Chương 1,2, tầm quan trọng, ăn mòn kim loại

Bộ quốc phòng
Trung tâm khoa học kỹ thuật - công nghệ quân sự
GS, TSKH Nguyễn Đức Hùng (Chủ biên), TS Mai Xuân Đông

ăn mòn kim loại
và chống ăn mòn kim loại
giáo trình cao học

Nhà xuất bản quân đội nhân dân 2004

4


Mục lục
Trang
8

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Lời nói đầu

11

Chơng I: Tầm quan trọng, vị trí
1. Định nghĩa
2. Vị trí, tầm quan trọng
3. Phân loại các quá trình ăn mòn

12
12
12
13

Chơng II: Ăn mòn điện hóa
1. Định nghĩa
2. Lớp điện tích kép và thế điện cực
Nguyên nhân xuất hiện bớc nhảy thế giữa các pha
Bớc nhảy điện thế trên giới hạn kim loại - dung dịch điện ly
Cấu tạo và phơng trình lớp điện tích kép
Thế điện tích không
Thế điện cực thuận nghịch
Thế điện cực không thuận nghịch của các kim loại
3. Cơ chế ăn mòn điện hóa
Nguyên nhân quá trình ăn mòn kim loại
Cơ chế điện hóa và hóa học của quá trình hoà tan kim loại
Khả năng nhiệt động học của ăn mòn điện hóa kim loại
Quá trình catốt khi ăn mòn điện hóa kim loại; khử phân cực catốt
Những quá trình ăn mòn kim loại đồng thể và dị thể
Pin Galvanic ăn mòn kim loại và nguyên nhân xuất hiện pin
Sơ đồ đặc thù quá trình ăn mòn điện hóa
4. Sự phân cực của các quá trình điện cực
Sự phân cực điện cực và nguyên nhân
Động học điện hóa của quá trình anốt và catốt
Phơng trình đờng cong phân cực
Tốc độ phản ứng điện hóa - các cơ chế phản ứng
Phản ứng, sản phẩm thứ cấp và ảnh hởng đến phân cực
5. Quá trình anốt của ăn mòn điện hóa - phản ứng nhiều điện cực
Phản ứng anốt của quá trình ion hóa kim loại

16
16
16

17
17
19
20
20
21
24
24
24
25
25
26
26
27
28
28
31
32
35
38
38
38

5


Hệ phản ứng anốt có sự tham gia kim loại và dung dịch nớc.
Biểu đồ Pourbaix
Ăn mòn kim loại của hệ thống nhiều phản ứng điện cực
6. Sự thụ động kim loại

Định nghĩa
Đặc trng trạng thái thụ động kim loại
Sự thụ động và khử thụ động
Lý thuyết thụ động kim loại
ý nghĩa của thụ động kim loại
7. Các dạng ăn mòn kim loại
Ăn mòn kim loại trong môi trờng khí quyển
Ăn mòn kim loại trong môi trờng dới đất
Ănmòn kim loại trong môi trờng biển
Ăn mòn kim loại trong môi trờng nóng chảy

39
48
52
59
59
59
60
64
66
68
68
74
75
77

Chơng III: Ăn mòn hóa học
1. Nhiệt động học ăn mòn hóa học và màng trên kim loại
Nhiệt độnghọc quá trình ăn mòn hóa học
Màng trên kim loại

2. Động học ăn mòn hóa học kim loại
Các chỉ số ăn mòn hóa học kim loại
Giai đoạn đầu ôxihóa kim loại
Phát triển màng xốp (màng không bảo vệ)
Phát triển màng bền sít (màng bảo vệ)
Màng mỏng
Màng dày (vảy ôxít)
Màng dày nhiều lớp
Màng một pha hai lớp
ứng suất màng bảo vệ và phá hủy các màng
3. Quá trình ăn mòn hợp kim
Thuyết Vagner Khauffe
Thuyết A.A. Smirnov
Thuyết V.I. Tikhomirnov
Ôxit kép trong vảy ôxít
Ôxihóa bên trong hợp kim
Ôxihóa các vật liệu bền nhiệt phân tán

80
80
80
83
92
92
94
96
98
99
106
116

121
122
125
126
130
139
144
145
149

Chơng IV: Các phơng pháp chống ăn mòn kim loại
1. Bảo vệ kimloại bằng màng sơn
Những tính chất điện hóa của màng sơn

151
151
151

6


Độ thấm qua màng phủ
2. ức chế bảo vệ kim loại
Khái niệm
Chất ức chế hấp phụ và cơ chế tác dụng chất ức chế hấp phụ
2.3. Chất ức chế thụ động

157
165
165

166
185

Chơng V: Phơng pháp nghiên cứu
1. Nghiên cứu bề mặt kim loại
1.1. Kỹ thuật microscopy in-situ
1.2. Kỹ thuật microscopy ex-situ
1.3. Kỹ thuật spectroscopy in-situ
1.4. Kỹ thuật spectroscopy ex-situ
1.5. Cân vi lợng tinh thể thạch anh QCM
2. Nghiên cứu ăn mòn kim loại
Phơng pháp tự nhiên
Phơng pháp xác định tính chất sản phẩm
Phơng pháp gia tốc nghiên cứu ăn mòn kim loại
Phơng pháp điện hóa xác địnhtốc độ ăn mòn kim loại

190
190
190
192
195
198
202
203
203
204
204
208

Tài liệu tham khảo

224

7


Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
1. Ký hiệu

A

-

Anốt, Trọng lợng nguyên tử



-

Anstron (10 8 cm)

C

-

Điện dung

D

-

Chất khử phân cực catốt

E

-

Thế điện cực

I

-

Dòng điện

K

-

Catốt

P

-

Điện trở phân cực

Q

-

Năng lợng, năng lợng hoạt hóa

R

-

Điện trở Ôm

S

-

Diện tích

T

-

Nhiệt độ

V

-

Thể tích, điện thế

G T

-

Thay đổi thế đẳng nhiệt

H

-

Thay đổi entanpi

S

-

Thay đổi entropi

V

- Thế phân cực

a

-

anốt, hằng số phơng trình Tafel

b

-

Hằng số phơng trình Tafel

exp

-

Hàm số mũ tự nhiên

i

-

Mật độ dòng

i0

-

Mật độ dòng trao đổi, dòng AMKL

lg

-

Lôgarit thập phân

ln

-

Lôgarit tự nhiên

m, m -

Trọnglợng, thay đổi trọng lợng
8


p

-

áp suất

q

-

Điện lợng



-

Hệ số đờng cong phân cực



-

Hệ số đờng cong phân cực

, 0

-

Chiều dày lớp khuếch tán, lớp kép



- Qúa thế

, 1

- Thế hấp phụ, thế ấp phụ lớp kép



-

Thời gian

c

-

Nồng độ

cb

-

Cân bằng

hp

-

Hấp phụ

max

-

Cực đại

pđ

-

Phóng điện

thng

-

Thuận nghịch

2. Những cụm từ viết tắt

AFM

- Hiển vi lực nguyên tử

AM

- Ăn mòn

AMĐH

- Ăn mòn điện hóa

AMKL

- Ăn mòn kim loại

AMKQ

- Ăn mòn khí quyển

DOP

- Clorit N- dexyl 3oxypyridin

DP

- Clorit N- dexyl pyridin

EQCM

- Cân vi lợng tinh thể thạch anh dùng cho điện hóa

FEM

- Hiển vi phát xạ trờng điện tử

FIM

- Hiển vi trờng ion hóa

IS

- Phổ tổng trở

9


Kh.

- ChÊt khö, qu¸ tr×nh khö

LEED

- NhiÔu x¹ ®iÖn tö n¨ng l−îng thÊp

Ox.

- ChÊt oxy hãa, qu¸ tr×nh oxihãa

QCM

- C©n vi l−îng tinh thÓ th¹ch anh

S§§

- SuÊt ®iÖn ®éng

SECM

- HiÓn vi ®iÖn hãa quÐt

SEM

- HiÓn vi ®iÖn tö quÐt

STM

- HiÓn vi tunnel quÐt

XPS

- Phæ quang ®iÖn tö tia X

VN§

- §ång, tiÒn ViÖt Nam

USD

- §« la Mü

10


Lời nói đầu

Nội dung của tài liệu Ăn mòn và chống ăn mòn kim loại đã đợc
sử dụng từ năm 1987 trong quá trình đào tạo học viên Cao học thuộc lĩnh
vực Điện hóa và ăn mòn kim loại. Từ 1993 đợc sự phê duyệt của Bộ Giáo
dục và Đào tạo, GS. TSKH Nguyễn Đức Hùng và TS Mai Xuân Đông đã
dựa trên những nội dung cơ bản đó để đào tạo Cao học thuộc chuyên ngành
Công nghệ các hợp chất vô cơ, nhóm ngành Độ bền hóa học các vật
liệu tại Viện Hóa kỹ thuật thuộc Viện Kỹ Thuật Quân sự ( đến 2000 ) và
từ 2000 đến nay tại Viện Hóa học - Vật liệu - Môi trờng thuộc Trung tâm
khoa học kỹ thuật và công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng cng nh ti cỏc
trng: Hc Vin KTQS, i hc BK H Ni, i hc Quy Nhn, HBK
TP HCM. Giáo trình đợc phép hình thành từ quá trình giảng dạy trên do
GS. TSKH Nguyễn Đức Hùng biên soạn chơng I, II và TS Mai Xuân
Đông biên soạn các chơng III, IV và V.
Giáo trình này đợc kết cấu cô đọng gồm các kiến thức cơ bản và
chuyên sâu có liên hệ với những ứng dụng cụ thể trong thực tiễn nớc ta.
Tuy các tác giả đã cố gắng đúc rút, thống kê, tổng kết, hệ thống từ
các nguồn tại liệu và kinh nghiệm thực tế, cng nh thng xuyờn b sung
sau cỏc nm ging dy, song do những hạn chế nhất định về khuôn khổ
cũng nh khả năng nên không thể tránh khỏi những sai sót và các lỗi ấn
loát. Các tác giả xin chân thành cảm ơn sự đóng góp về mọi mặt của các
nhà khoa học và đồng nghiệp để hoàn chỉnh tài liệu.
Chủ biên GS, TSKH Nguyễn Đức Hùng

11

Chơng I: Tầm quan trọng, vị trí
1. Định nghi

ăn mòn kim loại (AMKL) đợc định nghĩa là sự phá hủy tự diễn
biến của các vật liệu kim loại hoc hp kim do tơng tác hóa học hoặc điện
hóa với môi trờng xung quanh.
Từ định nghĩa trên ta nhận thấy quá trình AMKL là:
+ Quá trình phá hủy kim loại tự diễn biến nên hoàn toàn khác với:
Quá trình hoà tan kim loại trong axít để ch ng điều chế muối,
Điện cực của nguồn điện hóa học tự hòa tan để cho dòng điện.
+ Phản ứng hóa học và phản ứng điện hóa với môi trờng xung quanh.
+ Quá trình phản ứng dị thể với các môi trờng lỏng hoặc khí.
+ Rất phổ biến, xảy ra khắp mọi nơi với các vật liệu kim loại và hợp
kim.
2. Vị trí, tầm quan trọng

Ăn mòn kim loại không mong muốn sẽ gây tác hại rất to lớn cho nền
kinh tế quốc dân, cụ thể:
+ Tác dụng trực tiếp làm mất đi một lợng kim loại rất lớn, ví dụ riêng
lợng thép bị ăn mòn 1 năm bằng 1/5 sản lợng đợc sản xuất ra của toàn
thế giới. Theo thống kê của 1962 ở Liên Xô (cũ) lợng thép bị ăn mòn trực
tiếp là 16,3 triệu tấn.
+ Tác dụng AMKL gián tiếp còn gây ra các tác hại nh:
Làm rút ngắn thời hạn sử dụng do giảm độ bền cơ, lý tính của kim
loại, hợp kim và do đó của trang thiết bị đợc chế tạo bằng vật liệu kim
loại.
Làm mất an toàn khi sử dụng, đặc biệt đối với các phơng tiện kỹ
thuật cơ động của các nghành giao thông, kỹ thuật quân sự nh: máy bay,
tàu thủy, cầu, xe, v.v...Theo S.I.A. Coropxki đối với nhôm khi tốc độ ăn

mòn 5 mg/m2 độ bền của vật liệu nhôm giảm 10%, song nguy hiểm hơn với
dạng ăn mòn pitting lợng kim loại bị ăn mòn tuy không đáng kể nhng độ
bền đã giảm đến 40%, còn khi có ăn mòn kim loại dạng stress độ bền của
thiết bị giảm đến 70%.
+ Để làm giảm tác hại của AMKL nhiều nớc trên thế giới đã phải chi
phí rất lớn, ví dụ theo thống kê: Năm 1956 Mỹ đã phải tốn 8 tỷ USD, Anh
tốn đến 1,68 tỷ USD ( 600 tỷ VNĐ ), Canada tốn đến 300 tỷ VNĐ và
áo cũng phải tốn đến: 100 tỷ VNĐ.
Vì AMKL gây tác hại to lớn nh vậy nên nhiệm vụ khoa học của
công tác nghiên cứu ăn mòn và chống ăn mòn kim loại rất quan trọng và
tập trung:

12


+ Nghiên cửu ăn mòn và chống ăn mòn kim loại là nhằm xác định các
tơng tác của kim loại với môi trờng từ đó nghiên cửu cơ chế và các quy
luật tác động của môi trừơng đến vật liệu kim loại và hợp kim để tìm ra các
biện pháp bảo vệ kim loại thích hợp, hạn chế quá trình AMKL cũng nh
tác hại của chúng.
+ Xây dựng cơ sở khoa học để nghiên cứu ăn mòn và bảo vệ các kim
loại, hợp kim dựa vào các kiến thức về luyện kim và hoá lý nhất là cơ sở
nhiệt động học cũng nh động học của các quá trình phản ứng hoá học dị
thể nh:
Vai trò nhiệt động học trong nghiên cửu AMKL và chống AMKL
đợc thể hiện cụ thể:
Từ mức độ không bền vững nhiệt động học có thể xác định đợc
độ bền vững và khả năng ăn mòn của kim loại, hợp kim trong các môi
trờng,
Thế nhiệt động học đợc xem là thớc đo định lợng cho lực

tơng tác hóa học hoặc điện hóa về độ bền vững AMKL
Vai trò động học nghĩa là nghiên cứu tốc độ phản ửng AMKL đợc
cụ thể nh sau:
Nghiên cứu tốc độ phản ứng AMKL thực chất là xác định tỷ số
tác động của lực hóa học hoặc điện hóa đến quá trình phản ứng đối với sự
kìm hãm của quá trình đó.
Nghiên cứu tốc độ của quá trình AMKL trong điều kiện bị chi
phối bởi các yếu tố ảnh hởng.
Nghiên cứu độ phức tạp các giai đoạn của phản ứng AMKL nh:
chuyển chất, phản ứng dị thể, và tách các sản phẩm AMKL.
3. Phân loại các quá trình ăn mòn:

Các quá trình AMKL đợc phân loại theo những cách sau:
3.1. Theo cơ chế quá trình:
+ Ăn mòn kim loại theo cơ chế quá trình hóa học nghĩa là sự tác động
kim loại với môi trờng ăn mòn nh oxy của khí quyển thực chất là quá
trình ôxy hóa - khử đồng thời ví dụ:
2 Mg + O2 2 MgO
(1.1)
+ Ăn mòn theo cơ chế điện hóa nghĩa là sự tác dộng của vật liệu kim
loại vối môi trừơng phải là dung dịch điện ly mà ở đó quá trình ion hóa và
khử không xy ra tại 1 chỗ và tốc độ phn ửng điện hóa phụ thuộc vào thế
điện cực.

13


3.2. Theo điều kiện xảy ra quá trình AMKL:
+ Ăn mòn kim loại xảy ra trong tớng khí ( ở nhiệt độ cao )
+ Ăn mòn kim loại xảy ra trong khí quyển (không khí ẩm)

+ Ăn mòn kim loại xảy ra trong pha lỏng ( môi trờng không dẫn ion)
+ Ăn mòn kim loại xảy ra trong lòng đất
+ Ăn mòn kim loại xảy ra do có sự tác động của vi sinh vật.
+ Ăn mòn kim loại có liên quan đến sự không đồng nhất về cấu trúc KL,
+ Ăn mòn kim loại xảy ra do có tác động của dòng ngoài phát sinh ra từ
nguồn điện ngoài gắn liền với hệ thống, ví dụ bảo vệ catốt
+ Ăn mòn kim loại xảy ra do tác động của dòng điện dò sinh ra từ dòng
điện nối đất, dòng điện mát của các thiết bị điện làm việc trong cùng môi
trờng.
+ Ăn mòn kim loại do tiếp xúc giữa các kim loại hoặc hợp kim có thế ổn
định trong dung dịch điện ly khác nhau
+ Ăn mòn kim loại xảy ra trên giới hạn biên hạt đợc tạo thành do quá
trình kết tinh kim loại hoặc hợp kim
+ Ăn mòn kim loại xảy ra do tác động của tải trọng cơ học tĩnh hoặc tải
trọng động làm cho vật liệu bị mỏi
+ Ăn mòn kim loại do tác động của quá trình mài mòn
+ Ăn mòn kim loại dạng pitting
3.3. Theo đặc tính của quá trình phá hủy ăn mòn với các dạng sau:
3.3.1. Ăn mòn trên toàn bộ bề mặt kim loại với các dạng sau:
+ Ăn mòn kim loại đồng đều với
tốc độ ăn mòn nh nhau trên toàn bề
mặt (hình 1.1a) ví dụ nh trờng hợp
sắt bị ăn mòn trong dung dịch axít
sunphuaric (Fe/H2SO4).
+ Ăn mòn kim loại với tốc độ ăn
mòn không đều trên toàn bề mặt
(hình 1.1b) ví dụ nh sắt bị ăn mòn
trong nứơc biển (Fe/NaCl).
+ Ăn mòn kim loại có hợp phần
không bị tác dụng nh thép các bon

trong các môi trờng dung dịch điện
ly (hình 1.1c).

(a)

(b)

(c)

Hình 1.1: Các dạng AMKL trên bề mặt

14


3.3.2. Ăn mòn kim loại dạng điểm
Do tốc đọ ăn mòn kim loại xảy ra rất khác nhau trên bề mặt của các
kim loại và hợp kim và thờng có các dạng ăn mòn điểm nh sau:
+ Ăn mòn kim loại dạng vết xảy
ra từng vùng, từng điểm trên bề mặt
kim loại ví dụ nh đồng thau bị ăn
mòn trong nớc biển (hình 1.2a)

(a)

+ Ăn mòn kim loại dạng loét sâu
xảy ra từng vùng trên bề mặt kim loại
ví dụ thép bị ăn mòn trong lòng trong
đất (hình 1.2b)
+ Ăn mòn kim loại dạng điểm loại
pitting ví dụ thép crôm bị ăn mòn

trongnớc biển (hình 1.2c)
+ Ăn mòn kim loại dạng xuyên
qua các lá kim loại do ăn mòn điểm
phát triển mạnh thành (hình 1.2d)
+ Ăn mòn kim loại dạng sợi chỉ
xảy ra dơi các lớp màng phủ trên bề
mặt do thụ động hoặc do tạo thành
các lớp bảo vệ (hình 1.2e)
+ Ăn mòn kim loại dạng hầm
ngầm khoét sâu trong lòng kim loại
dới lớp bề mặt (hình 1.2f)
+ Ăn mòn kim loại xảy ra giữa
tinh thể ví dụ nh thép crôm bị ăn
mòn trong điều kiện khí hậu nóng,
lạnh thờng thay đổi (hình 1.2g)
+ Ăn mòn kim loại xảy ra tại chân
các vết nối, vết hàn, tại các điểm gấp
gảy của kim loại (hình 1.2h)
+ Ăn mòn kim loại do phải chịu
tác động của lực tải tĩnh hoặc tải
động làm biến dạng (hình 1.2k)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)
(k)
Hình 1.2: Các dạng AMKL điểm

15


Chơng II : Ăn mòn điện hoá
1. Định nghĩa:

Nhà bác học Nga vĩ đại M. I. Lomonoxop đợc xem là ngời đâu
tiên đã có định nghĩa khái quát về quá trình ăn mòn điện hóa nh sau:
" Chúng ta hãy nhớ rằng kim loại bị ăn mòn trong dung dịch axít sẽ hoàn
toàn khác quá trình hoà tan muối trong nớc ".
Ngày nay ăn mòn điện hóa (AMĐH) của các kim loại đợc định nghĩa là:
" Sự phá hủy tự diễn biến của các vật liệu kim loại hoặc hợp kim do tơng
tác điện hoá với môi trờng điện ly xung quanh".
Nh vậy từ định nghĩa trên ta nhận thấy những đặc điểm cơ bản của
AMĐH là:
+ Quá trình xảy ra tự diễn biến do tính không bền vững nhiệt đông học
của các vật liệu kim loại trong các môi trờng để trở về trạng thái bền vững
nhiệt động học hơn là sản phẩm ăn mòn của chúng dới dạng các ôxít hoặc
muối,
+ Quá trình ion hóa và qúa trình khử xảy ra đồng thời tại 2 vùng cách
biệt nhau là vùng anốt và vùng catốt trong dung dich điện ly,
+ Phản ứng điện hóa dị thể khác với phản ứng hóa học dị thể là phụ

thuộc thế điện cực,
+ Quá trình phổ biến nhất, cụ thể những ví dụ về ăn mòn điện hóa của
các kim loại và hợp kim rất đa dạng nh:
Quá trình gỉ sắt, đồng, nhôm,... trong khí quyển,
Quá trình ăn mòn các phơng tiện giao thông: thuyền, tàu, xe, cầu,...
trong các môi trờng nớc sông, nớc biển, không khí,...
Quá trình h hỏng các đờng ống dẫn dầu, dẫn nớc trong lòng đất,
Quá trình ăn mòn các thiết bị, dụng cụ đựng các hóa chất nh axít,
muối, kiềm,...
2. Lớp điện tích kép và thế điện cực :

Lớp điện tích kép là lớp điện tích có cấu tạo phức tạp đợc hình
thành trên bề mặt kim loại giữa 2 pha: pha rắn là điện cực kim loại và pha
lỏng là dung dịch điện ly. Lớp điện tích kép đóng vai trò rất quan trọng
trong các phản ứng điện hóa và đợc quan tâm nghiên cứu cả trong lĩnh vực

16


lý thuyết và cả trong lĩnh vực ứng dụng đặc biệt trong lĩnh vực nghiên cứu
AMĐH.
2.1. Nguyên nhân xuất hiện bớc nhảy thế giữa các pha
Những nguyên nhân cơ bản để làm xuất hiện lớp điện kép là:
+ Quá trình chuyển điện tích từ pha này sang pha khác tạo nên lớp điện
tích kép trên giới hạn 2 pha là do các quá trình:
Chuyển dịch electron từ pha kim loại sang môi trờng chân không tạo
nên điện thế đợc gọi là: thế tiếp xúc loại 2,
Chuyển electron từ pha kim loại sang này sang pha kim loại khác tạo
nên điện thế đợc gọi là: thế tiếp xúc Volta,
Chuyển dịch cation từ pha kim loại vào pha dung dịch điện ly và ngợc

lại tạo nên điện thế đợc gọi là: thế điện cực,
Chuyển dịch ion không đơng lợng từ dung dịch điện ly này sang
dung dịch điện ly khác tạo nên điện thế đợc gọi là: thế khuếch tán,
+ Sự hấp phụ các điện tích (cation hoặc anion) hoặc các phân tử phân cực
trên bề mặt kim loại tạo nên lớp điện tích kép và hình thành điện thế đợc
gọi là: thế hấp phụ. Thế hấp phụ thực chất là do quá trình:
Hấp phụ định hớng các phân tử phân cực hoặc bị phân cực (H2O)
đợc gọi là thế hấp phụ phân tử,
Hấp phụ định hớng của các ion đợc gọi là thế hấp phụ ion.
+ Từ cơ sở Hoá lý chúng ta thấy rằng:
Không thể có đợc các công cụ để đo đợc trực tiếp các giá trị của các
bớc nhảy thế đã đợc nêu ở trên,
Song qua quá trình nghiên cứu ngời ta vẫn có thể đo đợc các giá trị
thế điện cực bằng phơng pháp đo bổ chính các gía trị suất điện động
(SĐĐ) của cặp pin đợc hình thành giữa hai điện cực trong cùng một dung
dịch điện ly với quy ớc:
Chọn một điện cực làm chuẩn và coi nh thế của điện cực đó có giá
trị là 0 mV, đó là điện cực hiđrô tại điều kiện áp suất hơi của khí hiđrô là 1
at và nồng độ ion hiđrô: aH+ = 1
Giá trị đo đợc so với điện cực chuẩn H2 là thế điện cực của kim
loại tại điều kiện tiêu chuẩn.
+ Khi nghiên cứu AMKL trong các dung dịch điện ly các giá trị thế điện
cực, và thế hấp phụ là có ý nghĩa hơn cả về mặt lý thuyết cũng nh thực
tiễn.
2.2. Bớc nhảy điện thế trên giới hạn kim loại - dung dịch điện ly:
+ Cơ chế để xuất hiện bớc nhảy điện thế trên giới hạn kim loại - dung
dịch điện ly là do dự trữ thế năng của các nguyên tử kim loại trong mạng

17

lới tinh thể và do sự solvat các phần tử phân cực có trong dung dịch điện
ly. Từ hình 2.1 biểu diễn hàng rào thế năng của các quá trình ta có:
Qa << Qsol

Q

(2.1)

Qsol

có nghĩa là qúa trình 1 chuyển thành 2
có sác xuất lớn, tiến trình thực hiện đợc
Qk > Qa

1

(2.2)

có nghĩa là qúa trình 2 chuyển sang 1
có sác xuất = 0, tiến trình không thể
thực hiện đợc

Qa
A

2

Qk

X
Hình 2.1: Diễn biến năng lợng
khi có bớc nhảy thế

+ Theo A. N. Frumkin, chúng ta xét quá trình ôxihoá, quá trình anốt:
Me + mH2O Men + (mH2O) + ne

(2.3)

Tốc độ qúa trình anốt đợc đo bằng số ion đợc chuyển đổi trên một đơn vị

diện tích trong một đơn vị thời gian và đợc ký hiệu là: i
+ Cũng tơng tự xét quá trình khử, quá trình catốt:
ne + Man+(mH2O) Me + mH2O

(2.4)


Tốc độ của quá trình catốt tơng tự đợc ký hiệu là: i

+ Nếu khi so sánh giá trị điện thế của 2 quá trình:




U1 > U2 thì i > i nghĩa là quá trình anot là chủ yếu: ia = i - i

U2 > U1 thì i < i nghĩa là quá trình catốt là chủ yếu: ik = i - i

+ Khi chuyển điện tích từ kim loại vào dung dịch điện ly sẽ dẫn đến làm
tăng hàng rào năng lợng của quá trình anốt Qa và giảm hàng rào năng
lợng của quá trình catốt Qk trong quá trình hình thành lớp điện tích kép và
sẽ dẫn đến lúc đạt đợc cân bằng động với: U1' = U2 '. Tại vị trí cân bằng
động ta có:
Qa = Qk = Q0




i = i = i0

Trong đó i0 là mật độ dòng trao đổi

18


Q
Q0
1
1

2

X
Hình 2.2: Diễn biến năng lợng khi quá trình điện cực cân bằng
Khi đạt cân bằng: m = 0, nghĩa là không có sự thay đổ trọng lợng
của kim loại, kim loại không bị hoà tan và không bị ăn mòn.
Theo ANTROPOV, giá trị i0 của các điện cực trong dung dịch điện
ly nớc tại nhiệt độ phòng và nhiệt độ 20 oC đợc trình bày tại bảng 1.
Bảng 2.1: Giá trị mật đồ dòng trao đổi i0 (A/cm2) của một số kim loại tại
nhiệt độ phòng và 20 oC
Kim
loại
H
Ni
Fe
Zn
Cu
Zn, Hg
H
Na, Hg
Pb, Hg
Co

Điện cực
+

H / H2, Hg
Ni2+ / Ni
Fe2+ / Fe
Zn2+ /Zn
Cu2+ / Cu
Zn2+/Zn, Hg

H+ / H2, Bp
Na+ / Na, Hg
Pb2+ / Pb, Hg

Dung dịch điện ly
1 NH H2SO4
2 NH NiSO4
2 NH FeSO4
2 N Zn SO4
2 N CuSO4
2. 10-3 Zn ( NO3 )2 +1N KNO3
0,2N H2SO4
1N NaOH + 10-3 N(CH3)4 OH
2 .10-3 N Pb ( NO3)+1N KNO3

T oC

phòng
5.10-13
2.10-9
1.10-8
2.10-5
2.0-5
7.10-4
1.10-3
4.10-2
10-1

20 oC
Ni Cl2 10-7 ữ 10-8

Fe SO4 1.10-7
ZnSO4 4.10-5
CuSO4 1.10-4

Co(NO3)2 6,3.10-8
CoSO4 1,3.10-5
CoCl2
8.10-7

2.3. Cấu tạo và phơng trình lớp điện tích kép
Đến nay những lý thuyết về lớp điện tích kép đợc thừa nhận là:
+ Lý thuyết của Hemholz (1879) xem lớp điện tích kép là một tụ điện
phẳng với 2 lớp điện tích xếp song song và sự biến đổi thế là một đờng
thắng (hình 2.3a) tuân theo quy luật sau:
q mk = CVa
C=

D
4 0 9.105

19

MKF / cm 2

(2.5)


Va

V

Va



hp
1

0

X

hp
X

0

0

1



X

(a)
(b)
(c)
Hình 2.3: Mô hình lớp điện tích kép theo các thuyết,
a) Hemholz, b) Stern & Gui, c) Frumkin

+ Lý thuyết của Stern (1924) và Gui (1910) xem lớp điện tích kép gồm
có lớp Hemholz và lớp khuếch tán với sự biến đổi điện thế là tổng hợp của
lớp Hemholz và lớp khuếch tán (hình 2.3b) theo quy luật sau:
q mk = C ( + 1 )

(2.6)

kt

+ Lý thuyết của A. N. Frumkin xem lớp điện tích kép bao gồm cả lớp
Hemholz, lớp khuếch tán và lớp hấp phụ với sự biến đổi điện thế
là tổng của 3 lớp (hình 2.3c) trong đó phải bổ sung vào các phơng trình
trên đại lợng thế hấp phụ điện tích dơng hoặc âm:
hp + hoặc hp 2.4. Thế điện tích không
Theo A. N. Frumkin: Thế điện tích không là thế của bề mặt điện cực
kim loại không có điện tích hoặc điện tích dơng bằng điện tích âm. Các
phơng pháp xác định thế điện tích không đợc sử dụng phổ biến là đo
đờng cong điện mao quản tại giá trị cực đại và đo đờng cong điện dung
tại giá trị cực tiểu. Tại giá trị thế điện tích không vẫn xảy ra các quá trình
hấp phụ các chất không tích điện.
2.5. Thế điện cực thuận nghịch
+ Thế điện cực thuận nghịch có ý nghĩa trong các quá trình AMKL cũng
nh khi nghiên cứu các quá trình AMKL
+ Thế điện cực thuận nghịch của điện cực hiđrô trong dung dịch điện ly
nớc tại điều kiện tiêu chuẩn đợc xem là thế điện cực tiêu chuẩn và quy
ớc:

20

0
(VH 2 ) thng
=

G 0T
=0
F

(2.7)

+ Thế điện cực thuận nghịch của điện cực natri trong môi trờng điện ly
nóng chảy (thuộc điện cực loại 1 là điện cực tạo thành giữa kim loại và
muối kim loại hòa tan) tại điều kiện tiêu chuẩn cũng đợc xem là điện cực
tiêu chuẩn trong môi trờng muối nóng chảy và cũng quy ớc:
0
(V Na ) thng
=

G 0 T
=0
F

(2.8)

+ Thế điện cực ôxi đợc xét tại quá trình thuận nghịch của khí ôxi trong
dung dịch điện ly nớc với điều kiện tiêu chuẩn so với điện cực hiđrô chuẩn
sẽ có giá trị là 401mV
+ Thế điện cực ôxihóa - khử của các kim loại cũng nh các hợp chất
đợc xét tại quá trình thuận nghịch của các phản ứng điện hóa ôxíhoa khử. Gía trị thế điện cực ôxihóa - khử cũng đợc so với thế của điện cực

hiđrô chuẩn và sẽ có các giá trị khác nhau tơng ứng với bản chát của các
hệ ôxihóa - khử
+ Thế của các điện cực kim loại loại 2 là thế của các quá trình điện cực
thuận nghịch của hệ kim loại, ion của kim loại đó với muối không tan hoặc
ôxít của kim loại đó trong dung dịch điện ly. Giá trị thế thuận nghịch của
các điện cực loại 2 cũng đợc so sánh với điện cực hiđrô chuẩn trong dung
dịch điện ly nớc. Các điện cực loại 2 điển hình với các giá trị thế điện cực
đợc so sánh với điện cực hiđrô chuẩn là:
Điện cực calomen bão hòa (Hg/Hg2Cl2/KClbh ) có giá trị thế điện cực
là 268 mV,
Điện cực calomen bình thờng (Hg/Hg2Cl2/KCl) có giá trị thế điện
cực phụ thuộc vào nồng độ của KCl trong dung dịch,
Điện cực bạc clorua (Ag/AgCl/H+) có giá trị thế điện cực là 222 mV,
Điện cực thuỷ ngân sunphát (Hg/Hg2SO4/H+) có giá trị thế điện cực là
616 mV,
Điện cực thủy ngân oxít (Hg/HgO/OH-) có giá trị thế điện cực là
123 mV
Điện cực đồng sunphát bão hòa (Cu/CuSO4) có giá trị thế điện cực là
318 mV.
2.6. Thế điện cực không thuận nghịch của các kim loại
+ Theo Nernst khi xác định thế điện cực không chỉ của một ion kim loại
luôn sẽ có mặt ion khác do phải xét trong một hệ ví dụ nh sự có mặt của
hệ H2/H+ làm cho thế điện cực của kim loại không thể giữ đợc trạng thái

21


cân bằng mặt dù thế của hệ vẫn đạt đợc trạng thái cân bằng. Tại quá trình
trao đổi cân bằngcủa hệ ta thấy:
Hệ đạt đợc cần bằng thuận nghịch giữa kim loại (Me) và ion kim

loại (Men+) trong môi trờng dung dịch điện ly nớc theo phản ứng:
(2.9)
mH2O + Me Men+ (mH2O) + ne
với:
I = I = I0
(2.10)
Trên thực chất tại cân bằng giá trị m = 0, nghĩa là trọng lợng của
kim loại tại cân bằng sẽ không thay đổi, kim loại không bị ăn mòn.
Hệ thành phần không thuận nghịch khi có quá trình điện hóa thành
phần của hiđrô trong dung dịch điện ly axít tham gia vào mà tại đó khi hệ
tổng hợp đạt cân bằng, thì quá trình điện hóa của hiđrô sẽ có thóat ra khí
H2, còn quá trình điện hóa của kim loại sẽ là hòa tan kim loại với các phản
ứng điện cực cụ thể sau:
Các phản ứng anốt:
Me Mern+mH2O
I
Me Men+ ta có I1 (2.11)
+
H H
I2 (2.12)
Me Men+mH2O
Các phản ứng catốt:
Man+ Ma
I1 (2.13)
+
H H
I2 (2.14)
Với tốc độ phản ứng điện cực:
I 1 + I2 = I1 + I2

(2.15)

I1 - I 1 = I2 - I2

(2.16)

s
I

Me Men+
r mH2O
I1

Me Men+mH2O
s
I1
r
I2

H H+.H2O s
H H+.H2O I 2

Hình 2.4: Mô hình các phản ứng
điện hóa của hệ điện cực Me/H2
Khác với điện cực cân bằng đã xét ở trên với m = 0 chỉ cho một
phản ứng điện hóa, tại quá trình cân bằng của hệ các phản ứng điện hóa này
( thờng đợc gọi là thế ổn định ) ta sẽ có: m 0 ( m > 0 ) nghĩa là xảy
ra phản ứng điện hóa hoà tan kim loại ( kim loại đax bị ăn mòn ).
+ Vì nh đã thấy: I1 > I1 nên tại giá trị thế ổn định (thế cân bằng của hệ
các phản ứng điện hóa), thế điện cực của riêng kim loại trong hệ là không

cân bằng. Tại đây xét các quá trình điện hóa ta có:
Quá trình anốt thực chất sẽ là quá trình ôxyhóa kim loại:
mH2O + Me Men+ (mH2O) + ne
Ia = I1 - I1

(2.17)
(2.18)

22


Quá trình catot thực chất sẽ là quá trình khử phân cực cực phân tử là
thành phần của dung dịch điện ly: D. Trong trờng hợp dung dịch điện ly
nớc các quá trình khử phân cực thờng là của H+ (môi trờng axít hoặc
H2O (môi trơng kiềm) hoặc của phân tử khí ôxi hòa tan trong dung dịch
điện ly.
ne + D = [ Dne ]
(2.19)
Ik = I2 - I2

(2.20)

+ Nh vây khi xét các quá trình phản ứng điện cực thuận nghịch chúng
ta sẽ nhận thấy giá trị thế điện cực của các kim loại trong các dung dich
điện ly khác nhau sẽ khác nhau, và ngay cả thế điện cực tiêu chuẩn cũng sẽ
khác nhau trong các hệ dung dịch điện ly khỏc nhau (bảng 2.2).
Bảng 2.2: Giá trị thế điện cực của các kim loại trong các đung địch điện
ly khác nhau cũng nh sự thay đổi cử thế điện cực chuẩn hiđrô
Điện
cực

Li+/Li
Zn2+/Zn
H+/H
H+/H
Zn2+/Zn
Li+/Li

Thế điện cực tiêu chuẩn trong dung dịch, tại 25oC,V (theo Izmailov)
H2O
- 3,01
- 0,761
0
0
-0,761
-3,01

CH3OH
- 3,095
- 0,74
0
+ 0,2
- 0,54
- 2,90

C2H5OH
- 3,04
- 0,64
0
+ 0,25
- 0,39

- 2,79

C4H9OH
- 3,119
- 0,853
0

HCOOH
- 3,48
-1,25
0
+ 0,52
- 0,73
- 2,96

NH3
- 2,24
- 0,53
0
- 1,0
- 1,53
- 3,29

N2HCN
- 2,2
- 0,41
0

+ Giá trị thế điện cực không thuận nghịch của các kim loại đợc xác
định do cvác yếu tố bên trong và các yếu tố bên ngoài sau:

Các yếu tố gây ảnh hởng từ bên trong bao gồm:
Bản chất của kim loại ảnh hởng đến 4 V chủ yếu quyết định do:
độ bền nhiệt động học của kim loại, vị trí của các kim loại trong bảng hệ
thống tuần hoàn Menđeleep, các yếu tố và điều kiện kết tinh của các tinh
thể kim loại, giới hạn bền dung dịch rắn trong tinh thể kim loại, tính chất dị
thể của các hợp kim, cỡ hạt,
Trạng thái bề mặt của các kim loại ảnh hởng đến phần chục Vôn
bao gồm: lớp màng bảo vệ bằng các hợp chất hoặc oxít thụ động,
Sự hấp thụ các phân tử, nguyên tử nh O2, H2 cũng ảnh hởng từ
phần chục đến phần trăm Vôn.
Sự biến dạng cơ học do tải tĩnh cũng nh tải động ảnh hởng đến
phân trăm Vôn.

23


Các yếu tố gây ảnh hởng từ bên ngoài cũng có thể đến phần chục Vôn
bao gồm các yếu tố sau:
Bản chất hoá học và nồng độ, pH của dung dịch điện ly,
Thành phần và nồng độ của các hợp phần trong dung dịch điện ly,
Các chất ức chế có trong dung dịch điện ly,
Các chất kích thích có trong dung dịch điện ly,
Tốc độ chuyển động của dung dịch điện ly,
Nhiệt độ của dung dịch điện ly,
áp suất hơi bão hòa hoặc của các loại khí tham gia vào phản ứng
điện cực
Sự tiếp xúc của điện cực kim loại với các kim loại khác,
Sự có mặt dòng điện dò,
Sự tác động của ánh sáng.
3- Cơ chế ăn mòn điện hoá

3.1. Nguyên nhân quá trình ăn mòn kim loại
Nguyên nhân chủ yếu gây AMKL nói chung cũng nh ăn mòn điện
hóa nói riêng là do độ không bền vững nhiệt động học của kim loại trong
môi trờng bị ăn mòn. Khi bị ăn mòn, kim loại sẽ chuyển sang trạng thái
ôxít hoặc muối (ion) bền vững nhiệt động hơn. Nh vậy việc quan tâm
nghiên cứu lý thuyết cũng nh những ứng dụng thực tế về quá trình AMKL
thực chất là nghiên cứu các qui luật, nhiệt động học và động học của quá
trình AMKL cũng nh những đặc tính của quá trình AMKL do sự không
bền vững nhiệt động học đó của kim loại gây ra.
3.2. Cơ chế điện hoá và hoá học của quá trình hoà tan kim loại trong
dung dịch điện ly
Quá trình tự diễn biến chuyển kim loại sang trạng thái ôxyhoá theo 2
cơ chế phổ biến là:
+ Cơ chế phản ứng ăn mòn hoá học với những đặc điểm sau:
Khả năng và tốc độ phản ứng hóa học sẽ không phụ thuộc vào giá trị
điện thế của kim loại,
Trong phản ứng hóa học không có sự tham gia của điện tử tự do từ
ngoài,
Ví dụ các phản ứng AMKL theo cơ chế hóa học là:
Phản ứng của hổn hống kim loại tác dụng với nớc sẽ giải phóng khí
hiđrô theo phản ứng hóa học:
Me(Hg) + H2O = Me+ + 1/2H2 + OH- + Hg
(2.21)
Quá trình tẩy silic bằng nớc cũng sẽ xảy ra phản ứng hóa học:

24


Si + 2H2O = SiO2 + 2H2

(2.22)
+ Cơ chế phản ứng ăn mòn điện hóa có các đặc điểm sau:
Có sự tham gia của điện tử tự do từ ngoài hệ vào các quá trình phản
ứng điện hóa
Quá trình ion hoá kim loại (quá trình oxihóa) và quá trình khử phải
xảy ra đồng thời nhng không tại một chỗ mà tại 2 vị trí khác nhau để tạo
nên dòng điện tử chuyển động từ vùng oxihóa đến vùng khử,
Tốc độ quá trình AMKL phụ thuộc đại lợng thế điện cực kim loại,
Cơ chế AMKL điện hóa luôn luôn phải có 2 quá trình anốt (hòa tan
kim loại) đồng thời với quá trình catốt (khử phân cực của một cấu tử trong
dung dịch điện ly nh: H+, H2O, hoặc oxi hòa tan).
3.3. Khả năng nhiệt động học của ăn mòn điện hóa kim loại
Nhiệt động học các phản ứng điện hóa cũng giống nh các phản ứng
hóa học chung, nên:
+ Ngời ta xét khả năng xảy ra hoặc không thể xảy ra một quá trình tự
diễn biến ăn mòn điện hóa của một kim loại cũng sẽ giống nh xét cho một
phản ứng hóa học là phải xác định bằng sự biến đổi năng lợng tự do của
quá trình: thế đẳng nhiệt, đẳng áp; nghĩa là phải có điều kiện sao cho sự
biến đổi năng lợng tự do nhỏ hơn không: GT < 0
+ Vì quá trình ăn mòn điện hóa các kim loại đều phải liên quan đến thế
điện cực nên điều kiện biến đổi năng lợng tự do đợc xét có sự tơng quan
với thế điện cực:
GT = - nET F < 0
(2.23)
Với: GT: sự biến đổi thế đẳng áp, đẳng nhiệt của quá trình AMKL,
n : số đơng lợng gram,
F : là số Faraday 23062 cal/đl gam
ET = (Vk)thng - (Va)thng : là suất điện động của pin Galvani,
(Vk )thng: thế thuận nghịch của quá trình catốt,
(Va)thng = (VMe)thng : thế thuận nghịch quá trình anốt,

+ Quá trình điện hóa sẽ tự diễn biến nếu: ( Va)thng = (VMe)thng < (Vk)thng ,
nghĩa là suất điện động Galvani phải dơng: ET > 0 để có đợc: GT < 0
3.4. Quá trình catốt khi ăn mòn điện hoá kim loại; sự khử phân cực catốt
Khi ăn mòn điện hóa các kim loại trong môi trờng dung dịch điện
ly luôn luôn tồn tại đồng thời quá trình catốt - quá trình khử phân cực. Các
quá trình đó thờng là quá trình khử phân cực của các ion, các phân tử
trung hòa hoặc các hợp chất không hòa tan.
+ Khử phân cực các ion có trong dung dịch điện ly thờng là:
H3O+ + e = H + H2O = 1/2 H2 + H2O
(2.24)
+
Ag (mH2O) + e = Ag + mH2O
(2.25)
25


Cu2+(mH2O) + e = Cu+(mH2O)
(2.26)
Fe3+(mH2O) + e = Fe2+(mH2O)
(2.27)
NO-3 + 3H+ + e = HNO2 + H2O
(2.28)
+ Khử phân cực các phân tử trung hoà:
O2 + 4e + 2H2O = 4OH(2.29)
Br2 + e = 2 Br
(2.30)
+ Khử phân cực màng đợc tạo thành từ các hợp chất không hoà tan:
CuO + 2e + H2O = Cu + 2OH(2.31)
Fe3O4 + 2e + H2O = 3FeO + 2OH
(2.32)

Fe (OH ) 3 + e = Fe (OH)2 + OH
(2.33)
+ Khử phân cực các hợp chất hữu cơ :
RO + 2e + 4H+ = RH2 + H2O
(2.34)
R + 2e + 2H+ = RH2
(2.35)
Trong đó R là gốc hoặc phân tử của hợp chất hữu cơ (2.36)
+ Thế ôxihóa - khử thuận nghịch của quá trình catốt đợc tính theo công
thức của phơng trình Nernst:
0
(V K ) thng = (VO x Kh ) thng = (V K ) thng
+

ap
RT
2,303 lg qOx
nF
a Kh

(2.37)

Trong đó p và q là các hệ số tỷ lợng
3.5. Những quá trình ăn mòn điện hoá kim loại đồng thể và dị thể
+ Nh phần trên chúng ta đã đề cập và xem xét, quá AMKL thực chất là
quá trình phản ứng điện hóa dị thể và nói chung tuân theo những quy luật
của các phản ứng hóa học di thể.
+ Trong các quan niêm hiện đại quá trình AMKL cũng có thể xảy ra
trong môi trờng đồng thể. Những ví dụ điển hình là:
Trong môi trờng lỏng có kim loại thủy ngân lỏng và hỗn hống của

thủy ngân với các kim loại khác (Hg(Me))
Trong môi trờng kim loại rắn nh hệ dung dịch rắn Zn/FeZn7, trong
đó Zn đợc xem là anốt còn dung dịch rắn FeZn7 đợc xem là catốt với tốc
độ phản ứng điện hóa tuân theo các phơng trình sau:

ia = iK =

I
I
I
;ia = ;iK =
SMe
Sa
SK

(2.38)

3.6. Pin Galvanic ăn mòn kim loại và nguyên nhân xuất hiện pin AMKL
+ Bề mặt kim loại bị ăn mòn trong thực tế ngời ta thờng có thể nhận
thấy gồm nhiều loại điện cực do tính không đồng nhất về mặt điện hóa của
bề mặt kim loại nên cũng có thể xem đó là tổ hợp nhiều cặp pin galvanic.

26


+ Bản chất sự xuất hiện của tính không đồng nhất điện hóa trên bề mặt
kim loại là do những nguyên nhân sau:
Do tính chất hóa học của các kim loại không đồng nhất trong lòng
kim loại xét tổng thể vĩ mô cũng nh xét về mặt vi mô và do tính không
đồng nhất của bản chất các hợp kim của các kim loại,

Do tính không đồng nhất trên bề mặt của kim loại vì sự xuất hiện các
hạt tinh thể trên bề mặt kim loại cũng nh tính chất bề mặt của các tinh thể
cũng khác nhau,
Do tính không đồng nhất của các màng đợc tạo thành trên bề mặt
kim loại nh các màng ôxít thụ động,
Do tính không đồng nhất về ứng suất nội của kim loại,
Do sự không đồng nhất của chính pha dung dịch điện ly lỏng tác
động đến kim loại trong đó phải đề cập đến sự khác biệt về nồng độ ion,
nồng độ muối trung tính, pH cục bộ của dung dịch, hàm lợng ôxi hòa tan
cũng nh sự có mặt các chất ôxihóa,
Do sự không đồng nhất về các điều kiện vật lý nh nhiệt độ, áp suất
hới bão hòa, ánh sáng,...
Hình 2.5 trình bày mô hình tạo thành các pin AMKL từ các nguyên
nhân chủ yếu đã nêu ở trên.
K

A

Me1 Me2
K
A
K

Me
K
A
CO2 > CO2

A

A Me

K

Me

Me
K

A
K
A

A K A Me(OH)n

NaCl
Me

A

K A K

Hình 2.5: Mô hình pin AMKL với các nguyên nhân khác nhau
3.7. Sơ đồ và đặc thù của quá trình ăn mòn điện hoá
+ Sơ đồ của một quá trình ăn mòn điện hóa đợc khái quát nh hình 2.6.
Từ mô hình trên ta thấy một quá trình ăn mòn điện hóa phải bao gồm các
quá trình thành phần:
Quá trình anốt là quá trình chuyển phân tử kim loại thành trạng thái
ion nghĩa là thực hiện quá trình ôxihóa; ion tạo thành đợc chuyển vào
dung dịch điện ly còn điện tử còn lại trong kim loại sẽ đợc dẫn đến vị trí

để thực hiện quá trình khử.

27


A
ne
+ mH O

2
ne neM en +
M en + mH2 O

Me

Men+mH2O
1
2
Dung dịch điện ly
D
[Dne]

(2.39)
ne
K

Quá trình chuyển điện tử trong
kim loại từ anốt đến catốt.

+mH2O

3

Hình 2.6: Mô hình các quá trình
ăn mòn điện hóa

Quá trình catot là quá trình
khử phân cực ion hoặc phân tử
có trong dung dịch điện ly
đợc khái quát nh phơng trình:
D + ne = [Dne]

(2.40)

+ Những đặc thù chính của các quá trình ăn mòn điện hóa là:
Các quá trình xảy ra đồng thời, độc lập nhng tại hai vị trí cách nhau,
Tốc độ ăn mòn điện hóa và các quy luật của động học ăn mòn điện hóa
phụ thuộc vào giá trị thế điện cực của các kim loại, cụ thể:
Khi chuyển giá trị thế điện cực sang các giá trị dơng hơn do tác
dụng của phân cực bằng dòng ngoài sẽ làm tăng quá trình anốt nghĩa là làm
kìm hãm quá trình catốt.
Khi chuyển giá trị thế điện cực sang các giá trị âm hơn do tác dụng
của phân cực bằng dòng ngoài sẽ làm tăng quá trình catốt và làm giảm quá
trình anot.
Vị trí các quá trình điện cực có thể đợc c trú trên các phần khác bề
mặt khác nhau của kim loại bị ăn mòn và vị trí đó có thể bị thay đổi theo
thời gian phụ thuộc vào sự biến đổi tính chất điện hóa vi mô và vĩ mô của
các vùng trên bề mặt kim loại.
Phần anốt của bề mặt kim loại là phần bị ăn mòn, vì vậy nếu vùng anốt
cố định thì vùng bị ăn mòn của kim loại cố định còn nếu vùng anốt thay đổi

thì vùng kim loại bị ăn mòn cũng thay đổi.

28