chương 1 cơ sở điện hóa của quá trình ăn mòn bảo về kl

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.96 MB, 59 trang )

<b>Chương 1. Cơ sở điện hóa của q trình ăn mịn & bảo về KL</b>

Một số hình ảnh về phá hủy vật liệu do ăn mòn

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2></div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<b>Ăn mịn là gì?</b>

 Ăn mịn là sự phá hủy vật liệu dưới tác dụng của mơi trường hoặc làm
biến chất vật liệu khơng cịn giữ được tính năng ban đầu.

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<b>Các q trình cơ bản trong ăn mịn kim loại</b>

<i><b>1. Q trình anốt:</b></i>

Fe  Fe2+ <sub>+ 2e</sub>

Zn  Zn2+ <sub>+ 2e</sub>

Cu  Cu2+ <sub>+ 2e</sub>

<i><b>2. Q trình catốt:</b></i>

Ox là chất oxy hóa (O<sub>2</sub> và H+<sub>)</sub>

* Ox là O<sub>2</sub>

+ Môi trường axit:

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>Các q trình cơ bản trong ăn mịn kim loại </b>

<i><b>(tiếp)</b></i>
<i><b>3. Quá trình dẫn điện:</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6></div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<b>Mơ hình ăn mịn kim loại các hợp kim của đồng</b>

Nhận xét:

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

<b>Điện thế điện cực của kim loại</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9></div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

 Ăn mòn: Pb,
Sn, Co, Fe….

 Ăn mòn: Ag,
Cu, Pb, Sn, Co,
Fe….

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<i><b>2. Chiều hướng pin điện hóa ở điều kiện cân bằng (hoạt độ # 1)</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

<i><b>Điện thế điện cực cân bằng của môi trường</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13></div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

<b>Sự phân cực nồng độ</b>

 Phân cực gây ra do chậm khuyếch tán vật chất đến bề mặt điện cực
Đặc điểm: thường chỉ xảy ra ở phản ứng catot

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15></div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<b>1. Tốc độ ăn mòn khối lượng (P</b>

<b>)</b>

Sau thời
gian ăn
mòn t

 Khối lượng kim loại bị mất đi do ăn mịn
sau thời gian (t) tính trên một đơn vị diện tích
bề mặt

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

<b>2. Tốc độ ăn mịn thâm nhập (P</b>

<b>)</b>

 Chiều sâu trung bình tính từ bề mặt ban đầu của kim loại bị ăn mòn sau 1
năm

Các cách tinh khác:

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<b>3. Xác định tốc độ ăn mòn bằng đường cong phân cực</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

Khi phân cực anot (Zn) là
phân cực họat hóa, phân
cực catot là phân cực hỗn
hợp (ăn mòn Zn trong dung
dịch axit)

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

<b>4. Biểu diễn tốc độ ăn mòn</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

<b>Sự thụ động kim loại</b>

Hiện tượng: nhúng một thanh kim loại vào mơi trường ăn mịn  KL bị ăn mịn

nhanh khơng bị ăn mịn (tốc độ ăn mịn rất nhỏ)  KL đã
bị thụ động

1. Vùng họat động: điện thế
thấp  KL bị ăn mòn

2. Vùng thụ động:

</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22></div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

<b>Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình ăn mịn kim loại</b>

<b>1. Các</b> <b>yếu tố bên trong (nội tại)</b>
<i><b>Độ bền vững nhiệt động</b></i>

Mối liên quan giữa tốc độ ăn mòn (i<sub>am</sub>), điện thế cân bằng catot (E<sub>c</sub>cb <sub>) và</sub> điện

thế cân bằng anot (E<sub>a</sub>cb <sub>):</sub>

</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>

<b>Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ăn mòn kim loại</b>

<b>1. Các</b> <b>yếu tố bên trong (nội tại)</b>

<i><b>Ảnh hưởng của cấu trúc và tính chất hợp kim</b></i>

* Hợp kim càng nhiều pha càng có xu hướng bị ăn mịn (do hình thành các cặp
pin ăn mịn galvanic)

* Trong các pha hợp kim thì pha dưới dạng dung dịch rắn bền ăn mòn hơn

* Hợp kim sử dụng các nguyên tố có E cao hoặc dễ bị thụ động ăn mịn thì
càng bền ăn mịn

<i><b>Quy luật tamman:</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

Nhận xét:

* Vùng hoạt động của Fe
rộng  E<sub>td</sub> khá lớn  i<sub>th</sub> cao

 Fe vẫn bị ăn mòn khá
nhanh ngay cả khi thụ động
* Vùng thụ động của Cr xảy
ra sớm, với vùng thụ động rõ
nét  Cr là nguyên tố thụ
động rất tốt

</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

Nhận xét:

* Hàm lương Cr tăng  E<sub>td</sub>
càng nhỏ  vùng thụ động
càng rõ nét  vật liệu càng
bền ăn mòn

</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27>

Một số nhận xét:

</div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

<b>2. Các</b> <b>yếu tố bên ngồi</b>
<i><b>Ảnh hưởng của pH</b></i>

Nhận xét:

Ban đầu

* Vàng khơng bị ăn mịn trong dung
dịch axit hoặc kiềm

* Đồng khơng bị ăn mịn trong dd axit
khơng chứa oxy nhưng bị ăn mịn
trong dd axit có chứa oxy

* Fe và Zn đều bị ăn mòn trong axit
và kiềm

Sau khi ăn mòn

pH của dd tăng  Ecb

c giảm, nồng

</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

<b>2. Các</b> <b>yếu tố bên ngoài</b> <i><b>(tiếp)</b></i>

<i><b>Ảnh hưởng của thành phần dung dịch</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30></div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31>

<b>2. Các</b> <b>yếu tố bên ngoài</b> <i><b>(tiếp)</b></i>

<i><b>Ảnh hưởng của các cơng nghệ vật liệu</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(32)</span><div class='page_container' data-page=32>

<b>Các dạng ăn mịn</b>

- Ăn mịn điện hóa: xảy ra trong mơi trường điện ly, sự oxy hóa kim loại và sự
khử các chất oxy hóa khơng chỉ xảy ra trong một phản ứng trực tiếp mà cịn
nhờ sự dẫn điện, q trình oxy hóa khử xảy ra trên diện rộng, phức tạp (ăn
mịn galvanic)<b>.</b>

- Ăn mịn hóa học (ăn mịn trong mơi trường khí): là sự ăn mịn kim loại trong
mơi trường khí do xảy ra các phản ứng hóa học của kim loại với khí xâm thực
như oxy, clorua…..

- Ăn mịn liên quan đến các tác động cơ học: ăn mòn mỏi, ăn mịn ứng suất,
ăn mịn mài mịn……..

* <b>Theo mơi</b> <b>trường ăn mịn</b>

- Ăn mịn trong mơi trường khí quyển
- Ăn mịn trong mơi trường nước biển
- Ăn mịn trong mơi trường đất

- Ăn mịn trong mơi trường nước ngọt

</div>
<span class='text_page_counter'>(33)</span><div class='page_container' data-page=33>

- Ăn mịn đều (ít nguy hiểm hơn)

</div>
<span class='text_page_counter'>(34)</span><div class='page_container' data-page=34>

Ăn mòn lỗ

Ăn mòn biên hạt

</div>
<span class='text_page_counter'>(35)</span><div class='page_container' data-page=35>

<b>Ăn mòn galvanic</b>

<b>Định nghĩa</b>: là một dạng ăn mòn xảy ra khi có sự chênh lệch điện thế
Nơi thường xảy ra:

- Giữa các kim loại có điện thế điện cực khác nhau được lắp trên cùng một
kết cấu: vỏ tàu thủy (vỏ thép + protector Zn)

- Giữa các pha trong một hợp kim đa pha: Cu-Zn, Al-Cu-Mg…..
- Giữa các vùng trong một hợp kim:

</div>
<span class='text_page_counter'>(36)</span><div class='page_container' data-page=36></div>
<span class='text_page_counter'>(37)</span><div class='page_container' data-page=37>

Khi không độc lập (nối 2 điện
cực bằng một dây dẫn điện trở
rất nhỏ)

</div>
<span class='text_page_counter'>(38)</span><div class='page_container' data-page=38>

Nhận xét:

- Chênh lệch điện thế càng lớn thì ăn
mịn galvanic càng mạnh

- Đường cong phân cực catot càng
dốc (phụ thuộc điện trở dung dịch
lớn, phân cực nồng độ) sẽ cho dòng
ăn mòn nhỏ, hiệu quả nối ngắn mạch
thấp. KL có điện thế điện cực âm
hơn bị ăn mòn tại vùng tiếp xúc

</div>
<span class='text_page_counter'>(39)</span><div class='page_container' data-page=39></div>
<span class='text_page_counter'>(40)</span><div class='page_container' data-page=40></div>
<span class='text_page_counter'>(41)</span><div class='page_container' data-page=41></div>
<span class='text_page_counter'>(42)</span><div class='page_container' data-page=42></div>
<span class='text_page_counter'>(43)</span><div class='page_container' data-page=43></div>
<span class='text_page_counter'>(44)</span><div class='page_container' data-page=44>

Ăn mòn biên hạt của hợp kim
Al-4%Mg

Ăn mòn biên hạt của Nikel

</div>
<span class='text_page_counter'>(45)</span><div class='page_container' data-page=45>

Nhận xét: hợp kim đa pha gồm nhiều vùng có điện thế khác nhau  dễ hình
thành ăn mòn galvanic  HK một pha bền ăn mòn hơn HK đa pha

</div>
<span class='text_page_counter'>(46)</span><div class='page_container' data-page=46></div>
<span class='text_page_counter'>(47)</span><div class='page_container' data-page=47></div>
<span class='text_page_counter'>(48)</span><div class='page_container' data-page=48></div>
<span class='text_page_counter'>(49)</span><div class='page_container' data-page=49>

Nồng độ ion/oxy trong dung dịch điện ly khác nhau  ăn mòn vật liệu

C1 (M) C2 (M)

</div>
<span class='text_page_counter'>(50)</span><div class='page_container' data-page=50>

(1) Phân cực nồng độ của môi
trường (tại đk [O<sub>2</sub>] = C1)

(2) Phân cực nồng độ của môi
trường (tại đk [O<sub>2</sub>] = C2)

* Chưa có mạch kín (2 bình độc
lập): tốc độ ăn mòn (1) > tốc độ
ăn mòn (2)

* Tạo mạch kín giữa 2 mơi trường

 mơi trường với nồng độ oxy
cao hơn sẽ bị ăn mòn chậm hơn

</div>
<span class='text_page_counter'>(51)</span><div class='page_container' data-page=51></div>
<span class='text_page_counter'>(52)</span><div class='page_container' data-page=52>

Ăn mịn đường mím nước: do chêch lệch nồng độ oxy hòa tan trong nước và
oxy trong khơng khí tại khu vực tiếp xúc với nước  ăn mòn

</div>
<span class='text_page_counter'>(53)</span><div class='page_container' data-page=53>

Ăn mòn tại vùng lắng đọng: có sự chênh lệch nồng độ oxy tại các vùng xung
quanh và bên dưới lớp lắng đọng  ăn mòn

Bụi bẩn
Sản phẩm

ăn mòn

</div>
<span class='text_page_counter'>(54)</span><div class='page_container' data-page=54>

Ăn mịn lỗ: thường gặp với các kim loại có tính thụ động cao (Cr, Ni, Al….) và
thép không gỉ….trong môi trường có các khí halogen.

</div>
<span class='text_page_counter'>(55)</span><div class='page_container' data-page=55></div>
<span class='text_page_counter'>(56)</span><div class='page_container' data-page=56></div>
<span class='text_page_counter'>(57)</span><div class='page_container' data-page=57>

Là dạng ăn mòn xảy ra tại biên hạt hay vùng lân cận biên hạt

Nguyên nhân: với một số thép khơng gỉ có hàm lượng ngun tố HK lớn (Cr,
Ni)  trong một số trường hợp (nguội đẳng nhiệt tại khoảng 400-8000<sub>C)</sub> sẽ

tiết ra cacbit làm nhạy cảm với ăn mòn biên hạt.

</div>
<span class='text_page_counter'>(58)</span><div class='page_container' data-page=58></div>
<span class='text_page_counter'>(59)</span><div class='page_container' data-page=59></div>