Xem mẫu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ ------------------------------- LÊ THỊ PHƯƠNG THẢO NGHIÊN CỨU TẠO LỚP MẠ TỔ HỢP KIM LOẠI Ni-NANO TiO2, Cu-NANO TiO2 KỴ NƯỚC Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 62 52 03 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2016 Công trình được hoàn thành tại: Viện Khoa học và Công nghệ quân sự Người hướng dẫn khoa học: 1. GS. TSKH Nguyễn Đức Hùng 2. PGS.TS Nguyễn Duy Kết Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thị Cẩm Hà ĐH Khoa học Tự nhiên – ĐH Quốc gia Hà Nội Phản biện 2: PGS.TS Đặng Văn Đường Viện Khoa học và Công nghệ quân sự Phản biện 3: GS.TS Nguyễn Đức Nghĩa Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Luận án được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án tiến sĩ họp tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, vào hồi …… giờ ……. ngày …… tháng ……. năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Thư viện Quốc gia Việt Nam 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án: Lớp mạ tổ hợp điện hóa được tạo thành khi đồng kết tủa các hạt rất nhỏ của một hay vài chất cùng với kim loại mạ. Công nghệ mạ tổ hợp điện hóa đã tạo ra các lớp mạ kết hợp được tính chất của kim loại mạ và hạt tổ hợp, do vậy đang được quan tâm nghiên cứu và phát triển. Lớp mạ tổ hợp cải thiện một số đặc tính của lớp mạ đơn như độ cứng cao, chịu mài mòn tốt hoặc có thêm các tính chất khác như kỵ nước, xúc tác hóa học... Đáp ứng được các yêu cầu để mạ tổ hợp thường là các hạt oxit (SiO2, Al2O3, TiO2...), hợp chất cacbua (SiC, WC...), hạt cacbon (than chì, CNTs)... Đặc biệt khi các hạt này ở kích thước nano còn làm tăng đáng kể các tính chất đặc thù của vật liệu tạo nên lớp mạ. Cơ tính thường được cải thiện theo sự tăng hàm lượng hạt trong lớp mạ tới một giới hạn nhất định. Bằng chế độ mạ khác nhau cũng như lựa chọn hạt rắn phù hợp có thể tạo ra được các lớp mạ tổ hợp có cấu trúc mịn hay nhám theo yêu cầu. Một trong những cách làm có hiệu quả để cải thiện cơ tính của lớp mạ tổ hợp là sử dụng dòng xung. Titan đioxit (TiO2) là loại hạt màu trắng có nhiều ứng dụng đa dạng như làm chất độn cho nhựa, sơn, mực, giấy và trong dược học. Trong công nghệ mạ tổ hợp, TiO2 còn được biết đến như là một hạt gia cường tăng độ cứng, độ chịu mài mòn, khả năng chống ăn mòn cho các lớp mạ kim loại. Các vật liệu siêu kỵ nước là sự kết hợp giữa cấu trúc thô ráp của bề mặt và giá trị năng lượng bề mặt thấp rất phong phú về loại vật liệu và phương pháp chế tạo cũng như khả năng ứng dụng. Trên đây chính là các căn cứ để nghiên cứu sinh lựa chọn và đề xuất đề tài luận án “Nghiên cứu tạo lớp mạ tổ hợp kim loại Ni-nano TiO2, Cu-nano TiO2 kỵ nước”. 2. Mục tiêu của luận án: - Xác định các yếu tố ảnh hưởng của chế độ mạ cũng như hàm lượng và đặc tính hạt TiO đến quá trình phóng điện của ion Ni2+ trong dung dịch niken clorua và ion Cu2+ trong dung dịch đồng sunphat. - Xác định chế độ mạ và thành phần dung dịch mạ tối ưu tạo ra các lớp mạ tổ hợp Cu-nano TiO2 và Ni-nano TiO2 có tính kỵ nước. - Xác định đặc tính và tính kỵ nước của các lớp mạ tổ hợp Cu-nano TiO2 và Ni-nano TiO2. 2 3. Ý nghĩa của luận án: - Ý nghĩa khoa học: kết quả của luận án tạo cơ sở khoa học kỹ thuật cho công nghệ điện hóa tạo lớp phủ nanocompozit kim loại với TiO2 có tính năng đặc biệt như siêu kỵ nước, chống ăn mòn kim loại cao. - Ý nghĩa thực tiễn: góp phần xây dựng quy trình công nghệ mạ tổ hợp tạo lớp mạ nanocompozit có chất lượng cao trong công nghiệp. 4. Nội dung nghiên cứu của luận án: - Khảo sát ảnh hưởng của hạt TiO đến quá trình phóng điện của ion Ni2+ trong dung dịch niken clorua và ion Cu2+ trong dung dịch đồng sunphat. - Khảo sát ảnh hưởng của hạt TiO2 đến cấu trúc tinh thể, hình thái học bề mặt và tính kỵ nước của các lớp mạ tổ hợp Cu-nano TiO2 và Ni-nano TiO2. - Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố: tốc độ khuấy dung dịch, mật độ dòng điện, thời gian điện phân, nồng độ hạt trong dung dịch mạ đến hàm lượng hạt TiO2 trên các lớp mạ tổ hợp Cu-nano TiO2 và Ni-nano TiO2. - Khảo sát ảnh hưởng của chế độ mạ xung đến cấu trúc tinh thể và hình thái học bề mặt của lớp mạ tổ hợp Ni-nano TiO2. - Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng TiO2 trong lớp mạ và tính kỵ nước đến một số tính chất của lớp mạ tổ hợp: tính bền hóa chất, bền ăn mòn, độ cứng. 5. Phương pháp nghiên cứu của luận án: - Sử dụng các phương pháp điện hóa như đo đường cong phân cực, đo tổng trở quá trình mạ, phương pháp dòng tĩnh để đánh giá ảnh hưởng của hạt TiO2 tới sự phóng điện của các ion Ni2+ và Cu2+. - Sử dụng phương pháp phân tích phổ tán xạ năng lượng (EDX) để xác định hàm lượng hạt TiO2 trong các lớp mạ tổ hợp Ni-nano TiO2 và Cu-nano TiO2; phương pháp hiển vi điện tử quét SEM, đo góc tiếp xúc để đánh giá tính kỵ nước và các yếu tố ảnh hưởng tới tính kỵ nước của các lớp mạ. - Thông qua sự biến đổi một số tính chất của lớp mạ để đánh giá ảnh hưởng của hạt TiO2 và tính kỵ nước tới tính chất của lớp mạ tổ hợp. 6. Bố cục của luận án: Luận án bao gồm: Mở đầu (4 trang); Chương 1. Tổng quan (41 trang); Chương 2. Thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu (14 trang); Chương 3. Kết quả và thảo luận (70 trang); Kết luận (3 trang); 131 tài liệu tham khảo. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Công nghệ mạ tổ hợp 1.1.1. Cơ chế hình thành lớp mạ CEP Lớp mạ tổ hợp điện hóa (CEP) được hình thành trên cơ sở đồng kết tủa các hạt rắn trơ vào lớp kim loại mạ. Quá trình này có thể chia ra làm 3 giai đoạn cơ bản: (1) Sự chuyển các hạt rắn không tích điện từ trong dung dịch đến gần bề mặt catôt. (2) Sự dính kết các hạt lên trên bề mặt catôt. (3) Sự che phủ các hạt bằng kim loại kết tủa. 1.1.2. Hạt rắn trong mạ tổ hợp 1.1.3. Hạt rắn sử dụng trong luận án - TiO2 1.1.4. Dòng xung trong mạ tổ hợp Đối với mạ tổ hợp, dòng xung có thể làm tăng hàm lượng hạt tổ hợp trên lớp mạ, đồng thời tạo lớp mạ có độ mịn cao hơn dẫn đến có độ cứng, độ bền mài mòn và ăn mòn cao hơn so với dòng một chiều. 1.1.5. Các lớp mạ tổ hợp Lớp mạ CEP có chứa các hạt rắn trơ, có độ cứng cao sẽ có khả năng chịu ma sát, chịu mài mòn tốt và có khả năng chống ăn mòn cao. Những tính chất trên chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính và hàm lượng hạt tổ hợp trong lớp mạ. Luận án tập trung giới thiệu về các lớp mạ tổ hợp trên cơ sở đồng và niken. 1.2. Tính chất siêu kỵ nước của vật liệu Những bề mặt thô ráp có năng lượng bề mặt thấp sẽ đáp ứng yêu cầu của bề mặt siêu kỵ nước. Các bề mặt đó có góc tiếp xúc của giọt nước ≥ 150°. Có 2 nhóm phương pháp chế tạo bề mặt siêu kỵ nước. Cách thứ nhất là tạo bề mặt thô ráp từ những vật liệu có năng lượng bề mặt thấp. Cách thứ hai tổng hợp bề mặt thô ráp từ những vật liệu bền sau đó phủ lên trên một vật liệu khác có năng lượng bề mặt thấp. Mạ điện hóa các kim loại là một kỹ thuật tốt để tạo các bề mặt siêu kỵ nước. CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... - tailieumienphi.vn
nguon tai.lieu . vn