Nghiên cứu lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn cho nền thép phủ hợp kim nhôm kẽm

Ngoài những thiệt hại trực tiếp về mặt vật chất, ăn mòn kim loại còn gây ra những thiệt hại gián tiếp như: Làm giảm độ bền của các loại máy móc, thiết bị và chất lượng sản phẩm, sự ăn mò

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Giáo viên hướng dẫn : TS Trịnh Anh Trúc Sinh viên thực hiện : Phạm Thị Mão Lớp : K33D – Hóa học

HÀ NỘI - 2011

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

1 Ðại cương về ăn mòn kim loại 3

1.1 Khái niệm ăn mòn kim loại [1] 3

1.2 Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại [2] 5

1.3 Đại cương về sơn: 6

1.3.1 Khái niệm về sơn [3]: 6

1.3.2 Cơ chế hoạt động của sơn bảo vệ chống ăn mòn [4] 7

2 Lớp phủ Zn/Al 10

2.1 Giới thiệu [7] 10

2.2 Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn [8 - 10] 11

2.3 Lớp phủ kết hợp [11 – 14] 12

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 17

1 Nguyên liệu 17

1.1 Chất tạo màng 17

1.2 Nền kim loại nghiên cứu 18

2 Các thiết bị dùng để tiến hành thí nghiệm 18

3 Các phương pháp nghiên cứu 19

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25

1 Khảo sát khả năng bảo vệ ăn mòn của lớp phủ epoxy và polyuretan trên nền thép phủ hợp kim Al/Zn 25

2 Đánh giá tính chất cơ lý của màng sơn epoxy và polyuretan (PU) 32

KẾT LUẬN CHUNG 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận này hoàn thành tại Phòng nghiên cứu sơn bảo vệ chống ăn mòn – Viện Kỹ thuật Nhiệt đới – Viện khoa học công nghệ Việt Nam

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn tới TS Trịnh Anh

Trúc – cán bộ phòng Bảo vệ kim loại – Viện Kỹ thuật Nhiệt đới – Trung tâm

khoa học và công nghệ Việt Nam, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành khoá luận này

Em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy cô giáo đang giảng dạy tại khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, các anh: anh Vũ, anh Oánh, chị Dương là cán bộ phòng Sơn – Viện Kỹ thuật Nhiệt đới – Viện khoa học công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu

và hoàn thành khóa luận này

Con xin gửi lời lời cảm ơn tới bố, mẹ và mọi người thân trong gia đình

đã luôn bên con và động viên khuyến khích con trong suốt quá trình học tập

và nghiên cứu khóa luận

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu khóa luận

Hà Nội, tháng 05 năm 2011

Sinh viên Phạm Thị Mão

MỞ ĐẦU

Trong các lĩnh vực kinh tế và xã hội của loài người, kim loại và hợp kim

đã và đang đóng một vai trò vô cùng quan trọng Nó là một vật liệu không thể thiếu và đang ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn Tuy nhiên cho đến ngày nay con người vẫn đang phải đối đầu với một vấn đề rất nghiêm trọng, đó là

“Ăn mòn kim loại”

Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại do tương tác hóa học hoặc điện hóa học của kim loại với môi trường xung quanh

Hiện tượng ăn mòn kim loại gây ra những thiệt hại rất lớn cho nền kinh

tế quốc dân Theo ước tính có tới 10% lượng kim loại sản xuất ra hàng năm trên thế giới bị thiệt hại do ăn mòn, tương ứng khoảng 1 – 5%GDP thiệt hại hàng năm về kinh tế Theo các số liệu thống kê gần đây, thiệt hại do ăn mòn kim loại gây ra ở Mĩ là khoảng 4% GDP, tương ứng với 300 tỉ đôla mỗi năm Ngoài những thiệt hại trực tiếp về mặt vật chất, ăn mòn kim loại còn gây

ra những thiệt hại gián tiếp như: Làm giảm độ bền của các loại máy móc, thiết

bị và chất lượng sản phẩm, sự ăn mòn có thể gây ra những tai họa rất lớn cho những lò phản ứng hạt nhân, máy bay, tên lửa và các thiết bị tự động…

Những thiệt hại gây ra do ăn mòn kim loại gây ra là rất nghiêm trọng, vì vậy nghiên cứu và tìm kiếm các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại, hạn chế tổn thất do ăn mòn gây ra đang là vấn đề quan trọng của các quốc gia trong đó có Việt Nam

Việt Nam là một quốc gia có khí hậu nhiệt đới: nóng, ẩm, mưa nhiều và lại có trên 3000 km bờ biển Do đó nền kinh tế nước ta có quan hệ mật thiết với môi trường, đặc biệt là môi trường biển – môi trường có độ xâm thực ăn

mòn cao Chính vì vậy, nghiên cứu các quá trình ăn mòn vật liệu, tìm ra các biện pháp hạn chế tối ưu quá trình ăn mòn đang là một trong các vấn đề cấp thiết, được đầu tư nghiên cứu mạnh ở nước ta

Các phương pháp chống ăn mòn kim loại bao gồm việc tác động vào môi trường ăn mòn, phủ lên bề mặt vật liệu các lớp phủ bền ăn mòn, bảo vệ catot hoặc anot, thụ động hóa bề mặt kim loại…Một trong những biện pháp có hiệu quả cao để bảo vệ chống ăn mòn kim loại là sử dụng các lớp sơn phủ hữu cơ, biện pháp này cho phép bảo vệ kim loại trong thời gian dài mà vẫn đảm bảo được tính thẩm mỹ cao Thông thường lâu nay trước khi sơn, kim loại được thụ động hóa bởi một lớp lót cromat hoặc photphat để tạo ra độ bám dính cao giữa bề mặt kim loại với các lớp sơn phủ, đồng thời tăng khả năng bảo vệ chống ăn mòn Tuy nhiên các lớp lót cromat hoặc photphat lại gây ra ô nhiễm môi trường một cách nghiêm trọng có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người Chính vì vậy việc nghiên cứu các quá trình ăn mòn và vật liệu ít độc hại và có khả năng chống ăn mòn cao đang được các nhà khoa học quan tâm trong những năm gần đây

Do kim loaị có nhiều vai trò quan trọng và được sử dụng rộng rãi nhưng lại dễ bị ăn mòn nên em đã chọn đề tài: Nghiên cứu lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn cho nền thép phủ hợp kim nhôm kẽm

Đề tài tập chung nghiên cứu mấy vấn đề sau:

+ Khảo sát khả năng bảo vệ ăn mòn của lớp phủ hợp kim Al/Zn

+ Khảo sát khả năng bảo vệ ăn mòn và các tính chất cơ lý khác của một

số chất tạo màng

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1 Ðại cương về ăn mòn kim loại

1.1 Khái niệm ăn mòn kim loại [1]

Ăn mòn kim loại là quá trình phá hủy kim loại dưới tác dụng của môi trường xung quanh (môi trường xâm thực)

Có nhiều nguyên nhân ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn kim loại như bản chất của kim loại, môi trường, công nghệ vật liệu Tùy theo cơ chế phá hủy kim loại mà người ta phân loại ăn mòn kim loại thành: ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa

Ăn mòn hóa học xảy ra do phản ứng hóa học của kim loại với môi trường xung quanh

Trong môi trường nước, kim loại và hợp kim bị ăn mòn điện hóa

Ăn mòn điện hóa của kim loại gồm có ba quá trình cơ bản: quá trình catot, quá trình anot và quá trình dẫn điện

Qúa trình anôt là quá trình oxi hóa điện hóa, trong đó kim koại chuyển dịch vào dung dịch dưới dạng ion và giải phóng điện tử:

Nêú Ox là H+ (môi trường axit), phản ứng catot là phản ứng giải thoát hydro, xảy ra như sau:

2 H+ + 2e → H2

Nếu Ox là O2 (môi trường trung tính) thì quá trình catôt là phản ứng khử oxy:

O2 +2H2O +4e → 4OH-

Trong quá trình dẫn điện, các điện tử do kim loại bị ăn mòn giải phóng

sẽ di chuyển từ nơi có phản ứng anot tới nơi có phản ứng canot còn các ion dịch chuyển trong dung dịch Như vậy, khi kim loại bị ăn mòn sẽ xuất hiện vùng catot và vùng anot

Khi kim loại là sắt, các sản phẩm tạo thành từ phản ứng anôt và catôt như sau :

FeCl2 + 2OH- → Fe(OH)2 + Cl-

sau đó, quá trình tạo gỉ lại tiếp tục Ion Cl- giải phóng ra lại tiếp tục tham gia vào phản ứng ăn mòn Điều đó giải thích tại sao quá trình ăn mòn thường khắc nghiệt trong môi trường khí quyển biển

Một tình huống tương tự cũng được quan sát trong môi trường công nghiệp, nơi khí SO2 được tạo thành dưới dạng ion SO42-, có khả năng làm gia tăng tốc độ ăn mòn như ion Cl- :

2 SO2 + 2 H2O + O2 → 4 H+ + SO4

Sự ăn mòn kim loại nói chung và sự ăn mòn thép nói riêng đã gây ra một

số tổn tất đáng kể cho nền kinh tế quốc dân, bởi vậy việc nghiên cứu các quy luật ăn mòn cũng như đề xuất các phương pháp bảo vệ có ý nghĩa thực tiễn lớn lao

1.2 Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại [2]

Để bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn ngày nay người ta sử dụng nhiều biện pháp khác nhau, chủ yếu là:

- Lựa chọn kim loại hoặc hợp kim phù hợp với môi trường

- Tách kim loại khỏi môi trường xâm thực bằng việc sử dụng các lớp phủ bảo vệ (kim loại hoặc hữu cơ) hoặc biến tính bề mặt kim loại (phôt phát hóa, crômat hóa )

- Thay đổi tinh chất môi trường xâm thực bằng sử dụng các chất ức chế

ăn mòn (chất hữu cơ hoặc muối)

- Sử dụng dòng điện (anôt hoặc catôt)

Trong thực tế, người ta có thể kết hợp nhiều biện pháp bảo vệ chống ăn mòn để đạt được những kết quả tối ưu, ví dụ đưa chất ức chế vào lớp phủ Phương pháp bảo vệ kim loại được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp là ngăn cách kim loại ra khỏi môi trường xâm thực bằng lớp phủ bám dính tốt, không thấm và kín khít, không bị ăn mòn hoặc bị ăn mòn với tốc độ yếu hơn tốc độ ăn mòn cần bảo vệ, có độ bền cao Có nhiều loại lớp phủ nhưng ta có thể chia làm ba loại chính như sau:

1.3 Đại cương về sơn:

1.3.1 Khái niệm về sơn [3]:

Sơn là hệ huyền phù gồm chất tạo màng, dung môi và một số chất phụ gia khác khi phủ lên lớp mỏng bám chắc, bảo vệ và trang trí vật cần sơn Thành phần chính của sơn bảo vệ gồm:

- Chất tạo màng: là một polyme, khi đóng rắn tạo thành mạng lưới không gian ba chiều Chất kết dính polyme này đóng vai trò chính cho tính chất hóa

lý của một hệ sơn Yêu cầu chính của polyme này là phải bám dính tốt lên bề mặt cần sơn nhờ các nhóm chức phân cực trong mạch polyme Thông thường, bản chất hóa học của polyme quy định tên gọi của một hệ sơn, ví dụ sơn epoxy, sơn alkyd, polyuretan Chất kết dính polyme có thể chia thành hai loại khác nhau: hoặc một cấu tử hoặc hai cấu tử

-Chất độn: là các loại bột không tan có vai trò gia cường các tính chất của màng Sự có mặt của các chất độn cho phép tối ưu hóa độ chảy của một

hệ sơn trong trạng thái lỏng để vận hành dễ dàng (điều chỉnh độ nhớt, độ chảy, lưu biến) cũng như nhiều tính chất của màng như độ ngấm, mềm dẻo,

độ bóng, chịu mài mòn hoặc chịu lửa Ngoài ra, sự có mặt của chất độn cũng làm giảm giá thành của sơn

-Pigment : là các chất vô cơ hoặc hữu cơ, vai trò của chúng ngoài việc tạo màu cho sơn còn có tác dụng bảo vệ chống ăn mòn

-Phụ gia: là những chất được sử dụng một lượng nhỏ trong sơn, có nhiều tác dụng khác nhau như tăng khả năng thấm ướt, phân tán, nhũ hóa, chống tạo bọt, xúc tác

-Dung môi: là các sản phẩm dễ bay hơi, có tác dụng làm cho sơn loãng

để dễ sơn Dung môi thường bay hơi trong quá trình khâu mạch của màng sơn Các dung môi phải không được phản ứng với chất tạo màng và phải làm gia tăng khả năng thấm ướt của sơn lên bề mặt tạo thành màng đồng nhất

1.3.2 Cơ chế hoạt động của sơn bảo vệ chống ăn mòn [4]

a/ Hiệu ứng che chắn

Hiệu ứng che chắn của màng là hạn chế sự khuyếch tán của các tác nhân xâm thực (H2O, O2, Cl-, SO42- ) đến bề mặt kim loại gây phản ứng ăn mòn kim loại

Trên thực tế, không có loại màng sơn nào có thể che chắn được hoàn toàn và lượng nước ngấm đến bề mặt kim loại luôn luôn đủ lớn gây nên ăn mò

Theo Funke [5], các cách thức khuyếch tán là đa dạng, có thể tóm tắt như sau :

-Khuyếch tán tích cực, phụ thuộc vào dao động của đoạn mạch polyme -Khuyếch tán không tích cực, diễn ra trong các lỗ rỗ hoặc khuyết tật của màng

-Khuyếch tán tại giao diện màng/kim loại hoặc pigment/chất tạo màng

Hình 1 : Các dạng khuyếch tán trong màng sơn

Như vậy, tất cả các hợp phần của sơn (chất tạo màng, pigment, tương tác giữa chúng) đều ảnh hưởng đến khả năng che chắn của màng sơn

Bản chất hóa học của chất tạo màng là một yếu tố quan trọng của khả năng xuyên thấm Các chất tạo màng phân cực có tính ngăn cách tốt với các chất

Bề mặt Chất tạo màng

khí Ngược lại các chất không phân cực lại ngăn cách tốt với nước Ví dụ, các polyme phân cực như xenlulo hoặc polyvinyl ancol rất nhạy cảm với nước trong khi các polyme với mạch hydrocacbon như polystyren hoặc polyolefin lại ít nhạy cảm với các tác nhân phân cực Hay sử dụng nhất là các loại nhựa polyacrylic, polyuretan, polyamit và epoxy mang tính chất trung gian

b/ Tương tác nền kim loại/màng sơn : tính chất bám dính

Tương tác giữa các phân tử của chất tạo màng và nền kim loại đóng vai trò quan trọng đối với tính chất bám dính của một hệ sơn và tuổi thọ của nó Khả năng bám dính của màng polyme với bề mặt kim loại được kiểm soát qua

Bám dính phân cực là sự hút bám của chất tạo màng với bề mặt kim loại

và phụ thuộc vào khả năng thấm ướt của kim loại bởi chất tạo màng

Bám dính hóa học là sự biến đổi của bề mặt kim loại nhờ phản ứng với màng sơn Hiện tượng này thường diễn ra qua việc sử lý bề mặt kim loại bằng các lớp chuyển đổi như crômat hóa hoặc phôt phat hóa

Sự ngấm nước có thể ảnh hưởng đến tính chất bám dính, hiện tượng này được Funke định nghĩa là “bám dính ướt” Theo Funke, khả năng bám dính ướt cao giữa màng và bề mặt kim loại là tính chất quan trọng nhất của lớp phủ Trên thực tế, khó có thể xác định được sự mất bám dính dẫn đến tăng ăn mòn hay hiện tượng ăn mòn gây nên mất bám dính Tuy vậy, khi lựa chọn một hệ sơn cho kim loại, điều quan trọng bậc nhất vẫn là lựa chọn một loại màng bám dính và một bề mặt được sử lý tốt

c/ Tác dụng điện hóa

Như đã nói đến ở phần trên, một màng polyme không bao giờ hoàn toàn kín khít Vì vậy, sự ngăn cách của màng không đủ để ngăn các cấu tử xâm thực đến bề mặt kim loại gây ăn mòn Để hạn chế ăn mòn, các lớp phủ hữu cơ luôn có chứa các pigment chống ăn mòn Đó là các chất có tan ít nhiều, đủ để khuyếch tán đến bề mặt kim loại Tác dụng của chúng đa dạng, tùy thuộc vào bản chất và vài trò ức chế phản ứng anôt hay catôt

Theo Leiheiser [6], một chất ức chế lý tưởng trong màng phải thỏa mãn các điều kiện như sau :

- Phải hữu hiệu ở trong khoảng pH từ 4 đến 9

- Phải có khả năng phản ứng với bề mặt kim loại tạo thành hợp chất không

tan và gia tăng khả năng bám dính của màng với kim loại

- Là chất ít tan nhưng độ tan phải đủ có thể ngấm đến bề mặt kim loại

- Phải hữu hiệu đối với cả phản ứng anôt và catôt

Cơ chế hoạt động của một chất ức chế trong màng là phức tạp: hấp phụ trên bề mặt kim loại, oxy hóa, tạo phức, tạo lớp màng thụ động Hơn nữa, cần phải tính đến sự tan của chất ức chế trong màng phụ thuộc mạnh vào tương tác giữa polyme và chất độn cũng như sự tương hợp của chúng với chất tạo màng

Trong số các chất ức chế hay sử dụng, các chất crôtmat là hữu hiệu nhất

vì chúng có hiệu ứng ngay ở nồng độ rất nhỏ với hàng loạt nền kim loại như nhôm, kẽm, thép Cơ chế bảo vệ của crômat là do khả năng hấp phụ mạnh với bề mặt kim loại, do đó hạn chế sự hấp phụ của các cấu tử xâm thực Các ion Cr6+ có thể tạo thành trên bề mặt kim loại một lớp màng bảo vệ không tan

2 Lớp phủ Zn/Al

2.1 Giới thiệu [7]

Trong phương pháp phủ kim loại, phủ kẽm là phương pháp được áp dụng rộng rãi nhất nhờ hiệu quả cao trong môi trường khí quyển và nước Đây

là phương pháp phủ anot, do điện thế của kẽm âm hơn thép nên kẽm đóng vai

trò anot của cặp pin ăn mòn Có ba phương pháp chính để phủ kẽm:

+ Phương pháp mạ kẽm: dùng nguồn điện một chiều để kết tủa kẽm, tạo

lớp màng mỏng 8-13 µm trên bề mặt thép, lớp mạ này có khả năng chống ăn mòn khí quyển tốt

+ Phương pháp nhúng kẽm: đưa thép vào kẽm nóng chảy, giữ một thời gian để khuyếch tán và tạo thành lớp phủ Chiều dày của lớp phủ phụ thuộc vào nhiệt độ bề nhúng, ở nhiệt độ khoảng 450 – 480oC thường đạt độ dày cho phép và lớp phủ đều Thường trên bề mặt kẽm luôn hình thành lớp oxit làm giảm tính chất của lớp phủ, do đó người ta hay sử dụng các chất trợ dung, thường là hỗn hợp muối ZnCl2 + NH4Cl + ZnO Ngoài ra để cải thiện tính bám dính của lớp phủ, người ta thường cho một lượng nhỏ nhôm (0.1 – 0.2%), ở hàm lượng nhôm cao hơn lại gây ảnh hưởng tới tính chất cơ lý của lớp phủ

+ Phun phủ bề mặt: là phương pháp phun vật liệu nóng chảy, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhờ tạo thành lớp phủ Zn chống ăn mòn cho

cả các chi tiết và các kết cấu lớn Tuy nhiên, chi phí tăng cao của kẽm và yêu cầu lớp phủ bền hơn đã dẫn đến sự phát triển của lớp phủ kim loại linh hoạt hơn mà chủ yếu dựa trên các hợp kim Zn/Al Theo kết quả nghiên cứu của NACE giá thành của phương pháp này rẻ hơn phương pháp sơn phủ

Lớp phun phủ nhiệt đầu tiên được Max Ulich Schoop (Zurich) chế tạo vào năm 1910 bằng phun kim loại nóng chảy bằng áp suất khí nén Ngày nay công nghệ phun phủ nhiệt được nghiên cứu phát triển với nhiều phương pháp

khác nhau như phương pháp ngọn lửa, phương pháp plasma, phương pháp hồ quang điện, phun phủ bằng qúa trình nổ các hỗn hợp khí trong súng phun Đối với phun phủ nhiệt của kẽm và nhôm để bảo vệ chống ăn mòn, có hai phương pháp chính là phương pháp hồ quang điện và ngọn lửa

Trong phương pháp hồ quang điện, hồ quang được đánh giữa 2 dây kim loại, tạo thành nhiệt làm nóng chảy 2 đấu dây và được phu lên bề mặt dưới áp suất cao tạo thành các hạt kim loại bám trên bề mặt Nếu sử dụng 2 dây bằng

2 loại kim loại riêng biệt gọi là lớp phủ giả hợp kim

Trong phương pháp phun bằng ngọn lửa, 1 dây kim loại được đưa vào ngọn lửa làm nóng chảy đầu dây và phun với áp suất cao Phương pháp này có chi phí cao hơn phun hồ quang điện

Phun phủ nhiệt Al/Zn là phương pháp bảo vệ chống ăn mòn đã được ghi nhận từ 30 năm nay Ngoài cơ chế bảo vệ catot, các sản phẩm ăn mòn thường bịt kín các lỗ xốp ức chế ăn mòn So với mạ kẽm, phương pháp này có những

ưu điểm sau:

- Nhiệt đầu vào thấp, tránh được nguy cơ biến dạng

- Không giới hạn về kích thước của cấu kiện, có thể xử lý tại chỗ

So với sơn phủ hữu cơ có những lợi thế sau:

- Sử dụng trên mọi bề mặt

- Giảm thiểu về ô nhiễm môi trường

- Hiệu suất cao

- Dễ sử dụng

- Độ cứng tốt, bám dính và chịu được nhiệt độ cao

2.2 Cơ chế bảo vệ chống ăn mòn [8 - 10]

Thông thường, các lớp phủ nhôm có cấu trúc phẳng, bao phủ bằng một lớp oxit mỏng Lớp oxit này có tác dụng như một lớp che chắn, ngăn chặn ăn mòn lỗ và sự xói mòn Lớp phủ kẽm có tác dụng bảo vệ catot theo cơ chế anot

hy sinh, tạo ra các sản phẩm ăn mòn khó tan, những sản phẩm này lại bịt kín

lỗ rỗ làm tăng khả năng che chắn của lớp phủ Các lớp phủ giả hợp kim nhôm kẽm thường bao gồm 2 pha, pha nhôm và pha kẽm Pha nhôm có tác dụng bảo vệ ăn mòn theo cơ chế che chắn và pha kẽm theo cơ chế anot hy sinh, sản phẩm ăn mòn của quá trình anot hy sinh lại tăng hơn nữa khả năng che chắn

Do vậy, lớp phủ giả hợp kim Al/Zn được đánh giá tốt hơn so với lớp phủ hợp kim Al/Zn truyền thống hoặc lớp phủ riêng rẽ nhôm kẽm Ngoài ra đối với lớp phủ giả hợp kim Al/Zn, hàm lượng nhôm có thể đưa vào tùy ý trong khi hàm lượng nhôm tối đa trong lớp phủ bằng dây hợp kim Zn/Al chỉ đến 15 % Trong số các lớp phủ hợp kim Al/Zn, hợp kim thương mại Galvalume, Galfan và Lavegal có chứa chủ yếu là 55%, 5% và 30% Al tương ứng, ngoài việc bổ sung hợp kim khác để tạo thành lớp phủ Tất cả các lớp phủ có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời ví dụ như Galfan có độ bền ăn mòn khoảng 2-3 lần so với thép mạ kẽm ở trong công nghiệp và trong môi trường biển Tương

tự, Galvalume chống ăn mòn tốt hơn so với thép mạ kẽm khoảng 3-6 lần trong các môi trường tương tự

hoặc phun trực tiếp ngay sau khi phun kim loại Thực tế đã chứng minh tuổi thọ của vật liệu tăng lên nhiều khi sử dụng lớp bịt lỗ này Mới đây, ngoài lớp phủ bịt lỗ, đối với các công trình đặc biệt làm việc trong môi trường biển, lớp phủ hữu cơ kết hợp với lớp phủ kim loại hy sinh (lớp phủ kép) là phương pháp phổ biến nhất của việc bảo vệ các công trình thép chống ăn mòn Như vậy, sự chống ăn mòn tuyệt vời của hệ thống được cho là sự kết hợp giữa việc bảo vệ catot bằng các lớp phủ hy sinh của các hợp kim kẽm và kết hợp với độ bền của kim loại và lớp phủ hữu cơ

Ở Nhật Bản công nghệ phun phủ kim loại được ứng dụng rộng rãi bảo vệ trụ các cầu từ năm 1963 Năm 1985 với mục đích nghiên cứu lựa chọn lớp phủ bảo vệ thích hợp cho vùng triều và té sóng biển, hiệp hội phun phủ nhiệt Nhật Bản (JACC) đã tiến hành thử nghiệm 12 lớp phủ khác nhau tại vùng biển Chiba Kết quả thử nghiệm sau 15 năm được trình bày trong bảng 1

Bảng 1: Kết quả thử nghiệm sau 15 năm tại Chiba

Thời gian phơi

B

A là lớp phủ hầu như không thay đổi;

B là mẫu có xuất hiện gỉ trắng và sinh vật bám

C là xuất hiện nhiều gỉ trắng và màu sắc thay đổi đáng kể, có hiện tượng lớp sơn bị bong

D Xuất hiện khuyết tật, gỉ đỏ xuất hiện

E là gỉ đỏ xuất hiện nhiều do kim loại nền bị ăn mòn

Từ kết quả trên có thể rút ra:

- Lớp phủ kẽm nhôm và nhôm (mẫu 2,4) có độ bền cao hơn lớp phủ kẽm nguyên chất (mẫu 1);

- Lớp phủ nhôm bằng hồ quang điện (mẫu 4) tốt hơn bằng phương pháp ngọn lửa (mẫu 3);

- Các lớp phủ nhôm hoặc nhôm kẽm (mẫu 6-8) có bịt lỗ (sealing) độ bền tăng trong khi lớp phủ kẽm nguyên chất có sealing độ bền hầu như không thay đổi (mẫu số 9)

- Việc lựa chọn lớp sơn ngoài có ảnh hưởng lớn đến độ bền của hệ lớp phủ, lớp sơn thích hợp có thể tăng độ bền lớp phủ lên nhiều lần (mẫu 11so với

mẫu 3) trong khi lớp sơn không thích hợp còn làm giảm độ bền của hệ lớp

phủ (mẫu 12 so với mẫu 4)

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

1 Nguyên liệu

1.1 Chất tạo màng

Sử dụng 2 loại chất tạo màng epoxy và polyuretan

Epoxy hai thành phần, loại thương phẩm của Thái Lan:

- Nhựa X75 là sản phẩm trùng ngưng của epiclohiđrin và bisphenol A, có công thức cấu tạo như sau:

- Chất đóng rắn PA66 là một polyaminpolyamit

- Quá trình đóng rắn có thể tóm tắt như sau:

Polyurethan hai thành phần, loại thương phẩm của Bayer :

- Desmophen A 160 là hydroxyl polyacrylat

- Desmodur N 75 là polyisoxyanat mạch thẳng trên cơ sở hexametylen disoxyanat

- Xylen kỹ thuật nhập khẩu của Singapor