Đồ án: Quá trình phosphat hóa

1

Ụ

Ụ

M C L C

30

2

M  Đ UỞ Ầ ề ươ ủ ố ậ ệ ề ấ ạ Kim lo i đã là x ng s ng c a n n văn minh. Đã có r t nhi u v t li u đ ượ   c

ệ ả ứ ư ể ế ẫ ạ ớ ấ   nghiên c u đ  thay th  kim lo i nh ng nó v n đóng vai trò l n trong vi c s n xu t,

ư ậ ự ề ề ả xây d ng và có kh  năng làm nh  v y trong nhi u năm n a. ạ   ữ  Đi u này là do kim lo i

ự ế ợ ạ ộ ộ ố ư ứ ủ ữ ạ ả ộ là s  k t h p c a m t s  thu c tính h u ích nh  s c m nh, kh  năng ho t đ ng,

ấ ả ượ ạ ượ ế chi phí th p và kh  năng đ c tái ch . ế  Tuy nhiên, kim lo i đ c chi t xu t t ấ ừ

ủ ặ ặ ằ ấ ươ ệ ử ụ ư qu ng c a nó b ng hóa ch t ho c ph ấ   ệ ng ti n s  d ng đi n nh ng nó cho th y

ộ ướ ẽ ể ở ạ ạ ạ ứ ủ ạ ướ m t xu h ng m nh m  đ  tr  l i d ng oxit c a kim lo i t c là có xu h ng ăn

ệ ượ ạ ộ ệ ạ ế ữ ớ ộ mòn và hi n t ng này t o ra m t thi t h i kinh t to l n là m t trong nh ng thách

ứ ư ặ ầ th c cũng nh  yêu c u đ t ra cho chúng ta.

ươ ề ấ ạ ố Các ph ng pháp phòng ch ng ăn mòn r t nhi u và đa d ng. ữ  Nh ng ph ươ   ng

ể ư pháp này có th  nh :

- Thay đ i v  kim lo i b ng h p kim.

ổ ề ạ ằ ợ

ệ ủ ổ ườ ấ ứ ằ ề - Thay đ i đi u ki n c a môi tr ế ử ụ ng b ng cách s  d ng ch t  c ch .

- S  d ng các l p màng ph  đ  b o v  b  m t kim lo i.

ệ ề ặ ủ ể ả ử ụ ạ ớ

- Trong ph m vi nghiên c u, đ  án t p trung vào vi c nghiên c u ph

ứ ứ ệ ậ ạ ồ ươ   ng

ử ụ ủ ở ụ ể ủ ớ pháp s  d ng l p màng ph ­ mà đây c  th  là màng ph  phosphat.

3

ƯƠ Ổ CH NG 1 : T NG QUAN

Phosphat hóa là m t ph

ộ ươ ề ặ ạ ượ ng pháp gia công b  m t kim lo i đ ộ   ụ c áp d ng r ng

ề ặ ệ ạ ượ ộ ể ử rãi trong công nghi p  đ  x  lý b  m t kim lo i,  đ ữ   c  coi là m t trong nh ng

ươ ị ề ặ ạ ố ẩ ấ ướ ủ ặ ơ ph ng pháp chu n b  b  m t kim lo i t t nh t tr ầ   c khi s n ph  ho c nhúng d u

ệ ằ ỡ ế ả m  nh m b o v  các chi ti ạ t kim lo i đen.

ề ặ ộ ớ ể ạ ớ   ề ặ      Màng phosphat hoá chuy n hoá b  m t kim lo i thành m t l p b  m t m i

ệ ạ ả ẫ ố ờ không còn tính d n đi n và tính kim lo i, có kh  năng ch ng ăn mòn. Nh  các tính

ấ ườ ể ử ụ ệ ạ ch t đó ng ử   i ta t o ra công ngh  phosphat hoá đ  s  d ng trong các nhà máy x  lý

ụ

M c đích

-

ạ ề ặ b  m t kim lo i.

-

ạ ướ ệ ả ủ ơ ơ ố ề ặ C i thi n b  m t kim lo i tr c khi s n ph , s n lót ch ng ăn mòn.

-

ủ ự ạ ự ớ T o s  bám dính cho l p ph  nh a, cao su.

ể ử ạ ướ ư ơ ộ ề ặ Đ  x  lý b  m t kim lo i tr c khi gia công c  khí nh  là cán ngu i, kéo

-

dây...

Tác d ngụ

ủ ể ầ ả ố ớ ỡ Đ  tăng kh  năng ch ng ăn mòn c a các l p d u m , sáp....

ổ ế ấ ủ ụ ự ễ ằ ổ ọ Tác d ng ph  bi n nh t c a nó trong th c ti n là nh m kéo dài tu i th  màng

ủ ế ạ ơ ớ ủ ệ ậ ơ ề ơ s n  ph .   N u  n n  kim   lo i   khá   tr v i   các   v t  li u   s n   ph   thì   l p ớ  phosphat

ề ỗ ố ấ ắ ạ ạ ớ ớ hóa t o ra l p màng có nhi u l ớ ề  x p bám r t ch c v i n n kim lo i. L p này l ạ   i

ắ ắ ấ ố ớ ề ư ế ạ ủ ặ ấ ơ ớ “th m” s n và nh  th  t o thành l p ph  đ c ch c g n r t t t v i n n.

-

ườ ứ ợ ố Trong tr ủ ng h p này ch c năng c a màng ph tphát hoá là:

-

ế ớ ề ạ Liên k t v i n n kim lo i.

-

ề ủ ớ ơ L p n n c a màng s n.

-

ộ ề ủ ơ Làm tăng đ  b n bám c a màng s n.

ố ướ ớ ơ Ch ng ăn mòn d i l p s n.

ấ ẻ ử ụ ề ố ớ ố Khi s  d ng màng ph tphát hóa làm l p n n cho ch t d o thì màng ph t phát hóa

Ứ

ụ ng d ng

ơ ế ươ ự ư có tính năng và c  ch  t ng t nh  trên.

4

Ở ướ ề ặ ướ ệ ử ệ ủ ơ các n ể c công nghi p phát tri n vi c x  lý b  m t tr ệ   c khi s n ph  là vi c

ể ẩ ắ ộ ườ ủ ư ộ ơ làm theo tiêu chu n b t bu c đ  tăng c ng đ  bám c a màng s n cũng nh  tăng

ệ ủ ề ệ ể ả ả ườ c ng kh  năng b o v  c a màng trong đi u ki n khí quy n.

ệ ượ ử ụ ổ ế ủ ấ ố Trong công nghi p đ c s  d ng ph  bi n nh t là màng ph tphát hoá c a các

ạ ặ ư ẽ ể ử ế ẩ ắ kim lo i n ng nh  k m, s t, măng gan. Các ch  ph m đ  x  lý b  m t đ u ề ặ ề ở ạ    d ng

ươ ệ ẩ ấ ậ ườ ử ụ th ng ph m r t thu n ti n cho ng i s  d ng.

Ử Ể Ị Ủ 1.1. L CH S  VÀ PHÁT TRI N C A QUÁ TRÌNH PHOSPHAT HÓA

ệ ế ộ ượ c th c hi n / quá trình phát tri n

ự ử ụ STT 1 Năm  1906

ủ 2 1908 ử ờ

ự t đ  cao

ủ c nhi ệ ộ

ủ ậ ớ

ồ ủ 3 4 5 6 1909 1911 1928 1929

ử ụ ử ụ ể ố 7 1933

ử ụ ủ ệ ệ ớ ạ t kim lo i

ả ộ ể

ề ặ ẽ

ứ ủ 8 9 10 11 1934 1940 1941 1950s

o

ệ ể ể ỗ ọ ụ c s  d ng và  ng d ng r ng rãi t đ  ki m soát tr ng l ượ   ng 12 1960s

ệ ộ ủ ở 13 1960s t đ  25­30

ủ ử ụ ả ấ ẩ ử   ng l p ph , s  d ng các ch t t y r a 14 1970s nhi ớ ệ ề ặ ể Ti n b  đ ạ ắ ắ Phosphat s t thép s  d ng axit photphoric và m t s t ể ả   ớ ớ X  lý l p ph  phosphate v i tác nhân oxy hóa đ  gi m th i gian quy trình ị ượ ể ủ ệ ộ Xây d ng b  ph  phosphat ch u đ ở t đ  cao Quá trình mangan ph  phosphat   nhi ệ ơ ư Công nh n l p ph  phosphat nh  công ngh  s n S  d ng các tác nhân xúc tác đ ng cho quá trình ph S  d ng các tác nhân oxy hóa đ  tăng t c cho quá trình phủ S  d ng l p ph  phosphat cho vi c gi m nhi ệ Phát tri n công ngh  phosphat hóa ngu i. ử ụ Phosphat b  m t nhôm s  d ng k m phosphate và florua. ớ ượ ử ụ L p ph  mangan đ ặ ụ ử ụ S  d ng các ph  gia đ c bi ủ ớ l p ph . Quá trình phun ph   ấ ượ ệ C i thi n ch t l ự phun d a trên công ngh  b  m t.

Ơ Ớ Ế Ủ 1.2. C  CH  HÌNH THÀNH L P PH

ị ườ ượ ử ụ ệ Dung d ch phosphat hóa th ng đ c s  d ng trong công nghi p là cá dung

ủ ẽ ẽ ắ ạ ề   ị d ch loãng c a: k m phosphat, mangan phosphat, k m­ s t phosphat… Kim lo i n n

ườ ượ ử ụ ẽ ắ th ng đ c s  d ng là s t, thép hay thép tráng k m.

ề ặ ạ ượ ự ế ế ớ Trong quá trình phosphat hóa b  m t kim lo i đ c ti p xúc tr c ti p v i dung

ạ ẽ ả ề ặ ạ ớ ớ ị ả   ị d ch phosphat hóa. T i l p dung d ch ngay sát l p b  m t kim lo i s  x y ra ph n

5

ứ ạ ề ữ ị ấ   ng gi a kim lo i n n và dung d ch phosphat hóa. Quá trình hình thành và tích ch t

ữ ớ ả ứ ủ ụ ư ộ ổ ủ ớ c a l p ph  ph  thu c vào ph n  ng này cũng nh  qua trình trao đ i gi a l p b ề

ạ ớ ặ ị ố m t kim lo i v i toàn kh i dung d ch phosphat hóa.

ị ằ 1.2.1. Cân b ng trong dung d ch phosphat hóa.

ự ủ ụ ữ ằ ộ ố ớ S  hình thành l p ph  ph  thu c vào cân b ng gi a mu i dihidro photsphat tan

ị và phosphat không tan trong dung d ch phosphat hóa.

ồ ạ ị ằ Trong dung d ch phosphat hóa t n t i các cân b ng sau

3M(H2PO4)2                       3MHPO4 + 3H3PO4      (1)

3MHPO4                                M3(PO4)2  + H3PO4  (2)

3M(H2PO4)2                         M3(PO4)2  + 4H3PO4              (3)

ị ả ằ ưở ở ự ổ ệ ộ ủ Các cân b ng này b   nh h ng b i s  thay đ i nhi ư t đ  cũng nh  PH c a dung

ề ể ằ ạ ả ị ị Ở ệ ộ d ch.   nhi t đ  càng cao thì cân b ng (3) càng chuy n d ch m nh v  bên ph i.

ạ ế ả ứ ớ ị ữ ạ Khi kim lo i ti p xúc v i dung d ch phosphat hóa ph n  ng gi kim lo i và

ả ị dung d ch x y ra

M + H3PO4                      M(PO4)2 + H2(4)

ả ứ ả ộ ị ừ ủ ằ ồ  Ph n  ng này làm gi m n ng đ  axit trong dung d ch t đó làm cân b ng c a (2)

ề ặ ề ể ạ ạ ị ế ủ và (3) d ch chuy n v  phía t o k t t a phosphat trên b  m t kim lo i.

ọ ủ ạ ớ ộ ủ 1.2.2. Đ ng h c c a quá trình t o l p ph

ề ặ ự ủ ụ ạ ớ ỉ ộ    S  hình thành l p ph  phosphat hóa trên b  m t kim lo i không ch  ph  thu c

ế ố ộ ự ọ ố ủ ế ố ộ vào y u t ị ự  đ ng l c h c mà còn ch u s  chi ph i c a các y u t ư ố   ọ  đ ng h c nh  t c

6

ể ố ộ ố ộ ạ ạ ề ể ầ ộ đ  hòa tan kim lo i n n, t c đ  t o m m tinh th , t c đ  phát tri n tinh th , t c đ ể ố ộ

ế ị khu ch tán các ion trong dung d ch.

ạ ả ả ứ ộ ạ ớ ề ặ   Khi ph n  ng trung hòa trên b  m t kim lo i x y ra, nông đ  axit t i l p dung

ề ặ ạ ạ ả ị ớ ị d ch sát b  m t kim lo i gi m t o nên l p dung d ch quá bão hòa các phosphat kim

ề ặ ỉ ả ạ ạ ạ lo i ít tan. Tuy nhiên quá trình t o phosphat trên b  m t kim lo i ch  x y ra khi có

ể ế ầ ở ớ ữ ế ạ ị ủ ố ượ đ  s  l ng m m tinh th  k t tinh l p ti p xúc gi a kim lo i và dung d ch. Trong

ế ủ ậ ự ể ể ớ ị quá trình k t t a, l p tinh th  phosphat phát tri n  theo tr t t ở ề ặ    xác đ nh b i b  m t

kim lo i. ạ

ủ ạ ớ Quá trình hình thành l p ph  chia làm 4 giai đo n

- Giai đo n

ạ ủ ầ m m.

- Giai đo n phát tri n m m.

ể ầ ạ

- Giai đo n tăng nhanh kh i l

ố ượ ạ ng màng.

- Giai đo n k t thúc quá trình t o màng.

ế ạ ạ

ễ ạ ầ ạ ị ầ   Trong giai đo n đ u, quá trình hòa tan kim lo i di n ra, pH dung d ch tăng d n

ộ ủ ầ ử ạ ớ ủ ở ớ ể ị ồ ế đ n đi m trung hòa, n ng đ  c a các ph n t t o l p ph l p dung d ch sát b ề

ặ ề ặ ạ ầ ạ ầ ở m t b  m t kim lo i d n d n tr  nên quá bão hòa. Ngay khi tr ng thái quá bão hòa

ả ề ể ượ ầ ớ ị ể ạ gi b n b  phá v , quá trình hình thành m m tinh th  đ ế   c phát tri n, giai đo n k t

ứ ể ạ ả ể ả   tinh th  hai x y ra. Lúc này quá trình hòa tan kim lo i và phát tri n tinh th  x  ra

ố ượ ủ ượ ớ ừ ề ớ song song v i nhau. Kh i l ng l p ph  đ ệ   c tăng nhanh. Tùy theo t ng đi u ki n

ừ ể ạ ượ ế ụ ụ ể c  th  quá trình này có th  nhanh chóng d ng l i hay đ ộ   c ti p t c trong m t

ạ ớ ủ ẽ ứ ữ ậ ầ ấ ả ờ kho ng th i gian n a. Sau đó, quá trình t o l p ph  s  ch m d n và ch m d t khi

ạ ượ ủ ở ớ ả ứ ể ề ặ ủ b  m t c a kim lo i đ c che ph  b i l p tinh th  làm cho ph n  ng hòa tan không

ể ả th  x y ra.

7

ế ệ ớ ề ủ Thuy t đi n hóa v  quá trình hình thành l p ph :

ể ượ ệ ế ộ Quá trình phosphat hóa có th  đ c coi là m t quá trình đi n hóa. Khi ti n hành

ề ặ ầ ạ ạ ạ phosphat hóa b  m t kim lo i, giai đo n đ u là giai đo n hòa tan anod theo ph ươ   ng

ả ứ trình ph n  ng:

+

M M→ 2+ + 2e­

ở ủ ậ ả Trong khi đó cathod x y ra quá trình nh n electron c a H

2H+ + 2e­  H→ 2

ề ặ ủ ầ ớ ệ ạ Ph n l n di n tích b  m t c a kim lo i đóng vai trò anod trong khi vùng cathod

ớ ạ ủ ể ạ ạ gi ề ặ   i h n trong các vùng biên c a các h t tinh th , các h t oxit còn sót trên b  m t

ộ ượ ạ ạ ớ ả kim lo i. Quá trình ăn mòn x y ra nhanh t o thành m t l ng l n ion kim l ạ ạ ớ   i l p i t

2

+ b  kh  thành H ử

ộ ượ ị ươ ươ ị dung d ch sát vùng anod. Cùng lúc, m t l ng t ng đ ng ion H

ả ồ ạ ố ạ t i cathod làm gi m nhanh n ng đ  H ộ + t ế   ộ ủ i vùng này. T c đ  c a quá trình khu ch

ừ ớ ủ ư ế ị tán H+ t l p dung d ch ngoài vào cũng nh  quá trình khu ch tán c a ion kim lo i t ạ ừ

+  d nẫ

ị ố ử ạ ộ ị ớ l p dung d ch bên trong ra không theo k p t c đ  hòa tan kim lo i và kh   H

ệ ế ủ ề ặ ủ ế ạ ế đ n vi c k t t a phosphat kim lo i trên b  m t c a các vùng cathod. (Lý thuy t này

ề ặ ể ể ạ ị ượ đ ị c ki m đ nh thông qua quá trình ki m đ nh hóa b  m t kim lo i trong quá trình

ự ự ệ ằ ố ộ phosphat hóa b ng dòng đi n bên ngoài: S  phân c c cathod làm tăng t c đ  hình

ủ ự ớ ượ ạ ự thành l p ph  trong khi s  phân c c anod làm tăng l ư   ng kim lo i hòa tan nh ng

ố ộ ủ ớ không làm tăng t c đ  hình thành l p ph ).

ủ ớ ượ ể ệ ơ ồ Quá trình hình thành l p ph  phosphat đ c th  hi n qua s  đ  sau:

8

ệ ự ầ ả ứ ế ủ ẽ ậ ự ạ ầ ớ ớ Ph n  ng đi n c c c n thi t cho s  t o thành l p ph  s  ch m d n khi l p ph ủ

ủ ể ệ ấ ả ả ớ phát tri n do l p ph  phosphat có tính ch t cách đi n làm gi m c n quá trình kh ử

ạ ạ H+ t i cathod và quá trình hòa tan kim lo i anod. Nói cách khác, quá trình hình thành

ạ ạ ủ ớ l p ph  phosphat hóa là quá trình hòa tan kim lo i t i anod. Nói cách khác, quá trình

ủ ớ ự ụ ộ ạ hình thành l p ph  phosphat hóa là quá trình t ề ặ  th  đ ng hóa b  m t kim lo i . Quá

ể ệ ể ệ ự ể ệ ề ầ ị trình này th  hi n qua vi c d ch chuy n th  hi n c c d n v  phía anod trong quá

ự ế ổ ươ ự ụ ộ trình phosphat hóa.S  thay đ i th  này tuân theo ph ng trình t ủ    th  đ ng c a

Muller và Konopiky.

T= M + Nlog

8

Me th  ban đ u và E

ờ ể ầ ể Trong đó: T là th i gian phosphat hóa, E ờ 1 th  sau th i gian t, E

ể ổ ằ ị là th   n đ nh sau cùng khi hoàn thành quá trình phosphat. M và N là h ng s . S ố ự

Me và th  Eể S trong th c t

ệ ự ế ế ả khác bi ữ t gi a E ấ ớ    vào kho ng 0.15 đ n 0.2 volt cho th y l p

ộ ố ớ ủ ề ẫ ơ ớ ớ ỉ ph  phosphat khi hoàn ch nh v n có đ  x p l n h n nhi u so v i các l p ph  th ủ ụ

ộ đ ng khác.

ế ệ ự ủ ự ế ề ổ ượ S  bi n đ i th  đi n c c c a thép n n trong quá trình phosphat hóa đ c Ghali

ả và Potvin mô t ơ ồ  qua s  đ :

9

ề ặ ớ ự ơ ồ ầ ầ ẽ ị ụ ộ Theo s  đ  này thì b  m t thép s  b  th  đ ng hóa d n d n cùng v i s  phát

ủ ớ ủ ể ể tri n c a l p ph  phosphat hóa. Theo Ghali và Potvin thì quá trình phát tri n màng

ả ạ phosphat tr i qua 4 giai đo n:

- S  t n công đi n hóa trên b  m t thép

ề ặ ự ấ ệ

- T o k t t a vô đ nh hình

ế ủ ạ ị

- K t tinh và phát tri n tinh th

ế ể ể

- S p x p l

ế ạ ắ ể i tinh th

ấ ớ ủ 1.2.3. Tính ch t l p ph  phosphat:

ơ ế ạ ề ủ ớ ủ 1.2.3.1. C  ch  bám dính c a l p ph  trên kim lo i n n:

ạ ề ề ặ ủ ớ ự ủ ượ ả S  bám dính c a l p ph  phosphat trên b  m t kim lo i n n đ c gi i thích là

ự ủ ể ầ ậ ồ do s  xâm nh p và đan xen c a các tinh th  phosphat vào các ph n g  gh  c a s ề ủ ự

ạ ả ự ế ủ ớ ề ắ ủ ớ ề ặ b  m t kim lo i. Hình mô t s  ti p xúc c a l p ph  v i n n s t.

10

ạ ề ề ặ ộ ố ự ị ứ ấ ầ ấ M t s  nghiên c u g n đây cho th y c u trúc b  m t kim lo i n n và s  đ nh

ạ ề ể ể ướ h ấ ng phát tri n tinh th  phosphat theo c u trúc kim lo i n n đóng vai trò quan

ủ ớ ủ ự ế ể ơ ọ ủ tr ng trong c  ch  bám dính c a l p ph  phosphat. S  phát tri n c a các tinh th ể

ượ ướ ề ặ ủ ể ở “khách” đ ị c đ nh h ể ủ   ng b i các tinh th  “ch ” sao cho các b  m t tinh th  c a

ủ ạ ớ ạ ề ặ ế ố ớ ắ hai m ng ch  và khách song song v i nhau t i b  m t ti p xúc. Đ i v i s t thép, b ề

ướ ặ ủ ượ ử ằ ươ ặ ị m t đ nh h α ng là m t c a  ­Fe. Khi thép đ c x  lý b ng ph ng pháp cán thì b ề

ớ ề ặ ố ớ ẽ ặ ị ư ạ ặ ầ ướ m t này g n nh  song song v i b  m t kim lo i. Đ i v i k m, m t đ nh h ng là

ớ ề ặ ộ ệ ữ ủ ạ ạ ạ ấ   song song v i b  m t kim lo i. Đ  l ch gi a m ng ch  và m ng khách cho th y

ự ồ ạ ề ặ ạ ộ ố ị ữ ự ắ ế ằ r ng có s  t n t ế i m t s  v  trí khuy t gi a hai b  m t, t ữ ớ   i đó s  g n k t gi a l p

ạ ề ủ ả ph  và kim lo i n n gi m.

ấ ậ 1.2.3.2. Tính ch t v t lý:

ể ở ủ ồ ớ ề ạ ướ L p ph  phosphat g m các tinh th nhi u d ng khác nhau, có kích th c khác

ị ướ ướ ể ộ ừ nhau và đ nh h ng khác nhau.Kích th c tinh th  dao đ ng t ố ớ ớ    1μm đ i v i l p

ố ớ ớ ủ ỏ ủ ế ph  m ng cho đ n 80­100 μm đ i v i l p ph  dày.

ố ớ ủ ệ ề ố ổ ỗ ố ế ừ Đa s  l p ph  phosphat đ u x p, t ng di n tích l x p chi m t ế  0.1 đ n 1%

ệ ớ ủ di n tích l p ph .

ệ ề ầ ị ớ        Tùy theo thành ph n dung d ch phosphat hóa, và đi u ki n phosphat hóa, l p

2.

ố ượ ủ ừ ế ph  phosphat có kh i l ng t 0.8 đ n 80gam/m

11

3 tùy

ố ượ ủ ớ ủ ế ả ộ Kh i l ng riêng c a l p ph  dao đ ng trong kho ng 0.9 đ n 2.5 gam/cm

ầ ớ ộ ố ộ ủ thu c vào đ  x p và thành ph n l p ph .

ủ ớ ừ ạ ế ủ ẽ ẽ ớ L p ph  phosphat có màu t xám nh t đ n đen.L p ph  k m phosphat k m có

ủ ẽ ở ư ạ ạ ấ ặ ớ màu nh t nh t. Khi có m t các kim lo i khác nh  Fe, Ni, Mn l p ph  s  tr  nên

ơ ậ đ m h n.

ự ệ ề ắ ủ ớ ớ ự ủ ể ơ S  khác bi t v  màu s c c a các đ n tinh th  so v i l p ph  là do s  khác

ướ ư ụ ủ ể ạ ấ ớ ề nhau v  kích th c tinh th  trong các l p ph , các t p ch t (ví d  nh  Cacbon) có

7

ạ ề ạ ủ ủ ư ắ ả ả ớ trong l p ph , cũng nh  do màu s c và kh  năng ph n x  c a kim lo i n n.

ở ủ ệ ể ẫ ị Đi n tr  c a Zn ộ 3(PO4)2.4H2O do trên m u b t đa tinh th  có giá tr  là 8.10

Ω ủ ủ ệ ế ẽ ề ặ ớ /cm.   L p   ph   phosphat   k m   trên   b   m t   thép   có   đi n   th   đánh   th ng   trong

ạ ậ ệ ủ ả ộ ị ấ ớ kho ng 30 V/μm. Các giá tr  này cho th y l p ph  phosphat thu c lo i v t li u cách

ệ ố đi n t t.

ộ ề ủ ớ 1.2.3.3. ủ Đ  b n c a l p ph :

ủ ế ạ ậ ầ ướ ớ Do có thành ph n ch  y u là các phosphat kim lo i ng m n c nên l p ph ủ

ủ ở ệ ộ ộ ề ệ ủ ủ ớ ị phosphate b  phân h y nhi t đ  cao.   Đ  b n nhi t c a các l p ph  phosphate

ứ ự ầ ủ ủ ớ ớ tăng d n theo th  t ớ    sau: l p ph  giàu Hopeite, l p ph  giàu phosphophyllite, l p

ủ ặ ặ ph  phosphophyllite có m t Mn ho c Ni.

ộ ề ủ ậ ướ ụ ề ộ ể Đ  b n c a các tinh th  hydrat phosphate ng m n c ph  thu c nhi u vào áp

ề ặ ớ ộ ề ủ ấ ầ ệ ủ ớ su t riêng ph n trên b  m t l p ph . Do đó đ  b n nhi ủ t c a l p ph  phosphate s ẽ

ề ặ ớ ặ ơ ộ ớ ủ ả ầ ệ tăng lên khi trên b  m t l p ph  có m t l p d u ho c s n b o v .

ủ ễ ẽ ớ ướ ủ ụ ề L p ph  phosphate k m d  tan d ấ ạ   ị i tác d ng c a dung d ch ki m, axit, ch t t o

ứ ph c.

ớ ớ ỏ ơ ủ ề ề ớ ộ L p ph  giàu phosphophyllite có đ  tan trong ki m nh  h n nhi u so v i l p ph ủ

ị ị giàu hopeite. Mangan phosphate và nickel phosphate không b  hòa tan trong dung d ch

ki m.ề

12

ế ố ả ưở ế 1.2.4. Các y u t nh h ấ ủ   ng đ n quá trình hình thành và tính ch t c a

ủ ớ l p ph  phosphat hóa:

ế ố ả ể ưở ấ ủ ớ ế ự Có th  chia các y u t nh h ng đ n s  hình thành và tính ch t c a l p ph ủ

phosphat thành hai nhóm chính:

ế ố ệ ộ ọ ả ưở ế ằ ị Nhóm y u t nhi t đ ng h c:  nh h ng đ n quá trình cân b ng trong dung d ch

ầ ả ị ồ khi quá trình phosphat hóa x y ra bao g m: Thành ph n dung d ch phosphate hóa,

ạ ề ấ ả b n ch t kim lo i n n,…

ế ố ộ ọ ả ưở ế ố ủ ộ ớ ồ Nhóm y u t đ ng h c:  nh h ng đ n t c đ  hình thành l p ph  bao g m: s ự

ề ặ ử ế ạ ấ ố ị khu ch tán trong dung d ch, các quá trình x  lý b  m t kim lo i, các ch t gia t c và

ế ấ ứ các ch t  c ch .

ạ ề ả ấ 1.2.4.1. B n ch t kim lo i n n:

ạ ề ể ượ ỉ ề ệ Kim lo i b n ch  có th  đ ỏ c phosphate hóa khi th a mãn các đi u ki n:

(cid:0) ủ ớ ả ả ố ộ ị ệ   Có t c đ  hòa tan đ  l n trong dung d ch phosphat hóa, đ m b o cho vi c

ể ầ hình thành m m tinh th .

(cid:0) ả ạ ị ưở ấ Ion kim lo i hòa tan vào dung d ch không gây  nh h ế ng x u đ n quá trình

ể ể ủ hình thành và phát tri n c a tinh th  phosphate.

ư ắ ẽ ầ ạ ỏ Các kim lo i nh  s t, k m, cadimi, nhôm và magiee th a mãn các yêu c u trên.

ủ ắ ố ượ ẽ ắ ố ợ Trong s  đó s t tráng k m và các h p kim c a s t là đ i t ấ ủ   ng quan trong nh t c a

ệ công nghi p phosphat hóa.

ố ớ ấ ả ứ ặ ầ ạ Đ i v i thép, t ợ   ợ t c  các lo i thép không ch a h p kim ho c có thành ph n h p

ạ ừ ể ượ ề ỏ ơ kim (lo i tr  C) nh  h n 5% đ u có th  đ c phosphat hóa.

ậ ệ ấ ả ạ ẽ ứ ư ẽ ẽ ợ ớ T t c  các v t li u ch a k m nh  thép m  k m, h p kim k m v i m t l ộ ượ   ng

ỏ ồ ể ượ ề ặ nh  đ ng ho c titan đ u có th  đ c phosphat hóa.

ệ ề ặ ố ộ Vi c phosphat hóa nhôm g p nhi u khó khăn do t c đ  hòa tan nhôm vào dung

ỉ ượ ả ệ ậ ộ ị ố ị d ch khá ch m. T c đ  hòa tan ch  đ c c i thi n khi trong dung d ch phosphat hóa

13

ả ị ưở ế ự ấ có thêm ion F­ và Al3+ cao trong dung d ch gây  nh h ng x u đ n s  hình thành tinh

ể th  phosphat.

ầ ủ ị 1.2.4.2. Thành ph n c a dung d ch phosphat hóa:

ủ ộ ị : 1.2.4.2.1 Đ  axit c a dung d ch phosphat hóa

ả ứ ạ ỉ ướ Ph n  ng hòa tan kim lo i trong quá trình phosphat hóa không ch  là b ở   c kh i

ấ ủ ớ ế ị ự ạ ủ ủ ế ớ ầ đ u cho s  t o thành l p ph  mà còn quy t đ nh đ n tính ch t c a l p ph . Quá

ề ặ ạ ạ ủ ấ ạ ấ ạ ỏ ư ụ   trình t n công c a axit t o ra trên b  m t kim lo i s ch kh i các t p ch t nh  b i

ề ặ ạ ầ ỡ ồ ờ ớ ỉ ủ ắ   ấ đ t, d u m  và g  sét, đ ng th i làm nhám b  m t kim lo i giúp cho l p ph  ch c

h n.ơ

ố ộ ạ ủ ụ ả ộ ị ề   Kh  năng và t c đ  hòa tan kim lo i c a dung d ch phosphat hóa ph  thu c nhi u

ự ủ ộ ị ự ộ vào đ  axit t do c a dung d ch phosphat hóa, đ  axit t ạ    do càng cao thì kim lo i

ề ầ ờ ế ể ề ặ ớ ị ề n n càng tan nhi u, th i gian c n thi t đ  trung hòa l p dung d ch sát b  m t kim

ạ lo i càng dài.

ự ộ ồ ổ ộ ị ạ          Bên c nh đó axit t do, n ng đ  axit t ng c ng trong dung d ch có vai tr ờ

ế ị ế ể ả ạ ồ ổ ộ ộ quy t đ nh đ n kh  năng t o tinh th  phosphate. N ng đ  axit t ng c ng càng cao,

ễ ạ ớ ạ ị ể tr ng thái dung d ch quá bão hòa càng d  đ t t ễ ạ   i, tinh th  phosphat càng d  t o

thành.

ự ế ự ế ổ ộ ộ Trong th c t ị ộ  giá tr  đ  axit t ộ    do và đ  axit t ng c ng bi n thiên trong m t

ụ ể ấ ộ ề ệ ạ ự ph m vi r t r ng tùy theo đi u ki n phosphat hóa c  th . Axit t ả    do trong kho ng

ế ế ả ộ ổ 1,0 đ n 10,0; axit t ng c ng trong kho ng 10,0 đ n 40,0.

ố ấ 1.2.4.2.2 Ch t gia t c:

ự ế ề ặ ủ ấ ị Trong th c t ạ   , quá trình t n công c a dung d ch phosphat hóa lên b  m t kim lo i

ườ ở ự ự ậ ọ ị th ng b  ch m do quá trình phân c c gây ra b i s  hình thành các b t khí hidro t ạ   i

ệ ượ ụ ắ ệ ể các vùng catot. Đ  kh c ph c hi n t ệ ử ụ ng này, ngoài vi c s  d ng các bi n pháp

ạ ớ ư ư ử ề ế ả ố ị nh  tăng kh  năng khu ch tán, ti n x  lý kim lo i v i các dung d ch nh  mu i titan

ườ ượ ầ ị phosphat, dung d ch phosphat hóa th ng đ ụ   c thêm vào các thành ph n có tác d ng

ự ử ấ ọ ố kh  phân c c: g i là các ch t gia t c.

14

ơ ế ạ ộ ấ ố ố Đa s  các ch t gia t c ho t đ ng theo c  ch  oxy hóa, có nghĩa là chúng đóng vai

+, t

ạ ấ ừ ạ ỏ ượ ề ặ trò tác nhân t n công b  m t kim lo i thay cho H đó lo i b  đ c quá trình hình

ụ ấ ố ố ợ ấ   thành H2. Các ch t gia t c thông d ng là các mu i nitrat, nitrit, clorat, các h p ch t

ữ ơ nitro h u c , hidro peroxit (H ữ ơ 2O2), các peroxit h u c .

ườ ề ặ ả ứ ợ Trong tr ề ặ   ng h p phosphat hóa trên b  m t thép, các ph n  ng ăn mòn b  m t

ạ ướ ủ ư ấ ạ ộ ố kim lo i d i tác đ ng c a các ch t gia t c có d ng nh  sau:

­+10H+                            4Fe2++NH4

++H2O

4Fe+NO3

­+8H+                    3Fe2++ NH4

++2H2O

3Fe+NO2

­+6H+                    3Fe2++ Cl­ +2H2O

3Fe+ ClO3

3+

Fe+ H2O2+2H+                         Fe2+ + 2H2O

ộ ố ườ ả ứ ể ả ạ ợ ơ Trong m t s  tr ng h p, ph n  ng oxy hóa có th  x y ra xa h n, t o Fe

­                    Fe3++ NO+H2O

2Fe2++2H++NO2

­                  6Fe3+ + Cl­ + 3H2O

6Fe2++6H++ClO3

2Fe2+ + 2H+ +H2O2               2Fe3+ +H2O.

+ đ

ặ ủ ả ứ ấ ấ ố ượ ử ụ Các ph n  ng trên cho th y khi có m t c a ch t gia t c, H c s  d ng vào

2. Bên c nh đó khi s  d ng các

ụ ự ử ụ ạ m c đích trung hòa do đó không có s  hình thành H

+b  trung hòa cho m i mol s t b  hòa tan ỗ

ấ ố ượ ắ ị ị ch t gia t c là Nitrat ha nitrit thì l ng H

ề ườ ử ụ ử ụ ấ ố ợ ố ơ nhi u h n trong tr ng h p không s  d ng ch t gia t c hay khi s  d ng gia t c là

ấ ự ư ề ệ ủ H2O2 và Clorat, đi u này cho th y s   u vi ố   t c a nitrit và nitrat trong vai trò gia t c

cho quá trình phosphat hóa.

2+, Ni2+cũng đ

ư ượ ử ụ ư ấ ạ Các ion kim lo i năng nh  Cu ố   ữ c s  d ng nh  nh ng ch t gia t c.

ử ạ ạ ạ ị Trong quá trình phosphat hóa, các ion kim lo i năng b  kh  t o thành các h t kim

ạ ề ạ ề ặ ạ ấ ặ ỏ ố ộ lo i r t nh  trên b  m t kim lo i n n t o nên các c p vi pin làm tăng t c đ  quá

ạ ề ẩ trình hòa tan kim lo i n n qua đó thúc đ y quá trình phosphat hóa.

15

ạ ộ ộ ố ơ ở ấ ố ố ơ Ngoài các ch t gia t c trên c  s  oxi hóa, m t s  gia t c ho t đ ng theo c  ch ế

ụ ộ ể ạ ỷ ệ ệ th  đ ng quá trình anod (quá trình hòa tan kim lo i) đ  tăng t di n tích catot/anot l

ượ ử ụ ố ượ ứ cũng   đ c   s   d ng.   Trong   s   này   hydroxylamine   sulfat   đ ề   ụ c   ng   d ng   nhi u

ạ ấ ấ ố ượ ớ ở ệ ộ ấ nh t.Ch t gia t c này cho phép t o đ ủ c l p ph  phosphat nhi ơ   t đ  th p h n

ườ ư ấ ố bình   th ng.Các   ch t   gia   t c   nh   dextrose,   galactose,   urea,   poly   acrylate…cũng

ệ ượ ử ụ đ ả c s  d ng hi u qu .

ề ặ 1.2.4.3. ử Quá trình x  lý b  m t:

ủ ể ớ ỉ ố ề ự ạ ạ L p ph  phosphate ch  có th  bám dính t t trên b  m t kim lo i s ch không

ỡ ụ ế ỉ ể ạ ấ ầ ặ ả ứ   còn d u m  b i ho c các v t g . Các t p ch t này có th  ngăn quá trình ph n  ng

ạ ề ặ ả ớ ở ị ủ c a dung d ch phosphat v i kim lo i n n ho c gây c n tr  cho qúa trình hình thành

ề ặ ử ế ạ ả ầ ậ ưở m m tinh th , chính vì v t quá trình x  lý b  m t kim lo i có  nh h ng đáng k ể

ể ủ ớ ủ ủ ộ ộ ớ ướ ế ố đ n t c đ  phát tri n c a l p ph  phosphat, đ  dày l p ph  và kích th ể   c tinh th .

ưở ấ ơ ọ ể ặ ả ọ ộ ả Các  nh h ng này có th  có b n ch t c  h c ho c hóa h c.Cùng m t quá trình x ử

ữ ả ề ặ ể ưở ế lý b  m t có th  gây ra nh ng  nh h ng khác nhau đ n quá trìnhphosphat hóa khác

nhau.

ủ ề ặ ề ặ ử ả ộ ưở ạ       Đ  nhám c a b  m t kim lo i sau khi x  lý b  m t có  nh h ng khá quan

ế ự ủ ớ ọ ườ ề ặ tr ng đ n s  hình thành l p ph . Thông th ẵ ẽ ẫ   ạ ng b  m t kim lo i quá nh n s  d n

ề ặ ủ ề ạ ấ ồ ế ớ đ n l p ph  có c u trúc thô và không đ ng đ u, trong khi b  m t kim lo i nhám

ủ ề ử ẽ ằ ấ ớ ơ ị (sau khi x  lý b ng gi y nhám hay phun cát) s  cho l p ph  đ u và m n h n. Đó là

ề ặ ề ặ ả ứ ẽ ạ ề ạ ệ do b  m t kim lo i nhám s  t o đi u ki n cho ph n  ng trung hòa trên b  m t kim

ạ ả ủ ớ ạ ơ ị ề ặ   lo i x y ra nhanh h n làm cho tr ng thái quá bão hòa c a l p dung d ch sát b  m t

ạ ớ ơ ể ễ ạ ầ ạ ơ kim lo i nhanh đ t t i h n, bên c nh đó các m m tinh th  d  hình thành h n trên

ế ớ ủ ữ ề ẫ ơ ườ ề ặ b  m t nhám d n đ n l p ph  hình thành nhanh và đ u h n nh ng tr ặ   ợ ng h p m t

nh n.ẵ

ấ ự ứ ủ ệ ề ấ ớ ủ Nghiên c u c a Kuanishu cho th y s  khác bi t v  tính ch t l p ph  trên thép

ử ử ề ề ặ ằ ặ ớ ệ không   x   lý   b   m t   và   thép   x   lý   b   m t   b ng   cách   phun   cát.   V i   nhi t   đ ộ

oC, th i gian nhúng t

ả ệ ộ ế ờ ừ phosphat hóa trong kho ng nhi t đ  phòng đ n 90 ế  3 đ n 40

ộ ị ự ằ ộ ổ ộ phút, dung d ch phosphat hóa có đ  axit t do b ng 2.5 và đ  axit t ng c ng là 31.9.

16

ề ặ ử ủ ậ ấ ẫ ắ ớ ơ Kuanishu nh n th u m u s t có x  lý b  m t cho l p ph  dày h n và t ỷ ệ  l ố    kh i

ẫ ắ ề ặ ủ ử ạ ớ ớ ượ l ơ ng l p ph /kim lo i tan ra l n h n m u s t không x  lý b  m t.

ấ ủ ơ ọ ạ ả ọ   ề ặ     B n ch t c a quá trình làm nhám b  m t kim lo i (dùng c  h c hay hóa h c)

ữ ả ưở ơ ọ ử ườ ạ cũng gây ra nh ng  nh h ng khác nhau: x  lý c  h c th ủ ắ   ớ ng t o ra l p ph  ch c,

ỗ ố ọ ạ ề ỗ ố ử ủ ớ ơ ít l x p trong khi x  lý hóa h c t o ra l p ph  nhi u l x p h n.

ề ặ ạ ớ ử ề ặ ẩ ầ ỡ ị ướ Khi x  lý b  m t kim lo i v i dung d ch ki m đ c (t y d u m ) tr c khi

ớ ượ ườ ể ạ ủ phosphat hóa, l p ph  phosphat hóa thu đ c th ố   ng có d ng tinh th  thô và kh i

ử ữ ớ ơ ơ ườ ạ ượ l ằ ng màng l n h n khi x  lý b ng dung môi h u c  thông th ng, bên c nh đó,

ệ ượ ủ ớ ờ ơ ả ị th i gian hoàn thành l p ph  cũng dài h n, hi n t ng nàu x y ra là do dung d ch

ề ặ ặ ạ ộ ớ ề ạ ỏ ấ   ki m đ c t o nên m t l p hydroxit hay oxit m ng trên b  m t kim lo i đã làm m t

ạ ộ ủ ế ế ế ả ẫ ạ ố ệ   ả ho t tính c a các tâm ho t đ ng. K t qu  là làm gi m s  tâm k t tinh d n đ n vi c

ố ượ ả ộ ơ ị ệ ể ể ố gi m s  l ng tinh th  có trên m t đ n v  di n tích. Do đó, s  tinh th  hình thành

ơ ướ ớ ề ể ầ ờ ư ẽ s  ít h n nh ng có kích th c l n, c n có nhi u th i gian cho các tinh th  này che

ề ặ ủ ạ ph  hoàn toàn b  m t kim lo i.

ệ ử ề ặ ạ ằ ạ ả ị ưở Vi c x  lý b  m t kim lo i b ng dung d ch axit t o ra các  nh h ng khác

ộ ố ườ ề ặ ằ ợ ự ế ớ ủ ẫ nhau. Trong m t s  tr ng h p s  ăn mòn b  m t b ng axit d n đ n l p ph  thô

ử ặ ấ ị ơ h n khi không x  lý axit, tuy nhiên khi dung d ch phosphat hóa có m t các ch t gia

ạ ả ượ ạ ế ố t c thì l i có k t qu  ng c l i.

ộ ố ườ ề ặ ạ ợ ở ạ ụ ộ Trong m t s  tr ng h p, b  m t kim lo i đang tr ng thái th  đ ng (ví d ụ

ư ử ệ ườ ề ặ ớ ệ ử ử nh  sau khi ép, nén, x  lý nhi t trong môi tr ng kh ) vi c x  lý b  m t v i dung

ề ặ ụ ộ ỏ ớ ự ẽ ạ ợ ị d ch axit s  phá b  l p th  đ ng và t o ra trên b  m t thích h p cho s  hình thành

ủ ớ l p ph  phosphat.

ề ử 1.2.4.4. Quá trình ti n x  lý:

ề ặ ủ ể ạ ẩ ớ ướ Đ  thúc đ y quá trình hình thành l p ph  trên b  m t kim lo i, tr c khi

ề ặ ạ ườ ử ằ ả ị phosphat hóa, b  m t kim lo i th ạ   ng x  lý b ng các dung d ch có kh  năng t o

ế ể ầ ượ ề ọ thành các tâm k t tinh (m m tinh th ). Quá trình này đ c g i là quá trình ti n x ử

ị ườ ượ ử ụ ố ồ ồ ị lý, các dung d ch th ng đ c s  d ng bao g m: dung d ch mu i đ ng, phosphat

titan,phosphat  natri,…

17

ạ ướ ử ằ ố ị ề ặ      X  lý b  m t kim lo i tr c khi phosphat hóa b ng các dung d ch mu i nitrit

ủ ề ấ ớ ộ ồ ị ạ ớ ị cũng cho l p ph  đ u và m n do n ng đ  ch t oxi hóa cao t i l p dung d ch sát b ề

ề ặ ạ ẽ ử ụ ạ ặ ẩ m t kim lo i s  thúc đ y quá trình ăn mòn b  m t kim lo i do tác d ng kh  phân

ạ ượ ộ ề ặ ủ ớ ế ệ ẫ ị ự c c, d n đ n vi c mau đ t đ ạ   c đ  bão hòa c a l p dung d ch sát b  m t kim lo i

ể ằ ẩ ạ ầ ị ề ử thúc đ y quá trình t o m m tinh th . Ti n x  lý b ng dung d ch axit oxalic cũng cho

ả ươ ự ề ặ ụ ẹ ạ ế k t qu  t ng t do axit oxalic có tác d ng ăn mòn nh  làm ho t hóa b  m t kim

lo i.ạ

ươ ề ử ượ ử ụ ấ ộ ị Ph ng pháp ti n x  lý đ ứ   c s  d ng r ng rãi nh t đó là dùng dung d ch ch a

ượ ề ử titan phosphat – đ ẫ   c Jernstedt phát minh vào năm 1940.Quá trình ti n x  lý này d n

ể ờ ệ ạ ủ ị ả ớ ồ ờ ế đ n vi c t o thành l p ph  m n đ ng th i làm gi m đáng k  th i gian phosphat hóa.

ị ườ ủ ề ạ ạ Dung d ch titan phosphat th ng có d ng huy n ph  trong đó có h t titan phosphat

ạ ẽ ữ ạ ị ế   ề ặ ấ r t m n, chính nh ng h t này khi bám b  m t kim lo i s  đóng vai trò các tâm k t

ủ ẩ ớ ị tinh làm thúc đ y quá trình hình thành l p ph . Ngoài titan phosphat, các dung d ch

ị ủ ứ ẽ ạ ượ ử ụ ch a các h t m n c a manganphosphat, k m phosphate cũng đ c s  d ng tuy nhiên

ở ứ ộ ạ ế ơ m c đ  h n ch  h n.

ậ ử 1.2.4.5. Quá trình h u x  lý:

ử ườ ượ ự ệ ằ Quá trình hâu x  lý th ng đ ụ   c th c hi n ngay sau khi phosphat hóa nh m m c

ấ ủ ớ ử ủ ậ ị ượ ử ụ ộ đích nâng cao tính ch t c a l p ph . Dung d ch h u x  lý đ c s  d ng r ng rãi

ặ ấ ớ ị ạ nh t là dung d ch axit cromic, sau giai đo n phosphat hóa (nhúng ho c phun) l p ph ủ

ượ ượ ấ ế ả phosphat đ ị c nhúng trong dung d ch axit cromic sau đó đ c s y khô, k t qu  cho

ấ ớ ủ ượ ấ ố ượ ủ ộ th y l p ph  thu đ c có tính ch t ch ng ăn mòn v ớ ớ t tr i so v i l p ph  cùng

ậ ử ạ ạ lo i không qua giai đo n h u x  lý.

ấ ượ ể ử ụ ủ ậ Đ  nâng cao ch t l ng c a quá trình h u x  lý, ngoài axit cromic, các ph  gia

ơ ở ữ ấ ứ ơ ượ ư ế ố khác nh  mu i crom(III), các ch t  c ch  trên c  s  h u c  đ c thêm vào thành

ầ ị ph n dung d ch.

ủ ớ ơ ề 1.2.5. L p ph  làm n n cho s n:

ớ ượ ứ ạ ớ ủ ụ ộ ị ủ      L p ph  phosphate đ c  ng d ng r ng rãi trong dung d ch t o l p ph  làm

ề ặ ấ ạ ơ ề n n cho s n trên b  m t kim lo i có các tính ch t sau:

18

(cid:0) ể ố ủ ớ ủ ủ ả ấ ộ ơ C u trúc tinh th  x p c a l p ph  làm tăng đ  bám dính c a m ng s n

(cid:0) ủ ầ ạ ơ ự ế ề ợ ớ   N n phosphate phù h p cho s  bám dính c a h u h t các lo i s n khác v i

ạ ợ ộ ỉ ạ ơ ề ặ b  m t kim lo i ch  thích h p cho m t lo i s n

(cid:0) ạ ề ẽ ớ ủ ế ẳ ặ ớ L p ph  liên k t ch t ch  v i kim lo i n n do đó ngăn c n quá trình xâm

ướ ạ ơ ướ ơ ậ ủ ơ ẩ nh p c a h i  m d ế i màng s n, h n ch  quá trình ăn mòn d i màng s n.

ớ ớ ơ ủ ộ ề ế ợ ả ậ Chính vì v y, khi k t h p màng phosphate v i l p s n ph , đ  b n và kh  năng

ệ ủ ơ ể ả b o v  c a màng s n tăng đáng k .

ủ ị ỡ ể ộ ớ ơ ạ ườ Khi l p s n ph  b  v  đ  l kim lo i bên trong ra môi tr ơ ẩ   ng ăn mòn (h i  m,

ự ệ ộ ế ữ ứ ớ ườ ố không khí, mu i), s  khác bi t gi a m c đ  ti p xúc v i môi tr ẫ   ng ăn mòn d n

ơ ế ề ề ệ ầ ặ ớ ế đ n vi c hình thành các c p vì pin: ph n thép n n n i ti p xúc nhi u v i tác nhân

ề ế ầ ở ơ ớ ăn mòn (O2) tr  thành catot, còn ph n thép b n trong ti p xúc ít h n v i các tác nhân

ủ ề ở ớ ả ệ ăn mòn, tr  thành anot, khi n n thép không có l p ph  phosphat b o v , quá trình ăn

ư ả ớ ơ mòn x y ra d i màng s n nh  sau:

2+ + 2e.

ạ T i anod: Fe                Fe

2 + 2H2O + 4e­               4OH­

ạ T i cathod: O

2+ + 4OH­                      2Fe(OH)2

ự ạ ắ S  t o thành hidroxit s t:   2Fe

2 + O2 + H2O                  4 Fe(OH)3

ự ạ ỉ S  t o thành g :      4Fe(OH)

ề ặ ủ ữ ằ ớ ơ Khi có l p ph  phosphate n m gi a màng s n và b  m t théo thì dòng ăn mòn

ở ở ớ ủ ệ ả ỉ ị ả b  b n tr  b i l p ph  phosphat có kh  năng cách đi n cao, dòng ăn mòn ch  có th ể

ỗ ỗ ị ậ ủ ớ ạ đi qua các l r ng trên l p ph , do đó quá trình ăn mòn b  ch m l i

ả ự ư ậ ụ ủ ớ Nh  v y, l p phosphate có tác d ng ngăn c n s  xâm nhaapjc  a tác nhân ăn

ạ ớ ờ ạ ủ ế ấ ồ mòn đ ng th i h n ch  quá trình tan kim lo i, l p ph  phosphate có c u trúc càng

ộ ề ặ ớ ườ ấ ặ khít đ c, càng cso đ  b n cao v i môi tr ộ ề   ng thi fcanfg có c u trúc khít đ c, đ  b n

ớ ườ ủ ớ ể ị ấ ạ càng cao v i môi tr ng ăn mòn. Bên c nh đó, c u trúc tinh th  m n c a l p ph ủ

ả ượ ề ặ ộ ơ ị ệ ủ ơ ố làm gi m l ng s n ph  tiêu t n cho m t đ n v  di n tích b  m t.

19

ướ ể ủ ệ 1.2.6. Xu h ng phát tri n c a công ngh  phosphat hóa:

ả ượ 1.2.6.1. Gi m chi phí năng l ng:

ườ ể ạ ớ ấ ố ủ ượ ế Thông th ng, đ  t o l p ph  có tính ch t t t, quá trình phosphat đ c ti n hành

oC. Đ  đ a dung d ch phosphat hóa lên t ị

ở ệ ộ ừ ể ư ớ ệ ộ nhi t đ  cao, t 60­90 i nhi ầ   t đ  này, c n

ộ ượ ể ả ớ ượ ầ ả ệ ộ m t năng l ng l n. Đ  gi m chi phí năng l ng c n gi m nhi t đ  phosphat.

ề ệ ượ ử ụ ề ặ ư ổ ổ Nhi u bi n pháp đã đ ấ   ế ộ ử c s  d ng nh   thay đ i ch  đ  x  lý b  m t, thay đ i ch t

ầ ổ ố ị gia t c, thay đ i thành ph n dung d ch.

ễ ả ườ 1.2.6.2. Gi m ô nhi m môi tr ng:

ệ ả ớ ườ ộ ượ Quá trình phosphat hóa luôn đi kèm v i vi c th i ra môi tr ng m t l ng hóa

ấ ộ ấ ủ ể ạ ợ ơ ử ụ ấ ố ch t đ c h i.Đi n hình là các h p ch t c a nit khi s  d ng các ch t gia t c trên

ể ả ấ ủ ử ể ậ ợ ị ơ ở c  s  nitrit, và các h p ch t c a crom trong dung d ch h u x  lý.Đ  gi m thi u các

ộ ạ ệ ố ị tác nhân đ c h i này, các h  gia t c không dùng nitrit, nitrat và các dung d ch h u x ậ ử

ượ ử ụ ơ ở lý không trên c  s  axit cromic đã đ c s  d ng.

ữ ơ ư ơ ở ư ấ ố Các ch t gia t c trên c  s  các peroxit h u c  nh  oxim và percaboxilic nh  ethyl

ế ả ộ ớ ồ hydroperoxid, iso propyl hydroperoxid v i n ng đ  trong kho ng 50 đ n 1500 ppm

ượ ử ụ ả ố ế đã đ c s  d ng thay cho nitrit, nitrat và cho k t qu  t t.

ử ạ ậ ộ ượ ử ụ M t lo i các quá trình h u x  lý không dùng axit cromic đã đ c s  d ng. Các

ơ ở ế ấ ố ị dung d ch trên c  s  tannin, polyvinyl phenolic, và mu i thi c đã cho th y có tác

ư ế ẫ ả ể ụ d ng kh  quan tuy v n ch a th  thay th  hoàn toàn axit cromic.

ệ ể ơ ử ượ ụ ụ Tri t đ  h n, các quy trình phosphate không r a đã đ ớ c áp d ng v i m c đích

ể ượ ả ấ ả ườ gi m thi u l ng hóa ch t th i ra môi tr ng ngoài.

ấ ượ 1.2.6.3. Nâng cao ch t l ủ ấ ng ch t ph :

ấ ả ướ ướ ấ ượ Trong t t c  các xu h ể ng phát tri n thì xu h ng nâng cao ch t l ớ ng l p ph ủ

ượ ặ ầ ệ ấ ượ ệ luôn   đ c   quan   tâm   hàng   đ u.Đ c   bi t   là   vi c   nâng   cao   ch t   l ớ ng   l p   ph ủ

ấ ủ ụ ứ ề ạ ơ ộ phosphate làm n n cho s n vì đây là ph m vi  ng d ng r ng rãi nh t c a phosphat

hóa.

20

ớ ự ấ ượ ủ ệ ể Cùng v i s  phát tri n c a các ngành nông nghi p, ch t l ủ ớ ng c a l p ph ủ

ơ ượ ả ượ ừ ề phosphat làm n n cho s n cũng đ ỏ c đòi h i ph i đ ớ   c nâng cao không ng ng. L p

ủ ượ ả ế ơ ố ơ ề ả ộ ph  phosphat đ c c i ti n đ u có đ  bám dính cho màng s n t t h n, kh  năng

ủ ề ặ ạ ố ơ ề ặ ặ ơ ị ệ ả ị che ph  b  m t kim lo i t t h n, có b  m t m n h n và đ c bi t là kh  năng ch u

ả ố ơ ề ki m ph i t t h n.

2 và h i  mơ ẩ

ơ ế ướ ấ ơ Theo c  ch  ăn mòn d i màng s n ta th y trong quá trình ăn mòn, O

ườ ạ ế ớ ủ ẽ ạ s  t o ra môi tr ề ng ki m t ậ i vùng ăn mòn, chính vì v y n u l p ph  phosphat d ễ

ườ ệ ủ ụ ề ẽ ả ớ tan trong môi tr ng ki m thì tác d ng b o v  c a nó s  không còn. Các l p ph ủ

ướ ườ ủ ế ẽ ầ phosphat tr c đây th ng có thành ph n ch  y u là Hopeite (phosphat k m) có đ ộ

ớ ườ ề tan l n trong môi tr ng ki m.

ấ ượ ể ủ ớ ủ ứ ầ ậ Đ  nâng cao ch t l ng c a l p ph , các nghiên c u g n đây t p trung vào 3

ướ h ng:

ướ ể ạ ủ ề ệ ấ ổ ớ ắ   : thay đ i đi u ki n phosphat hóa đ  t o ra l p ph  có c u trúc ch c H ng 1

ơ ừ ườ ủ ớ ả ả ặ đ c h n t đó tăng c ủ ồ   ng kh  năng ngăn c n tác nhân ăn mòn c a l p ph , đ ng

ả ờ ượ ề ặ ị ệ ơ ố th i gi m l ộ ơ ng s n tiêu t n cho m t đ n v  di n tích b  m t.

ướ ụ ạ ị ớ   : thêm các ph  gia là các ion kim lo i vào dung d ch phosphat hóa v i H ng 2

ụ ề ầ ạ ớ m c đích t o ra phosphat có thành ph n pha m i không tan trong ki m, các ion kim

2+,

ạ ượ ử ụ ườ ư ề lo i đ c s  d ng là các ion có phosphat khó tan trong môi tr ng ki m nh  Fe

Cu2+, Ni2+, Mn2+, Co2+, Cr3+.

ướ ứ ư ụ ế ả : thêm các ph  gia có kh  năng  c ch  ăn mòn nh  cromat, molipdat, H ng 3

ữ ụ ơ ị các amin h u c  vào dung d ch phosphat hóa. Các ph  gia này tham gia vào thành

ầ ớ ủ ặ ượ ấ ỗ ố ủ ớ ủ ph n l p ph  ho c đ ụ c h p th  trong l x p c a l p ph . Khi tác nhân ăn mòn

ủ ẽ ạ ấ ứ ế ể ậ ả ơ ớ ế xâm nh p qua m ng s n, các ch t  c ch  trong l p ph  s  h n ch  đáng k  tác

ủ ụ d ng ăn mòn c a chúng.

21

ổ ướ ủ ằ ể ớ ổ 1.2.6.3.1 Thay đ i kích th c tinh th  l p ph  b ng cách thay đ i ch  đ ế ộ

x  lý:ử

ế ố ả ưở ế ướ ủ ớ ủ ề Có nhi u y u t nh h ng đ n kích th c c a l p ph  phosphat, trong đó các

ế ị ể ẽ ể ọ ọ ộ ế ố ộ y u t ố  đ ng h c đóng vai trò quan tr ng.T c đ  phát tri n tinh th  s  quy t đ nh

ướ ể ươ ể ể ẩ kích th c tinh th . Đ  thúc đ y quá trình hình thành tinh th  ph ng pháp đ ượ ử  c s

ề ử ổ ế ề ặ ề ặ ạ ớ ạ ị ụ d ng ph  bi n là ti n x  lý b  m t kim lo i v i dung d ch ho t hóa b  m t.

ư ử ề ằ ị ề Quá trình ti n x  lý b ng dung d ch huy n phù titan phosphat do Jernstedt đ a ra

ệ ẫ ượ ụ ộ ị vào năm 1940 hi n v n đ ố ủ   c áp d ng r ng rãi. Ngoài ra các dung d ch mu i c a

ượ ử ụ ụ ệ Nikel, Magan và Antimony đã đ ả c s  d ng có hi u qu . Các ph  gia trên c  s ơ ở

ượ ứ ử ụ ể ạ ụ ể ỏ ơ ữ h u c  cũng đ ỗ   c  ng d ng đ t o ra tinh th  phosphat nh : Goltz s  d ng h n

ữ ơ ứ ự ế ợ ợ h p các axit h u c  có ch a nhóm OH t do, Kawakami k t h p Hydroxylamine và

ể ạ ỏ các axit polycacboxylic làm tác nhân t o tinh th  nh .

ế ợ ấ ứ ướ ớ ế 1.2.6.3.2 H ng k t h p phosphat hóa v i các ch t  c ch  ăn mòn: (dung

ữ ơ ị d ch phosphat + cromat + axit h u c )

ạ ướ ấ ớ ủ ầ ổ Bên c nh hai xu h ng làm thay đ i thành ph n và tính ch t l p ph , khuynh

ế ợ ớ ủ ớ ứ ế ượ ướ h ng k t h p l p ph  v i các tác nhân  c ch  ăn mòn cũng đang đ ể   c phát tri n

ự ứ ầ ầ ờ ố trong th i gian g n đây. Các nghiên c u trong lĩnh v c ch ng ăn mòn g n đây cho

ệ ứ ấ ứ ế ạ ấ ố ượ ậ th y hi u  ng ch ng ăn mòn kim lo i các ch t  c ch  tăng lên v t b c khi có s ự

ộ ố ấ ứ ữ ớ ợ ườ ự ổ ợ ổ ợ t ế  h p gi a m t s  ch t  c ch  thích h p v i nhau. Thông th ng s  t ữ    h p gi a

ữ ơ ớ ơ ở ấ ứ ấ ứ ế ạ ế ế ơ các ch t  c ch  trên c  s  amin h u c  v i các ch t  c ch  theo c  ch  t o màng

ụ ộ ả ố ẽ ế ườ ệ ứ ệ ọ th  đ ng s  cho k t qu  t t (th ng g i là hi u  ng Synenergy). Vi c thêm vào

ị ổ ợ ứ ế ể ả ầ dung d ch phosphat hóacác t ả    h p  c ch  góp ph n làm tăng đáng k  kh  năng b o

ữ ơ ế ợ ử ớ ủ ệ ủ ớ v  c a l p ph .Halminton đã k t h p các amin h u c  có tính kh  v i các tác nhan

ế ợ ử ụ ư ạ ớ   oxy hóa m nh nh  bromate, clorat còn Dolman s  d ng k t h p Hydroxylamin v i

ệ ủ ớ ứ ủ ả ả ả CrO3. Trong c  hai nghiên c u này kh  năng b o v  c a l p ph  phosphatthu đ ượ   c

ượ ộ ủ ớ ườ ề đ u tăng v ớ t tr  so v i các l p ph  thông th ng.

22

ƯƠ ƯƠ Ệ CH NG 2 PH Ự NG PHÁP TH C NGHI M

Ị Ế Ứ Ấ Ế 2.1. HÓA CH T VÀ THI T B  TI N HÀNH NGHIÊN C U.

2.1.1. Hóa ch t.ấ

- Dung d ch Hị

- ZnO.

- Zn(NO3)2.

- NaNO2.

- Ca(OH)2.

ặ ậ 3PO4 đ m đ c.

- Dung d ch n

ị ướ ố c mu i 3%.

-

2.1.2. Thi ế ị t b .

Cân phân tích.

- Máy đi u nhi

-

ề ệ t.

-

ế ị ụ Thi t b  ch p SEM.

ế ị ụ Thi t b  ch p XRD.

23

Ự Ệ 2.2. TH C NGHI M.

2.2.1. Quy trình phosphat

- Pha   dung   d ch   phosphat   hóa   v i   thành   ph n   sau:   H

3PO4  đ m   đ c,   ZnO,

ầ ớ ị ậ ặ

NaNO2,ZnNO3,Ca(OH)2.

- Dùng cân phân tích cân chính xác l

ượ ư ấ ố ng hóa ch t nh  trên cho vào c c 250ml.

ặ ồ ổ ẵ ố ậ - Dùng pipet hút chính xác 25ml H3PO4 đ m đ c r i đ  vào c c có s n các ch t ấ ở

ủ ấ ấ ổ trên ( đ  trong t hút), sau đó dùng đũa khu y trong quá trình khu y có cho thêm

ấ ắ ấ ố ướ ấ n ế c c t sao cho khu y h t ch t r n trong c c.

- Chuy n toàn b  dung d ch vào bình đ nh m c 250ml thêm n

ứ ể ộ ị ị ướ ấ ớ ạ ị c c t t i v ch đ nh

ứ ắ ề ị ế ệ ị ẩ m c l c đ u dung d ch chu n b  ti n hành thí nghi m.

- Dùng gi y ráp đánh s ch thanh thép, r a l

ử ạ ằ ấ ạ ướ i b ng n c sau đó ngâm trong dung

ử ạ ằ ướ d ch Hị ấ 2SO4 10% trong vòng 10 phút. L y thanh thép ra r a s ch b ng n c sau đó

ạ ằ ể ẫ ồ ị ử ạ r a s ch l i b ng dung d ch c n, đ  khô m u.

ứ ề ấ ị ị ỉ ố ồ   - Đi u ch nh bình đ nh m c, l y 100ml dung d ch phosphat hóa  cho vào 3 c c r i

ề ệ ự ệ ở ệ ề ngâm trong bình đi u nhi t.Th c hi n quá trình phosphat hóa các đi u ki n khác

nhau.

- Sau khi phosphat đem m u ra r a l

ử ạ ằ ẫ ướ ồ ố ị i b ng n c r i ngâm vào dung d ch mu i 3%

ể ồ ạ ( ngâm 5 phút r i mang ra ngoài không khí đ  5 phút sau đó l ứ ế   i ngâm 5 phút c  ti p

ế ừ ộ ề ủ ớ ể ả ầ ư ụ t c nh   th  t 3­5 l n đ  kh o sát đ  b n c a l p màng).

ươ ấ ủ ấ ị 2.2.2. Các ph ủ ng pháp xác đ nh c u trúc và tính ch t c a màng ph .

ươ ể ệ ử 2.2.2.1. Ph ng pháp hi n vi đi n t quét (SEM)

ệ ử ệ ừ ộ ụ ể ấ ộ Chùm tia đi n t ấ  đi qua các th u kính đi n t h i t thành m t đi m r t nh ỏ

ề ặ ệ ử ủ ứ ế ẫ ớ ạ ớ chi u lên b  m t m u nghiên c u. Khi các đi n t c a chùm tia t i va ch m v i các

ử ở ề ặ ậ ắ ề ả nguyên t ệ ứ  b  m t v t r n thì có nhi u hi u  ng x y ra. Cho chùm tia đi n t ệ ử

ộ ộ ệ ử ồ ẫ ộ quétlên m u và quét m t ộ   cách đ ng b  m t tia đi n t trên m t màn hình. Thu

ệ ế ạ ạ ộ ừ ẫ ổ ườ vàkhu ch đ i m t lo i tín hi u nào đó t ể  m u phát ra đ  làm thay đ i c ng đ ộ

ủ ệ ử ượ ả sáng c a tia  đi n  t quét trên màn hình, khi đó chúng ta thu đ c hình  nh.

24

ệ ử ể ỉ ể ậ ư ấ Trong kính hi n vi đi n t quét có dùng các th u kính, nh ng ch  đ  t ptrung

ệ ử ứ ể ế ấ ỏ chùm đi n t ẫ  thành đi m nh  chi u lên m u ch  không dùng th u kính đ ể phóng

ớ đ i.ạ  Cho tia đi n tệ ử quét trên m uẫ  v i biên đ  nhộ ỏ d (cỡ micromet) còn tia đi n tệ ử

ộ ớ ớ ỳ ướ ả quét trên màn hình v i biên đ  l n D (tu  theo kích th c màn hình),  nh có đ ộ

Ả ạ ượ ươ ẫ phóng đ i D/d.  nh đ ạ c phóng đ i theo ph ng pháp này thì m u không c n ầ  ph iả

ỏ ẳ ể ả ẵ ề ặ ấ ắ c t lát m ng và ph ng, cho phép quan sát đ cượ  m u k  c  khi b  m t m p mô.Đ ộ

ạ ủ ể ệ ử ườ ừ ế phóng đ i c a kính hi n vi đi n t quét thông th ng t vài ch c ụ  đ n vài trăm ngàn

ấ ả ụ ườ ộ ụ ủ ế ầ l n, năng su t phân gi ộ i ph  thu c vào đ ng kính c a chùm tia chi u h i t trên

ẫ ệ ử ườ ợ ố ữ ớ m u. V i sóng đi n t thông th ng (dây s i đ t hình ch  V), ấ  năng su t phân gi ả   i

ề ặ ằ ố ớ ả ệ ử ứ ấ ấ là 5nm đ i v i  nh b  m t b ng cách thu đi n t th  c p, do đó cho ta th y đ ượ   c

ế ệ các chi ti t thô trong công ngh  nano.

ươ ễ ạ 2.2.2.2. Ph ng pháp nhi u x  tia X (XRD)

ấ ở ạ ắ ặ ề ộ Cho chùm tia X truy n qua m t ch t tr ng thái r n ho c khí, chùm tia này s ẽ

ệ ử ớ ử ủ ấ ặ ươ t ng tác v i các đi n t trong các nguyên t ả ớ   ứ  c a ch t nghiên c u ho c ngay c  v i

ượ ủ ớ ầ ế nhân  nguyên tử  n u  chùm tia X có năng  l ng  đ   l n. M t ộ  ph n  năng  l ượ   ng

ẽ ị ấ ệ ứ ạ ươ ẽ ị ủ ề tia X s  b  m t do hi u  ng tán x , ph ổ   ng truy n c a chùm tia X s  b  thay đ i

ươ ể ặ ạ ổ khi t ổ   ng  tác, khi  đó  tán  x   có th   làm  thay  đ i  ho c  không  làm thay  đ i

ớ ướ b c  song  c a ứ ạ ủ  b c x  tia  t i.

ơ ồ ớ ả ạ S  đ  tia t i và tia ph n x  trên tinh th ể θ

ấ ạ ể ượ ể ạ ị ừ Theo nguyên lí c u t o tinh th , m ng tinh th  đ c xác đ nh t các nguyên t ử

ố ề ậ ặ ặ ộ ị ho c  ion phân  b   đ u  đ n trong  không  gian theo  m t qui  lu t  xác đ nh.  Khi

ớ ề ặ ể ạ ướ ạ ướ chum tia X t i b  m t tinh th  và đi sâu vào trong m ng l i thì m ng l i này s ẽ

25

ư ộ ử ạ ặ ễ ệ ử đóng vai trò nh  m t cách t nhi u x  đ c bi t. Các nguyên t ị , các ion b  kích thích

ẽ ở ạ ả ươ ở b ichùm tia X s  tr thành các tâm phát ra các tia ph n x . Theo   ph ng   trình

Bragg:

λ θ = 2*d*sin

Trong đó:  :λ  B cướ  sóng chùm  tia t i.ớ

ữ ẳ ặ ả ử ạ ộ ướ d: Kho ng cách gi a hai m t ph ng nguyên t thu c m ng l i tinh th ể phân

tích.

ẳ ặ :θ  Góc gi a chùm tia ữ X v iớ  m t ph ng ph n ả  x .ạ

ế ớ ượ ẫ          Khi chi u chùm tia X lên m u v i các góc khác nhau ta thu đ ả c gi n đ ồ

ộ ộ ể ủ ễ ấ ạ ỗ ị ườ ộ nhi u x  tia X. M i tinh th  c a m t ch t có m t b  các giá tr  d và c ộ ặ   ng đ  đ c

ươ ả ề ị ự ứ ệ ả ồ ố ư tr ng t ẫ   ng   ng. Vi c tìm  ra  trên  gi n đ   đó  s   gi ng  nhau  c   v  v   trí  l n

ộ ủ ứ ấ ẩ ấ ế ơ ở ủ ườ c ng  đ  c a  ch t  nghiên c u và ch t  chu n  đã bi t  là c   s   c a  phép  đo

ị đ nh  tính.

ấ ạ ơ ồ S  đ  nguyên lí c u t o máy phân tích XRD

ơ ồ ủ ơ ộ Trên hình trình bày s  đ  nguyên lí c a m t máy phân tích r nghen,chùm tia X

ừ ố ủ ứ ế ế ẫ phát ra t ộ ố  an t c a m t  ng phát m t ộ  chi u đ n m u nghiên c u (2). Cácnguyên t ử

ố ư ặ ẫ ầ ị ủ c a nguyên t trong thành ph n m u b  kích thích và phát ra các tia đ c tr ng. Các

ớ ộ ệ ự ẩ ẫ ặ ả ạ tia X v i đ  dài song khác nhau ph n x  trên m t m u, đi qua h  tr c chu n (3).

ươ ẽ ấ ủ ố ặ Các tia phân kì theo các ph ng khác nhau s  h p th ụ ở m t bên trong c a ng, các

ừ ẫ ạ ố ồ ấ tia xu t phát t m u 2 s ả ẽ tách thành các v ch trên gi n đ  nghĩa là phân b  theo đ ộ

ướ ạ ừ ể ả ờ ể dài b c song nh  tinh th  phân tích (4). Tia ph n x  t tinh th  phân tích (4) qua

26

ẽ ẩ ượ ằ ượ ế ạ ự ệ h  chu n tr c (5) s  thu đ c b ng detecter (6), sau đó đ ẩ   c khu ch đ i, chu n

ạ ằ ị ồ hoá, r i ghi l ỉ i b ng máy ch  th  khác nhau.

27

ƯƠ Ả Ả Ậ Ế CH NG 3 K T QU  VÀ TH O LU N

ố ả ứ ề ạ ồ ố ỉ ưở ớ Trong ph m vi đ  án ch  nghiên c u v  1 s  thông s   nh h ng t i quá trình

ư ấ ượ ư ờ ủ ủ ệ ộ cũng nh  ch t l ng c a mang ph  phosphat nh  th i gian, nhi ư ả   t đ  cũng nh   nh

ế ố ồ ủ ưở h ng c a các y u t ộ  n ng đ .

Ả ƯỞ Ệ Ộ Ờ Ế 3.1. NH H NG  CUA NHI T   Đ   VÀ  TH I  GIAN  Đ N QUÁ  TRÌNH

PHOSPHAT.

ệ ộ ế ố ả ưở ế ố ộ Nhi t đ  là y u t ọ  quan tr ng  nh h ng đ n t c đ  hình thành màng màng

ủ ơ ủ ả ộ ầ ệ ề ộ ố ph , c i thi n tính bám dính c a s n, đ  bóng  và đ  d y màng ph t phát. Đi u này

ứ ệ ố ị ờ ế ượ đ c ch ng minh qua vi c nhúng vào dung d ch mu i 3% trong 1 gi , n u sau 1 gi ờ

ề ặ ẫ ả ổ ổ ị ị kh o sát mà dung d ch không đ i màu và b  m t m u không b  thay đ i thì màng

ề ạ t o thành coi là b n.

ả ị Pha 3 dung d ch phosphat theo b ng sau:

ầ ị ị Thành ph n dung d ch tính cho 1000ml dung d ch Nhi t đệ ộ Ký  ẫ ệ hi u m u

H3PO4:16ml;   ZnO:16g;   NaNO2:4g;   Zn(NO3)2:4g; A1 Ca(OH)2:14g. t ệ Nhi ộ đ phòng

H3PO4:16ml;   ZnO:16g;   NaNO2:4g;   Zn(NO3)2:4g; A2 50oC Ca(OH)2:14g.

H3PO4:16ml;   ZnO:16g;   NaNO2:4g;   Zn(NO3)2:4g; A3 65oC Ca(OH)2:14g.

ả ẫ ở ướ ả ờ ố Kh o sát 3 m u trên ủ    cùng 1 th i gian là 15 phút. D i đây là 1 s  hình  nh c a

ư ị ẫ ở ệ ộ m u lúc ch a b  phosphat và khi phosphat các nhi t đ  khác nhau.

ẫ ẫ ẫ M u A1                             M u A2                            M u A3

28

ể ấ ự ữ ẫ ả              D a vào quan sát và nh ng hình  nh trên ta có th  th y m u phosphat ở

o­65o cho ch t l

ả ấ ượ ủ ố ơ kho ng nhi ệ ộ ừ t đ  t 50 ng ph  t ứ   ạ t h n, trong ph m vi nghiên c u

o.

ấ ở ệ ộ ủ ồ c a đ  án, nh t là nhi t đ  65

ệ ộ ố Khi nhi t đ  ph t phát tăng thì:

(cid:0) Đ  kín c a màng càng t ủ

ộ ố t.

(cid:0) Đ  d y c a màng càng cao.

ộ ầ ủ

(cid:0) Đ ng th i đ  bóng c a màng ph  cũng tăng cao.

ờ ộ ủ ủ ồ

ư ậ ệ ộ ả ố ưở ấ ượ ế Nh  v y, nhi t đ  ph t phát hóa  nh h ng khá rõ đ n ch t l ng màng.

0C cho ch t l

ẫ ố ớ ở ệ ộ ấ ượ ấ V i m u ta th y ph t phát nhi t đ  50 – 65 ng màng ph  t ủ ố   t

nh t.ấ

oC­ ch n m u ẫ   ọ

ể ờ ố ẽ ố ị ấ Đ  tìm th i gian phosphat t t nh t ta s  c  đ nh nhi ệ ộ ở t đ 65

ở ả ờ A3 và phosphat các th i gian khác nhau theo b ng:

ờ M uẫ Th i gian phosphate

A31 40 phút

A32 45 phút

A33 50 phút

ể ấ ằ ự ế ẫ ả ằ D a vào quan sát b ng kính lúp ta có th  th y r ng m u A32 cho ta k t qu  ph ủ

ố ơ ẫ là t t h n 2 m u A31 và A33.

ự ứ ố ệ ộ ể ấ ờ Qua s  nghiên c u qua 2 thông s  nhi ạ   t đ  và th i gian có th  th y trong ph m

ủ ố ứ ế ả ồ ấ ớ ủ ờ ẫ vi đ  án nghiên c u m u A32 có k t qu  ph  t t nh t v i th i gian ph  là 45 phút

oC.

65ở

ƯỞ Ủ Ầ Ị Ả 3.2. NH H NG C A THÀNH PH N DUNG D CH

ộ ế ố ầ ị ế ị ấ ượ ọ Thành ph n dung d ch là m t y u t quan tr ng quy t đ nh ch t l ng màng

2+/NO3

­ và  nh h ả

ủ ẽ ầ ưở ủ ph . Trong ph n này s  đánh giá t ỷ ệ  l R= Zn ng c a chúng t ớ   i

ủ ớ l p màng ph .

ử ụ ị ủ ứ ạ Trong ph m vi bài nghiên c u đã s  d ng 3 giá tr  c a R đó là: 3;3.4 và 3.65.

29

ậ ượ ế ả ố ứ ấ ề ủ Sau quá trình nghiên c u đã nh n đ c k t qu  t t nh t v  màng ph  đó là t ỷ ệ   l

ướ ủ ớ ắ ằ ả ườ R= 3.4 và d i đây là hình  nh c a l p màng khi ta quan sát b ng m t th ng.

ư ậ ấ ẫ ớ ớ ễ So sánh v i m u lúc ch a phosphat ta d  dàng nh n th y đó là có 1 l p màng ph ủ

ề ặ ủ ạ màu xám bám lên trên b  m t c a kim lo i.

ư ệ ề ẫ ớ ử   V i các đi u ki n phosphat hóa nh  trên, sau khi phosphat hóa ta đem m u đi r a

ướ ấ ằ ạ s ch b ng n c và s y khô sau đó đem đi đo SEM (Scaning Electron Microscopy),

XRD (X­ray difraction)

30

Ả ủ ụ ẫ nh ch p SEM c a m u A32

ề ặ ậ ệ ể ấ ự ệ ấ ả D a vào  nh SEM ta có th  th y trên b  m t v t li u xu t hi n các tinh th ể

ư ề ể ả ị ướ ư phosphat có chi u dài kho ng 2 μm nh ng các tinh th  này ch a có tính đ nh h ng.

31

HUST - PCM - Bruker D8Advance - #58 - TThanhLam VocoK55

220

2 9 6 2 0

,

210

2 = d

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

) s t n u o C

100

i

( n L

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

10

20

30

40

50

60

70

2-Theta - Scale HUST - PCM - Bruker D8Advance - #58 - TThanhLam VocoK55 - File: TThanhLam VocoK55.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.050 ° - Step time: 0.5 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Start Operations: Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Smooth 0.150 | Import 06-0696 (*) - Iron, syn - Fe - Y: 97.92 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 2.86640 - b 2.86640 - c 2.86640 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centred - Im-3m (229) - 2 - 23.5511 -

Qua

ị ự ạ ở ệ ạ ả ấ ồ ấ n sát gi n đ  XRD cho th y xu t hi n 1 pic đ t giá tr  c c đ i ằ    góc 2 theta b ng

ư ủ ệ ấ ấ ặ ớ 44.5o. Pic này đ c tr ng cho l p ph  phosphat không th y xu t hi n các pic đ c ặ

ủ ồ ể ế ư ủ ề ậ ầ ớ ề ặ   tr ng c a các thành ph n khác có th  k t lu n là l p ph  đ ng đ u, bao kín b  m t

ậ ệ v t li u.

32

33

1.

Ậ Ế K T LU N

ượ ủ ớ ủ ầ Đã phân tích đ ư ả   c thành ph n c a l p màng ph  phosphat cũng nh   nh

ệ ớ ủ ề ưở h ng c a các đi u ki n t ủ i màng ph .

2. Đã kh o sát đ

ả ượ ế ố ả ưở ớ ấ ượ ủ ớ ủ c các y u t nh h ng t i ch t l ư   ng c a l p ph  và đ a

ượ ề ệ ấ ợ ra đ ủ c đi u ki n ph  thích h p nh t.

ấ ủ ớ ề ơ ế ư ể ủ 3. Đã tìm hi u v  c  ch  hình thành cũng nh  tính ch t c a l p ph .

ợ ề ư ứ ế ả ạ ồ Trong ph m vi nghiên c u đ  án k t qu  không nh  mong đ i v  ch t l ấ ượ   ng

ứ ủ ả ư ế ủ ả ủ c a màng ph  phos phat nguyên nhân do kh  năng cũng nh  ki n th c c a b n thân

ậ ố ư ệ ố ư là ch a th t t ề t, quá trình làm thí nghi m còn nhi u sai sót cũng nh  sai s  trong quá

ư ượ ố ụ ụ ệ ầ ộ trình làm. Cũng m t ph n nguyên nhân do d ng c  thí nghi m ch a đ c t t còn có

ố ớ ữ ư ỏ nh ng h ng hóc cũng nh  sai s  l n.

34

Ả

Ệ

TÀI LI U THAM KH O

1. LY Niu, ZH Giang, GY Li, CD Gu, JS Lian­ A study and application of zinc

ủ ậ ệ ệ ể ọ phosphate coating on AZ91D­ Phòng thí nghi m tr ng đi m c a v t li u ô tô,

2. T.S.N. Sankara Narayanan­ SURFACE PRETREATMENT BY PHOSPHATE

ậ ệ ạ ọ ụ ố ộ ọ ỹ B  Giáo d c, Trung Qu c, Đ i h c Khoa h c V t li u và K  thu t ậ ­2004.

ệ ệ ố CONVERSION COATING­ Phòng thí nghi m qu c gia luy n kim, Madras

Ấ ộ Trung tâm CSIR,   n Đ ­2005.

3. L i Th  Hoàn, Đào Quang Liêm, Bùi Quang Tu n­S  d ng các ph

ử ụ ấ ạ ị ươ ng pháp

ủ ệ ằ ả ạ ả ố ơ đi n hóa kh o sát quá trình t o màng ph  vô c  nh m tăng kh  năng ch ng

ạ ọ ăn mòn cho thép Cacbon­ T p chí hóa h c,T.47 (5A), Tr 75­80,2009.

4. PGS La Th  Vinh­ Môn h c “ Màng ph  vô c ”­B  môn công ngh  các h p

ệ ế ơ ộ ợ ọ ủ

5. Vi. Wikipedia.org.

ơ ạ ấ ọ ộ ch t vô c  Đ i H c Bach Khoa Hà N i.