Để bảo vệ kim loại đen chống lại sự ăn mòn của môi trường là điều vô cùng quan trọng, đặc biệt trong khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm như nước ta, tốc độ ăn mòn kim loại rất nhanh. Thông thường người ta lựa chọn các phương pháp để bảo vệ kim loại 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 trong thời gian ngắn. Men là lớp bảo vệ dạng thủy tinh silicat. Đặc điểm của lớp bảo vệ này là bền hóa (chịu ăn mòn trong các môi trường hóa chất như axit và bazơ), bền dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Trên phương diện công nghiệp, men được sử dụng thông 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 chúng kịp thời, tránh được chi phí cao cho việc bảo dưỡng và thay thế. Vì những lý do đó men ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Tại các nước công nghiệp, ngành vật liệu tráng men kim loại rất được chú trọng và phát triển. Kim loại tráng men được sử dụng trong nhà bếp để làm bàn ăn, bàn nấu, làm vỏ cho các thiết bị gia dụng. Do tính chất của thủy tinh có cấu trúc vi mô được đặc trưng bởi các lỗ xốp kín nên khả năng bền hóa dưới tác nhân ăn mòn chủ yếu là nước khá cao, khả năng chống thấm, ngăn chặn sự rò rỉ rất tốt nên rất thích hợp cho các sản phẩm thiết bị vệ sinh.

Ngoài ra 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. Khả năng chống hóa chất và lên men tốt, khả năng chịu nhiệt độ cao, phản xạ nhiệt tốt nên nó nên nó đã trở thành lớp lót tuyệt vời cho các silo chứa, các lò phản ứng hóa học, lò sấy, các thiết bị trao đổi nhiệt… Sự kết hợp bởi lớp kim loại có cường độ cơ học cao cùng lớp men phủ bảo vệ bề mặt tốt nên 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. Tại Việt Nam tính đến thời điểm hiện tại chỉ có duy nhất nhà máy 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 nhưng hình dáng, mẫu mã còn đơn điệu.

Hầu hết các kim loại sử dụng chung có thể được tráng men. Điều này không có nghĩa là một loại men bất kỳ có thể sử dụng thành công trên bất kỳ kim loại nào. Trên 3 thực tế mỗi sự kết hợp của kim loại và men sẽ có những tính chất riêng. Thành phần men và điều kiện nung đốt phải được lựa chọn cẩn thận cho mỗi kim loại dựa trên các tính chất của kim loại như: điểm nóng chảy, hệ số giãn nở nhiệt, mô đun đàn hồi, độ hòa tan của oxit kim loại trong men, cường độ ở nhiệt độ chảy men, độ xốp... Do vậy để có thể đưa ra một loại men phù hợp với kim loại nền là rất quan trọng. Nhận thấy được tiềm năng phát triển của các vật liệu phủ men kim loại và các hạn chế mà các nghiên cứu trong nước đang gặp phải. Cơ quan chủ trì Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài ThS. Nguyễn Thị Luyên thực hiện “Nghiên cứu chế tạo men phủ kim loại” với mục tiêu đưa ra bài men phủ trên kim loại, men chảy bóng, đều, không rạn, đạt TCVN 7542-2:2005 nhằm tạo ra các sản phẩm có sự đa dạng hơn phục vục cho nhu cầu đời sống hằng ngày, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.

Quy trình chế tạo sản phẩm bát gang phủ men được tiến hành theo đúng quy trình sản xuất. Kết quả cho thấy, sản phẩm thu về men chảy bóng đều, không rạn. Sản phẩm được mang đi đo thôi nhiễm chì và cadimi tại Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh Thực phẩm Quốc gia cho kết quả sau:

- Độ thôi nhiễm chì: 0,005 mg/dm²

- Độ thôi nhiễm cadimi: 0,0005 mg/dm²

Như vậy, hàm lượng thôi nhiễm chì và cadimi đều đáp ứng tốt yêu cầu của đề tài đặt ra ban đầu là thôi nhiễm chì ≤ 0,8 mg/dm²; thôi nhiễm cadimi ≤ 0,07 mg/dm².

Đề tài đã nghiên cứu đạt được kết quả về lý thuyết và thực nghiệm như sau:

- Đã nghiên cứu tổng quan về các sản phẩm men phủ kim loại trên thị trường: các loại sản phẩm, tính chất đặc trưng, khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

- Đã nghiên cứu tổng quan về các kim loại dùng để tráng men và lựa chọn được mẫu kim loại tráng men cho đề tài là mẫu gang xám GX 21-40.

- Nghiên cứu được các đơn phối liệu làm frit dùng cho men lót FL01-FL08; men phủ FP01-FP04. Từ đây nhóm đã lựa chọn được mẫu frit FL07 dùng cho men lót và mẫu frit FP04 dùng cho men phủ:

- Lựa chọn và xác định được phụ gia tạo hồ men.

- Xác định được nhiệt độ sấy mẫu trước khi tráng men là 100-140 độ C.

- Xác định được nhiệt độ nung cho men lót là 830 độ C, lưu 10-20 phút. Nhiệt độ nung cho men phủ là 800 độ C và lưu trong 10-15 phút.

- Chế thử sản phẩm và đánh giá chất lượng sản phẩm cho bề mặt bóng, không rạn, độ thôi nhiễm chì và cadimi đều nằm trong giới hạn cho phép của thuyết minh đề tài. Đồng thời đưa ra quy trình công nghệ, các thông số kỹ thuật đi kèm sản xuất sản phẩm men phủ kim loại.

- Đánh giá sơ bộ thấy quy trình công nghệ đảm bảo yếu tố môi trường và giá thành sản phẩm đủ khả năng cạnh tranh thị trường

- Đã chế thử được 100kg frit FL07 dùng làm men lót và và 100 kg frit FP04 dùng làm men phủ.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18235/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)