BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
CẤP BỘ NĂM 2011
Đề tài:
NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BỀ MẶT
TẠO LỚP MEN HỆ COBALT CHỊU AXIT TRÊN CHI TIẾT THÉP
Ký hiệu: 01.11.HT/HĐ-KHCN
Chủ nhiệm đề tài: Lục Vân Thương
9152
Hà Nội, 12-2011
i

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA iv
DANH SÁCH HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU v
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 2
1.1. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của Đề tài 2
1.1.1. Tính cấp thiết của Đề tài 2
1.1.2. Mục tiêu nghiên cứu của Đề tài 2
1.2. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu 2
1.2.1. Đối tượng nghiên cứu 2
1.2.2. Phạm vi nghiên cứu 2
1.2.3. Nội dung nghiên cứu 2
1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 3
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 3
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 11
1.4. Kết luận chương 1 16
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 18
2.1. Khái niệm về men 18

3.2.1. Chuẩn bị mẫu 57
3.2.1.1. Gia công mẫu 57
3.2.1.2. Làm sạch mẫu chi tiết 57
3.2.2. Tráng men 60
3.2.2.1. Dụng cụ tráng men 60
3.2.2.2. Các bước tráng men 60
3.2.2.3. Kiểm tra và xử lý chi tiết sản phẩm tráng lại 62
3.2.3. Sấy, nung chi tiết 62
3.2.3.1. Sấy chi tiết 62
3.2.3.2. Nung chi tiết 63
iii

3.2.4. Kiểm định chất lượng men 65
3.3. Kết luận chương 3 65
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 67
4.1. Chế tạo men phủ chi tiết sắt 67
4.1.1. Tính toán lựa chọn bài phối trộn men 67
4.1.2. Chế tạo men 70
4.2. Thực nghiệm tráng men lên chi tiết 71
4.2.1. Chuẩn bị 71
4.2.1.1. Dụng cụ và thiết bị 71
4.2.1.2. Chuẩn bị men 72
4.2.1.3. Chuẩn bị chi tiết mẫu 73
4.2.2. Tráng men lên chi tiết mẫu 77
4.2.3. Nung chi tiết 78
4.2.4. Kết quả 79
4.3. Kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm 80
4.4. Kết luận chương 4 81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

Hình 7. a) Bộ khuấy trộn; b) Silo chứa hóa chất 14
Hình 8. Ống nối khí thải 14
Hình 9. Lò phản ứng 15
Hình 10. Biểu đồ phạm vi trạng thái của men 26
Hình 11. Độ bền chống cào, rạch 30
Hình 12. Ảnh hưởng của các oxyt thêm vào men chì Bor đến độ bền khi mài 31
Hình 13. Ảnh hưởng c
ủa các phụ gia đối với độ dẫn điện 33
Hình 14. Phương pháp frit 38
Hình 15. Ảnh một loại Frit 39
Hình 16. Một khối men bị chảy lỏng 41
Hình 17. Minh hoạ cách xác định hiện tượng thấm ướt của men 44
Hình 18. Bể chứa cánh khuấy 51
Hình 19. Máy nghiền 51
Hình 20.a) Lò quay; b) Lò buồng 52
Hình 21. Máy nghiền bi 52
Hình 22. Thiết bị sàng 53
Hình 23. Nguyên liệu thô 71
Hình 24. Men bán thành phẩm 71
Hình 25. Men thành phẩm 71
Hình 26. Pha chế men 72
Hình 27. Chi tiế
t mẫu ống nối thẳng 73
Hình 28. Chi tiết mẫu côn thu 73
vi

Hình 29. Chi tiết mẫu sau khi gia công chế tạo 74
Hình 30. Quá trình tẩy dầu làm sạch chi tiết 74
Hình 31. Dùng giấy ráp đánh bóng chi tiết 75
Hình 32. Ngâm trong dung dịch axit 75


1

MỞ ĐẦU

Hàng năm ở nước ta nhu cầu sử dụng các sản phẩm thép tráng men là
rất lớn. Đặc biệt là những sản phẩm thép tráng men dùng trong môi trường
axit đậm đặc và trong môi trường có tính ăn mòn hoá học cao. Những sản
phẩm này hiện nay chủ yếu là nhập từ nước ngoài.
Men dùng để tráng lên thép dùng trong môi trường axit là loại men có
tính chịu axit hay còn gọi là men chịu axit. Loại men này được phối liệu từ rất
nhiều loại hoá ch
ất kết hợp với nhau: Quắc zit, Tràng thạch, Đá vôi, Soda và
một số chất khác.
Ở nước ta chưa có cơ sở nào sản xuất chính thức về loại men này, vì
vậy việc nghiên cứu xây dựng bài phối liệu men dùng để tráng lên nền thép
dùng trong môi trường axit ở trong nước, từng bước có khả năng thay thế
được các chế phẩm nhập ngoại phục vụ cho các nhu cầu sản xuất trong các cơ
sở sả
n xuất thuốc nổ, khai khoáng (tuyển khoáng) được đặt ra và đã được tiến
hành thực hiện nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm – Viện Nghiên cứu Cơ khí
với đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu triển khai công nghệ xử lý bề mặt tạo
lớp men hệ Cobalt chịu axit trên chi tiết thép”.



2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

nước.


3

- Nghiên cứu đặc tính các loại men Cobalt đối với một số vật liệu chế
tạo chi tiết máy thông dụng.
- Tính toán lựa chọn các thông số cho quá trình tạo men Cobalt từ các
loại vật liệu khác nhau.
- Tạo men Cobalt trên một số loại chi tiết thông dụng đang được sử
dụng tại Việt nam.
- Nghiên cứu thiết lập QTCN cụ thể tạo ra loại men Cobalt thông dụng.
1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở nước ta, công nghệ men sắt đã được ứng dụng trong một số công ty
chuyên sản xuất sản phẩm đồ gia dụng như:
- Công ty Cổ phần Sắt tráng men - Nhôm Hải Phòng là doanh nghiệp
hàng đầu trong cả nước về sản xuất các mặt hàng Nhôm, Nhôm lá,
Sắt tráng men, Men và inox.
- Công ty Cổ phần Kim Khí Thăng Long chuyên sản xuất, kinh doanh
các sản phẩm kim khí gia dụng và chi tiết cho các ngành công
nghiệp khác từ kim loại tấm lá mỏng bằ
ng công nghệ đột dập. Sau
đó sản phẩm được bảo vệ và trang trí bề mặt bằng công nghệ Mạ,
Men, Sơn, Ðánh bóng và nhiều công nghệ tiên tiến khác.
Hiện nay việc sản xuất men sắt chủ yếu phục vụ cho công nghệ tráng
men các đồ gia dụng như bát sắt, ca sắt, khay sắt, chậu sắt, và một số dụng cụ
y tế. Tất cả các sản phẩm này có chiều dày rất mỏng, công ngh
ệ thì đã được
hoàn thiện từ lâu.

n cản việc vi khuẩn cấy và phát triển cũng như mốc và
dơ bẩn.
+ Trơ đối với các hóa chất, không hấp thụ mùi và không tạo ra những
chất có hại
- Dễ dàng làm sạch
+ Không cần bảo dưỡng một cách đặc biệt
- Bề ngoài
+ Có thể tạo mầu sắc đa dạng, có thể làm bóng, mờ.
+ Bề mặt nhẵn, đều tuyệt vời.


5

- Bền mầu
+ Mầu sắc tồn tại bền lâu, rực rỡ và sáng chói với thời gian, nhất là
dưới hiệu ứng ánh sáng, tia tử ngoại và các tác nhân không khí.
- Không gây ô nhiễm đối với môi trường
+ Men là một sản phẩm tự nhiên và thân thiện với môi trường, hoàn
toàn có khả năng tái chế.
+ Enamel /Men được chế tạo từ thành phần chính là ô xít silicon (SiO
2
)
khoảng (45-55%) và nhiều thành phần khác như: Al
2
O
3
(3-5%), B
2
O
3

quy trình sản xuất.
Để có thể tráng men tốt thì cần thiết phải sử dụng loại thép làm lõi phù
hợp. Sau đây là yêu cầu thép tráng men theo tiêu chuẩn Châu Âu:
- Thành phần hóa học:
EN10025 C [%] Mn [%] P [%] S [%] Si [%]
S235J 0.17 1.40 0.035 0.035
S275J 0.18 1.50 0.035 0.035



6

- Các tính chất cơ học (theo tiêu chuẩn EN10025):
EN10025 Lực uốn
Re [MPa]
Lực kéo
Rm [MPa]
<3mm
Lực kéo
Rm [MPa]
>3mm
Độ giãn
dài A80
[%]
<3mm
Độ giãn
dài A80
[%]
>3mm
S235J 235 360-510 340-470 21 25

SO
4
(70÷96%)
- Ống thép phủ men chịu axit (91T01)


7

TT Kích thước danh nghĩa
φ
n
x t (PN10)
Số lượng
1 ND25 x L100
φ33.7 x 3.6
05
2 ND25 x L150
φ33.7 x 3.6
10
3 ND25 x L200
φ33.7 x 3.6
10
4 ND25 x L250
φ33.7 x 3.6
10
5 ND25 x L300
φ33.7 x 3.6
04
6 ND25 x L1000
φ33.7 x 3.6

04
17 ND50 x L200
φ33.7 x 3.6
04
18 ND50 x L1000
φ60.3 x 3.6
04
19 ND50 x L2000
φ60.3 x 3.6
02
20 ND80 x L150
φ88.9 x 5.6
04
21 ND80 x L200
φ88.9 x 5.6
04
22 ND80 x L250
φ88.9 x 5.6
04
23 ND250 x L1000
φ273 x 10
02


8
Hình 1. Ống thép phủ men chịu axit (91T01)


a 01
7 ND250 315
φ273 x 10
b 02
8 ND450
φ457 x 10
b 02


9


Hình 2. Cút 90
o
thép phủ men chịu axit

- Các ‘TÊ’ thép phủ men chịu axit
TT Đường kính danh
nghĩa
C
φ
n
x t (PN10)
Số lượng
(cái)
1 ND25 180
φ33.7 x 3.6
05
2 ND40 210
φ48.3 x 3.6

12 400 250 450 (275) 01 (02)
13 500 250 600 (300) 01
14 800 450 750 (350) 01 

11


Hình 4. ‘Đột thu’ thép phủ men chịu axit
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Rất khó xác định chính xác khi nào nghề đồ gốm ra đời, người ta cho
rằng nghề gốm bắt đầu tại vùng Trung Đông và Ai Cập khoảng 4500 - 4000
năm TCN. Khoảng 4000 - 3000 năm TCN đã hình thành một số trung tâm
gốm ở vùng này.
Thời Trung Cổ ở Châu Âu đã có những trung tâm rất lớn sản xuất đồ
gốm như Faenza ở Ý (từ đó dó danh từ faience hay còn g
ọi là sành), hay
Mallorca là một hòn đảo ở Địa Trung Hải (từ đó có tên mặt hàng majolica,
cũng có nghĩa là sành.
Ở Châu Âu mãi đến năm 1709, một người Đức là Johann Friedrich
Bottger đã sản xuất được đồ sứ giống đồ sứ Trung Quốc. Năm 1759 người
Anh Josial Wedgwood sản xuất được sành dạng đá (một loại sành có xương
mịn, trắng, kết khối tương đối tốt, chất lượng hơn hẳn sành thông th
ường tuy
chưa bằng đồ sứ). Trong ¼ cuối cùng của thế kỷ 18 sành dạng đá đã đẩy lùi
mặt hàng majolica. Trong thế kỷ 19 ở châu Âu mặt hàng này thay thế cho đồ
sứ đắt tiền.
Ngày nay, việc tạo men trên bề mặt của các chi tiết thép, gang hay hợp



13

hơn hẳn các loại phim tráng kim, phim phủ bột và phim phủ màu thông
thường đang có mặt trên thị trường.
Trên phương diện công nghiệp, men được sử dụng thông dụng như là
một biện pháp bảo vệ cho các loại vật liệu thép (thép và gang) thường bị hư
hỏng nhanh, bị han gỉ và ăn mòn: việc tráng men bảo vệ chúng kịp thời, tránh
được chi phí cao cho việc bảo dưỡng và thay thế.
Trong những năm gần đây nhữ
ng ứng dụng của men đã phát triển mở
rộng đối với cả những sản phẩm có tính chất bề mặt ít bị ăn mòn hơn (nhôm,
đồng, inox): nhằm khẳng định giá trị mỹ thuật và giá trị ứng dụng, và ngoài ra
cũng là một biện pháp bảo vệ cho những vật liệu này. Vì những lý do đó men
phủ lên chi tiết thép ngày càng được sử dụng rộng rãi trong gia đình: từ chảo
rán
đến những dụng cụ nhà bếp, từ đồ vệ sinh đến các thiết bị điện tử và
những tấm kết cấu trong xây dựng, hệ thống trao đổi nhiệt, lò phản ứng và tầu
thuyền,
+ Thiết bị tráng men đã được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa học
được hơn một thế kỷ và giữ vai trò quan trọng cho sự phát triển của ngành.
Phạm vi của thiết bị
được sử dụng là rất rộng và bao gồm trong các lò phản
ứng, xử lý và bồn chứa, cột, bộ lọc, máy sấy, bộ trao đổi nhiệt, ống nước và
nhiều hơn nữa.
Men được sử dụng rộng rãi cho các Silo và bồn chứa trong ngành công
nghiệp: cung cấp tiện ích bảo vệ chống ăn mòn và mài mòn, chống cháy và
tấn công bằng axit và các chất gây ô nhiễm môi trường.


1.4. Kết luận chương 1
- Ý nghĩa và tính cấp thiết: Hiện nay việc sản xuất men phủ lên bề mặt
chi tiết sắt thép chủ yếu phục vụ cho công nghệ tráng men các đồ gia dụng
như bát sắt tráng men, ca sắt tráng men, khay sắt tráng men, chậu sắt tráng
men, và một số dụng cụ y tế. Tất cả các sản phẩm này có chiều dày rất mỏng
(
≤ 1mm), công nghệ thì đã được hoàn thiện từ lâu. Vì vậy việc nghiên cứu chế
tạo loại men phủ và nung thành phẩm chi tiết thép có chiều dày lớn (3-6mm)
là rất cần thiết.
- Nhu cầu của công nghiệp: Trong những năm gần đây những ứng dụng
của men đã phát triển mở rộng đối với cả những sản phẩm có tính chất bề mặt
ít bị ăn mòn hơn (nhôm, đồng, inox): nh
ằm khẳng định giá trị mỹ thuật và giá
trị ứng dụng, và ngoài ra cũng là một biện pháp bảo vệ cho những vật liệu
này. Vì những lý do đó men ngày càng được sử dụng rộng rãi trong gia đình
và công nghiệp: từ chảo rán đến những dụng cụ nhà bếp, từ đồ vệ sinh đến
các thiết bị điện tử và từ những đường ống vận chuyển hóa chất đế
n những
tấm kết cấu trong xây dựng hệ thống trao đổi nhiệt, lò phản ứng và tầu
thuyền,
- Mục tiêu, nhiệm vụ của Đề tài: Trên cơ sở công nghệ đã được tìm
hiểu tại PTN TĐ và với nguyên vật liệu được sử dụng trong nước, nghiên cứu
tính toán xác lập các bài phối liệu tạo men, thiết kế và chế tạo sản phẩm men
hoàn chỉnh tương ứng v
ới từng chủng loại chi tiết phục vụ quá trình phủ bề


17

mặt, thiết lập Quy trình công nghệ nâng cao chất lượng lớp tráng men đối với

2.2.2. Phân loại theo cách sản xuất men
a) Men sống (thường gọi là men)
b) Men frit