- Polydimetyl siloxan: CH 3 CH
4 MAl9Ti12 5MAl6T
3.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nanozirconi oxit đến khả năng chịu nhiệt và tắnh chất cơ lý của màng sơn
chịu nhiệt và tắnh chất cơ lý của màng sơn
* Ảnh hưởng của hàm lượng nano zirconi oxit đến khả năng chịu nhiệt của màng sơn silicon
Để đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng nano zirconi oxit đến khả năng chịu nhiệt và tắnh chất cơ lý của màng sơn, các đơn pha chế sơn silicon (với thành phần chắnh theo mẫu MAl12Ti9) để nghiên cứu đã sử dụng hàm lượng nano zirconi oxit với các tỷ lệ khác nhau: 0,3%, 0,6%, 0,9% và 1,2%. Cụ thể các đơn nghiên cứu sơn silicon sử dụng nano zirconi oxit được chỉ ra trong bảng 3.16.
Bảng 3.16. Thành phần các đơn nghiên cứu sơn silicon với hàm lượng nano zirconi oxit khác nhau
TT Nguyên liệu 1 Nhựa polymetyl siloxan (50% silicon) 2 Bột nhũ nhôm 3 Bột TiO2 4 Nano ZrO2 5 Bentonit 6 Xylen Tổng
Tiến hành chế tạo các mẫu sơn tương ứng với các đơn nghiên cứu trên. Sau đó, các tấm mẫu sơn thử nghiệm được chuẩn bị trên các tấm thép (được cắt từ vỏ động cơ CT-18) theo các bước chuẩn bị mẫu thử. Các tấm mẫu thử được sơn phủ với chiều dày lớp sơn phủ từ 180 Ờ 250 μm, sau khi sấy để ổn định ở điều kiện
phòng trong 24 giờ trước khi được đánh giá khả năng chịu nhiệt và tắnh chất cơ lý của màng sơn.
Tiến hành thử nghiệm khả năng chịu nhiệt của màng sơn, các tấm mẫu sơn phủ được thử nghiệm sốc nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau trong lò nung Nabertherm
1300oC trong thời gian 20 - 25 giây. Kết quả thử nghiệm được chỉ ra trong bảng 3.17 và hình 3.39.
Bảng 3.17. Ảnh hưởng của hàm lượng nano zirconi oxit đến khả năng chịu nhiệt của màng sơn
TT 1 2 3 4 5
* Ghi chú: KĐ: Không đổi, PR: Phồng rộp, RN: Rạn nứt, BT: Bong tróc
a. Mẫu MAl12Ti9 b. Mẫu MZr0,3
c. Mẫu MZr0,6 d. Mẫu MZr0,9
Hình 3.39. Hình ảnh các tấm mẫu sơn phủ với hàm lượng nano zirconi oxit khác nhau sau khi thử nghiệm ở 900oC
Từ bảng 3.17 nhận thấy, đối với mẫu sơn silicon không sử dụng nano zirconi oxit khi thử nghiệm ở nhiệt độ 600oC màng sơn bị rạn nứt. Khi hàm lượng nano
zirconi oxit tăng lên, khả năng chịu nhiệt cũng tăng lên. Khi hàm lượng nano zirconi oxit tăng lên đến 0,9%, ở nhiệt độ lên đến 950oC, mới xuất hiện sự rạn nứt
màng sơn, còn khi nâng nhiệt độ lên đến 900oC, tăng hàm lượng nano zirconi oxit cũng không làm thay đổi khả năng chịu nhiệt của màng sơn.
Điều này có thể được giải thắch là do bột nano zirconi oxit có khả năng chịu nhiệt độ cao nên khi phân tán vào màng sơn phủ sẽ làm tăng khả năng chịu nhiệt của màng sơn, đồng thời làm giảm sự khác nhau giữa sự giãn nở co ngót theo nhiệt độ của lớp sơn phủ với nền thép.
- Phân tắch nhiệt TGA
Để đánh giá sự thay đổi tắnh chất nhiệt của màng sơn khi không và có sử dụng bột nano zirconi oxit, các mẫu sơn đã được tiến hành phân tắch nhiệt trọng lượng. Kết quả phân tắch nhiệt được chỉ ra ở hình 3.40.
Hình 3.40. Ảnh hưởng của hàm lượng nano zirconi oxit đến tắnh chất nhiệt của màng sơn
101
Từ kết quả phân tắch nhiệt chỉ ra rằng, khi bổ sung thêm bột nano zirconi oxit làm tăng tắnh ổn định nhiệt của màng sơn. Trên đồ thị DTG đỉnh pick thể hiện tốc độ mất mát khối lượng tăng lên từ vị trắ 545,78oC lên vị trắ 560,40oC khi bổ sung thêm bột nano zirconi oxit với hàm lượng 0,9% khối lượng. Bên cạnh đó, khi bổ sung thêm bột nano zirconi oxit làm tăng khối lượng phần tro của mẫu sơn, cụ thể khối lượng mất đi của mẫu MAl12Ti9 là 20,37%, còn đối với mẫu MZr0,9 khối lượng mẫu mất đi là 18,22% (xem thêm Phụ lục 34 và Phụ lục 36). Các kết quả phân tắch nhiệt trên hoàn toàn phù hợp với các kết quả thử nghiệm đánh giá khả năng chịu nhiệt của màng sơn trong lò nung Nabertherm 1300oC được chỉ ra ở trên.
* Ảnh hưởng của hàm lượng nano zirconi oxit đến tắnh chất cơ lý của màng sơn silicon
Để nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nano zirconi oxit trong sơn silicon tới độ bám dắnh, độ bền uốn và độ cứng của màng sơn, các mẫu sơn được gia công trên các tấm kắnh để đo độ cứng và mẫu thép tiêu chuẩn để đo độ bám dắnh, độ bền uốn của màng sơn, chiều dày lớp sơn phủ 30-40 ộm. Kết quả thực nghiệm được trình bày trong bảng 3.18.
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của hàm lượng nano zirconi oxit trong sơn silicon đến một số tắnh chất cơ lý của màng sơn
TT Tên mẫu 1 MAl12Ti9 2 MZr0,3 3 MZr0,6 4 MZr0,9 5 MZr1,2
Kết quả nghiên cứu cho thấy với hàm lượng nano zirconi oxit trong sơn silicon lên đến 0,9 %, độ bền uốn, độ bám dắnh của màng sơn silicon không thay đổi, trong khi đó, độ cứng tương đối của màng sơn silicon có sự thay đổi nhỏ. Khi
102
đủ lớn sẽ làm cho tắnh liên tục của pha nền silicon giảm đi, cấu trúc màng sơn silicon kém chặt chẽ hơn, do đó, tắnh chất cơ lý của màng sơn cũng giảm đi. Vì vậy, tỷ lệ nano zirconi oxit 0,9% đã được định hướng lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.