Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ năm, 26/05/2022 | 13:04

Thứ năm, 26/05/2022 | 13:04

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 07:33 ngày 12/05/2022

Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp chế tạo thành công men phủ kim loại

Các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp mới đây đã nghiên cứu, chế tạo thành công men phủ kim loại nhằm tạo ra nhiều sản phẩm phong phú hơn phục vụ nhu cầu đời sống của con người.
Vật liệu tráng men - còn nhiều dư địa phát triển
Để bảo vệ kim loại đen chống lại sự ăn mòn của môi trường là điều vô cùng quan trọng, đặc biệt là trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm như nước ta. Thông thường, để bảo vệ kim loại, người ta sử dụng các phương pháp như bôi dầu mỡ chống gỉ, sơn, mạ...Những cách làm này có ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền, song chỉ có tính chất tạm thời, hiệu quả trong thời gian ngắn. Do đó, phương pháp bảo vệ kim loại bằng men hiện đang được ưa chuộng và ứng dụng ngày càng rộng rãi hơn.
Men là lớp bảo vệ dạng thủy tinh silicat với đặc điểm bền hóa, chịu ăn mòn trong các môi trường hóa chất như axit và bazơ, bền dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Trong công nghiệp, men được sử dụng như là một biện pháp bảo vệ cho các loại vật liệu kim loại thường bị hư hỏng nhanh, bị han gỉ và ăn mòn. Việc tráng men nhằm bảo vệ những vật liệu này kịp thời, tránh được chi phí cao cho việc bảo dưỡng và thay thế.
Tại các nước công nghiệp, ngành vật liệu tráng men kim loại rất được chú trọng và phát triển. Trong khi đó, tại Việt Nam, tính đến thời điểm hiện tại chỉ có duy nhất Công Ty CP Sắt Tráng Men Nhôm Hải Phòng sản xuất các mặt hàng kim loại tráng men. Tuy nhiên, dòng sản phẩm tại đây chủ yếu là các vật dụng nhà bếp như bát, cốc, đĩa tráng men kim loại, hình dáng, mẫu mã còn đơn điệu.
Nhận thấy tiềm năng phát triển của các vật liệu phủ men kim loại và hạn chế mà các nghiên cứu trong nước đang gặp phải, ThS. Nguyễn Thị Luyên cùng các cộng sự của Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp đã triển khai đề tài "Nghiên cứu chế tạo men phủ kim loại" với mục tiêu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất men phủ gang với sản phẩm đạt được các chất lượng như men chảy bóng, đều, không rạn; hàm lượng thôi nhiễm chì  0,8 mg/dm2; và hàm lượng thôi nhiễm cadimi  0,07 mg/dm2.
Nghiên cứu từ nhu cầu thực thế
Hầu hết các kim loại sử dụng chung có thể được tráng men. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là một loại men bất kỳ có thể sử dụng thành công trên bất kỳ kim loại nào. Trên thực tế, mỗi sự kết hợp của kim loại và men sẽ có những tính chất riêng. Do đó, để đưa ra một loại men phù hợp với kim loại nền là rất quan trọng. 

Sơ đồ công nghệ chế tạo men phủ gang xám GX21 - 40. (Nguồn ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Chia sẻ về quá trình thực hiện đề tài, ThS. Nguyễn Thị Luyên cho hay, sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các loại gang xám phổ biến, nhóm thực hiện quyết định lựa chọn loại gang xám GX 21-40 là kim loại để tiến hành nghiên cứu tráng men. 
Sau nhiều tháng nghiên cứu, nhóm đã xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất men phủ gang xám GX 21-40 với các thông số tối ưu. Theo đó, nguyên liệu sau khi được cân định lượng và trộn đều, được đem frit hóa ở nhiệt độ 1100°C, lưu 30 phút. Frit được đem nghiền ướt đến độ mịn qua sàng 45µm rồi được trộn thêm STTP và HEC ở độ ẩm 40%, tỷ lệ Frit : STTP : HEC = 100 : 0,1 : 0,15; tỷ trọng hồ là 1,62 g/cm3; độ nhớt men lót là 35 giây; độ nhớt men phủ là 32 giây; pH =7. Sau đó, gang xám được bắn bi tạo nhám, đánh gỉ sạch bề mặt và sấy ở dải nhiệt độ 100- 140°C; men được phun ở áp lực 0,3Mpa.
Sau đó, gang xám sau tráng men được sấy ở nhiệt độ 100-140°C. Mẫu được nung lần 1 ở nhiệt độ 830°C và lưu 10-20 phút; sau đó tiếp tục được sấy, tráng men tương tự như các bước trên trước khi nung lần 2 ở nhiệt độ 800°C và lưu 10-15 phút.
Bề mặt men lót nung ở các nhiệt độ khác nhau. (Nguồn ảnh: Nhóm nghiên cứu)
Dựa trên quy trình công nghệ xây dựng được, nhóm tiến hành sản xuất thử nghiệm sản phẩm bát gang phủ men, đồng thời kiểm nghiệm độ thôi nhiễm chì và cadimi tại Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh Thực phẩm Quốc gia. Kết quả cho thấy, độ thôi nhiễm chì đạt 0,005 mg/dm2, độ thôi nhiễm cadimi đạt 0,0005 mg/dmđều nằm trong giới hạn cho phép. Về mặt cảm quan, sản phẩm bát gang phủ men có bề mặt bóng đều, không rạn. Đặc biệt, trong quá trình sản xuất sản phẩm không phát sinh ô nhiễm môi trường.
Kim loại tráng men được sử dụng trong nhà bếp để làm bàn ăn, bàn nấu, làm vỏ cho các thiết bị gia dụng. Bên cạnh đó, các sản phẩm kim loại tráng men cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ngay cả đối với những ngành có môi trường ăn mòn cao như hóa chất và thực phẩm. Ngoài ra, các vật liệu thép tráng men cũng trở thành một giải pháp hàng đầu trong ngành xây dựng để ốp các tòa nhà, trang trí nội thất. 
Nhật Quang