Nghiên cứu tác động ăn mòn của Khladon114B2.VN đến vật liệu thép không gỉ Inoxsus 304

Nghiên cứu khoa học công nghệ

NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG ĂN MỊN CỦA KHLADON-114B2.VN
ĐẾN VẬT LIỆU THÉP KHƠNG GỈ INOXSUS 304
Hồng Anh Tuấn1*, Đinh Thế Dũng1, Nguyễn Thu Hương1, Nguyễn Viết Thắng2
Tóm tắt: Bài báo tập trung nghiên cứu, khảo sát tác động của chất dập lửa Khladon114B2.VN (1,2-dibromo tetrafluoroethane) đến vật liệu thép không gỉ - Vật liệu chủ yếu để
chế tạo hệ thống dập lửa chữa cháy trên các máy bay quân sự. Kết quả nghiên cứu, khảo
sát đã khẳng định chất Khladon-114B2.VN do nhóm nghiên cứu chế tạo được khơng gây
tác động ăn mịn đến vật liệu của hệ thống dập lửa trên máy bay. Kết quả khảo sát cho
thấy, chất Khladon-114B2.VN khơng gây ăn mịn đến vật liệu thép inox, tốc độ ăn mòn
inox của chất Khladon-114B2.VN tính tốn theo phương pháp Taflen khoảng
0,0042mm/năm.
Từ khóa: Ăn mịn; chất dập lửa Khladon; Điện hóa.

I. MỞ ĐẦU
Chất Khladon-114B2.VN với danh pháp khoa học 1,2-dibromo tetrafluoroethane (C2Br2F4) là
một dẫn xuất hợp chất fluoro, được biết đến dưới tên mã R-114B2 và Halon 2402, danh pháp của
Nga là Хладон-114В2. 1,2-Dibromo tetrafluoroethane là một chất lỏng không màu, tỷ trọng
2,180 g/cm3 ở 20°C, không tan trong nước, nhiệt độ sôi 47,2 °C. R-114B2 được sử dụng trong
các hệ thống chữa cháy bởi rất dễ bay hơi và khả năng dập lửa với hiệu quả cao.
Chất Khladon-114B2.VN được tổng hợp giống Хладон-114В2 của Nga sản xuất, sử dụng
làm chất dập lửa trên máy bay quân sự do Nga sản xuất. Chất Halon 2402 được nạp vào hệ thống
dập lửa của máy bay, có chức năng bảo vệ, dập tắt đám cháy ở khoang động cơ của máy bay khi
làm việc [1, 2]. Vật liệu chế tạo hệ thống chữa cháy chủ yếu là các thép khơng gỉ [3]. Các tài liệu
khơng thấy nói về tính ăn mịn của R-114B2 tinh khiết. Hợp chất Khladon-114B2.VN là chất
không tan trong nước. Tuy nhiên, trong thành phần Khladon-114B2.VN có thể có lượng vết các
axit HBr, HF là tác nhân gây ăn mòn. Do nguyên nhân trên, q trình nghiên cứu khảo sát đánh
giá ăn mịn của vật liệu kim loại tiến hành bằng phương pháp khảo sát khả năng ăn mòn dung
dịch nước chiết chất Khladon-114B2.VN [ 5-7]. Qua đó, cần đánh giá mức độ xâm thực gây ăn
kim loại khi ngấm ẩm.
Trong bài báo này, nhóm tác giả tập trung nghiên cứu khảo sát tác động của chất Khladon114B2.VN (1,2-dibromo tetrafluoroethane) đến vật liệu thép không gỉ (inox) được sử dụng trong

hệ thống dập lửa máy bay quân sự.
II. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Chuẩn bị dung dịch nghiên cứu
Dung dịch cho các nghiên cứu ăn mòn được chuẩn bị như sau:
Cho 100 ml nước cất vào cốc thủy tinh 500 ml; Cho tiếp 300 ml 1,2-Dibromotetrafluoroethane, đậy kín. Khuấy từ với tốc độ 500 vòng/phút trong 4 giờ; Cho hỗn hợp vào bình
chiết, tách lấy phần nước, lọc qua giấy lọc băng xanh, thu được dung dịch, gọi là dung dịch
nghiên cứu, chia thành 3 phần bằng nhau sử dụng cho các nghiên cứu ăn mòn.
2.2. Điện cực nghiên cứu
Điện cực làm việc sử dụng trong các phép đo ăn mòn điện hóa được chế tạo vật liệu thép
khơng gỉ lấy trên máy bay. Mẫu kim loại được phân tích thành phần, kết quả phân tích được giới
thiệu trong phần sau. Diện tích làm việc 1 cm2. Điện cực được mài nhẵn bề mặt bằng các loại
giấy nhám số lần lượt từ 400, 800, 1000, 1500 và 2000. Sau đó được rửa sạch bằng nước cất.
Điện cực đối Pt, điện cực so sánh là calomen bão hịa (SCE). Có cầu điện ly hạn chế khơng

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN qn sự, Số 72, 04 - 2021

89


Hóa học & Mơi trường

cho ion Cl- khuếch tán vào bình đo.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp đo điện thế ăn mòn theo thời gian: Điện cực được ngâm trong dung dịch
nghiên cứu, đo biến đổi điện thế ăn mòn theo thời gian;
Phương pháp tổng trở điện hóa: Tần số từ 100 kHz đến 10 mHz, tại điện thế ăn mòn, biên độ
15 mV;
Phương pháp phân cực gần: Vận tốc 0,1 mV/s, khoảng quét ± 15 mV quanh điện thế ăn mịn.
Các phép đo điện hóa được thực hiện trên thiết bị Máy đo điện hóa biologic đa kênh VSP300,
hãng Biologic, Pháp;

Phương pháp phân tích thành phần kim loại: Phân tích nhanh thành phần kim loại bằng
phương pháp EDX trên hệ thiết bị đầu dò tán xạ năng lượng tia X (EDX) X-Act hãng Oxford Mỹ, kết hợp hiển vi điện tử quét JSM-6510LV Hãng Jeol - Nhật Bản;
Phương pháp chụp ảnh SEM: Ảnh bề mặt của mẫu trước và sau khi ăn mòn được quan sát
bằng hiển vi điện tử quét JSM-6510LV Hãng Jeol - Nhật Bản.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Phân tích mẫu thép khơng gỉ hệ thống dập lửa máy bay

Hình 1. Phổ EDX của mẫu thép không gỉ.
Mẫu vật liệu thép của hệ thống dập lửa máy bay được phân tích nhanh bằng phổ EDX. Kết
quả phân tích nhanh bằng phương pháp EDX được ghi trong bảng 1.
Bảng 1. Thành phần kim loại của mẫu thép không gỉ.
Nguyên tố
Cr
Fe
Ni
C
Si
O
Al
Total

90

Line Type
L series
L series
L series
K series
K series
K series

K series

Thành phần khối lượng
(Wt %)
23,44
66,18
8,96
0,071
0,19
0,25
0,04
99,131

Thành phần nguyên tử
(At %)
23,90
65,68
8,09
0,357
0,48
1,05
0,08
99,637

H. A. Tuấn, …, N. V. Thắng, “Nghiên cứu tác động ăn mịn … thép khơng gỉ Inoxsus 304.”


Nghiên cứu khoa học cơng nghệ

Thành phần chính của mẫu hợp kim thép khơng gỉ là sắt, crom, niken, ngồi ra cịn có mặt

của một số tạp chất như Si, C, O. Giá trị trung bình thành phần các nguyên tố trong mẫu được thể
hiện trong bảng 1.
Kết quả phân tích nhanh mác thép hệ thống dập lửa máy bay bằng phổ EDX cho kết quả
tương đương mác thép inox sus304.
3.2. Ăn mịn thép khơng gỉ trong dung dịch nước chiết Khladon-114B2.VN
3.2.1. Điện thế ăn mòn
Biến thiên điện thế ăn mịn của mẫu thép khơng gỉ theo thời gian ngâm trong dung dịch
nghiên cứu được thể hiện trong hình 15. Có thể nhận thấy, điện thế ăn mịn của mẫu, sau khi ổn
đinh, nằm trong khoảng xấp xỉ 0,2 V/SCE. Cho thấy, vật liệu này khơng bị ăn mịn kể cả khi có
mặt ơ xy hịa tan trong dung dịch.

Hình 2. Biến thiên điện thế ăn mòn của mẫu thép không gỉ
theo thời gian ngâm trong dung dịch nghiên cứu.
3.2.2. Phổ tổng trở điện hóa

Hình 3. Phổ tổng trở điện hóa của mẫu thép khơng gỉ
ngâm trong dung dịch tại các thời điểm khác nhau
Phổ tổng trở điện hóa của mẫu thép không gỉ treo thời gian ngâm trong dung dịch nghiên cứu
được thể hiện trong hình 3.
Ở thời điểm đầu tiên trên phổ tổng trở xuất hiện 1 bán cung đặc trưng cho q trình ăn mịn,
và ở vùng tần số thấp có sự đóng góp của yếu tố khuếch tán. Điện tích lớp kép có giá trị 7,71.10-5
F, Rct = 9313 Ω. Từ thời điểm 3 ngày ngâm trở đi giá trị phần thực và phần ảo của phổ tổng trở
vùng tần số trung bình và tần số thấp tăng lên rất mạnh (từ 3 đến 4 lần so với thời điểm ban đầu),

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021

91


Hóa học & Mơi trường

phổ tổng trở khơng thể hiện rõ sự ăn mòn từ thời điểm ngâm 03 ngày trở đi.
3.2.3. Nghiên cứu ăn mòn bằng phương pháp phân cực
Đường cong phân cực của mẫu thép không gỉ tại thời điểm ngâm khác nhau trong dung dịch
nghiên cứu được thể hiện trong hình 4.

Hình 4. Đường cong phân cực của mẫu thép không gỉ
theo thời gian ngâm trong dung dịch nghiên cứu.
Tại thời điểm ban đầu ngâm mẫu, đường cong phân cực thể hiện rõ các vùng phân cực anot
và catot, có thể xử lý thu được các thơng số ăn mòn như được thể hiện trong bảng 2. Khi thời
gian ngâm mẫu tăng lên đến 3 ngày, dòng điện đo được rất nhỏ, khoảng 0,02 µA, dao động xung
quanh giá trị không. Đường cong thu được là dạng nhiễu điện hóa đặc trưng của màng thụ động
ơ xit, khơng thể xác định được tốc độ ăn mịn (rất nhỏ, gần như bằng 0) [4-9 ]. Khơng có hiện
tượng ăn mịn cục bộ.
Bảng 2. Các thơng số ăn mịn xử lý từ đường cong phân cực.
Thông số
Giá trị

Ecor
(V/SCE)

Icor (μA)

βa (mV)

βc (mV)

Rp (Ω)

Tốc độ ăn mịn

(mm/năm)

-0,192

0,34

87

78,2

39169

0,0042

Hình ảnh bề mặt mẫu trước và sau khi ngâm
Ảnh SEM bề mặt mẫu thép không gỉ trước và sau khi ngâm 18 ngày trong dung dịch nghiên
cứu được thể hiện trong hình 5. Có thể nhận thấy, bề mặt mẫu hầu như không thay đổi giữa trước
và sau 18 ngày ngâm trong dung dịch nghiên cứu. Điều này cho thấy, mẫu không bị ăn mòn.
Từ các kết quả khảo sát ăn mòn của dung dịch nước chiết Khladon-114B2.VN cho thấy, hầu
như chỉ có hành vi ăn mòn rất yếu ở thời điểm ban đầu. Ngay sau đó, sự hình thành màng thụ
động ngăn cản hồn tồn sự ăn mịn, hiện tượng này được xác định qua phương pháp tổng trở,
sau khi ngâm 18 ngày có xuất hiện điện tích lớp kép và điện trở giá trị phần thực và phần ảo của
phổ tổng trở vùng tần số trung bình và tần số thấp tăng 4 lần so với ban đầu. Sau 18 ngày ngâm
mẫu trong dung dịch nghiên cứu, hình thái bề mặt vật liệu hầu như khơng có sự biến đổi nào.
Điều này cũng được thể hiện bằng phương pháp đo tổng trở và dòng phân cực Taflen. Sau 18
ngày ngâm, tốc độ ăn mịn trung bình được tính tốn theo thế và dịng ăn mịn Taflen là 0,0042
mm/năm [4]. Khơng có hiện tượng ăn mòn cục bộ.

92

H. A. Tuấn, …, N. V. Thắng, “Nghiên cứu tác động ăn mịn … thép khơng gỉ Inoxsus 304.”


Nghiên cứu khoa học công nghệ

(a) Trước khi ngâm

(b) Sau khi ngâm 18 ngày

Hình 5. Ảnh SEM bề mặt mẫu thép không gỉ trước và sau 18 ngày ngâm
trong dung dịch nghiên cứu.
IV. KẾT LUẬN
1. Vật liệu thép sử dụng hệ thống dập lửa máy bay là mác thép không gỉ inox sus304;
2. Chất Khladon-114B2.VN khơng có tác động ăn mòn đến vật liệu thép inox trên máy bay quân
sự. Tốc độ ăn mòn của chất Khladon-114B2.VN đến inox 304 được tính xấp xỉ 0,0042 mm/năm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. ГОСТ 15899-93. “1,1,2,2-тетрафтордибромэтан (хладон 114В2)”. Технические условия.
[2]. Nicola Rainaldi, Montecatini-Edison, Italy. “An Appraisal of Halogenated Fire Extinguishing
Agents”. Pag 86 -90, Natioval Academy of Sciences Washington, D.C, 1972.
[3]. The Aviation Maintenance Technician Handbook -Airframe (FAA-H-8083-31). Chap 17, Vol. 2-FAA
(2012).
[4]. R. Winston Revie and Herbert H. Uhlig. “Corrosion and Corrosion Control”, 4th Ed. Chapter 5, Page
53 ữ82, Copyright â 2008 John Wiley & Sons, Inc.
[5]. Phan Trong Hieu, Uong Van Vy, Pham Thi Phuong, Bui Tien Trinh, Vu An, Cu Viet Cuong, Le Xuan
th
Que, “Steel Corrosion Phenomenon of a Domestic Biodiese”, Proceesings (CD) of the 14 AsianPacific Corrosion Control Conference, October 21 to 24, 2006, Shanghai, China, code P-04-22.
[6]. Bui Tien Trinh, Phan Trong Hieu, Cu Viet Cuong, Le Xuan Que, “Metal Corrosion in Some Fuels
th
Mixed with Alcohol”, Proceesings (CD) of the 14 Asian-Pacific Corrosion Control Conference,
October 21 to 24, 2006, Shanghai, China, code P-04-21.

[7]. Phan Trọng Hiếu, Bùi Tiến Trịnh, Lê Xuân Quế, “Nghiên cứu ăn mòn gang trong nước chiết nhiên
liệu pha cồn (gasohol)”, Tuyển tập các cơng trình khoa học Hội nghị tồn quốc lần thứ 2 ‘Ăn mịn và
bảo vệ kim loại với hội nhập Kinh tế’, Đà Nẵng, 7-8 tháng 4 năm 2007, tr 36-40.

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 72, 04 - 2021

93


Hóa học & Mơi trường
[8]. Le Xuan Que, Vu Quang Kinh, “Pitting Corrosion Study using Galvanodynamic Polarisation
Mehod”, HN Pháp Việt ‘Corrosion et Protection des Materials’ CPM’92, 4-1992 Hà Nội, tr. A207-A212.
[9]. J. Kraiem, Le Xuan Que, Vu Quang Kinh, “Correlation between incubation process an pitting
parameters derived from current control technique” TC Corrosion Science, Vol. 33, pp. 997-999,
(1992.

ABSTRACT
METAL CORROSION EFFECT OF 1,2-DIBROMO-TETRAFLUOROETHANE IN
AQUEOUS SOLUTION – STAINLESS STEEL INOXSUS 304 CORROSION
Report on research center, surveying the impact of Khladon-114B2.VN (1,2-dibromo
tetrafluoroethane) on unchanged materials - Mainly materials for manufacturing military
aircraft fire suppression systems the. Research results, check quality format Khladon114B2.VN do Research group are not give up the amation to the system of the fire system.
Survey results show that, Khladon-114B2.VN does not cause corrosion for stainless steel
materials, stainless steel corrosion rate of Khladon-114B2.VN calculated by Taflen
method is about 0.0042mm / year.
Keyword: Corrosion; Electrochemitry.

Nhận bài ngày 10 tháng 11 năm 2020
Hoàn thiện ngày 05 tháng 01 năm 2021
Chấp nhận đăng ngày 12 tháng 4 năm 2021

Địa chỉ: 1Viện Hóa học - Vật liệu/Viện KH-CN quân sự;
2
Viện Độ bền nhiệt đới/Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga.
*
Email:

94

H. A. Tuấn, …, N. V. Thắng, “Nghiên cứu tác động ăn mịn … thép khơng gỉ Inoxsus 304.”