Một lớp phủ hợp kim mới có thể bảo vệ thép khỏi
bị gỉ sét lâu hơn (Ảnh: k-b-v@yandex.ru/Depositphotos)
Thép thường được phủ bằng các kim loại khác để cải thiện khả
năng chống ăn mòn nhưng môi trường biển mặn đặt ra thêm một thách thức. Nhôm là
một lớp phủ chống ăn mòn phổ biến nhưng bản thân nó có xu hướng phản ứng với
các ion clorua trong nước biển và dễ bị gỉ sét.
Vì vậy, đối với nghiên cứu mới, các kỹ sư tại Đại học Hàng
hải và Đại dương Hàn Quốc (KMOU) đã phát triển một lớp phủ hợp kim mới làm từ
nhôm, magiê và silic (Al-Mg-Si). Nhóm nghiên cứu bắt đầu với thép nhôm hóa, là
thép được nhúng nóng trong bể nhôm và silic để phủ lên nó. Thành phần bị thiếu
- magiê - không thể được áp thông qua phương pháp này, vì vậy nhóm nghiên cứu
đã phủ thép bằng cách sử dụng quá trình lắng đọng hơi vật lý. Cuối cùng, lớp phủ
được tiếp xúc với nhiệt độ cao 375 °C trong những khoảng thời gian khác nhau.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra khả năng chống ăn mòn của
lớp phủ mới bằng cách đưa nó vào thử nghiệm phun muối tiêu chuẩn. Họ so sánh
các phiên bản của hợp kim mới được nung nóng trong vòng 0, 5 hoặc 30 phút, cũng
như một tấm thép nhôm hóa thông thường và một tấm thép mạ kẽm.
Và như dự đoán, lớp phủ mới hoạt động tốt hơn nhiều so với
các vật liệu khác. Các tấm thép được mạ nhôm và mạ kẽm đã bị gỉ đáng kể sau 800
giờ tiếp xúc với muối phun. Hợp kim mới không được xử lý nhiệt hoạt động tốt
hơn nhưng bị ăn mòn đáng kể trong 1.600 giờ. Hợp kim được xử lý nhiệt trong 30
phút cho thấy rất ít gỉ sét cho đến mốc thời gian 2.000 giờ, ở đó gỉ nhanh
chóng tích tụ. Nhưng điểm nổi bật rõ ràng là hợp kim đã được nung nóng trong 5
phút. Ngay cả khi kết thúc thử nghiệm sau 2.400 giờ, rất ít xảy ra hiện tượng
ăn mòn.
Khi kiểm tra kỹ hơn, nhóm đã xác định được cơ chế đằng sau
đặc tính chống ăn mòn của lớp phủ. Các sản phẩm ăn mòn hình thành 2 lớp - những
lớp gần bề mặt chủ yếu là nhôm, trong khi những lớp sâu hơn được tạo thành từ
nhôm, magiê và silic. Lớp bên trong này tạo ra tác dụng che chắn giúp bảo vệ
thép không bị ăn mòn lâu hơn. Việc gia nhiệt ban đầu của các mẫu đã hỗ trợ quá
trình này bằng cách cho phép magiê di chuyển sâu hơn vào vật liệu.
Điều quan trọng cần lưu ý là các thử nghiệm
phun muối không có mối tương quan trực tiếp với tốc độ ăn mòn trong thế giới thực
- xét cho cùng, chúng là một vụ nổ tập trung được thiết kế để tăng tốc quá
trình có thể mất nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ trong môi trường bình thường. Họ
cũng không thể tính đến tất cả các yếu tố, chẳng hạn như chu trình làm ướt và
làm khô cũng như các tác nhân ăn mòn khác ngoài nước mặn thông thường. Nhưng kết
quả cho thấy lớp phủ hợp kim mới có tiềm năng rất lớn.
LH (New Atlas)