaflorozirconic có thể kể đến là:nhiệt độ, pH, nồng độ của dung dịch và thời gian nhúng. Một số côngtrình nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khi tăng nhiệt độ dung dịch thì độbền và các tính chất của lớp màng zirconia đều giảm. Độ pH và nồngđộ là hai thông số tương quan trực tiếp với nhau. Tuy vậy dung dịchaxit hexaflorozirconic có nồng độ thấp (với pH khoảng từ 3 đến 4)thường tạo ra màng zirconia có hiệu quả tiền xử lý tốt hơn đồng thờikhi pH thay đổi thì sẽ ảnh hưởng quyết định đến màng tạo thành. 2 Dựa trên cách đặt vấn đề trên, với mong muốn tạo ra lớp màngtiền xử lý bề mặt thép có hiệu quả tương đương phốt phát hóa vàcromat hóa, đề tài của luận án lựa chọn là: “Nghiên cứu chế tạo vàkhảo sát đặc trưng tính chất màng zirconi oxit kết hợp với silantiền xử lý cho sơn phủ trên thép”.Mục tiêu của luận án - Chế tạo lớp màng kép zirconia/silan trên bề mặt thép tiền xử lýcho sơn phủ thay thế phốt phát hóa và cromat hóa; - Đề xuất cơ chế quá trình hình thành màng và đánh giá đặc trưngvề hình thái, thành phần, điện hóa và liên kết của lớp màng képzirconia/silan trên nền thép.Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo màng đơn zirconia trên thép và lựa chọnđiều kiện ban đầu về pH của dung dịch và thời gian tạo màng làm cơsở cho việc chế tạo lớp màng kép zirconia/silan; - Nghiên cứu chế tạo màng kép zirconia/silan trên nền thép; luậngiải cơ chế quá trình hình thành và mô tả đặc trưng về hình thái,thành phần, điện hóa và liên kết của lớp màng kép; - Nghiên cứu vai trò của màng kép zirconia/silan tiền xử lý chosơn tĩnh điện.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Về mặt khoa học, luận án đã đóng góp những điểm mới vàohướn ...