Nghiên cứu ảnh hưởng của các hạt nano tới hình thái cấu trúc và tính chất bảo vệ chống ăn mòn của lớp phủ epoxy

đại học quốc gia hà nội
Trãờng đại học khoa học tự nhiên


Phạm Minh Hoàng

Nghiên cứu ảnh hãởng của các hạt nano tới hình
thái cấu trúc và tính chất bảo vệ chống ăn mòn
của lớp phủ epoxy

Luận văn thạc sĩ khoa häc

Hµ Néi - 2011


đại học quốc gia hà nội
Trãờng đại học khoa học tự nhiên


Phạm Minh Hoàng

Nghiên cứu ảnh hãởng của các hạt nano tới hình
thái cấu trúc và tính chất bảo vệ chống ăn mòn
của lớp phủ epoxy

Chuyên ngành: Húa lớ thuyt v Húa lớ
MÃ số: 60 44 31

Luận văn thạc sĩ khoa häc

Ng•êi h•íng dÉn khoa häc

TS. NGUN TN ANH


MC LC
M U................................................................................................................1

Chng 1 TNG QUAN......................................................................3
1.1. ĂN MòN KIM LOạI và các phãơng pháp bảo vệ chống ăn
mòn kim loại
3
1.1.1..........................................................................................ă
n mòn kim loại ................................................................3
1.1.2..........................................................................................C
ác biện pháp bảo vệ kim loại chống ăn mòn điện
hóa...........................................................................6
1.2. NHựA EPOXY và ứng dụng...................................................... 15
1.2.1.........................................................................................T
ổng quan vỊ nhùa epoxy........................................ 15
1.2.2.........................................................................................øn
g dơng cđa nhùa epoxy
22
1.3. LíP PHủ EPOXY và epoxy NANOCOMPOZIT .........................................23
1.3.1.........................................................................................Hạ
n chế của lớp phủ epoxy ........................................... 23
1.3.2.........................................................................................Ưu
điểm của lớp phủ epoxy nanocompozit
............................................................................
23
1.4. phãơng pháp đo phổ tổng trở điện hoá và ứng dụng để
đánh giá khả năng bảo vệ của lớp phủ .........................................24

1.4.1.........................................................................................C
ơ sở phãơng pháp phổ tổng trỏ điện hóa EIS [17]
24
1.4.2.........................................................................................á
p dụng phãơng pháp đo phổ tổng trở điện
hóa để nghiên cứu lớp phủ bảo vệ kim loại
[17,21]
26

Chãơng 2 THựC NGHIệM............................................................... 33
2.1. VậT LIệU Và HóA CHấT..................................................................... 33
2.2. CHUẩN Bị Bề MặT CáC MẫU THéP NềN...................................... 33
2.3. CHế TạO CáC LớP PHủ Từ NHựA EPOXY X75 .................................. 35
2.3.1.........................................................................................Xá
c định hàm lãợng khô của nhựa .................................35
2.3.2.........................................................................................Xá
c định độ nhớt của dung dịch phủ bằng phễu chảy
......................................................................................... 36
2.4. CHế TạO CáC LớP PHủ EPOXY Và EPOXY NANOCOMPOZIT
TRÊN MẫU THéP..............................................................................38
2.5. ĐO Độ DàY LớP PHủ................................................................. 39
2.5.1.........................................................................................Gi
ới thiệu thiết bị đo [29] ................................................39
2.5.2.........................................................................................Kế
t quả đo.......................................................................... 39
2.6. NGHIÊN CứU HìNH THáI CấU TRúC các LớP PHđ ......................... 40
2.7. thư nghiƯm mï mi......................................................... 42

2.7.1.........................................................................................Gi
ới thiệu phãơng pháp.............................................. 42
2.7.2.........................................................................................Th
iết bị và điều kiện thử nghiệm ...................................... 43
2.8. Đánh giá khả năng bảo vệ ăn mòn cho thép của lớp phủ
epoxy nanocompozit bằng phãơng pháp phổ tổng
trở......................................................................... 44
2.8.1.........................................................................................Th
iết bị và điều kiện thí nghiệm ........................................44
2.8.2.........................................................................................C
ác mô hình mạch điện tãơng đãơng áp dụng
cho phân tích phổ tổng trở của kim loại có và
không có lớp phủ bảo vệ [17,21]
46

Chãơng 3 KếT QUả Và THảO LUậN.........................................52
3.1. ảnh hãởng của các hạt nano đến hình tháI cấu trúc
của lớp phủ epoxy nanocompozit ....................................................52
3.1.1.

ảnh TEM của các mẫu epoxy nanocompozit tại các

vị trí lớp phủ đồng nhất
52
3.1.2.

ảnh TEM của các mẫu epoxy nanocompozit tại các

vùng khuyết tật của líp phđ

56
3.2. kÕt qu¶ thư nghiƯm mï mi ............................................................... 62
3.3. ảnh hãởng của các hạt nano đến khả năng bảo vệ
chống ăn mòn cho thép của lớp phủ ...............................................66


3.3.1.

Khả năng bảo vệ cho thép của lớp phủ epoxy........70
3.2.2. Khả năng bảo vệ cho thép của lớp phủ epoxy
nanocompozit....................................................................73

KếT LUậN......................................................................................... 76
TàI LIệU THAM KHảO.................................................................. 77


DANH MụC HìNH
Chãơng 1 Tổng Quan
Hình 1.1: Giảm đồ Pourbaix E(V)-pH cho Fe/H20 tại 25oC [38]
...................................................................................................10
Hình 1.2: Bảo vệ catốt bằng dòng điện ngoài và anốt hy
sinh ..........................................................................................10
Hình 1.3: Cấu tróc nhãm epoxy hay oxiran .....................15
H×nh 1.4: CÊu tróc cđa nhựa epoxy ....................................15
Hình 1.5: Mối quan hệ giữa khả năng bám dính cao của
nhựa epoxy và số nhóm hydroxyl trong phân tử của nó
........................................................................................
16
Hình 1.6: Thế xoay chiều và dòng xoay chiều lệch pha . . .24
Hình 1.7: Giản đồ Nyquist với vectơ trở kháng ..................25

Hình 1.8: Mô hình mạch điện tãơng đãơng phổ biến nhất
[17,21] .....................................................................................27

Chãơng 2 THựC NGHIệM
Hình 2.1: Các mẫu thép đãợc cắt theo kích thãớc 5ì5 cm
...................................................................................................34
Hình 2.2: Máy cắt dập thép ....................................................34
Hình 2.3: Bảo quản các mẫu thép sau khi đà chuẩn bị bề mặt
trãớc khi sơn
phủ...................................................................................35
Hình 2.4: Đo độ nhớt của dung dịch sơn: a) phễu VZ4, b)
dụng cụ đo ............................................................................36
Hình 2.5: Các mẫu thép đãợc phủ bởi các lớp epoxy và
epoxy
nanocompozit..................................................................38
Hình 2.6 Thiết bị đo độ dày Minites 600 ............................39
Hình 2.7: Đúc mẫu epoxy nanocompozit trên con nhộng
để cắt lát ..................................................................................40
Hình 2.8: Máy cắt lắt siêu mỏng (Ultracut E, Leica) .........41


Hình 2.9: Các mẫu trên lãới Nikel có màng collodion-các bon
...................................................................................................41
Hình 2.10: Kính hiển vi điện tử truyền qua (JEM1010, JEOL,
Nhật Bản) .................................................................................42
Hình 2.11: Thiết bị thử nghiệm mù muối S1000 WEISSTechnik ...................................................................................43


Hình 2.12: Thiết bị AUTOLAB PGSTAT 30 của hÃng
Ecochemie .............................................................................45

Hình 2.13: Kim loại trần đãợc ngâm trong dung dịch chất
điện li .......................................................................................46
Hình 2.14: Mạch điện tãơng đãơng ứng với hình 2.13 ....46
Hình 2.15: Phổ tổng trở của kim loại trần trong dung dịch
chất điện li ...............................................................................47
Hình 2.16: Kim loại có lớp phủ hoàn hảo ngâm trong dung
dịch chất điện li ......................................................................47
Hình 2.17: Mạch điện tãơng đãơng ứng với hình 2.16 ....47
Hình 2.18: Phổ tổng trở của kim loại có lớp phủ hoàn hảo
ngâm trong dung dịch chất điện li
...................................................................................................
48
Hình 2.19: Kim loại có lớp phủ sai hỏng ở giai đoạn
1 ngâm trong dung dịch chất điện li
...................................................................................................
49
Hình 2.20: Mạch điện tãơng đãơng ứng với hình 2.19 ....49
Hình 2.21: Phổ tổng trë cđa kim lo¹i cã líp phđ sai
háng ë giai đoạn 1 ngâm trong dung dịch chất điện li
...................................................................................................
49
Hình 2.22: Kim loại có lớp phủ bị sai hỏng ở giai đoạn 2
ngâm trong dung
dịch chất điện li ......................................................................50
Hình 2.23: Mạch điện tãơng đãơng ứng với hình 2.22 ....50
Hình 2.24: Phổ tỉng trë cđa kim lo¹i cã líp phđ sai
háng ë giai đoạn 2 ngâm trong dung dịch chất điện li
...................................................................................................
51

Chãơng 3 KếT QUả Và THảO LUậN
Hình 3.1: ảnh TEM của lớp phủ epoxy không có hạt nanô ( ì
120 000 lÇn) .............................................................................54


Hình 3.2: ảnh TEM của lớp phủ epoxy chứa hạt nanô
Fe2O3( ì 120 000 lần) ...............................................................54
Hình 3.3: ảnh TEM của lớp phủ epoxy chứa hạt nanô SiO2( ì
150 000 lần) .............................................................................55
Hình 3.4: ảnh TEM của lớp phủ epoxy chứa hạt nanô ZnO ( ì
80 000 lần) ...............................................................................55
Hình 3.5: ảnh TEM của lớp phủ epoxy chứa hạt nanô TiO2 ( ì
80 000 lÇn) ...............................................................................56


Hình 3.6: ảnh TEM của lớp phủ

epoxy không có

hạt nanô tại vị trí có khuyết tật ( ì 80 000 lần)
...................................................................................................
58
Hình 3.7: ảnh TEM của lớp phủ

epoxy

có hạt nanô

Fe2O3 tại vị trí có khuyết tật ( ì 80 000 lần)
...................................................................................................

59
Hình 3.8: ảnh TEM của lớp phủ

epoxy

có hạt nanô

Fe2O3 tại vị trí có khuyết tật ( ì 80 000 lần)
...................................................................................................
59
Hình 3.9: ảnh TEM của lớp phủ

epoxy

có hạt nanô

ZnO tại vị trí có khuyết tật ( ì 100 000 lần)
............................................................................................
60
Hình 3.10: ảnh TEM của lớp phủ

epoxy

có hạt nanô

TiO2 tại vị trí có khuyết tật ( ì 80 000 lần)
...................................................................................................
60
Hình 3.11: mẫu thép có lớp phủ và vết rạch trãớc khi thử
nghiệm .....................................................................................62

Hình 3.12: Líp phđ epoxy sau 24 giê thư nghiƯm (a) và 48
giờ thử
nghiệm (b).......................................................................62
Hình 3.13: Lớp phủ epoxy + TiO2 sau 24 giê thư nghiƯm
(a) vµ 48 giê thư nghiƯm (b)
........................................................................................
63
H×nh 3.14: Líp phđ epoxy + SiO2 sau 24 giê thư nghiƯm
(a) vµ 48 giê thư nghiƯm (b)
.....................................................................................
63


H×nh 3.15: Líp phđ epoxy + ZnO sau 24 giê thử nghiệm
(a) và 48 giờ thử nghiệm (b)
.....................................................................................
63
Hình 3.16: Lớp phđ epoxy + Fe2O3 sau 24 giê thư
nghiƯm (a) vµ 48 giê thư nghiƯm (b)
.....................................................................................
64
H×nh 3.17: Phỉ tỉng trë Nyquist sau 2 giờ và 1 tuần
ngâm mẫu thép trần trong dung dịch 3,5% NaCl
...................................................................................................
66
Hình 3.18: Phổ tổng trở Nyquist sau 2 giờ, 1 tuần
và 8 tuần ngâm mẫu epoxy/thép trong dung dÞch 3,5%
NaCl
...................................................................................................
67

H×nh 3.19: Phỉ tỉng trë Nyquist sau 2 giê, 1 tuần
và 8 tuần ngâm mẫu epoxy/nanô Fe2O3/thép trong dung
dịch 3,5% NaCl
...................................................................................................
67
H×nh 3.20: Phỉ tỉng trë Nyquist sau 2 giê, 1 tuần và 8 tuần
ngâm mẫu
epoxy/nanô SiO2/thép trong dung dịch 3,5% NaCl .............68
H×nh 3.21: Phỉ tỉng trë Nyquist sau 2 giê, 1 tuần
và 8 tuần ngâm mẫu epoxy/nanô TiO2/thép trong dung
dịch 3,5% NaCl
...................................................................................................
68
H×nh 3.22: Phỉ tỉng trë Nyquist sau 2 giê, 1 tuần và
8 tuần ngâm mẫu
epoxy/nanô ZnO/thép trong dung dịch 3,5% NaCl .............69
Hình 3.23: Sự biến thiên điện thế hở mạch của thép
theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3,5 % khi có
hay không có các lớp phủ
...................................................................................................
70
Hình 3.24: Sự biến thiên điện trở Rpo của lớp phủ
epoxy theo thời gian ngâm trong dung dịch 3,5 %
NaCl, khi không có hạt nanô và có hạt nanô SiO2 và TiO2
.................................................................................................................................................

72
Hình 3.25: Sự biến thiên điện dung lớp phủ epoxy

theo thời gian ngâm trong dung dịch NaCl 3,5 %, khi
không có hạt nanô và có hạt nanô SiO2 và TiO2
.................................................................................................................................................

73


DANH MụC
bảng Chãơng 1 Tổng Quan
Bảng 1.1: Giá trị thế ăn mòn Ecorr (so với điện cực chuẩn
hydro NHE) của
một số kim loại trong nãớc biển nhân tạo ở 25oC..........5
Bảng 1.2: Thời gian đóng rắn hoàn toàn của nhựa epoxy
với các tác nhân
đóng rắn khác nhau [13]................................................20
Bảng 1.3: Các amin thông dụng cho quá trình đóng rắn
nhựa epoxy [11] ...................................................................21
Bảng 1.4: ảnh hãởng của nhiệt độ đóng rắn đến khả
năng kết dính của epoxyDGEBA với hai amin béo khác
nhau [23]
............................................................................................
22

Chãơng 2 THựC NGHIệM
Bảng 2.1: Kết quả đo độ dày lớp phủ epoxy..................39

Chãơng 3 KếT QUả Và THảO LUậN
Bảng 3.1: Tổng hợp kích thãớc và diện tích bề mặt riêng của
các hạt oxit
nanô.................................................................................... 53

DANH MụC chữ viết tắc trong luận văn
EIS: Electrochemical Impedance
Spectroscopy CPE: Constant Phase
Element


Mở ĐầU
Ăn mòn kim loại là lĩnh vực đặc biệt quan tâm của
các quốc gia trên thế giới bởi những thiệt hại to lớn do
nó gây ra. Nếu không có những biện pháp thích ứng
để bảo vệ chống ăn mòn, những tai nạn thảm khốc có
thể xảy ra do cầu gÃy, nhà sập, rơi máy bay, nổ lò hơi
nãớc
Mặc dù đà có nhiều đầu tã vào nghiên cứu chống ăn
mòn, nhãng tổn thất bởi ăn mòn, dù trực tiếp hay gián
tiếp, vẫn ở mức 3% đến 5% tổng sản lãợng quốc dân
tại các nãớc phát triển. Chỉ riêng tại Mỹ, tổn thất này là hơn
100 tỷ USD vào năm 2000. Một thực tế là trên thế giới, gần
một nửa thép đãợc sản xuất ra hiện nay là đãợc dùng để
thay thế cho các cấu trúc bị hã hỏng. Vì thế việc bảo vệ
chống ăn mòn là rất cần thiết, nhất là khi nãớc ta ở trong
vùng khí hậu nhiệt đới với bờ biển dài hơn 3000 km.
Ăn mòn kim loại là một quá trình tự nhiên theo
đúng quy luật của nhiệt
động học. Đó là quá trình biến kim loại thành oxit
của chính nó. Ngãời ta cũng gọi quá trình ăn mòn
kim loại là quá trình luyện kim ngãợc, với luyện kim là
biến oxit kim loại (từ quặng mỏ) thành kim loại. Do ăn
mòn kim loại là một quá trình không thể tránh khỏi theo

quy luật tự nhiên, chúng ta không thể làm gì hơn là
chấp nhận nhã một thực tại và tập trung vào việc
chế ngự ăn mòn bằng cách làm chậm lại tốc độ hay
thay đổi cơ chế ăn mòn.
Có nhiều cách để bảo vệ chống ăn mòn kim loại.
Cách đơn giản và thông thãờng nhất là che phủ kim
loại bằng một lớp sơn nhằm cách ly kim loại và ngăn
chặn sự xâm nhập của các tác nhân gây ăn mòn từ môi
trãờng bên ngoài. Epoxy đãợc sử dụng réng r·i lµm
Trang 15


lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn cho kim loại nhờ các
đặc tính nhã dễ gia công, rất bền hoá học, cách điện tốt
và bám dính tốt với bề mặt các vật liệu không đồng
nhất .Tuy nhiên, khả năng ứng dụng của lớp phủ
epoxy bị hạn chế bởi khả năng chịu mài mòn của nó.
Đồng thời nó lại kém ngăn ngừa sự phát sinh và lan
truyền các vết nứt xuất hiện bên trong lòng lớp phủ. Hơn
nữa, do bản chất ãa nãớc nên các lớp phủ epoxy có

Trang 16


độ co ngót thể tích khá lớn khi đóng rắn và có thể hấp
thụ các phân tử nãớc ở môi trãờng lân cận. Ngoài ra,
các lỗ rỗng bên trong lớp phủ epoxy có thể thúc
đẩy sự di chuyển của nãớc và các hoá chất khác tới bề
mặt kim loại để phát sinh ăn mòn bề mặt kim loại và làm
bong tróc lớp phủ.

Một giải pháp tiên tiến nhằm nâng cao độ bền chống
ăn mòn và cơ tính của lớp phủ epoxy là tiến hành phân tán
các hạt vô cơ kích thãớc nanô vào trong nhựa epoxy, để
tạo thành vật liệu nanocompozit.
Với hy vọng làm sáng tỏ thêm quá trình tãơng tác
giữa các hạt nanô với nền nhựa epoxy, tôi đà lựa chọn
đề tài nghiên cứu có tên là: Nghiên cứu ảnh hãởng của các hạt
nanô tới hình thái cấu trúc và tính chất bảo vệ chống ăn
mòn của lớp phủ epoxy .
Mục tiêu nghiên cứu:
Nghiên cứu ảnh hãởng của các hạt nanô tới hình thái
cấu trúc và tính chất bảo vệ chống ăn mòn cho thép
của lớp phủ epoxy.
Nội dung nghiên cứu:
-

Nghiên cứu chế tạo các hệ lớp phủ epoxy nanocompozit
trên nền thép.

-

Nghiên cứu hình thái cấu trúc của các hệ lớp phủ epoxy
nanocompozit.

-

Nghiên cứu khả năng bảo vệ chống ăn mòn cho thép
của các hệ lớp phủ epoxy nanocompozit.
Phãơng pháp nghiên cứu:

-

Nghiên cứu quy trình công nghƯ chÕ t¹o líp phđ
epoxy nanocompozit, sư dơng 4 lo¹i hạt oxit nanô khác
nhau (SiO2, Fe2O3, TiO2, ZnO).

-

Nghiên cứu hình th¸i cÊu tróc cđa c¸c hƯ líp phđ epoxy
nanocompozit


bằng kính hiển vi điện tử truyền qua.
-

Nghiên cứu khả năng bảo vệ chống ăn mòn cho thép của
các hệ lớp phủ epoxy nanocompozit bằng phãơng
pháp tổng trở điện hóa trong dung dịch chứa 3.5%
NaCl và phãơng pháp thử nghiệm mï muèi.


Chãơng 1 TổNG QUAN
1.1. ĂN MòN KIM LOạI và các phãơng pháp bảo vệ
chống ăn mòn kim loại
1.1.1. Ăn mòn kim loại
1.1.1.1 Hiện tãợng ăn mòn kim loại
Ăn mòn kim loại là quá trình tự phá hủy kim loại, do tác
động hóa học hay
điện hóa học của môi trãờng xâm thực xung quanh, để
chuyển kim loại sang dạng bền nhiệt động lực ở dạng

các hợp chất của nó, nhã oxit, hidroxit, mi [3, 8].
Khi kim lo¹i M nhóng trong mét dung dịch chất điện
li, tại một thời điểm nhất định, xuất hiện một điện thế
gọi là thế ăn mòn Ecorr, đặc trãng bởi các phản ứng
điện hoá diễn ra trên bề mặt điện cực nhã sau:
Phản ứng anôt: đặc trãng cho quá trình
oxy hoá kim loại: M Mn+ + ne- (1)
Phản ứng catôt: đặc trãng cho quá trình khử của
một chất oxy hoá. Có thể là một trong hai phản
ứng sau đây:
- Khử oxy hòa tan:
O2 +2H2O +4e- 4OH- (2) (môi trãờng trung
tính hoặc bazơ, thoáng khÝ)
O + 4H2+ + 4e- ⇒ 2H O2 (3) (m«i trãờng axit thoáng khí)
- Hoặc là giải phóng hyđrô:
2H+ + 2e- H2 (4) (môi trãờng axit không thoáng khí)
Quá trình ăn mòn là tổng của hai quá trình anôt và
catôt và tạo ra các sản phẩm ăn mòn. Do quá trình ăn
mòn diễn ra tại dòng điện tổng cộng bằng không, nên
các quá trình anôt và catôt sẽ diễn ra víi vËn tèc nh•


nhau. Để làm chậm quá trình ăn mòn, chúng ta chỉ cần
ngăn cản một trong hai quá trình đó.


1.1.1.2. Phân loại ăn mòn kim loại
Ngãời ta phân loại ăn mòn kim loại theo nhiều cách
khác nhau phụ thuộc vào môi trãờng, dạng và cơ chế ăn
mòn.

1.1.1.2.1. Phân loại theo môi trãờng sử dụng
Ăn mòn kim loại đãợc phân theo môi trãờng ăn mòn tự
nhiên (khí quyển,
đất và nãớc biển) và công nghiệp (nhà máy hóa chất, hầm
mỏ, dầu khí...).
1.1.1.2.2. Phân loại theo đặc trãng phá hủy
Theo cách phân loại này, ăn mòn kim loại đãợc phân
loại theo hai dạng: ăn mòn đều và ăn mòn cục bộ.
a. Ăn mòn đều
Dạng ăn mòn này rất phổ biến với những đặc điểm
sau: tốc độ ăn mòn ở mọi chỗ trên bề mặt gần bằng
nhau. Ví dụ thép đặt trong môi trãờng H2SO4.
Để đánh giá tốc độ ăn mòn này ngãời ta thãờng dựa
vào sự thay đổi khối
lãợng (g/cm2.giờ) hoặc dựa vào độ giảm chiều dày
của mẫu thí nghiệm mm/năm hoặc mA/cm2.
b. Ăn mòn cục bộ [9]
Dạng ăn mòn này xảy ra ãu tiên tại một số phần diện
tích bề mặt kim loại tiếp xúc với môi trãờng ăn mòn.
Hiện tãợng ăn mòn cục bộ cũng rất phổ biến và rất
đa dạng, có thể chia thành các loại sau:
Ăn mòn tiếp xúc điểm (còn gọi là ăn mòn Ganvanic)
Khi có hai kim loại khác nhau tiếp xúc với nhau hoặc
hợp kim có thành phần khác nhau tiếp xúc với môi trãờng
chất điện li sinh ra hiện tãợng ăn mòn tiếp xúc. Quá trình
ăn mòn diễn ra nhã là sự hoạt động của một pin điện
khép kín mạch. Tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào hiệu điện
thế ăn mòn (bảng 1.1) của hai kim loại trong dung dịch

chất điện li và ngoài ra nó còn phụ thuộc vào một số
yếu tố khác nhã điện trở của dung dịch chất điện
li, pH, nhiệt độ môi trãờng.


Bảng 1.1: Giá trị thế ăn mòn Ecorr (so với ®iƯn cùc chn hydro NHE) cđa
mét sè kim lo¹i trong nãớc biển nhân tạo ở 25oC
Kim loại Ni

Cu

Eăm(NHE 0,046
)

0,01

Thép

Al 99% Zn
Mg
Cacbo
n
-0,035 -0,667 -0,809 -1,355

Sự ăn mòn kim loại do sự chênh lệch khí
Một ví dụ minh hoạ cho dạng ăn mòn này là các ống
thép đãợc đặt trong nãớc biển (hay trong lòng đất).
Trong trãờng hợp này, kim loại (Fe) đặt trong dung
dịch NaCl, với sự chênh lệch nồng độ khí O2 hòa tan tại
hai vùng trên bề mặt kim loại. Tại đó nồng độ oxi của

không khí hòa tan vào nãớc ở vùng gần mặt nãớc cao
hơn trong thể tích.
Vậy mỗi vùng này là một pin ăn mòn mà sự hòa tan
kim loại gắn kiền với sự khử oxi. Do chênh lệch áp
suất khí, nên tốc độ ăn mòn điện cực của mỗi pin là
khác nhau. Mạch pin của hệ này, với mỗi pin là 1 điện cực
sắt (catốt) và 1 điện cực oxi (catốt) có thể đãợc mô
phỏng nhã sau:
Fe(O2)2/NaCl/Fe...Fe/NaCl/(O2)1Fe
Trong đó áp suất khí O2
P(O > P(O ) .
(không khí)
)
2 2

2 1

Hiện tãợng ăn mòn khí thãờng xảy ra trong các
trãờng hợp nhã: ăn mòn khe, ăn mòn tại vùng mớn nãớc
và ăn mòn do lắng đọng.
1.1.1.2.3. Phân loại theo cơ chế ăn mòn
Theo cơ chế ăn mòn, ngãời ta chia làm hai loại: ăn mòn
hóa học và ăn mòn


®iƯn hãa häc.
a. ¡n mßn hãa häc
¡n mßn hãa häc là sự phá hủy kim loại bởi phản ứng
hóa học dị thể khi bề mặt kim loại tiếp xúc với môi
trãờng gây ăn mòn, khi đó kim loại bị chuyển

thành ion kim loại đi vào môi trãờng trong cùng một giai
đoạn. Ví dụ quá trình oxi hóa kim loại bằng khí oxi xẩy
ra ở nhiệt độ cao (hoặc các khí khác: SO2; H2S; các khí
halogen, hơi nãớc...).
b. Ăn mòn điện hóa học
Ăn mòn điện hóa học là sự phá hủy kim loại bởi
quá trình tãơng tác của môi trãờng ăn mòn với bề mặt
kim loại theo cơ chế điện hóa. Quá trình phá hủy kim
loại theo cơ chế này không phải xẩy ra trong một
giai đoạn mà nó thãờng gồm nhiều giai đoạn và tại
nhiều vị trí khác nhau trên bề mặt kim loại. Hiện tãợng
ăn mòn điện hóa học xẩy ra bao giờ cũng có hai loại
phản ứng gắn liền với nhau. Phản ứng anốt ứng với
sự phá hủy kim loại và phản ứng
catốt ứng với sự khử chất oxi hóa.
1.1.2. Các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn điện hóa
Nghiên cứu các biện pháp chống ăn mòn kim loại
nhằm mục đích nâng cao tuổi thọ các cấu kiện, các
công trình có ý nghĩa khoa học đặc biệt đem lại hiệu
quả kinh tế đáng kể.
Có rất nhiều phãơng pháp bảo vệ kim loại bao gồm
việc tác động vào bản thân vật liệu bị phơi nhiễm, hay
can thiệp vào môi trãờng xâm thực, hoặc tác
động vào mặt tiếp giáp giữa kim loại và môi truờng.
Dựa vào cơ chế ăn mòn điện hóa cũng nhã điều
kiện hoạt động của các pin ăn mòn có thể đãa ra các
biện pháp dãới đây nhằm giảm tốc độ ăn mòn kim
loại đến mức thấp nhất. Đó cũng chính là mục tiêu

hãớng đến của các phãơng pháp bảo vệ.
1.1.2.1. Phãơng pháp kim loại học