Chương 6 Các phương pháp bảo vệ kim loại

ChChươương 6ng 6
Các phCác phươương pháp Bng pháp Bảảo vo vệệ kim kim
loloạạii
• Sơn là biện pháp bảo vệ kim loại (phi
kim) không bị ăn mòn dưới tác động
của môi trường, đó là loại chất lỏng
được dùng để phủ lên bề mặt của kim
loại (hay là phi kim) bằng nhiều
phương pháp khác nhau như quét,
phun, tráng, nhúng…
BBảảo vo vệệ kim lokim loạại bi bằằng phng phươương pháp ng pháp
ssơơnn
• 2. Nhiệm vụ của sơn :
• a. Bảo vệ :
• - Đối với kim loại để tránh rỉ.
• - Đối với vật liệu phi kim loại như gỗ,
chất dẻo tránh ẩm ướt và cháy.
• b. Trang trí :
• 3. Yêu cầu của lớp sơn
• - Sơn phải nhanh khô (không muộn hơn 24h
sau khi sơn)
• - Có tính bám dính cao lên trên bề mặt bảo vệ.
• - Ổn định nhiệt, ổn định hóa học và ổn định
trong ánh sáng.
• - Không thấm nước.
• - Nhẵn, cứng
• - Màng sơn có tính đàn hồi.
• - Có tính bảo vệ tốt.
• 5. Thành phần của sơn :
Nhựa
Chất hóa dẻo

Dung môi
Chất pha loãng
Bột màu
Những chất phụ trợ khác
• 1. Sơn lót
• Là lớp sơn bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tăng tính
bám dính cho lớp sơn theo thời gian. Thành phần của
lớp sơn lót gồm sơn và chất màu có tác dụng bảo vệ.
• Phụ thuộc vào dạch chất màu, sơn lót được chia thành
các nhóm :
• - Nhóm chứa muối của axit cromic, cron kẽm và cron
strongxi (cron là chất màu có màu của cromat)
• - Nhóm chứa minium chì Pb3O4 và minium sắt
Pb3O4.Fe3O4
• - Nhóm chứa kẽm
• - Nhóm chất màu trơ (hợp chất Titan) tạo lớp phũ cách
ly.
• Sử dụng để làm nhẵn bề mặt chi tiết nhấp
nhô trước khi sơn hoặc tăng tính trang trí
cho bề mặt sản phẩm như vỏ máy, bệ máy,
cabin…
• Trước khi trát matít lên kim loại thường
sơn một lớp sơn chống gỉ sau đó trát matít
lên, mài nhẵn lớp matít cho đến khi nhẵn
bóng không còn vết xước, sau đó mới sơn
phủ hoặc sơn men rồi đến sơn phủ.
• Các loại sơn phủ
• Sơn dầu : có 2 loại
• Sơn dầu thuần túy : thành phần từ dầu thực vật
như dầu trẩu, dầu lanh với một màu và dung

môi. Sơn này không được bong, kém bền vững
chỉ dùng sơn lên tường nhà, ít dùng trong công
nghiệp.
• Sơn dầu có nhựa : có 5 thành phần gồm dầu
sơn, nhựa thiên nhiên, bột màu, dung môi,
chất làm khô. Loại này sử dụng sơn phủ trong
nhà hay ngoài trời, sử dụng rộng rãi trong
ngành vận tải và xây dựng dân dụng. Từ sơn
này có thể chế tạo sơn chống rỉ màu gạch non
và màu nâu.
BẢO VỆ KIM LOẠI BẰNG KỸ THUẬT XI MẠ
Kỹ thuật mạ điện là một kỹ thuật được sử
dụng rộng rãi và phổ biến. Hiện nay ở
nước ta có rất nhiều cơ sở ứng dụng công
nghệ mạ và sản xuất. Đặc biệt hiện nay
mạ Crom chiếm 60% trong thị phần mạ
điện với nhiều đặc tính quý: độ bền,
chống ăn mòn, màu sáng và tăng độ
cứng bề mặt.
• Mạ điện là quá trình
điện hóa catôt: Bề mặt
kim loại cần xử lý được
dùng làm catôt trong
một bình điện phân
(đòi hỏi dùng dòng
điện bên ngoài - trong
trường hợp này là từ
nguồn điện một chiều)
để thực hiện quá trình
điện hóa. Phản ứng

catốt xảy ra và thực
hiện việc xử lý cần
thiết - đó là mạ một
lớp kim loại lên trên
bề mặt cần xử lý.
• Ví dụ trong trường hợp mạ kẽm, ion kẽm hóa trị
hai bị khử trên bề mặt kim loại nền (thép chẳng
hạn).
• Zn2+ + 2e- → Zn
• Trong mạ điện, đó thường là sự hòa tan anôt của
một anôt kim loại để đảm bảo nồng độ ion kim loại
trong bể mạ gần như không đổi Tuy nhiên, trong
nhiều trường hợp các anôt có thể không tan, chúng
trơ trong dung dịch mạ. Anôt không tan vẫn thực
hiện phản ứng anôt trong đó có một phản ứng anôt
quan trọng là phản ứng thoát oxy.
• H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e-
• Lớp mạ crom có màu trắng, ánh xanh độ cứng
cao và chống mài mòn cơ học tốt, Crom rất bền
trong không khí ẩm, khí SO2, khí H2S, crom
còn bền trong các dung dịch acid H2SO4,
H3PO4, HNO3, các acid hữu cơ và cũng bền
trong kiềm, và nhiều dung dịch muối khác.
Nhưng crom không bền trong HCl và H2SO4
nóng vì lớp màng crom bị phá hủy.
• Lớp crom làm việc tốt nhất ở nhiệt độ cao
(<500oC) có khả năng phản xạ ánh sáng lớn và
không bị mờ đi theo thời gian có độ cứng rất
cao (8000 – 10000 n/mm2)
Mục Đích:

• Bảo vệ kim loại nền khỏi bị ăn mòn
• Có tác dụng trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp
dẫn cho dụng cụ máy móc và đồ dùng trang sức
cá nhân.
• Giúp phục hồi các trang sức quý bị mài mòn,
các mạch in trong kỷ thuật điện tử, chống gỉ sét
các kim loại.
• Mạ crom để tăng phản xạ ánh sáng, do crom
không thay đổi độ bóng theo thời gian và nhiệt
độ nên lớp mạ crom dung để dùng làm gương
phản chiếu.
Chất ức chế ăn mòn kim loại
• Chất ức chế được định nghĩa là “chất làm
chậm lại, thậm chí làm ngừng lại các quá
trình hoá học, ví dụ
quá trình ăn mòn kim
loại”
• Chất ức chế thường là các hợp chất ion hoặc
hợp chất phân tử, hấp phụ lên bề mặt kim loại
bị ăn mòn nhờ lực hút tĩnh điện, lực hút
Vandecvan hay lực hút hoá học.
• Chất ức chế là những chất hoá học phản ứng với
bề mặt kim loại hoặc môi trường xung quanh
tạo thành một lớp bề mặt bền vững có tác dụng
bảo vệ và ngăn ngừa sự ăn mòn.
• Tác dụng bảo vệ của các chất này có được là do
các phân tử hoặc ion của chúng bị hấp phụ trên
bề mặt kim loại, hình thành lớp màng mỏng
bảo vệ.
• Quá trình làm giảm tốc độ ăn mòn do những

nguyên nhân sau :
• + Làm tăng thế phân cực anốt hay catốt.
• + Làm giảm tốc độ khuếch tán ion tới bề mặt
kim loại.
• + Tăng điện trở của bề mặt kim loại.
• Dựa vào tính chất của môi trường ăn mòn,
người ta chia ra làm 3 loại:
• + Chất ức chế ăn mòn trong nước và dung dịch
muối.
• + Chất ức chế ăn mòn trong không khí.
• + Chất ức chế ăn mòn trong kiềm
• Dựa vào tính chất sử dụng, người ta chia
ra làm hai loại chất ức chế ăn mòn
• + Chất ức chế ăn mòn trộn trực tiếp vào
trong hỗn hợp bê tông, vữa.
• + Chất ức chế ăn mòn thẩm thấu dùng để
quét phủ bên ngoài khi bê tông đã đóng
rắn.
• Dựa vào thành phần chất ức chế người ta
chia ra làm hai loại
• + Chất ức chế ăn mòn vô cơ.
• + Chất ức chế ăn mòn hữu cơ.
• Chất ức chế ăn mòn anốt (hay còn gọi là
chất ức chế ăn mòn thụ động hóa).
• Chất ức chế ăn mòn thụ động hoá làm cho
thế ăn mòn chuyển dịch về phía anốt, tạo
thành trên bề mặt kim loại một màng thụ
động. Bản chất của các chất ức chế anốt là
tham gia phản ứng với thép để tạo thành
sản phẩm trên bề mặt thép nằm trong vùng

thụ động (vùng anốt). Có hai dạng chất ức
chế ăn mòn thụ động là :
• Anion oxi hoá, như là các muối crômát,
nitrate và nitrit, chúng có thể thụ động
hoá thép khi không có mặt của oxy.
• Ion không oxy hoá như phốt phát,
tungstat và molybdat, các muối này cần
thiết phải có oxy để thụ động hoá bề mặt
thép.
• Chất ức chế anốt phổ biến nhất là
natri cromat với nồng độ khoảng từ
0,04 - 0,1 %.
• Riêng đối với bê tông cốt thép, canxi
nitrit được sử dụng nhiều hơn cả do
hiệu quả chống ăn mòn cao và không
có tác dụng phụ đến chất lượng bê tông
• b) chất ức chế ăn mòn catốt.
• Chất ức chế ăn mòn catốt là chất làm
giảm tốc độ phản ứng catốt hoặc kết tủa
có lựa chọn trên bề mặt catốt làm tăng
điện trở bề mặt và hạn chế sự khuếch tán
chất khử đến khu vực này.
• Bản chất của chất ức chế catốt là phản
ứng với các tác nhân oxy hoá hoặc tạo
màng ngăn cản các tác nhân oxy hoá
xâm nhập, duy trì thép ở trạng thái đơn
chất bền vững.
• Hợp chất của Arsen, Antimoan hoạt động
dựa trên cơ sở sự kết hợp lại và giải
phóng hydrô sẽ trở nên khó hơn.

• Một số chất ức chế ăn mòn khác như ion
Canxi, Kẽm, Magiê kết tủa dưới dạng
oxit tạo thành màng bảo vệ kim loại.
• Các chất ức chế tiêu thụ oxy ngăn ngừa
sự phân cực catốt do oxy, chất tiêu thụ
oxy dạng này phổ biến nhất là natri
sunfit ( Na2SO3 ).
Bảo Vệ Kim Loại Bằng Phương Pháp
Thụ Động Hóa Bề Mặt
• Khái niệm:
• Trạng thái thụ động của kim loại là
trạng thái mà trên bề mặt của nó hình
thành một lớp màn mỏng có tính chất
bảo vệ kim loại hay hợp kim trong
dung dịch ăn mòn. Lớp màng này có
thể dày vài A đến vài trăm A và được
hình thành do quá trình oxy hóa.
• Ví dụ: Fe + 2H20 -> Fe(OH)2 + 2H+
+2e
• Có 2 cách để chuyển kim loại vào
trạng thái thụ động:
• phân cực anod (bằng dòng ngoài)
• nhúng vào dung dịch điện li có chứa
cấu tử thích hợp.
• Bảo vệ anod
• Nhiều trường hợp kim loại bị thụ động có thể
nâng cao độ bền của nó bằng cách chuyển điện
thế điện cực về phía dương hơn.
• Nối kim loại cần bảo vệ với cực dương của
nguồn một chiều hay nối kim loại cần bảo vệ

với kim loại có điện thế điện cực dương hơn.
• Nhưng hiện nay việc ứng dụng bảo vệ anod vào
thực tế còn nhiều hạn chế. Phương pháp bảo vệ
anod chủ yếu để nâng cao độ bền của thép
cacbon, thép không gỉ, hay titan trong một số
môi trường như xút đặc, axitsunphuaric có
nồng độ cao.
• Dòng bảo vệ phài duy trì thường xuyên khi
dòng điện chính bị ngắt thì phải có dòng phụ.