Luận án Nghiên cứu đặc tính hóa lý của màng thụ động Cr(III) trên lớp mạ kẽm và khả năng bảo vệ chống ăn mòn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .iii

LỜI CẢM ƠN . iv

MỤC LỤC. v

BẢNG CHỮ VIẾT TẮT. ix

DANH MỤC BẢNG, BIỂU TRONG LUẬN ÁN. x

MỞ ĐẦU. 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN. 4

1.1. Giới thiệu về mạ kẽm. 4

1.1.1. Giới thiệu chung. 4

1.1.2. Tính chất vật lý của kẽm . 5

1.2. Màng phủ chuyển hóa . 6

1.2.1. Giới thiệu. 6

1.2.2. Sự hình thành của màng thụ động Cr(VI). 8

1.2.3. Đặc tính của màng thụ động Cr(VI). 11

1.2.3.1. Thành phần và cấu trúc của màng thụ động Cr(VI) . 11

1.2.3.2. Màu sắc và chiều dày của màng thụ động Cr(VI) . 16

1.2.3.3. Độ bền chống ăn mòn của màng thụ động Cr(VI). 18

1.2.4. Cơ chế bảo vệ của màng thụ động Cr(VI) . 18

1.2.5. Các giải pháp thay thế màng thụ động Cr(VI). 18

1.3. Lịch sử phát triển thụ động Cr(III). 20

1.3.1. Đặc tính của màng thụ động Cr(III). 23

1.3.1.1. Hình thái học của màng thụ động Cr(III). 23

1.3.1.2. Cấu trúc, thành phần hóa học của màng thụ động Cr(III). . 29

1.3.1.3. Độ bền ăn mòn của màng thụ động Cr(III). 31

1.4. Các thử nghiệm ăn mòn . 34

1.4.1. Thử nghiệm ăn mòn trong điều kiện gia tốc . 34

1.4.2. Thử nghiệm ăn mòn trong điều kiện khí quyển tự nhiên. 38vi

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM . 48

2.1. Vật liệu và mẫu nghiên cứu . 48

2.1.1. Vật liệu nghiên cứu . 48

2.1.2. Tạo mẫu thử nghiệm . 48

2.1.2.1. Gia công mẫu thép . 48

2.1.2.2. Mạ kẽm. 48

2.1.2.3. Thụ động lớp mạ kẽm . 49

2.2. Hoá chất. 50

2.3. Các phương pháp, thiết bị nghiên cứu . 50

2.3.1. Phương pháp đánh giá bằng mắt thường . 50

2.3.2. Phương pháp khối lượng. 50

2.3.3. Phương pháp Stylus . 51

2.3.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét . 51

2.3.5. Phương pháp kính hiển vi lực nguyên tử . 51

2.3.6. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR. 51

2.3.7. Phương pháp nhiễu xạ tia X. 52

2.3.8. Phương pháp phân cực thế động. 52

2.3.9. Phương pháp thử nghiệm phun muối. 52

2.3.10. Phương pháp thử nghiệm tự nhiên. 53

2.3.10.1. Phơi mẫu thử nghiệm tự nhiên. 53

2.3.10.2. Đánh giá và xác định tốc độ ăn mòn. 53

2.3.10.3. Xác định hàm lượng Cl- . 54

2.3.10.2. Xác định hàm lượng SO2 . 55

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. 56

3.1. Màu sắc, khối lượng, chiều dày màng thụ động . 56

3.1.1. Màu sắc màng thụ động . 56

3.1.2. Khối lượng màng thụ động . 57

3.1.3. Chiều dày màng thụ động . 59vii

3.2. Hình thái học của màng thụ động . 61

3.2.1. Hình ảnh SEM. 61

3.2.2. Hình ảnh AFM . 64

3.3. Cấu trúc, thành phần hoá học của màng thụ động . 66

3.3.1. Cấu trúc màng thụ động . 66

3.3.2. Thành phần các màng thụ động Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)-747. 70

3.4. Độ bền ăn mòn của màng thụ động – phương pháp phân cực thế động. 72

3.4.1. Đường cong phân cực của Zn và màng thụ động Cr(III)-TM3108 . 72

3.4.2. Đường cong phân cực của Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)-

747 trong dung dịch NaCl 5%, pH 3. 73

3.4.3. Đường cong phân cực của Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)-

747 trong dung dịch NaCl 5%, pH 4,5. 75

3.4.4. Đường cong phân cực của Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)-

747 trong dung dịch NaCl 5%, pH 5,5. 76

3.4.5. Đường cong phân cực của Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)-

747 trong dung dịch NaCl 5%, pH 6,5. 77

3.5. Ăn mòn của màng thụ động trong điều kiện thử nghiệm gia tốc. 78

3.5.1. Kết quả thử nghiệm phun muối trung tính màng thụ động Cr(III)-

TM3108 ở các thời gian khác nhau. 78

3.5.2. Kết quả thử nghiệm phun muối Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25,

Cr(VI)-747 trong dung dịch NaCl 5% tại pH 3 . 80

3.5.3. Kết quả thử nghiệm phun muối Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25,

Cr(VI)-747 trong dung dịch NaCl 5% pH 5,5 . 83

3.5.4. Kết quả thử nghiệm phun muối Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25,

Cr(VI)-747 trong dung dịch NaCl 5% pH 6,5 . 85

3.6. Ăn mòn của Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)-747 trong điều

kiện thử nghiệm tự nhiên . 87viii

3.6.1. Đặc tính khí hậu . 87

3.6.1.1. Đặc tính khí hậu tại Hà Nội . 87

3.6.1.2. Đặc tính khí hậu tại Quảng Ninh . 88

3.6.2. Biến thiên khối lượng. 90

3.6.3. Tổn hao khối lượng . 92

3.6.3.1. Lựa chọn dung dịch tẩy sản phẩm ăn mòn . 92

3.6.3.2. Tổn hao khối lượng của các mẫu thử nghiệm. 97

3.6.4. Hình thái học của sản phẩm ăn mòn . 101

3.6.5. Thành phần của sản phẩm ăn mòn . 108

KẾT LUẬN CHUNG. 114

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN . 115

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ . 116

TÀI LIỆU THAM KHẢO. 117

PHỤ LỤC . 129