一, Con đường phá hủy kép của ăn mòn hóa học
1. Tác dụng bào mòn oxy hóa của nước tẩy
Natri hypoclorit (NaClO), là chất oxy hóa mạnh, có cơ chế ăn mòn kép:
Oxy hóa trực tiếp: Các ion ClO ⁻ có thể xuyên qua màng oxit trên bề mặt kim loại và phản ứng với nền sắt tạo ra FeCl ∝ và FeOCl, dẫn đến sự hòa tan bề mặt kim loại. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ngâm thép không gỉ 440C trong dung dịch natri hypoclorit 5% dẫn đến tốc độ ăn mòn là 0,8g/m2 · h trong vòng 24 giờ, vượt xa mức 0,02g/m2 · h trong môi trường thông thường.
Thẩm thấu ion clorua: Các ion Cl⁻ có bán kính nhỏ (181pm) dễ dàng xuyên qua màng thụ động và tích tụ ở ranh giới hạt, hình thành các hố ăn mòn rỗ. Đối với thép Damascus có cấu trúc phân lớp, sự chênh lệch tiềm năng giữa các lớp thép có độ cứng khác nhau sẽ làm trầm trọng thêm sự ăn mòn cục bộ, dẫn đến hư hỏng ưu tiên của các bề mặt kết cấu.
2. Ăn mòn khác biệt của chất axit
Quá trình tẩy chua là một bước quan trọng trong quá trình sản xuất dao Damascus, nhưng việc sử dụng không đúng cách có thể dẫn đến hậu quả thảm khốc
Các axit yếu (như axit citric và axit photphoric): Rửa bằng axit thông thường sẽ kiểm soát khả năng oxy hóa khử của Fe ³ ⁺/Fe ² ⁺, cho phép lớp thép mềm (có hàm lượng carbon 0,3% -0,6%) bị ăn mòn ưu tiên, trong khi lớp thép cứng (có hàm lượng carbon 0,8% -1,2%) vẫn giữ được độ bóng kim loại, tạo thành sự tương phản giữa sáng và tối. Nhưng nếu nồng độ axit vượt quá tiêu chuẩn (chẳng hạn như axit clohydric vượt quá 15%) hoặc thời gian ngâm quá lâu (hơn 30 phút), lớp thép cứng cũng sẽ bị ăn mòn quá mức, dẫn đến kết cấu bị mờ hoặc thậm chí lớp thép bị bong tróc.
Axit mạnh (như axit sulfuric và axit nitric): Axit mạnh với nồng độ vượt quá 50% có thể làm hỏng trực tiếp liên kết luyện kim giữa các lớp thép. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc ngâm các mẫu thép Damascus trong axit nitric 65% trong 5 phút sẽ làm giảm 67% lực liên kết giữa các lớp và quan sát bằng kính hiển vi cho thấy vết nứt ranh giới hạt.
2, Thiệt hại nghiêm trọng ở cấp độ kết cấu vật chất
1. Thu gọn hệ thống kết cấu
Giá trị cốt lõi của dao Damascus nằm ở cấu trúc-lớp ba chiều của nó:
Kết cấu rèn: Cấu trúc tinh thể Wosted được hình thành bằng cách gấp và rèn (thường là 16-32 lớp), với độ cứng chênh lệch lên tới 2-3 đơn vị HRC. Sự không đồng nhất ở cấp độ vi mô này là cơ sở của quá trình rửa và phát triển axit, nhưng nó cũng là điểm đột phá của sự ăn mòn.
Khuếch tán ăn mòn: Khi thuốc tẩy hoặc axit mạnh xâm nhập vào lớp xen kẽ sẽ ưu tiên ăn mòn các tạp chất mangan sunfua (cỡ 2-5 μm) trong lớp thép mềm, hình thành các nguồn vết nứt vi mô. Quan sát kính hiển vi điện tử cho thấy mật độ vết nứt tại bề mặt tiếp xúc của lớp thép được xử lý bằng natri hypoclorit tăng lên 40 lần.
2. Suy giảm tính chất cơ học
Tác động của sự ăn mòn đến hiệu suất của dụng cụ là có tính hệ thống:
Mất độ cứng: Các sản phẩm ăn mòn (như Fe ₂ O ∝, FeCl ∝) có thể tích gấp 2-3 lần so với kim loại ban đầu, có thể gây ra sự tập trung ứng suất giữa các lớp. Độ cứng Vickers của thép Damascus bị ăn mòn bởi axit clohydric giảm từ HV620 xuống HV480, giảm 22,6%.
Giảm độ bền: Sự suy yếu của ranh giới hạt do ăn mòn dẫn đến giảm độ bền va đập. Thử nghiệm va đập rãnh khía Charpy V-tiêu chuẩn cho thấy năng lượng hấp thụ của mẫu bị ăn mòn giảm từ 45J xuống 28J và kiểu gãy thay đổi từ gãy dẻo sang gãy đứt.
3, Hệ thống tiêu chuẩn bảo vệ ngành
1. Tiêu chuẩn vệ sinh và bảo trì
Chất tẩy rửa trung tính: Nên sử dụng chất tẩy rửa kiếm chuyên dụng có độ pH 5,5-7,5, tránh sử dụng thuốc tẩy clo hoặc chất tẩy rửa có tính axit.
Chất liệu lau: Phải sử dụng vải sợi siêu mịn (đường kính dây nhỏ hơn hoặc bằng 0,1denier) và tránh vải cotton (đường kính sợi 10-20 μ m) hoặc nỉ len (có thể chứa lưu huỳnh)
Quá trình sấy khô: Sau khi làm sạch cần thổi khô bằng khí nén (áp suất Nhỏ hơn hoặc bằng 0,2MPa) hoặc đặt vào lò sấy silicon (độ ẩm Nhỏ hơn hoặc bằng 30% RH) trong 24 giờ.
2. Kiểm soát môi trường lưu trữ
Quản lý độ ẩm: Độ ẩm tương đối phải được kiểm soát trong khoảng 40% -60% và có thể sử dụng bộ điều khiển độ ẩm điện tử để liên kết máy hút ẩm.
Chất liệu cách nhiệt: Lớp lót bên trong của vỏ phải làm bằng vải phủ polytetrafluoroethylene (PTFE), tránh sử dụng da (có khả năng hút ẩm đến 15%) hoặc nhung (có thể chứa thuốc nhuộm axit).
Công nghệ đóng gói: Để bảo quản-lâu dài, bạn nên sử dụng màng chống gỉ pha hơi (VCI), chất ức chế ăn mòn dễ bay hơi của màng này có thể tạo thành màng bảo vệ có kích thước nano trên bề mặt kim loại.
3. Sửa chữa đạt tiêu chuẩn kỹ thuật
Sửa chữa một phần: Đối với các vết ăn mòn nhỏ, có thể sử dụng phương pháp đánh bóng điện phân, sử dụng chất điện phân gốc photphat (nồng độ 10%), điện áp được điều khiển ở mức 5V và thời gian không quá 3 phút.
Đúc lại tổng thể: Ăn mòn nghiêm trọng đòi hỏi phải tái cấu trúc kết cấu nhiều lớp bằng công nghệ hàn chùm tia điện tử (mật độ năng lượng 10 ⁶ W/cm 2) để đảm bảo liên kết luyện kim giữa các lớp thép mới và cũ.
Tái tạo kết cấu: Sau khi sửa chữa, các thông số kết cấu cần được phát hiện bằng kính hiển vi đồng tiêu laser (độ phân giải 0,1 μ m) để đảm bảo độ lệch Nhỏ hơn hoặc bằng 5% so với thiết kế ban đầu.
4, Tiêu chuẩn kỹ thuật xác định tính xác thực
Dao Damascus giả trên thị trường thường được rèn bằng phương pháp khắc axit và có thể nhận dạng bằng các phương pháp sau:
Kiểm tra kim loại: Có thể nhìn thấy các đường dòng rèn rõ ràng giữa các lớp của sản phẩm chính hãng và chỉ có vết ăn mòn xuất hiện trên bề mặt của sản phẩm được khắc axit.
Độ dốc độ cứng: Độ cứng của sản phẩm chính hãng thay đổi định kỳ dọc theo hướng độ dày lớp (Δ HRC Lớn hơn hoặc bằng 1,5) và độ cứng của sản phẩm được khắc axit là đồng nhất.
Hành vi ăn mòn: Tốc độ ăn mòn của sản phẩm chính hãng trong dung dịch NaCl 5% Nhỏ hơn hoặc bằng 0,05g/m2 · h, trong khi các sản phẩm ăn mòn axit có thể đạt tới 0,3g/m2 · h.
