I. Giới thiệu
Nghiên cứu chế tạo màng zirconi oxit cho sơn phủ thép là một lĩnh vực quan trọng trong khoa học vật liệu. Ăn mòn kim loại gây ra thiệt hại lớn về kinh tế và ảnh hưởng đến an toàn của các công trình. Việc phát triển các phương pháp bảo vệ kim loại, đặc biệt là sơn phủ, là cần thiết. Phương pháp sơn phủ được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân sinh để bảo vệ thép khỏi ăn mòn. Tuy nhiên, các phương pháp tiền xử lý bề mặt như phốt phát hóa và cromat hóa có nhiều nhược điểm, bao gồm tác động tiêu cực đến môi trường. Do đó, việc tìm kiếm các phương pháp thay thế như màng zirconi oxit đang được quan tâm. Zirconi oxit có nhiều ưu điểm như tính chất nano, thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, việc sử dụng nước rửa khử ion là một thách thức lớn trong quá trình này.
II. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là chế tạo lớp màng zirconi oxit kết hợp với silan trên bề mặt thép để thay thế các phương pháp phốt phát hóa và cromat hóa. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc xác định cơ chế hình thành màng, đánh giá đặc trưng về hình thái, thành phần, điện hóa và liên kết của lớp màng kép. Cụ thể, nghiên cứu sẽ chế tạo lớp màng đơn zirconi oxit và lựa chọn điều kiện tối ưu cho quá trình tạo màng. Đồng thời, việc nghiên cứu vai trò của lớp màng kép zirconi oxit/silan trong việc cải thiện độ bám dính và khả năng bảo vệ chống ăn mòn của hệ sơn tĩnh điện cũng sẽ được thực hiện. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở cho việc phát triển công nghệ chế tạo màng xử lý bề mặt thép thân thiện với môi trường tại Việt Nam.
III. Quy trình chế tạo màng
Quy trình chế tạo màng zirconi oxit bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng như nhiệt độ, pH, nồng độ dung dịch và thời gian nhúng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khi tăng nhiệt độ dung dịch, độ bền và các tính chất của lớp màng zirconi oxit sẽ giảm. Đặc biệt, pH và nồng độ dung dịch có mối quan hệ tương quan trực tiếp với nhau, ảnh hưởng đến hiệu quả tiền xử lý. Việc sử dụng dung dịch axit hexaflorozirconic với nồng độ thấp và pH từ 3 đến 4 sẽ tạo ra lớp màng có hiệu quả tốt hơn. Các phương pháp như sol-gel và nhúng hóa học cũng được áp dụng để tạo ra lớp màng kép zirconi oxit/silan. Kết quả cho thấy, lớp màng kết hợp có độ bền cao hơn và khả năng bảo vệ tốt hơn so với lớp màng đơn.
IV. Đánh giá tính chất màng
Đánh giá tính chất của lớp màng zirconi oxit và lớp màng kép zirconi oxit/silan là rất quan trọng. Các đặc trưng về hình thái, thành phần và điện hóa của lớp màng sẽ được phân tích thông qua các phương pháp như quang phổ, kính hiển vi điện tử và đo điện hóa. Kết quả cho thấy, lớp màng kép có cấu trúc đồng nhất, ít rỗ xốp và khả năng liên kết tốt với bề mặt thép. Điều này giúp cải thiện độ bám dính và khả năng bảo vệ chống ăn mòn. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, lớp màng kép có thể thay thế hiệu quả cho các phương pháp truyền thống như phốt phát hóa và cromat hóa, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Luận án này không chỉ đóng góp vào lĩnh vực nghiên cứu chế tạo màng zirconi oxit mà còn mở ra hướng đi mới cho công nghệ xử lý bề mặt thép. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là trong sản xuất và bảo trì các sản phẩm thép. Việc phát triển công nghệ chế tạo màng xử lý bề mặt thân thiện với môi trường sẽ góp phần giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe con người. Hơn nữa, nghiên cứu này cũng tạo cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng của màng zirconi oxit trong các lĩnh vực khác nhau, từ xây dựng đến sản xuất thiết bị công nghiệp.
