Chƣơng 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3. Kết quả khảo sát tính chất bảo vệ chống ăn mịn thép của lớp phủ epoxy chứa
3.3.1. Khả năng bảo vệ chống ăn mòn thép của lớp phủ epoxy chứa nano Fe3O
Hình 3.14 trình bày phổ tổng trở của mẫu thép phủ màng epoxy, epoxy chứa 3% nano Fe3O4 và epoxy chứa 3% Fe3O4 biến tính với silan sau 7 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%.
Sau 7 ngay thử nghiệm, hình dạng phổ tổng trở của các mẫu khác nhau. Với mẫu epoxy không chứa phụ gia, epoxy chứa 3 % Fe3O4 và epoxy chứa 3 % BFnSi phổ tổng trở chia 2 phần: 1 cung ở tần số cao và 1 phần ở tần số thấp chƣa xác định rõ ràng.
Theo các tài liệu đã công bố, đối với lớp phủ hữu cơ, tổng trở ở vùng tần số cao đặc trƣng cho tính chất ngăn cách của màng, vùng tần số thấp liên quan đến phản ứng điện hóa trên bề mặt kim loại qua các lỗ rị và khuyết tật của màng sơn.Vì vậy, sau 7 ngày thử nghiệm, hình dạng 1 cung của phổ tổng trở với giá trị tổng trở cao thể hiện khả năng ngăn cách tốt của màng sơn với môi trƣờng xâm thực. So sánh các mẫu sơn epoxy, epoxy chứa nano Fe3O4 và nano Fe3O4 biến tính silan ta thấy mẫu epoxy chứa nano Fe3O4 biến tính silan có khả năng ngăn cách tốt nhất.
Sau thời gian thử nghiệm dài hơn (56 ngày),hình dạng và giá trị phổ tổng trở của các mẫu thay đổi so với 7 ngày thử nghiệm (hình 3.15). Mẫu epoxy khơng chứa phụ gia có phổ tổng trở chứa 2 cung tách bạch rõ ràng với giá trị tổng trở giảm đi nhiều so với sau 7 ngày thử nghiệm. Mẫu epoxy chứa 3 % Fe3O4 và epoxy chứa 3 % BFnSi có hình dạng phổ khơng thay đổi nhiều và giá trị tổng trở tăng nhẹ so với sau 7 ngày thử nghiệm.
Hình 3.14: Phổ tổng trở của thép phủ màng sơn epoxy (a), epoxy chứa 3% Fe3O4 (b), epoxy chứa 3% Fe3O4 biến tính với silan N-APS (c) sau 7 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%
Sự suy giảm của màng sơn theo thời gian của màng sơn epoxy và epoxy chứa nano oxit sắt từ đƣợc theo dõi qua sự biến thiên của modul tổng trở tại tần số 1 Hz. Hình 3 trình bày biến thiên của modul tổng trở tại tần số 1 Hz của màng epoxy, epoxy chứa 3% nano Fe3O4 và epoxy chứa 3 % Fe3O4 biến tính với silan theo thời gian thử nghiệm trong dung dịch NaCl 3%.
Hình 3.15: Phổ tổng trở của thép phủ màng sơn epoxy (a), epoxy chứa 3%Fe3O4 (b), epoxy chứa3% Fe3O4 biến tính với silan N-APS (c) sau 56 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%
Đối với mẫu epoxy, giá trị modul tổng trở thấp so với các mẫu khác và suy giảm liên tục theo thời gian thử nghiệm. Mẫu epoxy chứa 3 % nano Fe3O4 có giá trị modul tổng trở cao hơn nhiều so với mẫu epoxy và ổn định nhất so với các mẫu khác. Mẫu epoxy chứa 3 % Fe3O4 biến tính với silan có giá trị modul tổng trở lớn ban đầu, sau đó giảm liên tục theo thời gian thử nghiệm. So sánh sự biến thiên của giá trị modul tổng trở của mẫu epoxy chứa nano Fe3O4 và Fe3O4 biến tính với silan theo thời gian nhận thấy sự khác biệt khơng nhiều. Điều đó cho thấy xử lý bề mặt nano Fe3O4 với silan không làm gia tăng khả năng gia cƣờng của nano Fe3O4 cho màng epoxy.
Hình 3.16 : Biến thiên của giá trị modul tổng trở tại tần số 1Hz theo thời gian thử nghiệm trong dung dịch NaCl 3 % của mẫu thép phủ màng epoxy (), epoxy chứa 3% nano Fe3O4 (), epoxy chứa 3% nano Fe3O4 biến tính silan (×)
Để hiểu rõ hơn sự phân bố của hạt nano oxit sắt từ và nano oxit sắt từ biến tính silan trong màng epoxy, hình 3.18 trình bày ảnh FESEM mặt cắt của màng epoxy và epoxy chứa nano Fe3O4 và nano Fe3O4 biến tính với silan.
Thờigian (ngày) M o dul Z 1 H z (k ) 102 103 104 105 106 0 20 40 60 80 100 120
Ảnh FESEM trên hình 3.17 cho thấy hình dạng trơn nhẵn của mặt cắt màng epoxy và hình dạng gồ ghề do biến dạng xé của màng epoxy chứa phụ gia nano Fe3O4 biến tính và khơng biến tính. So sánh màng epoxy chứa Fe3O4 và epoxy chứa Fe3O4 biến tính silan thấy màng epoxy chứa Fe3O4 có hiện tƣợng co cụm hạt nhiều hơn và kích thƣớc hạt lớn hơn. Điều đó cho thấy sự phân tán tốt hơn của hạt nano trong màng. Tuy nhiên, theo các kết quả phân tích phổ tổng trở, sự phân tán đều này không làm tăng khả năng che chắn của màng epoxy. Có thể, sự gia tăng khả năng kiche chắn của màng epoxy khi thêm nano oxit sắt từ vào màng do cơ chế tƣơng tác giữa oxit sắt từ và màng epoxy. Sự phân tán tốt hơn của hạt chỉ làm gia tăng khả năng che chắn vật lý do kéo dài đƣờng dẫn của ion xâm thực đến bề mặt kim loại qua lỗ rò và khuyết tật của màng.
3.3.2. Khả năng bảo vệ chống ăn mòn thép của lớp phủ epoxy chứa nano Fe3O4 pha tạp Coban Fe3O4 pha tạp Coban
Khả năng bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy chứa nano Fe3O4 pha tạp Co đƣợc nghiên cứu ở nồng độ hạt nano 3% và tỷ lệ pha tạp Co trong nano Fe O là
(a) (b)
Hình 3.17: Ảnh FESEM mặt cắt của màng :epoxy (a), epoxy chứa 3 % nano Fe3O4 (b), epoxy chứa 3 % Fe3O4 biến tính với silan (c)
2,5%, 5%, 7,5% và 10% khối lƣợng. Ký hiệu lần lƣợt là: BFn; BFnCo2,5; BFnCo5; BFnCo7,5; BFnCo10.
Phổ tổng trở của mẫu thép phủ màng sơn epoxy và epoxy chứa phụ gia nano đƣợc đo theo dõi theo thời gian ngâm trong trong dung dịch NaCl 3%. Trên hình 3.18, hình 3.20 là phổ tổng trở của thép phủ màng epoxy, epoxy chứa 3% BFn; BFnCo2,5; BFnCo5; BFnCo7,5; BFnCo10.
Hình 3.18 :Phổ tổng trở của mẫu thép phủ màng sơn epoxy B(a), mẫu epoxy chứa 3% BFn(b), mẫu epoxy chứa 3% BFnCo2,5(c), mẫu epoxy chứa 3% BFnCo5 (d), mẫu epoxy chứa 3% BFnCo7,5 (e), mẫu epoxy chứa 3% BFnCo10 (f) sau 7 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%
Fe3O4 pha tạp Co ở hàm lƣợng thấp (2,5%; 5%) có 1 cung bán nguyệt, riêng mẫu epoxy chứa nano Fe3O4 pha tạp Co ở hàm lƣợng cao hơn (7,5%) phổ tổng trở có hình dạng bán cung dẹt với 2 phần chƣa tách bạch rõ ràng. Giá trị tổng trở của màng epoxy và epoxy chứa nano Fe3O4 và nano Fe3O4 pha tạp Co không khác nhau nhiều sau 7 ngày thử nghiệm.
Hình 3.19 :Phổ tổng trở của mẫu thép phủ màng sơn epoxy (a), mẫu epoxy chứa 3%Fe3O4 (b), mẫu epoxy chứa 3%Fe3O4-2.5%Co nồng độ 3% (c), mẫu epoxy chứa 3%Fe3O4-5%Co (d), mẫu epoxy chứa 3%Fe3O4-7.5%Co (e), mẫu epoxy chứa Fe3O4-10%Co (f)sau 56 ngày ngâm trong dung dịch NaCl 3%
Sau 56 ngày thử nghiệm trong dung dịch NaCl 3% (hình 3.19), phổ tổng trở của các mẫu có sự khác biệt nhiều so với 7 ngày ngâm, đã quan sát thấy sự hình
thành cung thứ hai tuy chƣa tách bạch rõ ràng ở mẫu epoxy chứa phụ gia nano Fe3O4 và nano Fe3O4 pha tạp Co ở hàm lƣợng thấp (2,5%; 5%). Giá trị tổng trở của màng epoxy giảm nhiều trong khi giảm không đáng kể ở các mẫu epoxy chứa phụ gia.
Hình 3.20 trình bày biến thiên của giá trị modul tổng trở tại tần số 1Hz của mẫu thép phủ màng epoxy, epoxy chứa 3% Fe3O4 và epoxy chứa 3% nano Fe3O4 pha tạp Co ban ở các hàm lƣợng khác nhau
Hình 3.20:Biến thiên của giá trị modul tổng trở tại tần số 1Hz theo thời gian thử nghiệm trong dung dịch NaCl 3 % của mẫu thép phủ màng epoxy, epoxy chứa 3 % Fe3O4 và epoxy chứa 3% Fe3O4 pha tạp Co với các hàm lượng khác nhau
Quan sát sự biến thiên của modul tổng trở tại tần số 1 Hz cho thấy, màng epoxy có giá trị modul tổng trở thấp hơn các mẫu khác, chứng tỏ sự có mặt của nano
phủ epoxy. So sánh màng epoxy chứa nano oxit sắt từ và nano oxit sắt từ pha tạp coban nhận thấy mẫu epoxy chứa Fe3O4 pha tạp coban với hàm lƣợng thấp (2,5%) có giá trị modul tổng trở cao nhất và duy trì ổn định suốt 35 ngày, sau đó giảm dần theo thời gian thử nghiệm. Tăng hàm lƣợng coban lên 5 % và 7,5 % dẫn đến giá trị modul tổng trở giảm dần.
Hình 3.21 trình bày ảnh FESEM mặt cắt của màng epoxy chứa 3 % nano Fe3O4 và Fe3O4 pha tạp 2,5 % coban.
Hình 3.21: Ảnh FESEM mặt cắt của màng epoxy 3 % nano Fe3O4 (a), epoxy chứa 3 % nano Fe3O4 pha tạp với 2,5 % coban (b)
Quan sát ảnh FESEM cho thấy ở cả mẫu epoxy chứa Fe3O4và mẫu epoxy chứa Fe3O4 pha tạp với 2,5 % coban đều có hiện tƣợng co cụm hạt trong màng. Vì vậy, sự gia tăng khả năng che chắn của màng epoxy khi thêm 3 % Fe3O4 pha tạp với 2,5 % coban so với thêm 3 % Fe3O4 có thể do sự tƣơng tác khác nhau của hạt nano với màng epoxy.