1.3.1 .Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN ĂN MÕN MÀNG SƠN
1.4.1. Phƣơng pháp đo phân cực thế động đƣờng cong phân cực
Phân cực thế động là xác định đặc tính phân cực bằng cách vẽ đƣờng đáp ứng dòng nhƣ một hàm của thế áp vào. Dòng đo đƣợc có thể biến thiên
nhiều lần, thƣờng ngƣời ta vẽ đƣờng bán logarit của dòng với thế. Từ dịng đo đƣợc xác định đƣợc các thơng số động học, một số thơng tin về q trình ăn mịn. Hai phƣơng pháp thƣờng dùng trong kỹ thuật PDP là đo điện trở phân cực và ngoại suy Tafel.
Phƣơng pháp đo phân cực thế động là một phƣơng pháp đo điện hóa đơn giản giúp kiểm tra nhanh đặc tính chống ăn mịn của màng sơn [4].
Hình 1.10. Sơ đồ thiết bị đo thế điện cực theo thời gian
Thiết bị đo phân cực thế động gồm một ống nhựa đƣợc dán lên mẫu màng sơn, bên trong ống nhựa đổ đầy dung dịch NaCl 3%. Mẫu màng sơn đƣợc tạo theo quy chuẩn nhƣ đã trình bày ở trên. Điện cực so sánh là điện cực calomen bão hòa đƣợc nối với cực âm của điện kế. Tấm kim loại đƣợc nối với cực dƣơng của điện kế. Sự thay đổi về thế điện cực của màng sơn đƣợc thể hiện trên điện kế và đƣợc ghi lại cùng với thời gian tƣơng ứng.
1.4.2. Phƣơng pháp đo tổng trở điện hóa
Ngun tắc và mục đích:
Phƣơng pháp tổng trở điện hóa (EIS) đƣợc sử dụng phổ biến nhằm đánh giá quá trình ăn mịn và ức chế ăn mịn thơng qua các tham số điện trở chuyển điện tích (Rct) và điện dung lớp kép (Cdl), là các tác nhân chính đặc trƣng cho độ hoạt động bề mặt tiếp xúc giữa kim loại và mơi trƣờng ăn mịn [34].
Đây là một trong các phƣơng pháp hữu hiệu để nghiên cứu các q trình ăn mịn điện hóa xảy ra trên bề mặt kim loại. Đây cũng là phƣơng pháp hiện đại cho kết quả có độ tin cậy cao, có thể xác định đƣợc chính xác các thơng số của màng sơn nhƣ: điện trở màng Rf, điện dung màng Cf và đánh giá đúng tình trạng của mẫu, không áp đặt điều kiện bên ngoài (phƣơng pháp nghiên cứu khơng phá hủy) và phán đốn đƣợc q trình ăn mịn.
Nguyên lý của phổ tổng trở điện hóa: khi ta cho một dao động biên độ nhỏ xoay chiều hình sin U0, tần số góc ω= 2πf đi qua một tế bào điện hóa, trong mạch sẽ xuất hiện một dịng điện đáp ứng hình sin có biên độ I0 cùng tần số góc ω nhƣng lệch pha một góc φ so với điện thế đƣa vào. Trở kháng Z ( ω ) là một vectơ có modun |Z| và góc lệch pha φ và là một hàm phức:
Z ( ω ) = Z’ + jZ”
Ta có thể biểu diễn hình học của Z (ω) trên mặt phẳng phức nhƣ hình 1.11
Hình 1.11. Biểu diễn hình học các phần tử phức
Giản đồ Nyquist biểu diễn kết quả trong phép đo tổng trở:
Để biểu diễn biến thiên của tổng trở (Zω) theo tần số (f), giản đồ Nyquist cho phép dựng trên một mặt phẳng một đƣờng cong có dạng hình bán nguyệt mà ở đó giá trị tần số giảm dần. Tại mỗi điểm trên đƣờng cong ta có một vectơ tổng trở tạo bởi phần thực (Z’) và phần ảo (Z”) biểu diễn trên hai trục vng góc
Hình 1.12. Giản đồ Nyquist
1.4.3. Phƣơng pháp đo thế ăn mòn Ecorr theo thời gian
Khi một mẫu tiếp xúc với dung dịch ăn mịn và khơng nối với một thiết bị nào, ta có thể đo thế của mẫu (so với một điện cực so sánh) và gọi là thế ăn mòn Ecorr. So sánh giá trị thế ăn mòn Ecorr đo đƣợc với giá trị thế trên giản đồ điện thế (E) và pH của Pourbaix để suy đoán khả năng xảy ra ăn mòn[35].
Đo điện thế ổn định hoặc điện thế ăn mòn Ecorr là một phép đo đơn giản nhất. Nó khơng đem lại thơng tin về tốc độ ăn mòn nhƣng cho phép dự đốn về q trình khống chế sự ăn mịn, q trình catot hoặc anot.
Nếu thế ăn mòn Ecorr dịch chuyển về phía dƣơng thì khi đó q trình
anot bị kìm hãm và quá trình catot trở nên dễ dàng hơn
Nếu thế ăn mịn Ecorr dịch chuyển về phía âm thì khi đó q trình anot
diễn ra dễ dàng và quá trình catot bị kìm hãm
1.4.4. Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét SEM
Kính hiển vi điện tử quét đƣợc sử dụng để khảo sát hình thái bề mặt và cấu trúc lớp mỏng dƣới bề mặt [36]. Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM) giúp quan sát ảnh chụp bề mặt các đối tƣợng cực nhỏ để đánh giá cấu trúc nhờ độ phóng đại đến hàng chục vạn lần. Nguyên tắc của phƣơng pháp hiển vi điện tử quét là dùng chùm điện tử quét lên bề mặt mẫu vật và thu lại chùm tia phản xạ. Qua việc xử lý chùm tia phản xạ này, có thể thu đƣợc những thơng tin về hình ảnh bề mặt mẫu để tạo ảnh của mẫu nghiên cứu. Căn cứ vào độ phân giải của kính hiển vi điện tử có thể phân loại theo hình 1.13
Hình 1.13. Dải làm việc của các loại hiển vi điện tử và quang học
Cơ sở của phƣơng pháp: Trong kính hiển vi điện tử mẫu bị bắn phá bởi chùm tia điện tử có độ hội tụ cao. Nếu mẫu đủ mỏng (< 200nm) chùm tia sẽ xuyên qua mẫu, sự thay đổi của chùm tia khi qua mẫu sẽ cho những thông tin về các khuyết tật, thành phần pha của mẫu, đó là kỹ thuật hiển vi điện tử xuyên qua (TEM). Khi mẫu dày hơn thì sau khi tƣơng tác với bề mặt tia điện tử thứ cấp sẽ đi theo hƣớng khác. Các điện tử thứ cấp này sẽ đƣợc thu nhận và chuyển đổi thành hình ảnh (ảnh hiển vi điện tử quét SEM).
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, VẬT LIỆU, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM