Bài 20. Sự ăn mòn của kim loại

CÁC VẤN ĐỀ CẦN
TÌM HIỂU

TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC NGHIÊN
ỨU CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI

ÊN MÒN KIM LOẠI VÀ PHÂN LOẠI Ă
ØN KIM LOẠI
PƯƠNG PHÁP BẢO VỆ & ỨNG DỤNG
CỦA TỪNG PHƯƠNG PHÁP




TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC
NGHIÊN CỨU VỀ CHỐNG ĂN
MÒN KIM LOẠI
Ngày nay vật liệu kim loại chiếm vò trí quan trọng nhất trong nền kinh
tế quốc dân, do có hoạt tính cao chúng bò môi trường tác động làm
phá hủy dần từ ngoài vào trong.

 Ở các nước công nghiệp phát triển,
người ta ước tính thiệt hại do ăn mòn
chiếm khoảng 3% tổng sản phẩm quốc
dân, thiệt hại sẽ lớn hơn nếu tính cả
cho chi phí bảo dưỡng, thay thế vật liệu
hậuNam,
quảdocủa
ănhậu
mòn
làmẩm,

ô
 và
Ở Việt
có khí
nóng
nhiễm
môi
trường
và kim
mấtloại
cân
bằng
tỷ lệ sử
dụng
vật liệu
còn
cao.
sinh
thái.
Vì vậy
thiệt hại do ăn mòn còn có thể
lớn hơn.


vậy các công trình biển bò ăn mòn
mạnh do các dòng điện hóa tăng
cường, không chỉ ở bề mặt kim loại
tiếp xúc với nước biển mà ở cả
trong
cột

bê
tông…
Ăn mòn biển còn đặc trưng bằng
các lớp sinh vật bám như: hầu, hà,
rong, rêu…Vì biển ngày càng được khai
thác nhiều hơn, các công trình biển
như: cảng, dàn khoan dầu, khí…Số
lượng tàu thuyền…ngày càng nhiều
nên ăn mòn biển thiệt hại rất lớn.
Các công nghệ để phòng, chống và
giảm tác hại của ăn mòn biển chủ
yếu là tạo các lớp vật liệu bảo vệ
bền, các lớp bảo vệ đặc hiệu, các


ỂU ĐỒ VỀ SỰ PHÂN BỐ THIỆT HA


Ăn Mòn Kim Loại Là Gì?
Ăn mòn kim loại là: sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hóa
học của môi trường xung quanh (theo nghĩa rộng là sự phá hủy vật liệu),
trong đó nguyên tử kim loại bò oxy hóa thành ion dương kim loại.

M - ne  Mn+


Ăn mòn kim loại
Theo
cơ chế ăn mòn

Ăn
mòn
điện
hóa

Ăn
mòn
hóa
học

Theo
môi trường ăn
mòn
Ăn
mòn
không
khí

Ăn
mòn
đất

Ăn
mòn
nước
biển
…

Theo
phạm vi ăn mòn

Ăn
mòn
Cục
bộ

Ăn
mòn
toàn
bộ

BẢNG PHÂN LOẠI ĂN MÒN KIM LOẠI


AÊN MOØN HOÙA HOÏC
 Định nghĩa: Sự phá hủy kim loại do kim loại phản ứng hóa học với chất khí
hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao.

 Quá trình ăn mòn là kết quả của phản ứng dị thể

Ví dụ: Fe bị ăn mòn bởi không khí
3Fe + 2CO2 = Fe3O4 + 2C
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 


Ăn Mòn Điện Hóa
 Đònh nghóa: Ăn mòn điện hóa là

sự phá hủy kim loại do kim loại
tiếp xúc với dung dòch chất điện ly tạo nên dòng điện.

Cơ chế ăn mòn điện
hóa
Gồm ba quá trình cơ
bản
là: trình Anod
Quá
Quá trình Catod
Quá trình dẫn
điện


Quá Trình Anod

Quá

trình Anod: là quá trình oxy hóa điên hóa trong đó kim loại
chuyển vào dung dòch dưới dạng ion và giải phóng điện tử:
M  Mn+ + ne

Đặc biệt khi trong dung dòch có
những ion kim loại có điện thế cực
dương hơn kim loại bò ăn mòn thì
quá trình xảy ra:
M  Mn+ + ne
Mn’’+  Mn+ + ne


Quá Trình Catod


Quá trình Catod: là quá trình khử điện hóa, trong đó các chất oxy
hóa nhận điện tử do kim loại bò ăn mòn giải phóng ra.

Ox + ne  Red
Nếu “Ox” là H+ thì quá trình catod xả
2H+ + 2e  H2
Nếu “Ox” là O2 thì quá trình catod xảy ra:
* Với môi trường acid:
O2 + 4H+ + 4e  2H2O
* Với môi trường trung tính hoặc bazơ:
O2 + 2H2O + 4e  2OH-


Quá Trình Dẫn
Điện
 Các

diện tử do kim loại bò ăn mòn giải
phóng ra sẽ di chuyển từ nơi có phản ứng
Anod tới nơi có phản ứng Catod, còn các ion
dòch chuyển trong dung dòch.


Điều kiện ăn mòn
điện
hóa:
Thí nghiệm
1:
Hai điện cực cùng chất

 Kim loại khơng bị an mòn


Thí nghiệm 2:
Khi không có
dây dẫn

 Khơng xảy ra
q trinh ăn mòn

Khi hai kim loại
tiếp xúc nhau

 xảy ra q
trinh ăn mòn


Thí Nghiệm 3:
* Thay dung dịch điện ly bằng dung dịch
khoâng điện ly

Dung dịch
khoâng
diện ly.

 Không xảy ra
quá trinh ăn mòn

Thí nghiệm 4: (mô tả)

 xảy
ra quá
trinh ăn
mòn


 Các điện cực phải khác nhau.
 Các điện cực phải tiếp xúc với nhau.
 Các điện cực phải cùng tiếp xúc với
dòch chất điện ly.

một dung


Nguyên Tắc:
Làm thế nào để giảm tối đa dòng ăn mòn kim loại
khi kim loại tiếp xúc với môi trường.
Các phương pháp:
Chọn và chế tạo vật liệu chống ăn mòn cao
Tạo lớp phủ bề mặt bằng kim loại hoặc phi
Xử lí môi trường
Bảo vệ điện hóa


Các phương pháp chống ăn
mòn hóa học
Sản xuất các hợp kim bền với nhiệt, chống gỉ.
Phủ lớp bảo vệ chống ăn mòn như sơn, mạ Crom, mạ Nhôm, mạ

Niken …

Dùng chất ức chế ăn mòn.
Tạo môi trường khí trơ xung quanh để bảo vệ kim loại như N2,
Argon, Heli…


► Những kim loại có tính thụ động hoặc hợp kim chứa Cr như: Cr, Thép chứa TiAl…

► Những kim loại có khả năng tạo sản phẩm chống ăn mòn khi tiếp xúc với môi
trường như: Cu, Zn, Pb, Al…

► Trong quá trình SX có thể thêm phụ gia để tạo san phẩm chống ăn mòn tốt
như: Al-Cu, Cu-Zn…


 Mục đích: tăng vẻ đẹp cho vật liệu và chống ăn mòn
 Lớp phủ anod (protêctơ): có tác dụng ngăn cản sự tiếp xúc của kim loại cần
bảo vệ với môi trường, cơ chế là dùng kim loại có thế thấp hơp làm vật hi
sinh.

 Lớp phủ catod: chỉ có thể chống ăn mòn kim loại khi lớp phủ kín. Khi đó kim
loại phủ có thế dương hơn

 Ngoài ra còn có lớp phủ hữu cơ như: sơn, dầu, nhớt…


Cơ chế:



Thêm vào môi trường chất hóa học với một lượng nhỏ có thể kìm hãm các
quá trình phân cực.

Phân loại:

 chất ức chế catot: giảm tốc độ quá trình canot.
 Chất ức chế anot, catot: giảm cả 2 quá trình.
 Chất ức chế anot: giảm tốc độ quá trình anot.


* Bảo vệ Catod:

► Bảo vệ Catod bằng điện cực hi sinh:kim loại bảo vệ có thế thấp hơn và bị ăn mòn,
hư hại dần để bảo vệ kim loại cần bảo vệ.

VD: để bảo vệ vỏ tàu bằng đồng, người ta phủ một lớp kẽm bên ngoài.

► Bảo vệ catod bằng dòng điện ngoài: giảm hóa thế

kéo theo giảm dong ăn mòn, KL
cần bảo vệ được nối với cực âm, KL bảo vệ nối với cực dương.
VD: bảo vệ đường ống dẫn dầu trong lòng đất. Nối đường ống này với cực âm của
nguồn 1 chiều, cực dương được nối với thép phế liệu.


*Bảo vệ anod:



Phân cực anod để tạo một lớp thụ động làm dòng ăn mòn giảm một cách
đáng kể. Khi đó thế của kim loại sẽ chuyển dịch từ thế âm sang thế dương.



Ứng Dụng Chống Ăn Mòn
Kim Loại
► Được ứng dụng trong công nghệ mạ điện lên bề mặc kim loại như: Mạ kẽm, mạ đồng, mạ vàng,
niken…vừa chống an mòn kim loại vừa làm đẹp bề mặc vật liệu được mạ.

► Được ứng dụng trong các công trình xây dựng như: Cầu, cống, các công trình ven biển, nhà ở…
nhờ việc lựa chọn vật liệu tốt, mạ, sơn bên ngoài vật liệu một lớp làm tăng tuồi thọ của vật liệu

► Vỏ tàu thuyền được mạ một lớp đồng bên ngoài nhằm chống ăn mòn do nước biển.