Các phương pháp bảo vệ tôn khỏi sự ăn mòn

BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ SỞ
BỘ MƠN ĂN MỊN KIM LOẠI
TIỂU LUẬN

Các phương pháp bảo vệ
tơn khỏi sự ăn mịn


NỘI DUNG TRÌNH BÀY
Chương 1: Tổng quan về ăn mịn và bảo vệ
kim loại
Chương 2: Nguyên liệu sản xuất tôn
Chương 3: Bảo vệ tơn khỏi bị ăn mịn bằng
phương pháp sơn
Chương 4: Bảo vệ tôn bằng phương pháp
mạ kẽm
Chương 5: Một số hình ảnh của tơn mạ kẽm


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
1.1 Khái niệm về sự ăn mịn kim loại.
• Sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng
hóa học hoặc điện hóa của kim loại với mơi
trường xung quanh gọi là sự ăn mịn kim loại.
• Kết quả là kim loại sẽ bị oxi hóa thành các ion
dương và sẽ mất đi những tính chất quý báu
của kim loại.
M – ne = Mn+

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
1.2 Phân loại các q trình ăn mịn kim loại.
• Phân loại các q trình ăn mịn kim loại, người
ta có thể phân loại ăn mịn theo nhiều cách khác
nhau. Có người phân loại ăn mịn ở nhiệt độ cao
và ở nhiệt độ thấp, có người phân loại ăn mịn
khơ và ăn mịn ướt. Trong bài tiểu luận này,
chúng tơi phân loại ăn mòn theo cơ chế phản
ứng và sự ăn mịn kim loại được chia làm hai
loại chính:


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
a. Ăn mịn hóa học.
• Ăn mịn 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 mịn hóa học là khơng phát
sinh dịng điện (khơng có các điện cực) và
nhiệt độ càng cao thì tốc độ ăn mịn càng
nhanh.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
• Sự ăn mịn 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.
• Kim loại được nung ở nhiệt độ cao trong môi
trường chứa chất xâm thực như : S2, O2,
Cl2 . ,….vivo
Me + ½ O2 → Méo
Trong đó Me là Kim loại


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
Ví dụ:

4 Fe + 6 H 2 O = 2 Fe2 O3 + 6 H 2
t0

2 Fe + 3Cl2 = t 0 2 Fe Cl3
• Bản chất của ăn mịn hóa học là q trình oxi hóa khử,
trong đó các electron của kim loại được chuyển trực
tiếp sang môi trường tác dụng.
b. Ăn mịn điện hóa.
• Ăn mịn điện hóa là sự phá hủy kim loại do hợp kim
tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dịng điện.
Ví dụ: phần vỏ tàu biển chìm trong nước, ống dẫn đặt


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
trong lịng đất, kim loại tiếp xúc với khơng khí ẩm... Do

vậy, ăn mịn điện hóa là loại ăn mịn kim loại phổ biến và
nghiêm Trong nhất
Các điều kiện ăn mịn điện hóa.
- 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 Fe3C ). Trong đó kim loại
có tính khử mạnh hơn sẽ là cực âm. Như vậy kim loại
ngun chất khó bị ăn mịn.
- Các điện cực phải tiếp xúc với nhau ( hoặc trực tiếp
hoặc gián tiếp qua dây dẫn ).


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
- Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch điện li.
Cơ chế ăn mịn điện hóa.
• Sự ăn mịn điện hóa của kim loại gồm 3 q trình cơ
bản :
- Q trình Anot :
• q trình Anot là q trình oxi hóa điện hóa, trong đó
kim loại chuyển vào dung dịch dưới dạng cation
Mez+ và giải phóng điện tử : kim loại bị ăn mịn
• Me → Mez+ + z.e


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
- Quá trình Catot:
quá trình catot là qúa trình khử điện hóa, trong đó chất oxi
hóa nhận điện tử do kim loại bị ăn mòn nhường cho điện tử
Ox + z.e → Red

Red: dạng khử lien hợp của Ox ( tức Ox.ze )
- Quá trình dẫn điện :
Các điện tử do các kim loại bị ăn mịn giải phóng sẽ đi từ
Anot đến catot, còn các ion di chuyển trong dung dịch.
Như vậy, q trình ăn mịn kim loại xảy ra đồng thời với sự
xuất hiện dòng điện giữa hai cực khác nhau của kim loại.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
Vùng kim loại bị hịa tan đóng vai trị cực dương ( + )
Anot, vùng kia đóng vai trị cực âm ( -) catot.
Ta có thể tóm tắt q trình trên bằng sơ đồ sau (lấy sự ăn
mòn của Zn trong dung dịch H2SO4 làm ví dụ)

2+

Zn nH2O

2+

2H + 2e

2e

Zn. 2e

2e

Zn. 2e

2+

+

H

+

2-

2 HHấp phụSO4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
1.3 Tốc độ ăn mòn kim loại:
Tốc độ ăn mòn có thể đo bằng các đại lượng sau :
Tổn thất trọng lượng:
Tổn thất trọng lượng là trọng lượng kim loại bị ăn mòn
trên đơn vị bề mặt trong đơn vị thời gian :

m1 − m 2
P=
S .t
m1, m2 là trọng lượng mẩu kim loại trước và sau khi bị
ăn mòn ( mg )
S : diện tích bề mặt kim loại ( dm2)

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
t: thời gian (s)
• Độ thâm nhập P : Tính bằng chiều sâu trung bình kim
loại bị ăn mịn trong một năm.

P =8.76

G

ρ

Trong đó, G : lượng vật liệu bị ăn mòn (g/m2.h)
ρ : khối lượng riêng của kim loại (kg / m3)


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
1.4. Những nhân tố ảnh hưởng đến sự ăn mòn.
Ảnh hưởng của bản chất kim loại.
Tính chống ăn mịn kim loại liên quan đến điện thế tiêu
chuẩn, hoạt độ hóa học của kim loại. Điện thế tiêu chuẩn
của kim loại càng âm thì hoạt độ hóa học càng cao, kim
loại càng dễ bị ăn mịn. Tuy nhiên có những kim loại
(như Crom, Niken), điện thế tiêu chuẩn âm, hoạt độ hóa
học cao nhưng tính bền ăn mịn tốt. Đó là do trên bề mặt
hình thành lớp màng oxi hóa kín, rất mỏng, có thể bảo vệ
kim loại khỏi sự ăn mịn. Như vậy gọi là sự thụ động hóa
kim loại.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
Tính chống gỉ của kim loại cịn liên quan đến hàm
lượng tạp chất và độ bóng của nó. Tạp chất của kim loại
càng nhiều tính chống gỉ của nó càng kém. Độ bóng
kim loại càng cao, tính chống gỉ càng tốt.
Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn tới sự ăn mịn. Nhiệt độ
càng cao, hoạt độ hóa học của kim loại và dung dịch
tăng, do đó làm tăng sự ăn mòn.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI

Ảnh hưởng của mơi trường ăn mịn.
Tính chống gỉ của ngun liệu có quan hệ trực tiếp
tới mơi trường ăn mịn. Trong những mơi trường khác
nhau, tính ổn định của kim loại cũng khác nhau.
Ví dụ: Vàng ổn định trong nhiều dung dịch nhưng bị ăn
mòn trong nước cường toan.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
1.5. Các phương pháp bảo vệ kim loại khỏi sự ăn
mịn.
a. Cách li kim loại với mơi trường.
Dùng những chất bền vững với mơi trường để phủ

ngồi mặt những vật bằng kim loại. Những chất phủ
ngoài thường dùng là:
- Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, men, hợp chất
polime...
- Một số kim loại như Crom, niken, đồng, kẽm, thiếc....
( phương pháp tráng hoặc mạ điện ).


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
- Một số hợp chất hóa học bền vững như oxit kim
loại, photphat kim loại ( phương pháp tạo màng ).
b. Dùng hợp kim chống gỉ ( hợp kim inôc ).
Chế tạo những hợp ki không gỉ như Fe - Cr - Ni
trong mơi trường khơng khí, mơi trường hóa chất.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI
c. Dùng chất chống ăn mòn.
Thêm một lượng nhỏ chất chống ăn mịn vào dung
dịch axit có thể làm giảm tốc độ ăn mòn kim loại
xuống hàng trăm lần.
d. Dùng phương pháp điện hóa.
Người ta nối kim loại này với kim loại khác có tính
khử mạnh hơn


CHƯƠNG 2
NGUYÊN LiỆU SẢN XUẤT TÔN

2.1. Khái quát về vật liệu.
- Cấu tạo:
Tôn là hợp kim của sắt ( Fe ) và cacbon ( C ) trong đó
hàm lượng cacbon <6.62% và nhiều nguyên tố hóa học
khác, đó là các tạp chất thường có như: Mn, Si, P,S,…..
Tơn được sản xuất ở dạng tấm mỏng, nhẹ với độ dày từ
0.1-0.5 mm, chiều rộng 1-2 m, chiều dài 4 -10m, và
khối lượng từ 1.1- 4.82 kg/m-2.
Tôn được dung để che chắn hoặc chủ yếu là dùng để lợp
nhà, nhà xưởng công ty


CHƯƠNG 2
NGUYÊN LiỆU SẢN XUẤT TÔN
2.2. Tác nhân gây ăn mịn:
Tơn là vật liệu tiếp xúc trực tiếp với mơi trường xung
quanh nên chịu ảng hưởng của những nhân tố sau:
- Nhiệt độ
- Ánh sáng
- Gió, bụi, sương
- Mưa
Trong nước mưa là có các khí CO2, NO2, SO2, O2 các
khí này do môi trường bị ô nhiễm, sấm chớp tạo thành.
Chính vì vậy làm cho nước mưa có tính axit nhẹ với
PH=5.8


CHƯƠNG 2
NGUYÊN LiỆU SẢN XUẤT TÔN
Tùy thuộc vào tác nhân gây ăn mịn mà tơn bị ăn mịn

với những cường độ khác nhau .Nhẹ nhất là tôn bị mỏng
đi, kế đến là bị bong tróc từng mảng và nặng nhất là bị
lủng thổ.
2.3. Cơ chế ăn mòn :
Ở Anốt: các nguyên tử Fe bị oxy hóa thành Fe2+:
Fe -2e = Fe2+.
Các ion này tan vào dung dịch điên li tại đây đã có sẵn
oxy, chúng lại bị oxy hóa tiếp thành Fe3+:
Fe2+ -1e = Fe3+


CHƯƠNG 2
NGUYÊN LiỆU SẢN XUẤT TÔN
Ở catốt: các ion hidro của dung dịch điện li chuyển đến
cực dương, tại đây chúng bị khử thành hidro tự do, sau
đó thốt ra khỏi dung dịch điện li:
2H+ + 2e = H2
Ngoài ra trong nước cịn có một lượng O2 khuếch tán
nên q trình ca tốt sẽ là:
O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
Các tinh thể sắt bị oxy hóa dần dần từ ngồi vào trong,
sau một thời gian tấm tơn sẽ bị ăn mòn hết.
Từ những cơ sở trên ta sẽ đưa ra được các biện pháp bảo
vệ tôn trước môi trường nước mưa và sương muối.


CHƯƠNG 3: BẢO VỆ
TƠN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SƠN
3.1. Mục đích:
Bảo vệ bề mặt sản phẩm, màng sơn mỏng hình thanh

trên bề mặt tôn cách li tôn với môi trường như: nước,
ánh sang, khơng khí…..bảo vệ tơn khỏi bị ăn mịn.
3.2.Khái niệm:
Sơn là huyền phù của các hạt màu (oxit kim loại hay
muối kim loại) trong chất kết dính hữu cơ, ngồi ra cịn
thêm vào đó các dung mơi và các chất pha lỗng. Chất
kết dính hữu cơ tạo nên trên bề mặt kim loại cần bảo vệ
một màng rắn liên tục.


CHƯƠNG 3: BẢO VỆ
TÔN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SƠN
3.3. Thành phần của sơn.
Sơn bao gồm hai pha: lỏng và rắn.
• Pha lỏng.
Pha lỏng gồm dung môi, phụ gia và chất kết dính.
- Dung mơi: Để hịa tan chất kết dính. Trong q trình
sấy khơ dung mơi bay đi. Những dung mơi sôi ở trên
250oC không bị bay hơi gọi là chất hóa dẻo. Chúng làm
cho màng sơn dẻo hơn.
- Phụ gia: là những chất cho thêm một lượng nhỏ vào
chất kết dính để cải thiện tính chất của nó.