ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

CHỈÅNG 5 : ÀN MN V BO VÃÛ VÁÛT LIÃÛU

5.1.KHẠI NIÃÛM VÃƯ ÀN MN KIM LOẢI :
Trong quạ trçnh sỉí dủng, cáúu trục v tênh cháút ca váût liãûu bë biãún âäøi theo thåìi
gian lm cho váût liãû bë thoại hoạ âi. Âäúi våïi váût liãûu kim loải ngun nhán thoại hoạ
chúu l do hiãûn tỉåüng àn mn. Do vë trê quan trng ca váût liãûu kim loải trong nãưn kinh
tãú nãn váún âãư bo vãû kim loải chäúng sỉû phạ hu do àn mn ln âỉåüc quan tám k lỉåỵng.
Ngỉåìi ta ỉåïc tênh tiãu hao cho àn mn v bo vãû kim loải åí cạc nỉåïc cäng nghiãûp
phạt triãøn chiãúm cåỵ 4,20% GDP. Täøn hao kim loải do àn mn ráút låïn, cỉï cọ nàm nh mạy
luûn kim thç cọ mäüt nh mạy sn xút kim loải âãø b cho täøn hao âọ
. Chi phê cho váún âãư
àn mn v bo vãû kim loải åí Phạp l 88 t fràng (1982), åí M l 70 t USD (1975).
Àn mn kim loải l sỉû phạ hu chụng do tạc dủng âiãûn hoạ hay hoạ hc ca mäi
trỉåìng xung quanh. Quạ trçnh àn mn kim loải chia ra hai loải :
*àn mn hoạ hc (àn mn khä) : l quạ trênh àn mn xy ra khi kim loải tạc dủng
våïi dung dëch khäng âiãûn ly v khê khä.
*àn mn âiãûn hoạ : l sỉû àn mn kim loải trong moii trỉåìng cháút âiãûn gii, trong
âọ sỉû ion hoạ ca ngun tỉí kim loải, sỉû khỉí ca cháút äxy hoạ khäng phi xy ra chè trong
mäüt phn ỉïng trỉûc tiãúp. Âáy l dảng àn mn phäø biãún nháút trong kim loải.
5.1.1.Täúc âäü àn mn :
Âãø xạc âënh täú
c âäü àn mn kim loải ta sỉí dủng hai cạch sau :
a-Täøn tháút trng lỉåüng (P
TL
) : l trng lỉåüng kim loải täøn tháút trãn mäüt âån vë bãư màût, trong
mäüt âån vë thåìi gian.
P
TL
=
1
.

mm
St
−
2
mg/dm
2
.ngy. (5.1)
Trong âọ : - m
1
, m
2
: l trng lỉåüng máùu kim loải trỉåïc v sau khi bë àn mn, mg
-S : diãûn têch bãư màût kim loải, dm
2
-t : thåìi gian, ngy.
b-Âäü thám nháûp P
TN
: tênh theo chiãưu sáu kim loải bë àn mn trong mäüt nàm.
P
TN
=
.0,0365
TL
P
ρ
mm/nàm (5.2)
Trong âọ : -ρ : l trng lỉåüng riãng ca kim loải, G/cm
3
Ngoi ra täúc âäü àn mn cọ thãø âỉåüc âo bàòng máût âäü dng âiãûn àn mn I hồûc thãø
têch khê hydrä thoạt ra.

5.1.2.Âiãûn thãú âiãûn cỉûc :
Khi kim loải tiãúp xục våïi cháút âiãûn ly thç tải bãư màût tiãúp xục s xy ra sỉû tạc dủng
giỉỵa cháút âiãûn ly v kim loải. Tải vng phán chia giỉỵa hai pha (kim loải - dung dëch âiãûn
ly) xút hiãûn låïp âiãûn têch kẹp cọ âiãûn thãú nháút âënh gi l âiãûn thãú âiãûn cỉûc.
Vê dủ : nhụng Cu vo dung dëch sunphat âäưng, giỉỵa âäưng v dung dëch cọ cán
bàòng sau :



69

ọxy hoaù
Me ---------------- Me
n+
+ ne
khổớ
Khi coù quaù trỗnh cỏn bũng giổợa õióỷn cổỷc vaỡ dung dởch coù õióỷn thóỳ õióỷn cổỷc cỏn
bũng E tờnh theo hóỷ thổùc Nernst :
E = E
O
+
RT
nF
ln a (5.3)
Trong õoù : -R : hũng sọỳ khờ, R = 8.31441J/mol.
O
K
-T : nhióỷt õọỹ tuyóỷt õọỳi,
O
K

-F : hũng sọỳ Faraõỏy, F = 96 500 C/mol
-a :hoaỷt õọỹ cuớa ion Me
n+
trong chỏỳt õióỷn giaới
-E
O
: õióỷn thóỳ õióỷn cổỷc tióu chuỏứn cuớa kim loaỷi ổùng vồùi dung dởch coù hoaỷt õọỹ
a = 1
Trong thổỷc tóỳ ta khọng thóứ õo trổỷc tióỳp giaù trở tuyóỷt õọỳi õióỷn thóỳ õióỷn cổỷc cỏn bũng
(thuỏỷn nghởch) giổợa kim loaỷi vaỡ dung dởch chổùa muọỳi cuớa chuùng. Ta thổồỡng tióỳn haỡnh õo
õióỷn thóỳ õióỷn cổỷc bũng pin õióỷn hoaù gọửm hai nổớa pin : mọỹt nổớa pin laỡ õióỷn cổỷc kim loaỷi
nghión cổùu, nổớa kia laỡ õióỷn cổỷc so saùnh.
ióỷn thóỳ tióu chuỏứn cỏn bũng ồớ 25
o
C cuớa mọỹt sọỳ phaớn ổùng phỏn cổỷc

Phaớn ổùng ióỷn thóỳ tióu chuỏứn cỏn bũng so vồùi õióỷn
cổỷc hyõrọ E
0
, V
Au
3+
+ 3e

Au
O
2
+ 4H
+
+ 4e

2H
2
O
Ag
+
+ e

Ag
O
2
+ 2H
2
O + 4e

4OH
-
Cu
2+
+ 2e

Cu
2H
+
+ 2e

H
2
Pb
2+

+ 2e

Pb
Sn
2+
+ 2e

Sn
Fe
2+
+ 2e

Fe
Cr
3+
+ 3e

Cr
Zn
2+
+ 2e

Zn
Al
3+
+ 3e

Al
Mg
2+

+ 2e

Mg
Na
+
+ e

Na
1.50
1.23
0.80
0.40
0.34
0.00
-0.13
-0.40
-0.44
-0.74
-0.76
-1.67
-2.37
-2.71







70

5.2.CẠC DẢNG ÀN MN KIMLOẢI
5.2.1.Àn mn hoạ hc :
Dảng àn mn ny xy ra do tạc dủng hoạ hc ca kim loải våïi mäi trỉåìng lm
viãûc ca chụng v âỉåüc chia lm hai loải :
a-Àn mn trong dung dëch khäng âiãûn ly :
Âa säú cạc cháút hỉỵu cå khäng l cháút âiãûn ly, do váûy chụng khäng dáùn âiãûn nãn
khäng xy ra àn mn âiãûn hoạ. Vê dủ : thẹp cạc bon lm viãûc trong cạc dung mäi hỉỵu cå,
cạc nhiãn liãûu lng hçnh thnh tỉì cạc lai cạc bua hydrä khäng dáùn âiãûn. Nãúu cọ chỉïa nỉåïc
s xy ra àn mn âiãûn họa.
b-Àn mn khê :
L quạ trçnh àn mn hoạ hc xy ra trong khê khä åí nhiãût âäü cao. Vê dủ : sỉû ä xy
hoạ cạc chi tiãút trong l
nung, âäüng cå âäút trong, âäüng cå phn lỉûc ...
Quạ trçnh àn mn khê xy ra do tạc âäûng âäưng thåìi ca nhiãût âäü cao v cạc khê àn
mn (xám thỉûc) nhỉ : O
2
, S
2,
Cl
2
.. vo kim loải. Täúc âäü àn mn khê phủ thüc vo tênh cháút
kim loải v håüp kim, tênh cháút ca mäi trỉåìng khê åí nhiãût âäü cao v tênh cháút ca cạc sn
pháøm àn mn.
Quạ trçnh äxy hoạ l âiãøn hçnh nháút ca àn mn khê v âỉåüc biãøu diãùn båíi phỉång
trçnh sau âáy :
mMe (r) +
4
mn
O
2

(k) = Me
m
O
mn/2
(r) (5.4)
Âãø âạnh giạ kh nàng lm viãûc ca kim loải åí nhiãût âäü cao ta càn cỉï vo hai âàûc
trỉng sau âáy :
*Bãưn nhiãût : kh nàng kim loải cọ âäü bãưn cå hc åí nhiãût âäü cao.
*Chëu nhiãût : kh nàng kim loải bãưn àn mn khê åí nhiãût âäü cao.
5.2.2.Àn mn âiãûn họa
1-Khại niãûm :
Khi nghiãn cỉïu quạ trçnh lm viãûc ca pin Cu-Zn trong dung dëch âiãûn l ta tháúy
ràòng Zn bë mn dáưn do hiãûn tỉåüng ho tan. Trong pin ny km âọng vai tr anät v phn
ỉïng âiãûn hoạ trãn anät nhỉ sau :
Zn -2e = Zn
2+
Trong váût liãûu kim loải cọ cáúu tảo båíi hai hay nhiãưu pha do váûy giỉỵa cạc pha ny
xy cạc quạ trçnh anät v catät lm cho kim loải bë phạ hu. Trãn bãư màût kim loải hçnh
thnh ráút nhiãưu anät v catät, do váûy hçnh thnh mäüt hãû thäúng ráút nhiãưu cỉûc. Täúc âäü àn mn
âiãûn họa l täøng täúc âäü àn mn ca nhiãưu pin củc bäü v phủ thüc vo âiãûn thãú âiãûn cỉûc. àn
mn âiãûn họa ca kim loải gäưm ba quạ trçnh cå bn : quạ trçnh anät, quạ trçnh catät v quạ
trçnh dáùn âiãûn.
Quạ trçnh anät l quạ trçnh äxy hoạ âiãûn hoạ, trong âọ kim loải chuøn vo dung
dëch dỉåïi dảng ion v gii phọng âiãûn tỉí, kim loải bë àn mn theo phn ỉï
ng :
Me
→
Me
n+
+ ne

Quạ trçnh catät l quạ trçnh khỉí âiãûn ho, trong âọ cạc cháút oxy hoạ (Ox) nháû âiãûn
tỉí do kim loải bë àn mn gii phọng :
Ox + ne
→
Red Red l dảng cháút khỉí (Ox.ne)

71
Ox laỡ daỷng chỏỳt ọxy hoaù, thổồỡng laỡ H
+
hay O
2
thỗ quaù trỗnh catọt seợ laỡ :
H
+
+ e

H
hp
H
hp
+ H
hp


H
2
(H
hp
laỡ hydrọ hỏỳp phuỷ), trong trổồỡng hồỹp nay goỹi laỡ sổỷ n moỡn vồùi chỏỳt khổớ phỏn
cổỷc hydrọ.

Nóỳu Ox laỡ O
2
thỗ :
*Vồùi mọi trổồỡng axit quaù trỗnh catọt seợ laỡ :
O
2
+ 4H
-
+4ne 2H

2
O
*Vồùi mọi trổồỡng trung tờnh hay bazồ quaù trỗnh catọt seợ laỡ :
O
2
+ 2H
2
O +4e

4OH (hỗnh 6.2, 6.2, 6.3)
2-Caùc daỷng n moỡn õióỷn hoaù :
n moỡn õióỷn hoaù laỡ daỷng n moỡn phọứ bióỳn hồn caớ vaỡ phaù huyớ kim loaỷi nhióửu nhỏỳt. Caùc
daỷng n moỡn õióỷn hoùa õổồỹc chia ra nhổ sau : n moỡn õóửu (1), n moỡn galvanic hay n moỡn
tióỳp xuùc (2), n moỡn do chónh lóỷch khờ (3), n moỡn lọự (4), n moỡn tinh giồùi (5), n moỡn nổùt
do ổùng lổỷc (6), n moỡn moới (7), n moỡn lổỷa choỹn hay sổỷ phỏn raợ hồỹp kim (8), n moỡn maỡi
moỡn (9). Sau õỏy ta seợ khaớo saùt kyợ lổồợng tổỡng daỷng n moỡn cuỷ thóứ.


Hỗnh 5.1 -Phỏn loaỷicaùc daỷng n moỡn õióỷn hoaù

a-n moỡn õóửu :
Xaớy ra trong õióửu kióỷn kim loaỷi õọửng nhỏỳt, mọi trổồỡng, nhióỷt õọỹ vaỡ sổỷ phỏn bọỳ ổùng
lổỷc laỡ õọửng õóửu, tọỳc õọỹ n moỡn laỡ nhổ nhau trón toaỡn bọỹ
bóử mỷt kim loaỷi. ồn vở õo n moỡn
thọng duỷng laỡ cm/nm. Ngoaỡi ra coỡn duỡng caùc õồn vở g/cm
2
.ngaỡy, mg/dm
2
.ngaỡy, mA/cm
2
.

72

















Hçnh 5.2-Àn mn äúng thẹp khäng rè cọ âäü dy 4,5mm


b-Àn mn tiãúp xục (ànmn Galvanic) :
Dảng àn mn ny xy ra khi cạc kim loải hay håüp kim khạc nhau âỉåüc sỉí dủng
trong cng mäüt cå cáúu v cọ pháưn diãûn têch tiãúp xục våïi nhau (tiãúp diãûn), trong cng mäüt
mäi trỉåìng àn mn. Do tảo ra cạc pin ngàõn mảch nãn gáy ra àn mn mảnh, kim loải cọ
âiãûn thãú ám hån s bë àn mn.
c-Àn mn do sỉû chãnh lãûch khê (àn mn khe) :
Dảng àn mn ny xy ra cọ thãø do mäi trỉåìng khäng âäưng nháút, chàóng hản sỉû
khạc nhau củc bäü vãư thäng khê ho tan (äxy). Lục ny hçnh thnh mäüt pin chãnh lãûch khê

v gáy ra àn mn.
d-Àn mn läù :
Âáy l dảng xám thỉûc củc bäü tảo nãn cạc läù, âäü sáu cạc läù
cọ thãø låïn hån âỉåìng
kênh läù. Hiãûn tỉåüng ny xy ra do cọ cạc läù nh trong låïp ph bo vãû chäúng àn mn âãưu
(cạc låïp men, låïp ph hỉỵu cå, mng äxyt..). Cạc läù phạt triãøn tỉì bãư màût vo bãn trong theo
hỉåïng gáưn nhỉ thàóng gọc.
e-Àn mn tinh giåïi :
Dảng àn mn ny liãn quan âãún sỉû cọ màût ca cạc pha dë thãø åí biãn giåïi hảt trong
håüp kim. Loải àn mn ny thỉåìng gàûp nháút åí thẹp khäng rè, vê dủ Cr18Ni10.







73

a) b)








c)


d)

Hỗnh 5.3- Caùc daỷng n moỡn khe

a)n moỡn khe trón mỷt bờch theùp khọng rố 10Cr18Ni9
b)n moỡn khe dổồùi voỡng õóỷm pờt tọng theùp khọng rố trong nổồùc bióứn
c)n moỡn õổồỡng mồùm nổồùc
d)n moỡn do lừng õoỹng
f-n moỡn nổùt do ổùng lổỷc :
Caùc kóỳt cỏỳu kim laoỹi laỡm vióỷc trong mọi trổồỡng n moỡn, dổồùi taùc duỷng cuớa lổỷc keùo
seợ gỏy ra nổùt, raỷn vaỡ gaợy. Daỷng n moỡn naỡy gỏy tọứn thỏỳt kim loaỷi rỏỳt nhoớ, nhổng khoù nhỗn
thỏỳy nón rỏỳt nguy hióứm.
g-n moỡn moới :
Laỡ hióỷn tổồỹng n moỡn xaớy ra trong caùc kóỳt cỏỳu kim loaỷi laỡ vióỷc dổồùi taới troỹng thay
õọứi coù chu kyỡ. Do taùc duỷng n moỡn taỷo õióửu kióỷn cho caùc vóỳt nổùt moới õỏửu tión dóự xuỏỳt hióỷ
n
hồn.

h-n moỡn lổỷa choỹn (sổỷ phỏn raợ hồỹp kim) :
Daỷng n moỡn naỡy xaớy ra trong caùc õióửu kióỷn nhỏỳt õởnh õọỳi vồùi caùc hồỹp kim laỡ
dung dởch rừn, trong õoù kim loaỷi hoaỡ tan coù õióỷn thóỳ n moỡn ỏm hồn nhióửu so vồùi kim loaỷi
nóửn.
:

74