Ăn mòn kim loại và phương pháp phòng chống
I. Sự ăn mòn kim loại
Ăn mòn là sự phá hủy dần dần các vật liệu kim loại thông qua phản ứng hóa học hoặc phản ứng điện hóa với môi trường.
Theo nghĩa phổ biến nhất, ăn mòn có nghĩa là quá trình oxy hóa điện hóa học của kim loại trong phản ứng với các chất oxy hóa như oxy hoặc muối sulphat. Gỉ sắt – sự hình thành của các oxit sắt – là một ví dụ nổi tiếng của ăn mòn điện hóa. Ăn mòn cũng có thể xảy ra trong các vật liệu phi kim loại, chẳng hạn như đồ gốm hoặc các polyme, nhưng quá trình này thường được gọi là sự “phân hủy” hay “suy giảm vật liệu” (thay cho ăn mòn). Ăn mòn làm giảm các tính chất hữu ích của vật liệu và kết cấu bao gồm độ bền, ngoại quan, và khả năng thấm chất lỏng/chất khí.
Nhiều hợp kim bị ăn mòn ngay khi tiếp xúc với hơi ẩm trong không khí, nhưng quá trình này có thể diễn ra mạnh hơn khi tiếp xúc thêm với một số chất nhất định. Ăn mòn có thể xảy ra cục bộ, tạo thành lỗ thủng hoặc vết nứt, hoặc nó có thể xảy ra trên bề mặt rộng hơn. Bởi vì ăn mòn là một quá trình động học khuếch tán, nên nó xảy ra trên bề mặt tiếp xúc. Do vậy, các phương pháp làm giảm tính hoạt hóa của bề mặt tiếp xúc như thụ động hóa và cromat hóa, có thể làm tăng tính kháng ăn mòn của vật liệu. Tuy nhiên, một số cơ chế ăn mòn khó nhận biết và dự đoán hơn bình thường.
Ăn mòn là một quá trình có cơ chế phức tạp, nhưng về cơ bản, có thể hiểu sự ăn mòn là một hiện tượng điện hóa. Tại một điểm trên bề mặt kim loại, quá trình oxy hóa xảy ra, nguyên tử kim loại bị mất điện tử (electron), gọi là quá trình oxy hóa. Vị trí oxy hóa đó trở thành anode (cực dương). Các electron sẽ di chuyển từ anode đến một vị trí khác trên bề mặt kim loại, làm tăng số lượng electron (quá trình khử). Vị trí bị tăng electron trở thành cathode (cực âm).
1. Ăn mòn hóa học
Ăn mòn hóa học là sự phá hủy kim loại do kim loại phản ứng hóa học với chất khí hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao. Đặc điểm của ăn mòn hóa học là không phát sinh dòng điện ( không có các điện cực) và nhiệt độ càng cao thì tốc độ ăn mòn càng nhanh. Sự ăn mòn hóa học thường xảy ra ở các thiết bị của lò đốt, các chi tiết của động cơ đốt trong hoặc các thiết bị tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao. Thí dụ: Bản chất của ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp sang môi trường tác dụng.
2. Ăn mòn điện hóa
Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại do hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dòng điện.
Thí dụ: phần vỏ tàu biển chìm trong nước, ống dẫn đặt trong lòng đất, kim loại tiếp xúc với không khí ẩm… Do vậy, ăn mòn điện hóa là loại ăn mòn kim loại phổ biến và nghiêm trọng nhất
a. Các điều kiện ăn mòn điện hóa:
Điều kiện cần và đủ là:
– Các điện cực phải khác chất nhau: có thể là cặp kim loại khác nhau, cặp kim loại – phi kim (C), cặp kim loại – hợp chất hóa học ( xêmentit ). Trong đó kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ là cực âm. Như vậy kim loại nguyên chất khó bị ăn mòn.
– Các điện cực phải tiếp xúc với nhau ( hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn ) – Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch điện li
b. Cơ chế ăn mòn điện hóa :
Gang hoặc thép là những hợp kim Fe-C, trong đó cực âm là những tinh thể Fe, cực dương là những tinh thể
c. Các điện cực này tiếp xúc trực tiếp với nhau và với một dung dịch điện li phủ ngoài. Như vậy, vật bị ăn mòn theo kiểu điện hóa:
– Ở cực âm: Các nguyên tử Fe bị oxi hóa thành . Các ion này tan vào dung dịch điện li trong đó đã có một lượng không khí oxi, tại đây chúng bị oxi hóa tiếp thành .
– Ở cực dương: Các ion hiđro của dung dịch điện li di chuyển đến cực dương, tại đây chúng bị khử thành hiđro tự do, sau đó thoát ra khỏi dung dịch điện li: . Các tinh thể Fe lần lượt bị oxi hóa từ ngoài vào trong. Sau một thời gian, vật bằng gang (thép) sẽ bị ăn mòn hết.c. Bản chất của ăn mòn điện hóa: là quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt các điện cực. Ở cực âm xảy ra quá trình oxi hóa kim loại, ở cực dương xảy ra quá trình khử các ion (nếu dung dịch điện li là axit).
II. Cách chống ăn mòn kim loại
1. Cách li kim loại với môi trường
Dùng những chất bền vững với môi trường để phủ ngoài mặt những vật bằng kim loại. Những chất phủ ngoài thường dùng là:
a. Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, men, hợp chất polime…
b. Một số kim loại như Crom, niken, đồng, kẽm, thiếc….( phương pháp tráng hoặc mạ điện )
c. Một số hợp chất hóa học bền vững như oxit kim loại, photphat kim loại ( phương pháp tạo màng ).
2. Dùng hợp kim chống gỉ ( hợp kim inox )
Chế tạo những hợp ki không gỉ như Fe – Cr – Ni trong môi trường không khí, môi trường hóa chất.
3. Dùng chất chống ăn mòn
Sử dụng các chất chống ăn mòn có thể làm giảm tốc độ ăn mòn kim loại xuống hàng trăm lần.
Tham khảo các phương pháp và sản phẩm chống ăn mòn, chống rỉ sét : https://oneworld.mysapo.net/chong-an-mon-chong-ri-vpci-cortec
4. Dùng phương pháp điện hóa
Người ta nối kim loại này với kim loại khác có tính khử mạnh hơn.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Thông tin Liên hệ:
CÔNG TY CP THƯƠNG MẠI VÀ DỊCH VỤ PHÁT TRIỂN THỊ TRƯỜNG MỘT THẾ GIỚI
Địa chỉ : Tòa D’ El Dorado 1 - Tân Hoàng Minh, 659A Lạc Long Quân, P. Xuân La, Q. Tây Hồ, Hà Nội
Website: https://oneworldvn.com/
Email: info@oneworldvn.com
Hotline : 0988.134.245 / 0988.956.546
