1 Lời nói đầu Ăn mịn kim loại vấn đề nghiêm trọng gây nên tổn thất lớn cho kinh tế quốc dân Trên giới có khoảng phần ba trọng lượng kim loại hàng năm bị ăn mòn, phá hủy Tác hại ăn mòn kim loại gây lớn, gồm nhiều tác hại trực tiếp gián tiếp Vì thế, chống ăn mòn kim loại vấn đề áp dụng để làm giảm thiệt hại Sơn mạ điện phương pháp có hiệu để bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn mơi trường xâm thực khí Trong đó, mạ kẽm ứng dụng quan trọng mạ điện để bảo vệ vật liệu khỏi bị ăn mịn.Vì thế, chúng tơi xin trình bày chi tiết kỹ thuật Tổng quan kim loại 2.1 Khái niệm ăn mòn kim loại Sự phá hủy kim loại hợp kim tác dụng hóa học điện hóa kim loại với mơi trường xung quanh gọi ăn mịn kim loại Kết kim loại bị oxi hóa thành ion dương tính chất quý báu kim loại M – ne = Mn+ 2.2 Phân loại q trình ăn mịn kim loại Phân loại q trình ăn mịn kim loại, người ta phân loại ăn mịn theo nhiều cách khác Có người phân loại ăn mịn nhiệt độ cao nhiệt độ thấp, có người phân loại ăn mịn khơ ăn mịn ướt Trong tiểu luận này, chúng tơi phân loại ăn mịn theo chế phản ứng ăn mòn kim loại chia làm hai loại : a Ăn mịn hóa học Ăn mịn hóa học phá hủy kim loại kim loại phản ứng hóa học với chất khí nước nhiệt độ cao Đặc điểm ăn mịn hóa học khơng phát sinh dịng điện ( khơng có điện cực ) nhiệt độ cao tốc độ ăn mịn nhanh Sự ăn mịn hóa học thường xảy thiết bị lò đốt, chi tiết động đốt thiết bị tiếp xúc với nước nhiệt độ cao Kim loại nung nhiệt độ cao môi trường chứa chất xâm thực : S2, O2, Cl2 ,….v.v Me + ½ O2 → MeO Trong Me kim loại Ví dụ: Bản chất ăn mịn hóa học q trình oxi hóa khử, electron kim loại chuyển trực tiếp sang môi trường tác dụng b Ăn mịn điện hóa Ăn mịn điện hóa phá hủy kim loại hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dịng điện Ví dụ: phần vỏ tàu biển chìm nước, ống dẫn đặt lòng đất, kim loại tiếp xúc với khơng khí ẩm Do vậy, ăn mịn điện hóa loại ăn mịn kim loại phổ biến nghiêm trọng • Các điều kiện ăn mịn điện hóa - Các điện cực phải khác chất nhau: cặp kim loại khác nhau, cặp kim loại - phi kim (C), cặp kim loại - hợp chất hóa học ( xêmentit Fe3 C ) Trong kim loại có tính khử mạnh cực âm Như kim loại nguyên chất khó bị ăn mòn - Các điện cực phải tiếp xúc với ( trực tiếp gián tiếp qua dây dẫn ) - Các điện cực tiếp xúc với dung dịch điện li • Cơ chế ăn mịn điện hóa Sự ăn mịn điện hóa kim loại gồm trình : - Quá trình Anot : trình Anot trình oxi hóa điện hóa, kim loại chuyển vào dung dịch dạng cation giải phóng điện tử : kim loại bị ăn mịn - Q trình Catot: q trình catot qúa trình khử điện hóa, chất oxi hóa nhận điện tử kim loại bị ăn mòn nhường cho điện tử Ox + z.e → Red Red: dạng khử lien hợp Ox ( tức Ox.ze ) - Quá trình dẫn điện : Các điện tử kim loại bị ăn mòn giải phóng từ Anot đến catot, cịn ion di chuyển dung dịch Như vậy, trình ăn mòn kim loại xảy đồng thời với xuất dòng điện hai cực khác kim loại Vùng kim loại bị hịa tan đóng vai trị cực dương ( + ) Anot, vùng đóng vai trị cực âm ( -) catot Ta tóm tắt q trình sơ đồ sau ( lấy ăn mòn Zn dung dịch H SO4 làm ví dụ ) 2.3 Tốc độ ăn mịn kim loại Tốc độ ăn mịn đo đại lượng sau : • Tổn thất trọng lượng: Tổn thất trọng lượng trọng lượng kim loại bị ăn mòn đơn vị bề mặt đơn vị thời gian : trọng lượng mẩu kim loại trước sau bị ăn mòn ( mg ) S : diện tích bề mặt kim loại ( dm ) t: thời gian ( s ) Độ thâm nhập P : Tính chiều sâu trung bình kim loại bị ăn mòn năm m1 , m Trong đó, G : lượng vật liệu bị ăn mòn ( g/m h ) ρ : khối lượng riêng kim loại ( kg / m ) 2.4 Những nhân tố ảnh hưởng đến ăn mòn • Ảnh hưởng chất kim loại Tính chống ăn mòn kim loại liên quan đến điện tiêu chuẩn, hoạt độ hóa học kim loại Điện tiêu chuẩn kim loại âm hoạt độ hóa học cao, kim loại dễ bị ăn mịn Tuy nhiên có kim loại (như Crom, Niken), điện tiêu chuẩn âm, hoạt độ hóa học cao tính bền ăn mịn tốt Đó bề mặt hình thành lớp màng oxi hóa kín, mỏng, bảo vệ kim loại khỏi ăn mịn Như gọi thụ động hóa kim loại Tính chống gỉ kim loại cịn liên quan đến hàm lượng tạp chất độ bóng Tạp chất kim loại nhiều tính chống gỉ Độ bóng kim loại cao, tính chống gỉ tốt • Ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng lớn tới ăn mịn Nhiệt độ cao, hoạt độ hóa học kim loại dung dịch tăng, làm tăng ăn mịn • Ảnh hưởng mơi trường ăn mịn Tính chống gỉ ngun liệu có quan hệ trực tiếp tới mơi trường ăn mịn Trong mơi trường khác nhau, tính ổn định kim loại khác Ví dụ: Vàng ổn định nhiều dung dịch bị ăn mòn nước cường toan 2.5 Các phương pháp bảo vệ kim loại khỏi ăn mịn a Cách li kim loại với mơi trường Dùng chất bền vững với mơi trường để phủ ngồi mặt vật kim loại Những chất phủ thường dùng là: - Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, men, hợp chất polime - Một số kim loại Crom, niken, đồng, kẽm, thiếc ( phương pháp tráng mạ điện ) - Một số hợp chất hóa học bền vững oxit kim loại, photphat kim loại ( phương pháp tạo màng ) b Dùng hợp kim chống gỉ ( hợp kim inôc ) Chế tạo hợp ki không gỉ Fe - Cr - Ni mơi trường khơng khí, mơi trường hóa chất c Dùng chất chống ăn mòn Thêm lượng nhỏ chất chống ăn mịn vào dung dịch axit làm giảm tốc độ ăn mòn kim loại xuống hàng trăm lần d Dùng phương pháp điện hóa Người ta nối kim loại với kim loại khác có tính khử mạnh Nguyên liệu sản xuất tôn 3.1 Khái quát vật liệu - Cấu tạo: Tôn hợp kim sắt ( Fe ) cacbon ( C ) hàm lượng cacbon