Đề tài “Nghiên cứu chế tạo lớp phủ nanocomposite nền niken bền mài mòn, ăn mòn bằng công nghệ mạ xoa” do chủ nhiệm Ths. Đỗ Thanh Tùng và các cộng sự tại Viện nghiên cứu Cơ khí (Bộ Công Thương) thực hiện. Sau 3 năm triển khai, nhóm nghiên cứu đã thu được nhiều kết quả nổi bật, công nghệ mạ xa chuyên dụng góp phần quan trọng nâng cao tuổi thọ máy móc.
Nghiên cứu tạo lớp phủ nanocomposite nền niken lên bề mặt chi tiết chống mài mòn ăn mòn trong các môi trường hóa chất là đề xuất mới ở Việt Nam. Đề tài đã góp phần nội địa hóa sản phẩm, thay thế hàng nhập ngoại, đáp ứng tích cực vào nhu cầu sử dụng trong nước.
Nghiên cứu đã làm chủ công nghệ mạ xoa nanocomposite nền niken bền ăn mòn, mài mòn trong các môi trường hóa chất; Làm chủ và xây dựng được quy trình công nghệ mạ xoa chế tạo lớp phủ mạ xoa nanocomposite Ni/nano-Al2O3 bền mài mòn ăn mòn cho các chi tiết máy làm việc trong môi trường hóa chất với các tính năng sau: độ xốp đạt mức thấp nhất là 1,53 %, độ cứng ở mức trung bình là 658,75 HV, tốc độ mài mòn 3,01 x 10-5 (mm/s), lớp phủ đáp ứng các tiêu chí lựa chọn làm lớp phủ bảo vệ trong môi trường hóa chất.
Mạ xoa tạo lớp phủ nanocomposite Ni/nano- Al2O3 lên bề mặt chi tiết đĩa mài mòn bơm a xít
Các sản phẩm của đề tài gồm có: 01 bộ đồ gá mạ xoa chuyên dụng với khả năng mạ xoa tạo lớp phủ lên bề mặt làm việc các chi tiết dạng trục và dạng phẳng; Chế tạo thử lớp phủ mạ xoa nanocomposite Ni/nano-Al2O3 lên bề mặt làm việc 4 chi tiết đĩa mài mòn bơm axit và 05 xi lanh thủy lực được thử nghiệm trong môi trường hóa chất tại Công ty cổ phẩn Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao đạt chất lượng tốt. Ngoài ra còn có 02 bộ quy trình công nghệ mạ xoa tạo lớp phủ mạ xoa nanocomposite Ni/nano-Al2O3 lên bề mặt chi tiết đĩa mài mòn và xi lanh thủy lực.
Theo thạc sĩ Đỗ Thanh Tùng chia sẻ, “Trong ngành cơ khí, chất lượng bề mặt của chi tiết với tính năng chịu mài mòn, chịu nhiệt, chịu xâm thực… có ý nghĩa quan trọng, quyết định "tuổi thọ", độ tin cậy của máy móc. Ngoài ra, nhu cầu sử dụng thiết bị ngày càng nhiều, trong khi giá thành chế tạo cao, vì vậy việc phục hồi các chi tiết sau thời gian làm việc đã hư hỏng, mất giá trị sử dụng có ý nghĩa kinh tế lớn. Đặc biệt, tại các nhà máy hóa chất, thiết bị làm việc trong điều kiện khắc nghiệt thường bị phá hủy nhanh, do chịu tác dụng của ăn mòn hóa học và mài mòn cơ học.” Để khắc phục, các nhà máy đã và đang thực hiện giải pháp thay thế thiết bị có tuổi thọ cao hơn hoặc sửa chữa những thiết bị có giá trị lớn. Hướng giải quyết này tuy đáp ứng được yêu cầu làm việc của thiết bị nhưng cũng tồn tại những nhược điểm nhất định: Các chi tiết thay thế có tuổi thọ cao thì giá thành cao; chi phí sửa chữa lớn, thời gian lắp đặt hiệu chỉnh lại thiết bị nhiều hơn; thời gian dừng sản xuất kéo dài.
Trong khi đó, công nghệ mạ xoa là một trong những công nghệ xử lý bề mặt tiên tiến, cho phép vừa phục hồi kích thước, vừa tạo được chất lượng bề mặt đảm bảo về độ cứng, khả năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn... Hiện nay, ứng dụng công nghệ mạ xoa vào việc phục hồi bề mặt các chi tiết bị hư hỏng, tạo nên một lớp kim loại có độ bền cao trên bề mặt của chi tiết, bảo vệ bề mặt chi tiết không bị xước, bị mòn, chống lại sự ăn mòn hóa học.
Mạ phủ nanocomposite nền niken là công nghệ mạ được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới nhưng mới ở Việt Nam. Hệ lớp mạ mới này có tính chất vượt trội nhờ kết hợp được đồng thời các đặc tính vốn có của lớp mạ kim loại, cùng với những tính chất đặc biệt được lựa chọn từ các chất dạng hạt (như độ cứng, độ bám dầu mỡ, tính trao đổi nhiệt, hấp thụ ánh sáng…) góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, độ cứng cao, giảm hệ số ma sát, chống ăn mòn hóa học với rất nhiều các loại a xít và hóa chất, nâng cao độ bền mỏi, độ bền mài mòn, khả năng chịu nhiệt của lớp mạ.
Mạ xoa tạo lớp phủ nanocomposite Ni/nano- Al2O3 lên bề mặt chi tiết xi lanh thủy lực
Nhóm nghiên cứu cũng đã hoàn thành 02 bài báo cáo khoa học, trong đó có 1 báo cáo trình bày tại Hội nghị khoa học và công nghệ về cơ khí toàn quốc lần thứ V năm 2018, nội dung báo cáo “Nghiên cứu chế tạo lớp mạ nanocomposite nền Ni bền mài mòn bằng công nghệ mạ xoa”, và 1 báo cáo đăng tại Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 10 năm 2020, nội dung báo cáo “Thiết kế chế tạo đồ gá mạ xoa chuyên dụng.”
"Việc chế tạo thành công lớp phủ nanocomposite nền niken lên bề mặt chi tiết chống ăn mòn và mài mòn sẽ có ứng dụng rộng rãi, rất cần thiết trong các nhà máy hóa chất, nhà máy giấy, công nghiệp hóa chất" - Thạc sĩ Đỗ Thanh Tùng chia sẻ.
Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện công nghệ, thiết bị chế tạo lớp phủ nanocomposite nền niken quy mô công nghiệp để chuyển giao ứng dụng và phục vụ sản xuất trong ngành công nghiệp hóa chất, công nghiệp chế biến, chế tạo khác. Cùng với đó, tiếp tục mở rộng nghiên cứu chế tạo lớp phủ nanocomposite nền kim loại khác, tổ chức những hội thảo chuyên sâu về chống mòn và các lớp phủ bảo vệ chi tiết máy.
Doãn Tâm
