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

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH HÓA LÝ CỦA MÀNG THỤ ĐỘNG Cr(III) TRÊN LỚP MẠ KẼM VÀ KHẢ NĂNG BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2016 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ …… ….***………… NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH HÓA LÝ CỦA MÀNG THỤ ĐỘNG Cr(III) TRÊN LỚP MẠ KẼM VÀ KHẢ NĂNG BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý Mã số: 62440119 Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Bá Thắng PGS TS Lê Kim Long Hà Nội – 2016 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, công trình thực hướng dẫn người hướng dẫn khoa học Các số liệu, kết trình bày luận án trung thực chưa công bố công trình luận án khác Tác giả luận án Nguyễn Thị Thanh Hương iii LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin trân trọng cảm ơn TS Lê Bá Thắng PGS.TS Lê Kim Long tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm suốt trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán nghiên cứu phòng Ăn mòn bảo vệ kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới nơi làm việc, quan tâm tham gia giúp đỡ thực nhiệm vụ luận án đóng góp thảo luận khoa học quý báu Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Công nghệ Hà Nội, quan tâm, giúp đo lường phân tích mẫu thực nghiệm luận án Xin gửi lời chân thành cảm ơn đến gia đình bạn bè động viên chia sẻ khó khăn thực luận án Luận án hoàn thành với hỗ trợ kinh phí Dự án sản xuất thử nghiệm cấp Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam mã số VAST.SXTN.06/13-14 Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả luận án Nguyễn Thị Thanh Hương iv 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 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu mạ kẽm 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Tính chất vật lý kẽm 1.2 Màng phủ chuyển hóa 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Sự hình thành màng thụ động Cr(VI) 1.2.3 Đặc tính màng thụ động Cr(VI) 11 1.2.3.1 Thành phần cấu trúc màng thụ động Cr(VI) 11 1.2.3.2 Màu sắc chiều dày màng thụ động Cr(VI) 16 1.2.3.3 Độ bền chống ăn mòn màng thụ động Cr(VI) 18 1.2.4 Cơ chế bảo vệ màng thụ động Cr(VI) 18 1.2.5 Các giải pháp thay màng thụ động Cr(VI) 18 1.3 Lịch sử phát triển thụ động Cr(III) 20 1.3.1 Đặc tính màng thụ động Cr(III) 23 1.3.1.1 Hình thái học màng thụ động Cr(III) 23 1.3.1.2 Cấu trúc, thành phần hóa học màng thụ động Cr(III) 29 1.3.1.3 Độ bền ăn mòn màng thụ động Cr(III) 31 1.4 Các thử nghiệm ăn mòn 34 1.4.1 Thử nghiệm ăn mòn điều kiện gia tốc 34 1.4.2 Thử nghiệm ăn mòn điều kiện khí tự nhiên 38 v CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 48 2.1 Vật liệu 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 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 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 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 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 59 vi 3.2 Hình thái học 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 màng thụ động 66 3.3.1 Cấu trúc màng thụ động 66 3.3.2 Thành phần màng thụ động Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)747 70 3.4 Độ bền ăn mòn màng thụ động – phương pháp phân cực động 72 3.4.1 Đường cong phân cực Zn màng thụ động Cr(III)-TM3108 72 3.4.2 Đường cong phân cực Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)747 dung dịch NaCl 5%, pH 73 3.4.3 Đường cong phân cực Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)747 dung dịch NaCl 5%, pH 4,5 75 3.4.4 Đường cong phân cực Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)747 dung dịch NaCl 5%, pH 5,5 76 3.4.5 Đường cong phân cực Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)747 dung dịch NaCl 5%, pH 6,5 77 3.5 Ăn mòn màng thụ động điều kiện thử nghiệm gia tốc 78 3.5.1 Kết thử nghiệm phun muối trung tính màng thụ động Cr(III)TM3108 thời gian khác 78 3.5.2 Kết thử nghiệm phun muối Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)-747 dung dịch NaCl 5% pH 80 3.5.3 Kết thử nghiệm phun muối Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)-747 dung dịch NaCl 5% pH 5,5 83 3.5.4 Kết thử nghiệm phun muối Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)-747 dung dịch NaCl 5% pH 6,5 85 3.6 Ăn mòn Zn, Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25, Cr(VI)-747 điều kiện thử nghiệm tự nhiên 87 vii 3.6.1 Đặc tính khí hậu 87 3.6.1.1 Đặc tính khí hậu Hà Nội 87 3.6.1.2 Đặc tính khí hậu 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 mẫu thử nghiệm 97 3.6.4 Hình thái học sản phẩm ăn mòn 101 3.6.5 Thành phần 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 viii BẢNG CHỮ VIẾT TẮT SEM: Kính hiển vi điện tử quét AFM: Kính hiển vi lực nguyên tử AES: Phổ điện tử Auger (Auger Electron Spectroscopy) XPS: X-quang phổ quang điện tử (X-ray Photoemission Spectroscopy) FTIR: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) XRD: Nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction) Ecorr: Điện ăn mòn SCE: Điện cực calomen (Saturated Calomel Electrode) rcorr: Tốc độ ăn mòn Cr(III)-TM3108: Màng thụ động Cr(III) tạo từ dung dịch TM3108 Cr(III)-SP25: Màng thụ động Cr(III) tạo từ dung dịch Spectra Mate 25 Cr(VI)-747: Màng thụ động Cr(VI) tạo từ dung dịch Udycro Cr(VI)-747 SPAM: Sản phẩm ăn mòn AZA: Phụ gia đóng vai trò chất mang bể mạ kẽm clorua AZB: Phụ gia đóng vai trò chất tạo bóng bể mạ kẽm clorua ix DANH MỤC BẢNG, BIỂU TRONG LUẬN ÁN Bảng 1.1 Các tính chất màng thụ động Cr(VI) Bảng 1.2 Tỷ lệ % nguyên tố màng thụ động Cr(VI) Zn 14 Bảng 1.3 Tóm tắt phổ Cr 2p3/2 màng thụ động Cr(VI) kẽm 15 Bảng 1.4 Các tính chất màng thụ động Cr(III) 20 Bảng 1.5 Sự phát triển màng thụ động Cr(III) 21 Bảng 1.6 Kết thử nghiệm phun muối 36 Bảng 1.7 Kết thử nghiệm phun muối 36 Bảng 1.8 Độ bền ăn mòn màng thụ động Cr(III) nhiệt độ sấy khác 38 Bảng 1.9 Thành phần SPAM tạo thành bề mặt kẽm sau năm thử nghiệm 35 trạm thử nghiệm tỉnh Santa Cruz de Tenerife, Tây Ban Nha 41 Bảng 1.10 Thành phần SPAM tạo thành kẽm Tây Ban Nha 42 Bảng 1.11 Biến thiên khối lượng màng thụ động 47 Bảng 2.1 Thành phần điều kiện dung dịch thụ động 49 Bảng 3.1 Đánh giá bề mặt màng thụ động 56 Bảng 3.2 Khối lượng màng thụ động Cr(III)-TM3108 57 Bảng 3.3 Khối lượng màng thụ động Cr(III)-TM3108, Cr(III)-SP25 59 Bảng 3.4 Chiều dày màng thụ động Cr(III)-TM3108 59 Bảng 3.5 Thành phần hoá học màng thụ động Cr(III)-TM3108 71 Bảng 3.6 Điện ăn mòn tốc độ ăn mòn biểu kiến màng thụ động Cr(III)-TM3108 thời gian khác 72 Bảng 3.7 Điện ăn mòn tốc độ ăn mòn biểu kiến màng động thụ dung dịch NaCl 5%, pH 74 Bảng 3.8 Điện ăn mòn tốc độ ăn mòn biểu kiến màng thụ động dung dịch NaCl 5%, pH 4,5 75 x 69 K.P Klos Process for chromating surfaces of zinc, cadmium and alloys thereof US Patent 5368655 1994 70 S Arata and O Takao Composition and method for chromating treatment of metal US Patent 5399209 1995 71 C.V Bishop, T.J Foley and J.M Frank Coating solution of trivalent chromium for coating zinc surfaces US Patent 171 231 1979 72 D.J.Guhde and D.M Burdt Coating solution of trivalent chromium for coating zinc and cadmium surfaces US Patent 4263059 1981 73 K.W Cho, V Shankar Rao, HyukSang Kwon Microstructure and electrochemical characterization of trivalent chromium based conversion coating on zinc Electrochimica Acta 52 (2007) 4449-4456 74 F.C Porter, A.M Stoneman and R.G Thilthorpe The Range of Zinc Coatings Trans IMF 66 (1988) 28-36 75 D.C.H Nevison ASM Handbook, ASM International, Materials Park, Ohio 13 (1987) 755-769 76 F.C Porter Corrosion resistance of zinc and zinc alloys Marcel Dekker, Inc 1994 77 X.G Zhang Corrosion and Electrochemistry of Zinc Plenum Press, New-York 1996 78 E.J Wilhelm Method of coating zinc or cadmium base metal US Patent 2035380 1936 79 T Biestek and J Weber Electrolytic and chemical conversion coatings Redhill, Surrrey, UK.: Portcullis Press Ltd 1976 80 L.F.G Williams The formation and performance of chromate conversion coatings on zinc Surface Technology (1977) 105-117 81 L.F.G Williams The mechanism of formation of chromate conversion films on zinc Surface Technology (1976) 355-366 124 82 M W Kendig and R G Buchheit Corrosion inhibition of aluminum and aluminum alloys by soluble chromates, chromate coatings and chromate-free coatings Corrosion 59(5) (2003) 379-400 83 H Stünzi and W Marty Early stages of the hydrolysis of chromium (III) in aqueous solution Characterization of a tetrameric species Inorg Chem 22 (1983) 2145-2150 84 L Xia and R.L McCreery Chemistry of a Chromate Conversion Coating on Aluminum Alloy AA2024-T3 probed by Vibrational Spectroscopy J Electrochem Soc 145 (1998) 3083-3089 85 T Biestek, J Weber Electrolytic and Chemical Conversion Coatings Portcullis Press Limited-Redhill, Surrey UK 1976 86 L.F.G Williams Chromate conversion coatings on zinc Plating (1972) 931-938 87 J P G Farr and S V Kulkarni, Trans IMF 44 (1966) 21-29 88 N M Martyak Internal stresses in zinc-chromate coatings Surface and Coatings Technology 88 (1996) 139-146 89 N M Martyak, J E McCaskie and L Harrison Corrosion behavior of zinc chromate coatings Metal Finishing 94 (1996) 65-67 90 X Zhang, C van den Bos, W.G Sloof, H Terryn, A Hovestad and J.H.W de Wit Effect of drying temperature on chromate conversion coatings on zinc J Corros Sci and Engineering (2003) 57-65 91 X Zhang Cr(VI) and Cr(III) Based Conversion Coatings on Zinc Master of Science Hunan University, China, 2005 92 K.A Korinek Chromate conversion coatings ASM Handbook, ASM International, Library of Congress, USA 13 (1987) 389-395 93 M.E Roper Metal Finishing Journal 14 (1968) 286-289 94 R M Burns and W W Bradley, Protective Coatings for Metals, 3rd ed., (Reinhold Publishing Corp., New York, 1967) 125 95 Chromium toxicity ATSDR 2003 96 P Campestrini, G Goeminne, H Terryn et al Chromate Conversion Coating on Aluminum Alloys J Electrochem 159 (2004) B59-B70 97 T Bellezze, G Roventi and R Fratesi Electrochemical study on the corrosion resistance of Cr III-based conversion layers on zinc coatings Surface and Coatings Technology 155(2-3) (2002) 221-230 98 X Zhang, S Böhm, A.J Bosch, E.P.M van Westing and J.H.W de Wit Influence of drying temperature on the corrosion performance of chromate coatings on galvanized steel” Materials and Corrosion 55 (2004) 501- 510 99 W Eckles and R Frischauf Alternatives to the hexavalent chromates an evolution of trivalnet chromate technologies Plating and Surface Finishing (2007) 24 100 Yu-Tsern Chang, Niann-Tsyr Wen, We-Kun Chen, Ming-Der Ger, Guan-Tin Pan, Thomas C.-K The effects of immersion time on morphology and electrochemical properties of the Cr(III)-based conversion coatings on zinc coated Steel Surface Corrosion Science 50 (2008) 3494–3499 101 Hà Mạnh Chiến, Mai Thanh Tùng, Đặng Việt Anh Dũng Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian thụ động đến trình hình thành tính chất màng thụ động dung dịch Cr(III) Tạp chí Hoá học ứng dụng 9(81) (2008) 38-40 102 Lê Bá Thắng, Nguyễn Văn Khương, Nguyễn Văn Chiến, Trương Thị Hòa Nghiên cứu ảnh hưởng ion Co(II) đến số tính chất màng thụ động Cr(III) lớp mạ kẽm Tạp chí Khoa học Công nghệ 48 (3A) (2010) 39-46 126 103 Lê Bá Thắng Nghiên cứu chế tạo dung dịch thụ động thân thiện môi trường không chứa ion Cr(VI) cho lớp mạ kẽm Báo cáo đề tài KHCN 2011, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam 104 Niann-Tsyr Wen, Chao-Sung Lin, Ching-Yuan Bai, Ming-Der Ger Structures and characteristics of Cr(III)-based conversion coatings on electrogalvanized steel Surface and Coatings Technology 203 (2008) 317–323 105 R Chapaneri , G.W Critchlow , I Sutherland, G.D Wilcox An X-ray photoelectron spectroscopy investigation of chromium conversion coatings and chromium compounds The European Corrosion Congress, Managing Corrosion for Sustainability, 7-11th September 2008, Edinburgh https://dspace.lboro.ac.uk/2134/9632 106 C R Tomachuk, C I Elsner, A R Di Sarli, O B Ferraz Morphology and corrosion resistance of Cr(III)-based conversion treatments for electrogalvanized steel Journal of Coatings Technology and Research (2010) 493–502 107 A.R Di Sarli, J.D Culcasi, C.R Tomachuk, C.I Elsner, J.M FerreiraJr, I Costa A conversion layer based on trivalent chromium and cobalt for the corrosion protection of electrogalvanized steel Surface & Coatings Technology 258 (2014) 426–436 108 J García-Antón, R.M.Fernández - Domene, R.Sánchez-Tovar, C.Escrivà-Cerdán, R Leiva-García, V.García, A.Urtiaga Improvement of the electrochemical behaviour of Zn-electroplated steel using regenerated Cr (III) passivation baths Chemical Engineering Science 111 (2014) 402 – 409 109 Nguyen Nhi Tru, Tran Mai Han Comperative performance of zinc passivated coatings in tropical atmosphere Tạp chí Khoa học Công nghệ 48(5A) (2010) 204-211 127 110 T.E Graedel Corrosion Mechanisms for Zinc Exposed to the Atmosphere J Electrochem Soc 139(4) (1989) 193C-203C 111 I Odnevall Wallinder, C Leygraf Reaction sequences in atmospheric corrosion of zinc Atmospheric Corrosion, ASTM STP 1239, Philadelphia (1995) 215-225 112 J Morales, F Díaz, J Hernández-Borges, S González Atmospheric corrosion in subtropical areas: XRD and electrochemical study of zinc atmospheric corrosion products in the province of Santa Cruz de Tenerife (Canary, Spain) Corrosion Science 48 (2006) 361-371 113 D de la Fuente, J.G Castan, M Morcillo Long-term atmospheric corrosion of zinc, Corrosion Science 49 (2007) 1420–1436 114 Albinas Lugauskas, Igoris Prosyčevas, Aušra Selskienė, Irina Demčenko, Algirdas Narkevičius, Dalia Bučinskienė, Elena Binkauskienė The Influence of Microscopic Fungi on Chromated Galvanized Zinc Coatings Engineering (2010) 979-997 115 Tài liệu kỹ thuật ENTHONE OMI Inc 116 Tài liệu kỹ thuật COLUMBIA CHEMICAL 117 Japanese industrial standard JIS H 8502:1999 118 ISO 8565-92: Metal and Alloys – Atmospheric Corrosion Test – General requirement for Field Test 119 ISO 9225-91: Corrosion of metals and alloys – Corrosivity of atmospheres – Measurement of pollution 120 ISO 8407-91: Corrosion of metals and alloys – Removal of corrosion products from corrosion test speciments 121 http://www.imh.ac.vn, Viện Khí tượng Thuỷ văn 122 ISO 9223-91: Corrosion of metal and alloys – Corrosivity of atmosphere – Classification 128 PHỤ LỤC Phụ lục Tài liệu kỹ thuật UDYCRO 747 TÀI LIỆU KỸ THUẬT UDYCRO 747 GIỚI THIỆU Udycro 747 dung dịch lỏng sánh, tạo lớp phủ hấp dẫn cho kẽm cadimi ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC Udycro 747 Nhiệt độ pH(điện tử) Thời gian Khuấy Tối ưu Khoảng cho phép ml/l – 10 ml/l o 21-32 C 1,6 – 2,0 10 – 30 giây Sục khí nhẹ áp suất thấp khuấy học THIẾT BỊ YÊU CẦU Bể Bộ phận gia nhiệt Bọc Koroseal, PVC, PP, PE Thép không gỉ loại 316 Thép không gỉ loại 316 QUI TRÌNH PHA BỂ : Dung dịch Udycro 747 pha sau: Cho nước vào 1/2 bể, sau cho từ từ cẩn thận lượng Udycro 747 theo yêu cầu vào Pha loãng nước tới mức qui định khuấy thật kỹ Lưu ý : Udycro 747 chất oxi hoá mạnh gây bỏng nặng Tránh tiếp xúc với da mắt Mặc quần áo đeo kính bảo hộ XỬ LÝ NƯỚC THẢI : Dung dịch Udycro 747 có tính axit có chứa Cr(VI) chất oxi hoá mạnh Trong hầu hết trường hợp, phải khử xuống Cr(III) dạng Cr(OH)3 kết tủa natribisunphit, natri meta-bisunphit, sunphua điôxit sắt II sunphat trước trung hòa thải cống Lưu ý : Các dung dịch kiềm mạnh gây bỏng nặng Tránh tiếp xúc với da mắt với dung dịch Udycro 747 Mặc quần áo đeo găng tay bảo hộ 129 Phụ lục Tài liệu kỹ thuật Spectra MATE25 TÀI LIỆU KỸ THUẬT Spectra MATE25 Quy trình thụ động Cr(III) tạọ màng CHROMAT dày, màu ngũ sắc cho lớp mạ kẽm SpectraMATE25 Là quy trình hiệu suất cao, tạo màng chromat Cr(III) dày lớp mạ kẽm SpectraMATE25 Tạo màng chromat nhiều màu sắc (vàng, xanh cây, tím hồng) số quy trình chromat chống ăn mòn cao dạng Cr(III) SpectraMATE25 Sản phẩm đạt 250 phun muối bị gỉ trắng mà không cần màng phủ (Top coat) Dễ sử dụng có thành phần SpectraMATE25 SpectraMATE25 Có khả vận hành khoảng rộng pH (từ 1,4 – 3,4) so sánh với dạng thụ động Cr(III) khác SpectraMATE25 Nhiệt độ làm việc từ thấp đến nhiệt độ phòng, không cần thêm chi phí để gia nhiệt để tạo màng dày loại thụ động Cr(III) khác SpectraMATE25 Không chứa gốc chelate không dựa vào gốc chelate trình sản xuất, thân thiện trình xử lý nước thải SpectraMATE25 Có khả tự bịt lớp màng chromate tương tự lớp chromate từ Cr(VI) SpectraMATE25 Có khả đạt 500 phun muối bị gỉ trắng phủ Zinc Chro Shield Zinc Chro Pellent SpectraMATE25 Phù hợp với sản phẩm mạ treo, mạ quay từ dung dịch mạ xianua, zincate hay axit 130 Điều kiện làm việc Pha dung dịch : Khoảng cho phép Tối ưu Hàm lượng Thời gian nhúng - 10% thể tích 45 - 120 giây 10 % 60 giây Nhiệt độ 10 - 42 oC 20-30 oC pH 1,4 – 3,4 2,0 – 2,5 Ghi : Thời gian nhúng thay đổi theo điều kiện làm việc, nồng độ tuổi thọ dung dịch cromat Khống chế trì Cần chuẩn độ định kỳ để đảm bảo hàm lượng khoảng làm việc Nếu kết phân tích hàm lượng SpectraMATE25 nằm khoảng cho phép pH cao,cần thêm vào lượng nhỏ dung dịch HNO3 5% để điều chỉnh pH Quy trình phân tích Lấy 10ml dung dịch chromate vào bình định mức 100 ml Pha loãng nước cất tới 100ml khuấy trộn Lấy 10ml dung dịch vào bình nón 250ml pha loãng thành 100 ml nước cất Thêm vào 5ml dung dịch NaOH 20% 1ml H2O2 35% Đun sôi dung dịch vòng phút Thêm vào 1ml dung dịch NiCl2 10% tiếp tục đun sôi thêm phút Làm lạnh nhiệt độ phòng Vừa khuấy trộn vừa bổ sung chất sau : 10ml HCl đậm đặc, 1gam Amoni Biflorua, 10ml dung dịch KI 10% 2ml chất thị hồ tinh bột Dùng dung dịch Natrithiosunphat 0.01N chuẩn độ dung dịch dung dịch chuyển sang màu xanh Ghi lại lượng dung dịch Natri Thiosunphate 0.01N tiêu tốn (V) 10 Tính toán : Hàm lượng SpectraMATE25 (%) = V x 0.332 Quy trình - Mạ kẽm - Rửa nước - Nhúng qua dung dịch HNO3 0.5% - Rửa nước - Nhúng vào dung dịch SpectraMATE25 131 - Rửa nước lạnh Rửa nước nóng Sấy khô Tạp chất sắt dung dịch Tạp chất sắt vấn đề quan trọng dung dịch thụ động Cr(III) Ion sắt tạo tượng bề mặt sản phẩm : màu ánh vàng, có vết, xỉn màu giảm khả chống ăn mòn Dung dịch SpectraMATE25 cần khống chế hàm lượng sắt cách cẩn thận Các bể làm việc cần kiểm tra làm tiếng làm việc (1 ca) lần để loại bỏ sản phẩm rơi (nếu có) Việc rửa nước phải tiến hành đầy đủ dung dịch HNO3 0.5% cần thay định kỳ để đảm bảo giảm hàm lượng sắt hoà tan Đặc biệt sản phẩm dạng ống khó thoát nước cần đảm bảo thoát trước đưa vào thụ động Để xử lý tạp chất sắt sử dụng Coldip Tri-V Iron Control Cần xem kỹ tài liệu kỹ thuật phụ gia Ngoài sử dụng cột trao đổi ion để loại bỏ tạp chất sắt Các thông tin bổ ích Nhúng qua dung dịch HNO3 để làm tăng tuổi thọ dung dịch chromat ,đặc biệt sản phẩm mạ xuất phát từ dung dịch kiềm Mặc dù pH dung dịch pha nằm khoảng cho phép việc sản xuất tiến hành bình thường pH tăng lên trình làm việc (sau vài giờ) Để giảm pH dung dịch, sử dụng axit HNO3 H2SO4 Vận chuyển lưu kho SpectraMATE25 hợp chất ăn mòn mạnh, có chứa hợp chất crôm axit Nên tránh tiếp xúc với da mắt Khi làm việc cần thiết phải có găng tay cao su, kính quần áo bảo hộ Trong trường hợp để tiếp xúc, rửa khu vực bị tiếp xúc nước Cởi bỏ quần áo bị nhiễm hóa chất Với yêu cầu cụ thể an toàn, xin xem ‘’Thông số an toàn sản phẩm - MSDS’’ Khả đông đặc: với hầu hết sản phẩm hóa chất, nên tránh xảy tượng đông đặc Tuy nhiên tượng xảy qúa trình vận chuyển hay lưu kho nên xử lý sau: - Làm nóng dung dịch nhiệt độ 35 – 41 oC nước ấm, khuấy liên tục tan hoàn toàn 132 133 134 135 136 137 vii [...]... bền ăn mòn của màng thụ động Cr(III) trên lớp mạ kẽm nên đề tài 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 đã được thực hiện Mục tiêu nghiên cứu của luận án: - Xác định khối lượng, chiều dày, hình thái, cấu trúc của màng thụ động Cr(III) trên lớp mạ kẽm - Xác định độ bền ăn mòn của màng thụ động Cr(III) và màng thụ động Cr(VI) trên lớp. .. động Cr(VI) trên lớp mạ kẽm trong điều kiện thử nghiệm gia tốc và thử nghiệm tự nhiên Các nội dung nghiên cứu chính của luận án: 1 Chế tạo màng thụ động Cr(III) và màng thụ động Cr(VI) trên lớp mạ kẽm 2 Xác định khối lượng màng thụ động Cr(III) và màng thụ động Cr(VI) 3 Xác định hình thái, cấu trúc bề mặt của màng thụ động Cr(III) 4 Hành vi ăn mòn của màng thụ động Cr(III) và màng thụ động Cr(VI) bằng... Cr(VI) trên lớp mạ kẽm [91] Hình 1.8 Chiều dày của màng thụ động Cr(VI) trên lớp mạ kẽm [91] 17 Chiều dày của màng thụ động Cr(VI) như là một hàm số của thời gian thụ động (hình 1.8) 1.2.3.3 Độ bền chống ăn mòn của màng thụ động Cr(VI) Màng thụ động Cr(VI) có độ bền ăn mòn cao trong hầu hết các môi trường Khi không sử dụng lớp sơn bổ sung, độ bền ăn mòn của màng thụ động tăng theo chiều dày, đặc biệt... màng thụ động Cr(VI) khả năng chống ăn mòn của màng thụ động Cr(III) giảm không đáng kể sau khi sốc nhiệt [8, 98] Thế hệ mới của thụ động Cr(III) đặc biệt tốt trên lớp mạ hợp kim như hợp kim Zn-Ni, Zn-Fe Các lớp phủ với màu sáng hoặc không màu trên các hợp kim này có độ bền ăn mòn rất cao Một số đặc tính của màng thụ động Cr(III) được trình bày trên bảng 1.4 Bảng 1.4 Các tính chất của màng thụ động Cr(III). .. các màng thụ động có độ bền ăn mòn tương đương với màng thụ động Cr(VI) Bellezze và cộng sự [97] đã so sánh khả năng chống ăn mòn của màng thụ động Cr(III) và Cr(VI) trên lớp mạ kẽm trong dung dịch NaCl 5% thông khí tự nhiên Các kết quả cho thấy, màng thụ động Cr(III) với chất điền đầy có thể so sánh được với màng thụ động truyền thống không dùng chất điền đầy Các nghiên cứu cho thấy, ngược lại với màng. .. phân cực thế động 5 Ăn mòn của màng thụ động Cr(III) và màng thụ động Cr(VI) trong điều kiện thử nghiệm gia tốc 6 Ăn mòn của màng thụ động Cr(III) và màng thụ động Cr(VI) trong điều kiện thử nghiệm tự nhiên 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về mạ kẽm 1.1.1 Giới thiệu chung Mỗi năm, hơn 40 triệu tấn thép được mạ kẽm hoặc kẽm hợp kim và hơn 2,2 triệu tấn kẽm được sử dụng để tạo lớp phủ bảo vệ trên toàn... ngang màng thụ động Cr(VI) 17 Hình 1.8 Chiều dày của màng thụ động Cr(VI) trên lớp mạ kẽm 17 Hình 1.9 Ảnh SEM màng thụ động Cr(III) trên Zn ở các thời gian thụ động khác nhau 23 Hình 1.10 Ảnh AFM bề mặt màng thụ động Cr(III) trên lớp mạ kẽm ở các thời gian khác nhau 0 giây (a), 20 giây (b), 50 giây (c) 25 Hình 1.11 Ảnh SEM bề mặt màng thụ động Cr(III) trên Zn với thời gian thụ động. .. tăng khả năng chống ăn mòn cho kim loại [3,4] Màng cromat (màng thụ động Cr(VI)) hình thành một cách dễ dàng trên bề mặt kẽm và hợp kim kẽm vì cromat là chất ôxi hóa mạnh, phản ứng nhanh với kẽm và có sự khác biệt lớn về độ hòa tan của ion Cr(VI) và Cr(III) trong môi trường nước Ôxit/hyđrôxit Cr(III) trong màng thụ động tác dụng như màng ngăn cách, trong khi đó Cr(VI) được hấp thụ cung cấp tính năng. .. khi màng chứa tỷ lệ ion Cr(VI) cao Trong trường hợp áp dụng sơn phủ bổ sung, màng Cr(VI) làm tăng độ bám dính của màng sơn và độ bền ăn mòn của hệ sơn/cromat tăng lên đáng kể Khả năng bảo vệ của màng thụ động tăng theo chiều dày đến một giới hạn mà ở đó tính chất bảo vệ bị mất đi do hình thành các lỗ xốp và màng không bám dính tốt [93] 1.2.4 Cơ chế bảo vệ của màng thụ động Cr(VI) Các phương pháp hóa. .. thụ động Cr(III) trên lớp mạ kẽm trong dung dịch NaCl 0,5M 32 Hình 1.18 Đường cong phân cực của màng thụ động Cr(III) và Cr(VI) trên lớp mạ kẽm trong dung dịch Na2SO4 0,1M 33 Hình 1.19 Đường cong phân cực lớp mạ kẽm và các màng thụ động Cr(III) 34 Hình 1.20 Ảnh mẫu thử nghiệm sau 203 giờ phun muối màng thụ động Cr(III), màng thụ động Cr(VI) trên kẽm 35 Hình 1.21 Sự phát ... HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ …… ….***………… NGUYỄN THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH HÓA LÝ CỦA MÀNG THỤ ĐỘNG Cr(III) TRÊN LỚP MẠ KẼM VÀ KHẢ NĂNG BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒN... ‘ Nghiên cứu đặc tính hóa lý màng thụ động Cr(III) lớp mạ kẽm khả bảo vệ chống ăn mòn thực Mục tiêu nghiên cứu luận án: - Xác định khối lượng, chiều dày, hình thái, cấu trúc màng thụ động Cr(III). .. Cr(III) màng thụ động Cr(VI) lớp mạ kẽm Xác định khối lượng màng thụ động Cr(III) màng thụ động Cr(VI) Xác định hình thái, cấu trúc bề mặt màng thụ động Cr(III) Hành vi ăn mòn màng thụ động Cr(III)