PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỰC ĐO TỐC ĐỘ ĂN MÒN

19
CHƯƠNG 5
PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỰC ĐO TỐC ĐỘ ĂN MÒN

Có hai phương pháp đang sử dụng hiện nay để đo tốc độ ăn mòn bằng phân cực
điện hóa : ngoại suy Tafel và điện trở phân cực. Phương pháp phân cực có nhiều
thuận lợi:
- Cần thời gian ngắn ( vài phút) để xác định tốc độ ăn mòn, còn phương pháp
trọng lượng cần vài ngày.
- Rất thuận lợi trong nghiên cứu động học hay kiểm tra ăn mòn trong nhà máy
đang hoạ
t động.
- Phương pháp có độ nhạy cao, không cần các yếu tố để tăng tốc độ như nhiệt
độ.
- Phương pháp không phá vỡ kết cấu, lập lại pháp đo trên cùng một điẹn cực.

1. Ngoại suy Tafel
Phương pháp này được giới thiệu để mô tả lý thuyết điện thế hỗn hợp ăn mòn
trong dung dịch nước. Để ngoại suy đúng, yêu cầu phản ứng đơn phải được khống
chế bằng quá trình chuyển điện tích. Trên đường cong phân cực ít ra phải có một
đoạn thẳng để có độ chính xác các xác định i
ă.m
bằng ngoại suy Tafel.


Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức


20
Điều này thực sự khó đạt được trong dụng dịch loãng lúc này phân cực nồng độ

và điện trở Ohm ảnh hưởng giống nhau ở mật độ dòng cao hơn. Tuy nhiên một cách
tương đối trong giới hạn của ngoại suy Tafel i
ă.m
luôn bằng mật độ dòng giới hạn i
L

trong phân cực nồng độ khi khuếch tán không chế quá trình.
Thế phân cực nói chung phụ thuộc vào thời gian và cần xem xét cẩn thận để có
được đườg cong phân cực ổn định phản ảnh phân cực ăn mòn thực. Trong một
chừng mực, nói chung phân cực cathode nhanh và thuận nghịch hơn phân cực
anode, phụ thuộc nhiều vào thời gian và độ trể.

2. Phương pháp điển trở phân cực
Phương pháp điện trở phân cực (ĐTPC) có được từ lý thuyết điện thế hỗn hợp.
Xét đường cong phân cực với quá trình anode, cathode bị khống chế bởi quá trình
chuyển điện tích.
i
app.c
= i
c
- i
a
i
c
là mật độ dòng cathode; ia là mật độ dòng anode. ; i
app.c
là mật độ dòng cathode
áp đặt tại tại cùng giá trị điện thế E. Tương tự: i
app.a
= i

a
– i
c
Ở thế thấp gần toạ độ, phần tuyến tính rõ ràng. Phạm vi tuyến tính phụ thuộc vào
giá trị hằng số Tafel chọn lựa. Khi phân cực từ thế ăn mòn E
ă.m
với i
c
, i
a
áp vào:
∈
c
= βc. log(i
c
/i
ă.m
)
∈
a
= βa. log(i
a
/i
ă.m
)
Khi phân cực từ thế ăn mòn E
ă.m
, βa,βc là các hằng số Tafel anode cathode( phân
cực hoạt hoá) và i
ă.m

là tốc độ ăn mòn. ∈
c=
∈
a
được xac định như là qú thế vì nó
biểu diễn sự thay đổi thế khỏi thế ăn mòn ở trạng thái ổn định E
ă.m
.
Biến đổi ta có: i
app.c
= i
ă.m
(10
-∈c/βc
- 10
-∈a/βa
)
Vì vậy i
app.c
là sự khác biệt giữa hai hàm mũ mà tiến tới ) khi ∈ → 0. Sắp xếp và
lấy vi phân ta có:
R
p
=
app.capp.c
idi
d
∆
∈∆
=

⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
∈
∈→ 0

mama
i
B
cai
ca
..
)(.3.2
.
=
+
=
ββ
ββ


Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức


21

Vì vậy độ dốc (d∈/di
app.c
) ∈→0 tại gốc đường cong phân cực xác định như là
điện trở phân cực Rp là tỷ lệ nghịch với tốc dộ ăn mòn
B
)(.3.2
.
.
cai
ca
ma
ββ
ββ
+
=

là hằng số tỷ lệ .
Nhận thấy hằng số Tafel chọn có giá trị lớn sẽ có phần tuyến tính ở gốc. Tuy
nhiên phần tuyến tính xuất hiện ở quá thế thấp khi hằng số Tafel thấp βa,βc =
30mV. Chọn βa ≠ βc gây ra sự bất đối xứng qua gốc toạ độ như hình 5.2 với
βa=30mV ,βc = 118mV.
Lấy logarith ta có: log Rp = log B - log i
ă.m
Vì vậy vẽ quan hệ log Rp – logi
ă.m
là một đườn thẳng có độ dốc là -1 và điểm cắt
quy định bởi hằng số tỷ lệ B. Phần tuyến tính trên một dải rộng.

Tài liệu tham khảo
[2]. D. Pletcher, F. C. Walsh, Industrial Electrochemistry, 1993.
[3]. V. S. Bagotsky, Fundamentals of Electrochemistry, 2006.
[4]. C. M. A.Brett, A.M. O.Brett, Electrochemistry-Principles, Methods and
Applications, 1993.
[5]. Philippe Marcus, Corrosion Mechanisms in Theory and Practice, 2002


Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức


1

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức


ĐIỆN PHÂN SẢN XUẤT NaOH – Cl
2

1. Phương pháp hoá học
1.1. Sản xuất bằng sữa vôi
Na
2
CO
3
+ Ca(OH)
2
= 2NaOH + CaCO
3
1.2. Sản xuất từ quặng pyrit: chia làm hai giai đoạn

Na
2
CO
3
+ Fe
2
O
3
= Na
2
O.Fe
2
O
3
+ CO
2
Na
2
O.Fe
2
O
3
+ H
2
O = 2NaOH + Fe
2
O
3
Đem cô đặc, ta được NaOH, Fe
2

O
3
tuần hoàn trở lại trong quá trình sản
xuất. Ưu điểm của phương pháp là không có sản phẩm thừa. NaOH đặc hơn
phương pháp sữa vôi. Nhược điểm là tốn nhiều nguyên liệu.
1.3. Phương pháp Venton
MnO
2
+ 4HCl = MnCl
2
+ Cl
2
+ 2H
2
O
Hoàn nguyên MnO
2
MnCl
2
+ Ca(OH)
2
= Mn(OH) + CaCl
2
Thổi không khí và cho thừa sữa vôi thì Mn(OH)
2
bị oxi hoá tạo kết tủa
MnO
2
.
2Mn(OH)

2
+ Ca(OH)
2
+ O
2
= CaO.2MnO
2
+ 3H
2
O
CaO.2MnO
2
+ 10HCl = CaCl
2
+ 2MnCl
2
+ 5H
2
O + 2Cl
2
2. Phương pháp điện hoá
*Dịch điện phân: Muối ăn NaCl (chứa 39,4% Na, 60,6%Cl). Muối đuợc
hoà tan đến gần bão hoà và đưa và thùng điện phân ( 45 -55
o
C).
*Nước muối cần xử lý trước khi đưa vào thùng điện phân, tách hàm
lượng Mg
2+
, Ca
2+

, SO
4
2-
, . . .
SO
4
2-
: hấp phụ lên anode, cản trở phóng điện của Cl, tạo điều kiện O
phóng điện, anode bị ăn mòn.
Cho phép: Ca
2+
<0,005g/l, Mg
2+
<0,001g/l

2
2.1. Phương pháp tinh chế nước muối
2.1.1. Phương pháp xôđa-kiềm
Ca
2+
+ Na
2
CO
3
= CaCO
3
+ 2Na
+
Mg
2+

+ NaOH = Mg(OH)
2
+ 2Na
+
2.1.2. Phuơng pháp sữa vôi-xôđa
MgCl
2
+ Ca(OH)
2
= Mg(OH)
2
+ CaCl
2
MgSO
4
+ Ca(OH)
2
= Mg(OH)
2
+ CaSO
4
Ca(HCO
3
)
2
+ Ca(OH)
2
=2CaCO
3
+ 2H

2
O
CaCl
2
+ Na
2
CO
3
= CaCO
3
+ NaCl
CaSO
4
+ Na
2
CO
3
= CaCO
3
+ Na
2
SO
4
2.1.3. Phương pháp sữa vôi-sunfat
Gồm 2 giai đoạn:
+Tách Mg, Ca nhờ sữa vôi
+Gia công sunfat lắng trong dung dịch bằng xôđa
Na
2
SO

4
+ Ca(OH)
2
= NaOH + CaSO
4
CaCl
2
+ 2NaOH = Mg(OH)
2
+ 2NaCl
MgSO
4
+ 2NaOH = Mg(OH)
2
+ Na
2
SO
4
CaSO
4
+ 2NaOH = CaCO
3
+ Na
2
CO
3
+2H
2
O
CaCl

2
+ Na
2
SO
4
= CaSO
4
+ 2NaCl
+Trao đổi ion
2R-Na + Ca
2+
= R
2
-Ca
2+
+ CaCl
2
R là gốc nhựa. Sau khi trao đổi, nhựa được mang đi tái sinh
2.2. Các phản ứng điện cực
Sự phân ly:
NaCl = Na
+
+ Cl
-
H
2
O H
+
+ OH
-

Cathode : điện phân nước

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức



3
2H
2
O + 2e = 2H + 2OH
-
2H = H
2
OH
-
+ Na
+
= NaOH
Na phóng điện trên điện cực được không?
Trong môi trường pH=7, H
+
phóng điện ở -0,41V
Phương trình Nernst :
+
+=
Na
o
Cln
nF
RT

EE
, E
0
=-2,7V
Thay vào ta có: C
Na+
= 3,8.10
38
mol/l
Anode: Cl phóng điện tạo khí Cl
2
, OH
-
cũng có thể tham gia
2Cl
-
-2e = Cl
2
4OH
-
- 4e = O
2
+ 2H
2
O
hoặc 2H
2
O -4e = O
2
+ 4H

+
Chọn loại điện cực sao cho: quá thế thoát clo nhỏ hơn, clo sẽ ưu tiên
tham gia phản ứng trước. Loại điện cực phù hợp: graphit, Ti mạ Pt, Ti phủ
RuO
2
,TiO
2
.
Các phản ứng phụ
-ion OH
-
tham gia phản ứng anode
4OH
-
- 4e = O
2
+ 2H
2
O
Oxy thoát ra ở anode, lẫn vào khí Cl
2
. Oxy phản ứng với graphít, tiêu
hao anode
-Hoà tan Cl
2
vào dung dịch
Cl
2
+ H
2

O = HClO + HCl
Cl
2
+ OH
-
= HClO + Cl
-
-ClO
-
phóng điện trên anode
6ClO
-
+ 6OH
-
= 2ClO
3
-
+ 4Cl
-
+ 3/2 O
2
+ 3H
2
O + 6e
3. Cấu tạo thùng điện phân NaOH, Cl
2
màng ngăn

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức

4

Nguyên lý hoạt động của màng ngăn amiăng
Amiăng phủ trực tiếp lên điện cực cathode Fe (dạng lưới). Điện cực
anode đặt gần màng ngăn, nước muối 30% chuyển vào khoang anode, Cl
2

sinh ra trên anode. Nước muối khuếch tán qua màng ngăn xốp, H
2
và NaOH
hình thành phía bên kia của màng ngăn. Anode là Ti được phủ lớp xúc tác.
Cathode Fe được phủ lớp xúc tác (Ni diện tích lớn) để làm giảm quá thể
hydro.
Dùng màng ngăn amiăng gặp phải một số vấn đề:
+Khi có sự chênh lệch nồng độ, tất cả các loại ion đều có thể khuếch tán
qua màng ngăn. Na
+
di chuyển từ khoang anode sang khoang cathode bằng
khuếch tán, đối lưu và điện di. Hầu hết lượng Clo tương ứng đi cùng với Na
+

vào khoang cathode vì vậy NaOH lần nhiều Cl. Ngoài ra, nồng độ NaOH chỉ
đạt dưới 12%, khuếch tán của OH
-
từ khoang cathode đến khoang anode trở
nên đáng kể. Điều này dẫn đến mất mát Cl do điện phân thành hypocloride và
hình thành oxy ở anode, làm bẩn sản phẩm Cl. NaOH có nồng độ thấp nên
cần thiêt bị cô đặc để nâng lên nồng độ 50%.

+Điện trở rơi IR trên màng ngăn lớn. Điện thế thuận nghịch của thùng
điện phân là -2,2V, của thùng điện phân có màng ngăn là -3,2 đến -3,8V, điện

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức



5
thế này rơi chủ yếu trên màng ngăn. Theo thời gian, IR màng tăng do các chất
kết tủa hyđroxit của Mg, Ca trong các lỗ xốp của màng. Nước muối cần phải
lọc sạch trước khi vào thùng.
+Màng cần thay sau vài tháng. Trong quá trình thay màng vẫn phải đảm
bảo hoạt động của nhà máy.
Do điện trở của thùng điện phân màng ngăn lớn, tiêu hao năng lượng khi
hoạt động ở mật độ dòng cao là không kinh tế. Thường làm vi
ệc ở 0,15 – 0,2
A/cm
2
. Khi thiết kế phải đảm bảo diện tích điện cực lớn nhất trên một đơn vị
thể tích.

Sắp xếp điện cực anode

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức



6

Thùng cathode

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức



7
Thùng điện phân màng ngăn, kiêu MDC 55 của Oxy Tech Systems, Inc
Thùng MDC 55 có kích thước 3 x 16 x 2 m, nặng khoảng 7 tấn. Điện cực
là loại đơn cực, dòng điện 120 kA, điện thế 3,4 V, năng suất 3,5 tấn Cl
2
mỗi
ngày.
Sơ đồ công nghệ điện phân sản xuất NaOH, Cl2 được thể hiện ở hình
Dây chuyền công nghệ
Chuẩn bị dung dịch Đun nóng Kết tủa Mg, Ca
Lọc
Rửa
Làm sạch
Hoá lỏng
Axít hoá Đun nóng
Thùng điện phân
Tổng hợp HCl
Sấy Làm lạnh Bốc hơi Ly tâm
Phân ly
NaCl
NaCl
NaCl

Na
2
SO
4
NaOH
NaCl
H
2
SO
4
Cl
2
H
2
HCl


4. Thùng điện phân cathode thuỷ ngân
4.1. Thùng điện phân, dây chuyền công nghệ


Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức



8



Sơ đồ công nghệ điện phân NaOH, Cl

2
với cathode thuỷ ngân

4.2. Các phản ứng trên điện cực
2Cl
-
-2e
-
= Cl
2
Na
+
+ Hg + e
-
= NaHg
Phân ly hỗn hống
2NaHg + 2H
2
O = H
2
+ 2Na
+
+2OH
-
+ 2Hg

Kích thước thùng 15 x 2 x 0,3m, bằng sắt, đáy nghiêng để Hg chảy từ
đầu này đến đầu kia. Anode làm bằng vật liệu bền, phủ Ti. Kích thước 30 x
30 cm đặt song song với bề mặt Hg (khoảng cách 1cm). Thùng có khoảng 250
anode.

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức



9
Nồng độ muối vào 25%, 60
o
C. Chảy qua cell. Khí Cl
2
thoát ra ở đỉnh,
hỗn hống Hg nằm ở đáy. Hỗn hống được tách hoàn toàn NaCl và đi vào thiết
bị tách (denuder). Là một thiết bị hình trụ, được nhồi chặt bằng graphit – có
gắn các kim loại chuyển tiếp Fe hay Ni để làm xúc tác phân huỷ hỗn hống.
NaHg – e
-
= Na
+
+ Hg ; 2H
2
O + 2e
-
= H
2
+ 2OH
-

5. Công nghệ màng trao đổi
5.1. Công nghệ

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức



10



Tài liệu tham khảo
[1]. D. Pletcher, F. C. Walsh, Industrial Electrochemistry, 1993.
[2]. V. S. Bagotsky, Fundamentals of Electrochemistry, 2006.
[3]. C. M. A.Brett, A.M. O.Brett, Electrochemistry-Principles, Methods
and Applications, 1993.


Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức



1

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức

BIẾN TÍNH BỀ MẶT KIM LOẠI

1. Oxi hóa nhuộm màu nhôm

Để bảo vệ nhôm và hợp kim nhôm, người ta tạo trên bề mặt nó một lớp oxit
bằng phương pháp hoá học hoặc điện hóa. Màng oxit dày hoặc mỏng theo
điều kiện oxi hoá. Màng có thể dày đến hằng trăm µm. Màng có độ rắn cao,
có khả năng hấp thụ màu, thấm dầu mỡ tốt nên có thể làm việc ở nơi có ma
sát cao. Sau khi oxi hoá, màng được đem đi nhuộm màu vô cơ hoặc hữu cơ
.
Màng Al
2
O
3
có thể hình thành trên bề mặt nhôm bằng phương pháp điện
hóa hay hóa học. Màng có thể dày đến hàng trăm micron.
1.1. Phương pháp hóa học
Phương pháp này tạo độ bền của màng không cao, ít sử dụng. Thành
phần dung dịch oxi hóa như sau:
Na
2
CO
3
: 50g/l
NaOH : 2 – 2,5 g/l
Na
2
CrO
4
: 15 g/l
Thời gian : 5 –30 phút
1.2. Phương pháp điện hóa
1.2.1. Cơ cấu màng oxit
Màng có hai lớp: lớp mỏng, sít chặt sát bề mặt Al. Cấu tạo từ oxit nhôm

ngậm nước, chiều dày 0,01 – 0,1µm. Lớp bên ngoài ngậm nước nhiều hơn.
Khi nhúng nhôm vào dung dịch, ở anode nhôm có quá trình hòa tan điện
hóa nhôm
Al = Al
3+
+ 3e
Đồng thời nhôm tác dụng với dịch điện phân theo phản ứng
2Al + 3H
2
SO
4
= Al
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2
Diễn ra đồng thời với quá trình hòa tan nhôm là quá trình thoát oxi theo
phản ứng

2

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức

4OH
-
- 4e = O
2

+ 2H
2
O
Quá trình giải phóng oxi có thể qua các bước:
2OH
-
= H
2
O + O
- -
O
2-
= O
-
+ e
O
-
= O + e
2O = O
2
Các sản phẩm trung gian O
2-
, O tác dụng với nhôm anode (vật cần oxi hóa)
2Al
3+
+ 3O
2-
= Al
2
O

3
2Al + 3O = Al
2
O
3
Quá trình hình thành màng nhanh chóng, màng tạo được sít, mỏng chiều
dày hầu như không thay đổi trong suốt thời gian oxi hóa. Quá trình hòa tan
màng sẽ xảy ra đồng thời:
Al
2
O
3
+ 3H
2
SO
4
= Al
2
(SO
4
)
3
+ H
2
O
Hòa tan màng này sẽ tạo ra các lỗ xốp. Ở cathode, quá trình khử :
H
+
+ 2e = H
2

Khi hình thành lỗ xốp: O
2-
, O khuyếch tán qua màng ở đáy các lỗ xốp và
hình thành Al
2
O
3
. Phần này sẽ tiếp tục phát triển làm dày thêm màng oxít.
Đồng thời phần màng ở phía trên sẽ bị hòa tan do vậy chiều dày màng hầu
như không đổi, phần trên các lỗ xốp có dạng hình côn.
Trong các lỗ xốp có các phản ứng hydrat hóa
Al
2
O
3
+ H
2
O = Al
2
O
3
.H
2
O
Al
2
O
3
+ 3H
2

O = Al
2
O
3
.3H
2
O
Al
2
O
3
.nH
2
O + H
2
SO
4
= Al
2
(SO
4
)
3
+ (n+3) H
2
O
1.2.2. Dung dịch và chế độ điện phân :
H
2
SO

4
: 180 – 200g/l
Nhiệt độ : phòng
Mật độ dòng anode Da : 1,5 – 2 A/dm2
Thời gian oxi hóa : 40 –50 phút

3

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức

1.3. Nhuộm màu nhôm:
Màng Al
2
O
3
xốp nên có khả năng hấp phụ các chất màu hữu cơ. Đôi khi
các chất màu tác dụng với màng oxít tạo các hợp chất hóa học. Các chất màu
vô cơ hình thành do các phản ứng tạo chất màu.
Ví dụ: nhuộm vàng da cam nhôm được tiến hành như sau:
-Xử lý bề mặt nhôm trước khi oxi hóa
-oxi hóa điện hóa nhôm trong acid, rồi nhúng vào dung dịch K
2
Cr
2
O
4
trong
30 phút. Sau đó lại nhúng vào dung dịch AgNO
3
. Màu vàng da cam có được

do phản ứng:
2AgNO
3
+ K
2
Cr
2
O
4
= Ag
2
CrO
4
+ 2KNO
3
Ag
2
CrO
4
kết tủa màu vàng da cam

-Thành phần dung dịch nhuộm màu

Màu Dung dịch 1
Thành phần
g/l
Dung dịch
2
Thành
phần

(g/l)
Hợp chất
màu
Xanh FeCl
2
10 – 100 K
4
Fe(CN)
6
10 – 50
Nâu CuSO
4
10 – 100 K
4
Fe(CN)
6
10 – 50 Cu
2
Fe(CN)
6
Đen Pb(CH
3
COO)
2
40 –100 KMnO
4
15 – 25 CoO
Vàng Pb(CH
3
COO)

2
100 – 200 K
2
Cr
2
O
7
50 –100 PbCr
2
O
7
Vàng
nhạt
Pb(CH
3
COO)
2
10 – 50 Na
2
SO
4
10 – 50 PbSO
4

Các mẫu sau khi nhuộm màu phải sấy khô.
Chất hữu cơ hay sử dụng là Alizarin từ 2 – 5 g/l, nhuộm ở nhiệt độ 50 –
60
o
C. Màu phụ thuộc thời gian ngâm mẫu.

4

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức

2. Phốt phát hóa kim loại
Phốt phát hóa (PPH) là quá trình tạo màng bảo vệ trên bề mặt chi tiết.
Màng gồm các muối phốt phát của Fe, Mn, Zn hay hỗn hợp các muối này.
Màng PP có độ bền không cao do xốp, nên độ bền ăn mòn kém. Nhưng lại
có khả năng hấp phụ tốt nên làm nền để sơn hoặc gia công thêm trong dung
dịch cromat rồi thấm dầu để bịt kín các lỗ xốp sẽ tăng độ bền ăn mòn.
Màng PPH r
ẻ tiền, tạo nền tốt cho sơn. Tính bảo vệ của màng PP phụ
thuộc: nồng độ muối PP trong dung dịch, thời gian, thành phần thép và trạng
thái bề mặt trước khi PP. Lớp PP tan trong nước ở 25
o
C là 1,5mg/l; ở 90
o
C là
10,6g/l; tan mạnh trong acid và kiềm.

2.1. Phốt phát hoá nóng
Chia làm hai loại: PPH thường và PP nhanh
-PPH thường
Nhúng mẫu thép vào dung dịch muối PP ở dạng hòa tan như kẽm, mangan,
thường dùng là muối Majep (hỗn hợp muối sắt va Mn phốt phát) hay dạng
mono photphat Me(H
2
PO
4
)

2
ở nhiệt độ thường, có phân hủy nhưng không đáng kể:
Me(H
2
PO
4
)
2
= MeHPO
4
+ H
3
PO
4
Khi đun nóng:
5Me(H
2
PO
4
)
2
= 2MeHPO
4
+ Me
3
(PO
4
)
2
+ H

3
PO
4
Nhúng thép vào dung dich phốt phát hoá xảy ra 2 quá trình:
Anode : Fe = Fe
2+
+ 2e
Cathode 2H
+
+ 2e = H
2
Ion H
+
do sự phân ly của H
3
HPO
4
tự do hay do:
Me(H
2
PO
4
)
2
= Me
2+
+ 2H
2
PO
4

-
H
2
PO
4
-
= H
+
+ HPO
4
2-
HPO
4
2-
= H
+
+ PO
4
3-

5

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức

Kết quả là lớp dung dịch gần bề mặt mẫu thép giàu ion Fe
2+
cũng như
HPO
4
2-

; PO
4
3-
; Fe
3
(PO
4
)
2
; Mn
3
(PO
4
)
2
. Bởi vậy lớp dung dịch ở đây đạt quá
bảo hoà và kết tinh lên bề mặt thép thạo thành lớp phủ phốt phát:

Fe
2+
+ HPO
4
2-
= FeHPO
4
Mn
2+
+ HPO
4
2-

= MnHPO
4
Zn
2+
+ HPO
4
2-
= ZnHPO
4
Hay
3Fe
2+
+ 2PO
4
3-
= Fe
3
(PO
4
)
2
3Mn
2+
+ 2PO
4
3-
= Mn
3
(PO
4

)
2
3Zn
2+
+ 2PO
4
2-
= Zn
2
(PO
4
)
2
Nhiệt độ cao thì muối monophốtphát dễ phân huỷ do đó MeHPO
4
và
Me
3
(PO
4
)
2
có thể kết tủa trên bề mặt thép và ngay cả trong dung dịch. Nếu
khống chế nhiệt độ thấp thì thời gian PPH kéo dài. Thời gian PPH phụ thuộc:
- Thành phần kim loại
- Phương pháp gia công bề mặt trước khi PPH
- Tỷ số axít chung và axít tự do
- Nhiệt độ
Thành phần và chế độ PPH
[nFe(H

2
PO
4
)
2
.[mMn(H
2
PO
4
)
2
] : 30 - 35 g/l
Nhiệt độ : 97 – 99
o
C
Thời gian : 40 - 80 phút
-PPH nhanh
Đễ tăng tốc độ PPH kim loại đen, thường thêm vào dung dịch PPH chất
khử hay chất hữu cơ. Thời gian PPH giảm còn 10 –15 phút
Các chất thêm vào là chât khử phân cực, thúc đẩy quá trình cathdode.
Chất oxi hoá thường dùng là muối nitrit, nitrat. Chất khử là muối bisulphit,
sulphit.. Chất hữu cơ nitrobenzen; hydroxylamin; thioure.

6

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức

Thành phần (g/l):
[Fe(H
2

PO
4
)
2
][Mn(H
2
PO
4
)
2
] : 30
NaNO
3
: 4- 6
Zn(NO
3
)
2
.6H2O : 60
H
3
PO
4
tự do : 0,1 – 1
Nhiệt độ : 92 - 96
o
C
Thời gian : 8 – 10 phút
Dung dịch khác
Zn(H

2
PO
4
)
3
.2H
2
O : 35 – 37
Zn(NO
3
)
2
.6H
2
O : 52- 53
H
3
PO
4
tự do : 15 - 16
Tỷ lệ axit chung/ axit tự do = 5/1 : 6/1
Nhiệt độ : 85 - 95
o
C
Thời gian : 15 – 20 phút

2.2. Phốt phát hoá lạnh
Tiến hành ở nhiệt độ thường, không cần khống chế nhiệt độ nghiêm. Màng
PPH mỏng dùng làm lớp lót cho sơn.
Trong dung dịch có các chất làm tăng nhanh tốc độ hoá tan kim loại

như Zn(NO
3
)
2
; KClO
3
; NaF. Thành phần (g/l):
Dung dịch 1 :
Majep : 35 – 45 g/l
Zn(NO
3
)
2
: 70 –90
NaF
Thời gian : 20 – 40 phút
Dung dịch 2
H
3
PO
4
tự do : 80 – 85
ZnO : 15 – 17

7

Bài giảng CN Điện hoá-ăn mòn TS. Lê Minh Đức

NaNO
2

: 1 –2
pH: 2,7 - 3,1
Thời gian : 15 – 20 phút
3. Cromat hoá bề mặt kim loại
Lớp cromat của các bề mặt kim loại Al, Mg, Zn, Cd, Sn, Cu, Ag bám tốt,
bền ăn mòn. Màu sắc: xanh lam, vàng, xanh lục, đen là những hợp chất Cr
3+

có mặt Cr
6+
. Khả năng chống ăn mòn của lớp cromat không phải do sự thụ
động bề mặt kim loại mà khi có mặt cromat làm mất tác dụng của độ ẩm môi
trường. Hàm lượng cromat trong lớp bề mặt càng cao, chiều day càng dày, độ
bền ăn mòn cao. Cường độ màu của lớp cromat phụ thuộc tỷ lệ Cr
3+
/Cr
6+
.
Phương pháp cromat hoá gồm hai giai đoạn:
+Xử lý bề mặt kim loại
+ Nhuộm màu trong dung dịch đặc của axit cromic và H
2
SO
4
. Sau đó
nhuộm xanh trong dung dịch kiềm.
Phương pháp này có nhược điểm là tốc độ hoà tan kim loại quá nhanh. Có
thể dùng phương pháp cromat hoá một giai đoạn trong dung dịch: H
2
SO

4
: 5-
10g/l, CrO
3
: 10-20g/l, thời gian 180s.