(1) Việc mở rộng và hiệu suất của lĩnh vực ứng dụng tấm thép chịu mài mòn xử lý bề mặt
Hầu hết các tấm thép chống mài mòn được xử lý bề mặt đều là tấm thép chống mài mòn mạ Zn. Năm 2008, sản lượng thép tấm chịu mài mòn mạ Zn của Nhật Bản là 15 triệu tấn, trong đó 77% là thép tấm chịu mài mòn Zn mạ nóng. Tấm thép chống mài mòn mạ Zn được sử dụng trong ô tô, xây dựng, thiết bị và các lĩnh vực khác, một nửa trong số đó được sử dụng trong ô tô.
Từ những năm 1980, tấm thép chịu mài mòn mạ nóng 55%Al-Zn đã được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản. Ở vùng ven biển nơi muối biển có ảnh hưởng lớn, khả năng chống ăn mòn của tấm thép mạ Al giảm. Kết quả ăn mòn phơi nhiễm lâu dài cho thấy tấm thép chịu mài mòn phủ Zn tạo ra vết đỏ do tiêu thụ Zn, trong khi tấm thép chịu mài mòn phủ 5%Al và 55%Al-Zn duy trì khả năng chống ăn mòn. và thay thế chức năng chống ăn mòn. Cấu trúc kim loại của lớp phủ 55%Al-Zn là có pha giàu Zn chứa b-Zn nằm giữa các hạt giàu Al sơ cấp. Townsend chỉ ra rằng ở giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn tiếp xúc, pha giàu Zn hòa tan trước tiên, cho thấy tác dụng bảo vệ chống ăn mòn thay thế. Trong giai đoạn ăn mòn tiếp xúc sau này, pha giàu Al đóng vai trò chống ăn mòn. Cơ chế chống ăn mòn này còn được thể hiện ở sự ăn mòn cuối của tấm thép chịu mài mòn phủ Zn và tấm thép chịu mài mòn phủ 55% Al-ZN. Theo dữ liệu nghiên cứu, trong thí nghiệm phơi nhiễm dài hạn, độ giãn nở lớp phủ (ăn mòn tuyến tính) của tấm thép chịu mài mòn phủ Al-Zn 55% bắt đầu từ mặt cuối của mẫu thử trong thời gian phơi nhiễm ban đầu là lớn hơn và Tốc độ ăn mòn giãn nở lớp phủ của tấm thép chịu mài mòn phủ Zn lớn hơn ở giai đoạn tiếp xúc sau. Ở giai đoạn tiếp xúc ban đầu, pha giàu Zn của tấm thép chịu mài mòn được phủ 55% Al-Zn hòa tan ở bề mặt tiếp xúc giữa lớp phủ và lớp phủ, do đó quá trình ăn mòn diễn ra nhanh chóng từ mặt cuối của mẫu thử vào bên trong. Khi quá trình ăn mòn tiến đến một khoảng cách nhất định, tốc độ ăn mòn sẽ giảm khi khoảng cách từ cực âm tăng lên. Sau khi tấm thép chịu mài mòn phủ Zn bị ăn mòn, diện tích catốt tăng lên do không còn pha giàu Al và quá trình ăn mòn vẫn tiếp tục.
Để nâng cao khả năng chống ăn mòn của tấm thép chống mài mòn phủ 5% Al-ZN, loạt tấm thép phủ hợp kim 6%-11% Al-3%-Mg-Zn với 3% Mg đã được phát triển. Việc bổ sung Mg vào 6%Al-Zn đã kéo dài thời gian hình thành rỉ sét đỏ và ảnh hưởng của Mg đến khả năng chống ăn mòn cũng được xác nhận trong các mẫu tiếp xúc với khí quyển. Không tìm thấy ZnO trong các sản phẩm ăn mòn được tạo ra trong thí nghiệm phơi nhiễm loạt tấm thép chịu mài mòn này ở khu vực ven biển. Các sản phẩm ăn mòn được hình thành và tích lũy do ăn mòn tiếp xúc đã ức chế đáng kể phản ứng catốt. Tuy nhiên, ZnO trong các sản phẩm ăn mòn của tấm thép chịu mài mòn mạ Zn có tính chất bán dẫn và không thể ức chế phản ứng catốt của REDOX. Không phát hiện thấy ZnO trong sản phẩm ăn mòn của tấm thép chịu mài mòn được phủ 3% Mg, điều này phù hợp với kết quả thí nghiệm trên.
Từ những năm 1980, thép chống mài mòn chống vân tay và thép chống mài mòn được bôi trơn được phủ khoảng 1 màng hữu cơ trên màng da crom và thép phủ khoảng 20 màng hữu cơ, thép chống mài mòn được phủ trước mà không cần quá trình phủ đã được thương mại hóa và sử dụng rộng rãi. Sau đó, Đạo luật RoHS (Quy định hạn chế sử dụng một số chất độc hại) cấm sử dụng P, Cr6+ và Cd6+ trong thiết bị điện và điện tử có hiệu lực vào năm 2006, thúc đẩy quá trình điều trị không có CR. Các đặc tính hiệu suất của tấm thép chống mài mòn được phủ trước là khả năng chống ăn mòn, khả năng xử lý cao, khả năng chống khuyết tật bề mặt, chống ô nhiễm, đặc tính kháng khuẩn, hấp thụ nhiệt, tản nhiệt, v.v. Những đặc tính này chủ yếu được xác định bởi các đặc tính của màng phủ .
(2) Không có quy trình xử lý Cr
Trong những năm gần đây, khái niệm bảo vệ môi trường trái đất, ngăn ngừa ô nhiễm và xây dựng một xã hội tái chế ngày càng trở nên mạnh mẽ và yêu cầu về vật liệu để giảm tải cho môi trường ngày càng cao hơn. Ở Châu Âu, Pháp lệnh RoHS dành cho thiết bị điện và điện tử dưới dạng luật của Liên minh Châu Âu đặt ra giá trị tối đa cho phép của P, Hg, Cr6+ và Cd6+ và hai hợp chất hữu cơ ở mức 1000ppm và bất kỳ sản phẩm nào vượt quá giá trị này sẽ bị cấm bán ở khu vực EU. Nghị định ELV về phế liệu phương tiện giao thông nghiêm cấm sử dụng P, Hg, Cr6+ và Cd6+.
Theo nhận định quy trình xử lý cromat sẽ tạo ra tình trạng Cr{0}} có hại, Nhật Bản bắt đầu khám phá công nghệ xử lý cromat thay thế từ những năm 1970, vì chưa tìm ra phương pháp hiệu quả nào nên quy trình xử lý cromat vẫn được sử dụng. Tuy nhiên, nghiên cứu về biện pháp đối phó đã được đẩy nhanh sau khi luật nói trên được ban hành và công nghệ xử lý không chứa CR ở Nhật Bản đã được phát triển hoàn chỉnh khi luật có hiệu lực.
Quá trình điều trị không chứa Cr vẫn có thể duy trì chức năng rào cản và chức năng tự phục hồi của màng da được điều trị bằng cromat. Cơ chế xử lý không chứa CR là sử dụng màng nhựa hữu cơ nhỏ hơn vài micron để đảm bảo chức năng rào cản, sử dụng chất ức chế để đảm bảo khả năng chống ăn mòn và thêm chất liên kết silane để cải thiện độ bám dính giữa màng nhựa hữu cơ và lớp oxit kim loại và lớp phủ. Khả năng chống ăn mòn của tấm thép chống mài mòn được phủ composite hữu cơ không chứa CR chức năng cao về cơ bản có thể so sánh với tấm thép chống mài mòn được xử lý bằng cromat.
Hiện nay, việc xử lý hóa học của các nhà máy thép Nhật Bản về cơ bản là không có CR. Trong tương lai, cần phát triển hơn nữa màng da có khả năng tự sửa chữa và chống ăn mòn tốt hơn. Phương pháp do Araki đề xuất nhằm biến đổi về mặt hóa học màng đơn phân tử tự tổ chức của ankan-mertan với các hợp chất silane để tạo thành polyme nhị phân, có thể thu được khả năng chống ăn mòn cao với màng dày vài nanomet, rất đáng được chú ý.
