Nghiên cứu mạ điện hóa không bể mạ nanocomposit ni si tio2 và khảo sát tính chất lớp mạ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN QUỲNH ANH NGHIÊN CỨU MẠ ĐIỆN HỐ KHƠNG BỂ MẠ NANOCOMPOSIT Ni-SiC-TiO2 VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT LỚP MẠ Chun ngành : Cơng nghệ điện hoá Bảo vệ kim loại LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TSKH NGUYỄN ĐỨC HÙNG HÀ NỘI - 2010 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -o0o - LỜI CAM ĐOAN Tôi là: Nguyễn Quỳnh Anh Nơi công tác: Trung tâm Ứng dụng Chuyển giao Cơng nghệ Viện Dầu khí Việt Nam Đề tài: Nghiên cứu mạ điện hố khơng bể mạ nanocomposit Ni-SiC-TiO2 khảo sát tính chất lớp mạ Tơi xin cam đoan kết tơi trính bày luận văn nghiên cứu hướng dẫn GS - TSKH Nguyễn Đức Hùng Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trính Hà Nội, ngày …… tháng …… năm 2010 Người viết Nguyễn Quỳnh Anh -1- LỜI CẢM ƠN Luận văn thực Bộ mơn Cơng nghệ Điện hố Bảo vệ Kim loại - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Phòng Chống ăn mòn – Trung tâm Ứng dụng Chuyển giao Công nghệ - Viện Dầu khí Việt Nam Để hồn thành luận văn nhận nhiều động viên, giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến người thầy tôi, GS - TSKH Nguyễn Đức Hùng, với kiến thức sâu rộng nhiệt tình hướng dẫn tơi thực nghiên cứu Chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Công nghệ Điện hoá Bảo vệ Kim loại đồng nghiệp Viện Dầu khí Việt Nam cho tơi kiến thức bổ trợ hỗ trợ kịp thời thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Trung tâm Ứng dụng Chuyển giao Cơng nghệ - Viện Dầu khí Việt Nam phịng Chống ăn mòn tạo điều kiện thời gian thiết bị giúp cho tơi hồn thành luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người ln bên tơi, động viên khuyến khích tơi q trình thực đề tài nghiên cứu Tơi mong nhận đóng góp từ thầy giáo đồng nghiệp để đề tài hoàn chỉnh Hà Nội, ngày …… tháng …… năm 2010 Học viên Nguyễn Quỳnh Anh -2- MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƢƠNG : TỔNG QUAN 11 1.1 SƠ LƢỢC VỀ ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI 11 1.1.1 Định nghĩa 11 1.1.2 Sơ lƣợc q trình ăn mịn biện pháp bảo vệ kim loại 12 1.1.2.1 Ăn mịn khí biện pháp bảo vệ chống ăn mịn khí 12 1.1.2.2 Ăn mòn đất biện pháp bảo vệ chống ăn mòn đất 13 1.1.2.3 Ăn mòn nước biện pháp bảo vệ chống ăn mòn nước 15 1.2 MẠ TỔ HỢP ĐIỆN HOÁ 17 1.2.1 Giới thiệu mạ tổ hợp .18 1.2.2 Cơ chế hình thành lớp mạ tổ hợp .19 1.2.2.1 Giai đoạn 20 1.2.2.2 Giai đoạn .20 1.2.2.3 Giai đoạn .21 1.2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình mạ tổ hợp .22 1.3 NIKEN VÀ LỚP MẠ TỔ HỢP NIKEN .25 1.3.1 Niken mạ điện 25 1.3.1.1 Sơ lược nguyên tố Niken .25 1.3.1.2 Các đặc điểm mặt điện hóa Niken .26 -3- 1.3.1.3 Ứng dụng niken mạ điện 27 1.3.2 Mạ tổ hợp Niken 27 1.3.2.1 Khái quát lớp mạ tổ hợp niken 27 1.3.2.2 Giới thiệu số dung dịch mạ Ni tổ hợp điều kiện điện phân 28 1.4 LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ MẠ CHO LUẬN VĂN 29 1.4.1 Lựa chọn nguyên liệu 29 1.4.1.1 Vật liệu nanocomposit 29 1.4.1.2 Lựa chọn hạt rắn pha thứ 31 1.4.2 Lựa chọn công nghệ mạ .33 1.4.2.1 Giới thiệu chung công nghệ mạ nanocomposit 33 1.4.2.2 Công nghệ mạ chải nanocomposit 35 1.4.2.3 Nguyên nhân sử dụng mạ chải .36 CHƢƠNG : THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .38 2.1 QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO LỚP MẠ NANOCOMPOSIT Ni-SiC-TiO2 BẰNG CÔNG NGHỆ MẠ CHẢI .38 2.1.1 Thành phần dung dịch mạ 38 2.1.1.1 Các hoá chất sử dụng .38 2.1.1.2 Phương pháp pha dung dịch nghiên cứu .38 2.1.1.3 Chuẩn bị mẫu mạ .39 2.1.2 Chế độ công nghệ mạ 39 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG VỀ CẤU TRÚC CỦA LỚP MẠ NANOCOMPOSIT Ni-SiC-TiO2 39 2.2.1 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) .39 2.2.2 Phƣơng pháp phổ kế tán sắc lƣợng EDX .41 2.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN ĂN MÒN, MÀI MÒN CỦA LỚP MẠ NANOCOMPOSIT Ni-SiC-TiO2 43 -4- 2.3.1 Phƣơng pháp nghiên cứu khả chống ăn mịn 43 2.3.1.1 Phương pháp điện hố xác định dòng ăn mòn - đồ thị Tafel 43 2.3.1.2 Phương pháp nghiên cứu độ bền lớp mạ tủ phun mù muối 44 2.3.2 Phƣơng pháp xác định độ cứng tế vi 45 2.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN NHIỆT CỦA LỚP MẠ 45 2.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG LÀM SẠCH NƢỚC CỦA LỚP MẠ .46 CHƢƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1 Kết đo tốc độ ăn mòn phƣơng pháp điện hoá (đƣờng cong Tafel) 47 3.2 Kết đo độ bền lớp mạ tủ phun mù muối 51 3.3 Kết đo độ cứng tế vi lớp mạ 53 3.4 Kết nghiên cứu cấu trúc lớp mạ kính hiển vi điện tử quét (SEM) 55 3.5 Kết nghiên cứu thành phần lớp mạ phổ kế tán xạ lƣợng (EDX) 57 3.6 Kết xác định độ bền nhiệt mẫu mạ 62 3.7 Kết nghiên cứu khả làm nƣớc mẫu mạ 64 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 -5- DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 - Hoạt tính ăn mịn đất thép 13 Bảng 1.2 - Một số dung dịch mạ Ni tổ hợp điều kiện điện phân .27 Bảng 2.1 - Các hóa chất nồng độ sử dụng cho nghiên cứu .37 Bảng 3.1 - Các thơng số ăn mịn lớp mạ 47 Bảng 3.2 - Bảng ký hiệu mẫu thử nghiệm gia tốc ăn mòn tủ mù muối 51 Bảng 3.3 - Độ cứng tế vi mẫu mạ .53 Bảng 3.4 - Bảng ký hiệu mẫu chụp SEM 55 Bảng 3.5 - Bảng kết thành phần mẫu chụp EDX .60 Bảng 3.6 - Kết độ bền nhiệt mẫu mạ 62 Bảng 3.7 - Bảng mẫu mạ dùng để xác định khả làm nước 64 -6- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 - Mơ hình cặp ăn mòn micro đất 14 Hình 1.2 - Ảnh SEM hạt SiC 32 Hình 1.3 - Ảnh SEM hạt TiO2 33 Hình 1.4 - Sơ đồ hệ điện hố q trình mạ bể 34 Hình 1.5 - Sơ đồ minh hoạ trình mạ chải 35 Hình 2.1 - Cấu tạo kính hiển vi điện tử quét SEM 40 Hình 2.2 - Sơ đồ hệ thống phổ kế tán sắc lượng dùng đetectơ rắn 41 Hình 2.3 - Sơ đồ thiết bị đo đường cong phân cực 43 Hình 2.4 - Đồ thị Tafel đo dòng ăn mòn 43 Hình 2.5 - Sơ đồ tủ phun mù muối 44 Hình 2.6 - Khuẩn lạc hình thái tế bào vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa 46 Hình 3.1 - Đường cong Tafel đo với dung dịch NaCl 3% tốc độ quét 10mV/s 48 Hình 3.2 - Ảnh bề mặt mẫu mạ sau số thời gian đặt tủ mù muối 52 Hình 3.3 - Kết đo độ cứng tế vi mẫu mạ 53 Hình 3.4 - Hình ảnh SEM bề mặt lớp mạ .54 Hình 3.5 - Hình ảnh SEM chiều dày lớp mạ 57 Hình 3.6a - Kết phân tích EDX mẫu a .58 Hình 3.6b - Kết phân tích EDX mẫu b .58 Hình 3.6c - Kết phân tích EDX mẫu c 58 Hình 3.6d - Kết phân tích EDX mẫu d .59 Hình 3.6e - Kết phân tích EDX mẫu e 59 Hình 3.6f - Kết phân tích EDX mẫu f .59 -7- Hình 3.6g - Kết phân tích EDX mẫu g .60 Hình 3.6h - Kết phân tích EDX mẫu h .60 Hình 3.6i - Kết phân tích EDX mẫu i .60 Hình 3.6k - Kết phân tích EDX mẫu k 61 Hình 3.6l - Kết phân tích EDX mẫu l .61 Hình 3.7 - Hình ảnh bề mặt mẫu mạ sau nung 63 Hình 3.8 - Hình ảnh mẫu nước trước sau xử lý với mẫu mạ .65 Hình 3.9 - Mơ tả q trình hoạt động xúc tác quang 66 -8- MỞ ĐẦU Kim loại vật liệu dùng phổ biến ngành cơng nghiệp Có tới khoảng 85-90% trọng lượng thiết bị làm từ kim loại Ăn mòn kim loại gây nên thiệt hại kinh tế lớn trực tiếp gián tiếp Do vấn đề phịng chống ăn mịn kim loại việc quan trọng Lớp mạ loại lớp phủ chống ăn mòn kim loại sử dụng rộng rãi giới Về nguyên tắc, mạ điện hoá trính điện phân, anot xảy q trính oxy hố (hồ tan kim loại hay giải phóng oxy), cịn catot xảy q trính khử (khử ion dung dịch thành lớp kim loại bám vật mạ hay q trính phụ giải phóng hydro…) có dịng điện chiều qua chất điện phân (dung dịch mạ) Hầu hết trính mạ thực bể mạ Như biết, chi tiết lắp đặt thành khối máy móc cơng trính lớn (giàn khoan, cầu, nhà cơng nghiệp,…) khơng dễ dàng tháo lắp kìch thước máy móc hay cơng trính q lớn, khơng thể mạ điện hoá bể mạ để phục hồi chỗ lớp phủ bị bong tróc hay chỗ bị gỉ Hiện chủ yếu sử dụng biện pháp sơn phủ để phục hồi Gần công nghệ mạ không bể mạ nghiên cứu thành công, với nguyên lý chung giống công nghệ mạ điện hoá khác sinh xuất phát từ yêu cầu thực tế Khi sử dụng phương pháp mạ không cần bể mạ (còn gọi mạ chải hay mạ xoa), chi tiết khơng nằm dung dịch mạ, mạ chỗ chi tiết bị ăn mòn mà khơng cần tháo rời chi tiết kìch thước chi tiết mạ không bị hạn chế kìch thước bể mạ Phương pháp sử dụng để phục hồi chi tiết máy móc cơng trính cũ, bị mịn, bị xước hoạt động ảnh hưởng khì hậu, thời tiết; -9- Spectrum Ni Fe Ni O C Ti Ti Si Ti Fe Ni Fe Full Scale 1070 cts Cursor: 0.028 keV (1849 cts) 10 keV Hình 3.6g - Kết phân tích EDX mẫu g Spectrum Ni Fe Ni C O Ti Si Ti Ti Fe Ni Fe Full Scale 1632 cts Cursor: -0.004 keV (3111 cts) 10 keV Hình 3.6h - Kết phân tích EDX mẫu h Spectrum Ni Fe Ni C O Ti Si Ti Ti Fe Fe Full Scale 1632 cts Cursor: -0.004 keV (3111 cts) Hình 3.6i - Kết phân tích EDX mẫu i - 60 - Ni 10 keV Spectrum O Mn Fe C Fe Mn Ni Fe Si Mn Ni Full Scale 1822 cts Cursor: -0.004 keV (3058 cts) 10 keV Hình 3.6k - Kết phân tích EDX mẫu k Hình 3.6l - Kết phân tích EDX mẫu l Bảng 3.5 - Bảng kết thành phần mẫu chụp EDX Ký TT Điện hiệu Dung dịch mạ mẫu mạ Mật độ dòng (A/cm2) Thời gian % SiC %TiO2 mạ a Mạ DD 8V 1000-1600 10ph 0,00 0,00 b Mạ DD + 1g/l SiC (mạ bể) 8V 500 30ph 0,27 0,00 c Mạ DD + 1g/l SiC, 1g/lTiO2 8V 1000-1200 10ph 0,24 0,13 d Mạ DD + 2g/l SiC, 2g/l TiO2 6V 600 10ph 0,35 0,32 e Mạ DD + 2g/l SiC, 2g/l TiO2 8V 800 10ph 0,42 0,20 - 61 - f Mạ DD + 2g/l SiC, 2g/l TiO2 10V 1000 10ph 0,44 0,24 g Mạ DD + 2g/l SiC, 2g/l TiO2 12V 1200 10ph 0,38 0,07 h Mạ DD + 5g/l SiC, 5g/l TiO2 8V 800 10ph 0,42 0,21 i Mạ DD + 10g/l SiC,10g/l TiO2 8V 800 10ph 0,40 0,21 10 k Mạ DD + 1g/l SiC 8V 700 10ph 0,22 0,00 11 l Mạ DD + 1g/l TiO2 8V 800 10ph 0,00 0,13 Qua kết hính 3.6 (a-l) bảng 3.5, thấy lớp mạ nanocomposit có thành phần hạt pha tăng lên theo điện áp sử dụng nồng độ hạt dung dịch mạ sử dụng Điều khẳng định kết tốc độ ăn mòn kết SEM Cũng thấy rằng, với mẫu g, điện áp sử dụng 12V, thành phần hạt pha giảm đáng kể Một lần khẳng định lại rằng, nên mạ chải cho loại thép với điện áp từ 6-10V So sánh mẫu c, e, h i thấy nồng độ hạt pha tăng dung dịch mạ từ 1g/l lên 2, 5, 10g/l thí hàm lượng hạt pha lớp mạ sau nano silic cacbua tăng từ 0,24 lên 0,42; 0,42; 0,40 % khối lượng lớp mạ nano titan (IV) oxit tăng từ 0,13 lên 0,20; 0,21; 0,21 % khối lượng lớp mạ Nghĩa nồng độ hạt nano pha dung dịch mạ tăng tiếp thí hàm lượng hạt lớp mạ không tăng nữa, đạt tới trạng thái bão hồ 3.6 Kết xác định độ bền nhiệt mẫu mạ Chọn mẫu để đánh giá: mẫu thứ mẫu mạ mạ với dung dịch DD có chứa thêm 1g/l SiC 1g/l TiO2 với điện áp mạ 8V thời - 62 - gian 30phút; mẫu thứ mẫu mạ mạ với dung dịch DD có chứa 2g/l SiC 2g/l TiO2 với điện áp 8V thời gian mạ 30 phút Kết sau: a b c d e f Hình 3.7 - Hình ảnh bề mặt mẫu mạ sau nung Bảng 3.6 - Kết độ bền nhiệt mẫu mạ Ký TT hiệu Điện Dung dịch mạ mẫu mạ Mật độ dòng (A/cm2) Thời gian mạ Nhiệt độ (0C) Thời gian nung a Mạ DD + 1g/l SiC, 1g/lTiO2 8V 1000-1200 30ph 300 4giờ b Mạ DD + 1g/l SiC, 1g/lTiO2 8V 1000-1200 30ph 600 4giờ - 63 - c Mạ DD + 1g/l SiC, 1g/lTiO2 8V 1000-1200 30ph 1100 4giờ d Mạ DD + 2g/l SiC, 2g/l TiO2 8V 800 30ph 300 4giờ e Mạ DD + 2g/l SiC, 2g/l TiO2 8V 800 30ph 600 4giờ f Mạ DD + 2g/l SiC, 2g/l TiO2 8V 800 30ph 1100 4giờ Kết hính 3.7 bảng 3.6 cho thấy khả chịu nhiệt độ mẫu mạ nanocomposit tốt, nhiệt độ 6000C chưa làm ảnh hưởng đến độ bám dình lớp mạ lên bề mặt thép, chưa phá cấu trúc lớp mạ Khả chịu nhiệt lớp mạ tốt tình chất đặc biệt lớp mạ composit, đặc biệt lớp mạ có chứa hạt nano silic cacbua có khả chịu nhiệt tốt Đến 11000C thí mẫu a, b, c bị phồng rộp lên, có nguy bị phá huỷ lớp mạ mẫu d, e, f bắt đầu có tượng phồng rộp chỗ phồng rộp nhỏ, sau vài nung làm phồng bong hẳn lớp mạ khỏi bề mặt thép Điều khẳng định nồng độ hạt nano pha tăng lên dung dịch mạ, hay nói cách khác, thành phần hạt nano lớp mạ nanocomposit tăng lên thí độ bền nhiệt lớp mạ tăng lên rõ rệt 3.7 Kết nghiên cứu khả làm nƣớc mẫu mạ Chọn mẫu mạ để đánh giá: mẫu thứ mẫu mạ mạ với dung dịch DD có chứa thêm 1g/l SiC 1g/l TiO2 với điện áp mạ 8V thời gian 30phút; mẫu thứ mẫu mạ mạ với dung dịch DD có chứa 2g/l SiC 2g/l TiO2 với điện áp 8V thời gian mạ 30 phút Kết sau: - 64 - a b c d Hình 3.8 - Hình ảnh mẫu nước trước sau xử lý với mẫu mạ Bảng 3.7 - Bảng mẫu mạ dùng để xác định khả làm nước Ký TT hiệu Điện Dung dịch mạ mẫu mạ Mật độ dòng (A/cm ) Thời gian mạ Thời gian xử lý a Mạ DD + 1g/l SiC, 1g/lTiO2 8V 1000-1200 30ph Ban đầu b Mạ DD + 1g/l SiC, 1g/lTiO2 8V 1000-1200 30ph 10 ngày c Mạ DD + 2g/l SiC, 2g/l TiO2 8V 800 30ph Ban đầu d Mạ DD + 2g/l SiC, 2g/l TiO2 8V 800 30ph 10 ngày - 65 - Kết qua hính 3.8 bảng 3.7 cho thấy mẫu nước nuôi cấy vi khuẩn ban đầu có lượng vi khuẩn nhiều, sau 10 ngày phơi ánh mặt trời với có mặt mẫu mạ có chứa nanocomposit, lượng vi khuẩn giảm đáng kể Có thể giải thìch sau: Lớp mạ nanocomposit có chứa nano titan (IV) oxit chất bán dẫn có khả làm xúc tác quang tác động ánh sáng Hình 3.9 – Mơ tả q trình hoạt động xúc tác quang Quá trính xúc tác quang một phản ứng sử dụng lượng ánh sáng để hoạt hóa chất mà chất làm thay đổi tốc độ phản ứng hóa học Chất xúc tác quang điển hính chình titan (IV) oxit, TiO2 hấp thu ánh sáng vùng UV, điện tử miền hóa trị (valance band) bị kìch thìch nhảy lên miền dẫn tạo cặp điện tử-lỗ trống Sự khác biệt lượng miền dẫn miền hóa trị gọi miền cấm (band gap) Năng lượng miền cấm TiO2 = 3.2eV Do đó, bước sóng ánh sáng cần thiết để kìch thìch điện tử từ miền hóa trị lên miền dẫn tình tốn theo cơng thức sau: 1240 (Planck's constant, h) / 3.2 ev (band gap energy) = 388 nm Chình ví kết mà TiO2 làm xúc tác quang ánh sáng vùng UV - 66 - TiO2 khơng có khả diệt tế bào vi khuẩn mà cịn phân hủy ln tế bào sau diệt Các chất độc sinh từ tế bào chết bị phân hủy TiO2 Khả xúc tác quang TiO2 xem khơng hoạt tình theo thời gian có khả chống vi khuẩn thời gian dài Khả diệt khuẩn TiO2 gấp lần chlorine 1.5 lần ozone Bằng cách kết hợp TiO2 với tia UV, hợp chất hữu dễ dàng phân hủy tạo CO2 nước Hơn nữa, vi khuẩn diệt cách hiệu quả, làm cho nguồn nước an toàn Kết qua hính 3.8 bảng 3.7 cho thấy, nồng độ hạt nano titan (IV) oxit tăng lên (mẫu a, b so với mẫu c, d) dung dịch mạ, hay nói cách khác, thành phần hạt nano titan (IV) oxit lớp mạ nanocomposit tăng lên thí khả làm nước có chứa vi khuẩn lớp mạ tăng lên rõ rệt Nhận xét: Các nghiên cứu tình chất lớp mạ nanocomposit Ni-SiCTiO2 phương pháp mạ chải cho thấy: - Lớp mạ nanocomposit Ni-SiC-TiO2 có phân bố hạt đồng đều, cấu trúc bề mặt mịn, khả che lấp bề mặt tốt lớp mạ niken thường - Lớp mạ nanocomposit Ni-SiC-TiO2 có xu hướng chịu ăn mịn, chịu nhiệt tốt mạ chải với điện áp từ 6-10V - Thành phần lớp mạ tạo từ dung dịch có nồng độ hạt pha cao có chứa nhiều hạt nano pha hơn, dẫn đến tình chất chống ăn mịn, mài mòn, chịu nhiệt, tăng lên Tuy nhiên, lượng hạt pha thêm vào cần xem xét tình kinh tế sử dụng rộng rãi công nghiệp Các khảo sát cho thấy nanocomposit Ni-SiC-TiO2 phương pháp mạ chải có độ mịn, độ cứng, độ bền ăn mòn cao lớp mạ niken thường - 67 - KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu, đưa kết luận sau: Mạ chải phương thức mạ tiên tiến, có tình “linh động cao” công cụ để mạ nhỏ gọn, dễ mang vác, sử dụng mạ bảo dưỡng hay mạ được, mạ chi tiết lớn, nhỏ hay khó làm đồ gá mà không cần che chắn nhiều Thành phần dung dịch mạ chải nanocomposit Ni-SiC-TiO2 có chất lượng lớp mạ tốt có tình kinh tế cao sau: STT Tên hóa chất Ký hiệu hố học Nồng độ (g/l) Niken clorua NiCl2.6H2O 500 Amoni clorua NH4Cl 120 Amoni citrat C6H17N3O7 80 Sacarin C6H4CO Natri laurin sunphat C12H25SO4Na 0,05 Hạt nano silic cacbua -SiC ≤5 Hạt nano titan (IV) oxit TiO2 ≤5 Hàm lượng hạt nano silic cacbua nano titan (IV) oxit lớp mạ phụ thuộc vào điện áp sử dụng nồng độ hạt dung dịch Hàm lượng hạt nano silic cacbua nano titan (IV) oxit lớp mạ tăng tăng nồng độ chúng dung dịch mạ tăng điện áp sử dụng Điện áp sử dụng tốt từ đến 10V, điện áp tăng đến 10V, lớp mạ tạo từ dung dịch có chứa 2g/l SiC, 2g/l TiO2, hàm lượng nano SiC đạt cực đại 0,44% khối lượng lớp mạ nano TiO2 đạt cực đại 0,24% khối lượng lớp mạ - 68 - Giữ nguyên điện áp sử dụng 8V, nồng độ hạt pha tăng dung dịch mạ từ 1g/l lên 2, 5, 10g/l thí hàm lượng hạt pha lớp mạ tăng đạt bão hoà nồng độ g/l với hàm lượng nano silic cacbua cực đại 0,42% khối lượng lớp mạ nano titan (IV) oxit đạt cực đại khoảng 0,20% khối lượng lớp mạ Nghĩa nồng độ hạt nano pha dung dịch mạ tăng tiếp thí hàm lượng hạt lớp mạ khơng tăng nữa, đạt tới trạng thái bão hoà Lớp mạ nanocomposit Ni-SiC-TiO2 có phân bố hạt đồng đều, cấu trúc bề mặt mịn, khả che lấp bề mặt tốt lớp mạ niken thường có xu hướng chịu ăn mịn, mài mịn, chịu nhiệt tốt có độ cứng cao Lớp mạ nanocomposit Ni-SiC-TiO2 có tình chất đặc biệt khả làm nước nano titan (IV) oxit chất bán dẫn, xúc tác quang có tác động ánh sáng, đặc biệt tia UV Lớp mạ nanocomposit Ni-SiC-TiO2 tạo từ phương pháp mạ chải thủ công (bằng tay) khơng tránh khỏi hạn chế từ người thao tác, phương pháp hữu dụng chình xác nhiều thiết bị mạ chải nâng cấp thành thiết bị tự động - 69 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trương Ngọc Liên - Ăn mòn bảo vệ kim loại - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội - 2004 Alain Galerie - Ăn mòn bảo vệ vật liệu - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội - 2002 Nguyễn Văn Lộc - Công nghệ mạ điện - Nhà xuất Giáo dục - 2007 Nguyễn Văn Vạn (Chủ biên) - Đề tài nghiên cứu đánh giá khả ăn mịn vật liệu kim loại mơi trường đất, nước, khơng khí khu vực nhà máy lọc dầu số đề xuất biện pháp bảo vệ - Trung tâm nghiên cứu phát triển chế biến dầu khì - Tổng cơng ty dầu khì Việt Nam - 1996 Trương Ngọc Liên - Điện hoá lý thuyết - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội - 2000 Nguyễn Khương - Mạ điện - Tập I, II, III - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội – 2006 Trần Minh Hoàng - Mạ điện - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội - 2001 Trần Minh Hoàng, Nguyễn Văn Thanh, Lê Đức Tri - Sổ tay mạ điện - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội - 2003 Lê Công Dưỡng - Vật liệu học - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội - 1996 10 Nguyễn Tiến Thảo, Nguyễn Thị Ngoan, Đặng Văn Long - Nghiên cứu hoạt tình xúc tác TiO2/SiO2 phản ứng oxi hóa stiren - Tạp chì phát triển KH&CN, tập 12, số 03 - 2009 - 70 - Tiếng Anh John O’M Bockris , Shahed U.M Khan - Surface Electrochemistry: A molecular Level Approach - Plenum Press, NewYork and London, 1993 Jack W Dini - Electrodeposition: The Materials Science of Coatings and Substrates - Noyes Publications, Westwood, New Jersey, U.S.A, 1993 Carl C Koch - Nanostructured Materials: Processing, Properties and Potential Applications - Noyes Publications, William Andrew Publishing, Norwich, New York, U.S.A, 2002 Luigi Nicolais, Gianfranco Carotenuto - Metal Polymer Nanocomposites A John Wiley & Sons, Inc., Publication, 2005 Günter Schmid - Nanoparticals: From Theory to Application - WILEYVCH Verlag gmbh & Co Kgaa, Weinheim, 2004 Kenneth J Klabunde - Nanoscale Materials in Chemistry - John Wiley & Sons, Inc, 2001 Arthur A Tracton - Coatings Technology Handbook, Third Edition Taylor and Francis Group, 2006 Pierre R Roberge - Handbook of Corrosion Engineering - McGraw-Hill companies, 1999 Joseph V Koleske - Paint and Coating Testing Manual Fourteenth Edition of the Gardner-Sward Handbook - ASTM, 1916 Race Street, Philadelphia, U.S.A, 1995 10 Michael F Ashby, David R H Jones - Engineering Materials 1: An lntroduction to their Properties and Applications - Butterworth Heinemann (An imprint of Elsevier Science), Linacre House, Jordan Hill, Oxford, 2002 11 Michael F Ashby, David R H Jones - Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures, Processing and Design - Butterworth - 71 - Heinemann (An imprint of Elsevier Science), Linacre House, Jordan Hill, Oxford, 1999 12 Shiyun DONG, Binshi XU, Junming LIN, “A Novel NDT Method for Measuring Thickness of Brush-Electroplated Nickel Coating on Ferrous Metal Surface”, 17th World Conference on Nondestructive Testing, 25-28 Oct 2008, Shanghai, China 13 Bin Wu, Bin-shi Xu, Bin Zhang, Xue-dong Jing, Cun-long Liu, “Automatic brush plating: An update on brush plating”, Materials Letters 60 (2006) 1673–1677 14 B Subramaniana, C Sanjeeviraja, M Jayachandran, “Brush plating of tin(II) selenide thin films”, Journal of Crystal Growth 234 (2002) 421–426 15 Denny Thiemig, Andreas Bund, “Characterization of electrodeposited Ni– TiO2 nanocomposite coatings”, Surface & Coatings Technology 202 (2008) 2976–2984, Science Direct 16 R.D Clarke, “DALIC selective brush plating and anodising”, International Journal of Adhesion & Adhesives 19 (1999) 205}207 17 Ming-Der Ger, “Electrochemical deposition of nickel/SiC composites in the presence of surfactants”, Materials Chemistry and Physics 87 (2004) 67–74 18 E Garcıa-Lecina, I Garcıa-Urrutia, J.A Dıeza, M Salvob, F Smeacettob, G Gautier c, R Seddond, R Martind, “Electrochemical preparation and characterization of Ni/SiC compositionally graded multilayered coatings”, Electrochimica Acta 54 (2009) 2556–2562 19 V.D Stankovic a, M Gojob, “Electrodeposited composite coatings of copper with inert, semiconductive and conductive particles”, Surface and Coatings Technology 81 (1996) 225-232 - 72 - 20 X.H Chen, F.Q Cheng, S.L Li, L.P Zhou, D.Y Li, “Electrodeposited nickel composites containing carbon nanotubes”, Surface and Coatings Technology 155 (2002) 274–278 21 Xu Bin-shi, Wang Hai-dou, Dong Shi-yun, Jiang Bin, Tu Wei-yi, “Electrodepositing nickel silica nano-composites coatings”, Electrochemistry Communications (2005) 572–575 22 Yu-jun xue, Di zhu, Fei zhao, “Electrodeposition and mechanical properties of Ni–La2O3 nanocomposites”, Journal of materials science 39 (2004) 4063 – 4066 23 I Garcia, J Fransaer, aJ.-P Celisa, “Electrodeposition and sliding wear resistance of nickel composite coatings containing micron and submicron SiC particles”, Surface and Coatings Technology 148 (2001) 171–178 24 V.B Singh and Pinky Pandey, “Electrodeposition of Ni composites and nanocomposites from aqueous organic solution”, Journal of New Materials for Electrochemical Systems 8, 299-303 (2005) 25 Ani Zhechevaa, Wei Shaa, Savko Malinovb, Adrian Long, “Enhancing the microstructure and properties of titanium alloys through nitriding and other surface engineering methods”, Surface & Coatings Technology 200 (2005) 2192– 2207 26 A.S.M.A Haseeb, U Albers b, K Badea, “Friction and wear characteristics of electrodeposited nanocrystalline nickel–tungsten alloy films”, Wear 264 (2008) 106–112 27 A Tessa ten Cate, Susan A.F Reinders, Daniël H Turkenburg, Anouk Bruin, Fraddry D’Souza, Glen T Donnelly, Peter R.Willemsen, Joost H Maas, Kjeld J.C van Bommel, “High density hydrophilic and hydrophobic brush coatings using a polymeric primer layer”, Progress in Organic Coatings 64 (2009) 221–224 - 73 - 28 Meenu Srivastava, V.K William Grips, K.S Rajam, “Influence of SiC, Si3N4 and Al2O3 particles on the structure and properties of electrodeposited Ni”, Materials Letters 62 (2008) 3487–3489 29 Yan-sheng Ma, Zheng-qiu Gu, Yin-shun Wu, Jia-jun Liu, Lin-qing Zheng, “Lubricating mechanism of sulfurized olefin on Ni-P brush plating Layer”, Wear 181-183 (1995) 413-416 30 Wei-hong Li, Xi-ying Zhou, Zhou Xu, Min-jie Yan, “Microstructure of Ni–polytetrafluoroethylene composite coating prepared by electroplating”, Surface & Coatings Technology 201 (2006) 1276–1281 - 74 - brush ... Viện Dầu khí Việt Nam Đề tài: Nghiên cứu mạ điện hố khơng bể mạ nanocomposit Ni- SiC -TiO2 khảo sát tính chất lớp mạ Tơi xin cam đoan kết tơi trính bày luận văn nghiên cứu hướng dẫn GS - TSKH Nguyễn... trính điện cực Để nghiên cứu chế trính đồng kết tủa hạt pha thứ lớp mạ, thường thực điện phân khơng có khuấy trộn 1.3 NIKEN VÀ LỚP MẠ TỔ HỢP NIKEN 1.3.1 Niken mạ điện 1.3.1.1 Sơ lược nguyên tố Niken... cấu số lớp mạ trang sức bảo vệ sau: - Mạ lớp: 5mCu20mNi1mCr - Mạ lớp khơng sử dụng đồng: 10mNi mờ10mNi bóng 1mCr - Mạ vàng trang sức: 10mNi mờ10mNi búng 1mAu 1.3.2 Mạ tổ hợp Niken