Bài 20. Sự ăn mòn của kim loại

Trường Đại Học Cần Thơ
Khoa Công Nghệ
Công Nghệ Hóa Học K35
Trân Trọng Kính Chào!!
CÔ VÀ CÁC BẠN
Ă
n
M
ò
n
K
i
L
o
ạ
m
i
Nhóm 14
CÁC VẤN ĐỀ CẦN TÌM HIỂU
TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC NGHIÊN
CỨU CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI
ĂN MÒN KIM LOẠI VÀ PHÂN LOẠI ĂN
MÒN 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 vị trí quan trọng nhất trong nền kinh tế quốc dân, do có hoạt tính cao chúng bị 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 và hậu quả của ăn mòn làm ô nhiễm môi trường và mất cân bằng sinh thái.
Ở Việt Nam, do có khí hậu nóng ẩm, tỷ lệ sử dụng vật liệu kim loại còn cao. Vì vậy thiệt hại do ăn mòn còn có thể lớn hơn.
Nước biển có chứa muối hòa tan (nước mặn) nên dẫn điện tốt, bởi vậy các công trình biển bị 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 phương pháp diện hóa với "điện cực hi sinh".v.v.
Nước Biển
BIỂU ĐỒ VỀ SỰ PHÂN BỐ THIỆT HẠI
An Mịn Kim Lo?i L� Gì?
Ăn mòn kim loại là: söï phaù huûy kim loaïi hoaëc hôïp kim do taùc duïng hoùa hoïc cuûa moâi tröôøng xung quanh (theo nghĩa rộng là sự phá hủy vật liệu), trong ñoù nguyeân töû kim loaïi bò oxy hoùa thaønh ion döông kim loaïi.
M - ne  Mn+
Phân loại ăn mòn
Ăn mòn kim loại
Theo
cơ chế ăn mòn
Theo
môi trường ăn mòn
Theo
phạm vi ăn mòn
Ăn
mòn
điện
hóa
Ăn
mòn
hóa
học
Ăn
mòn
không
khí
Ăn
mòn
đất

Ăn
mòn
nước
biển
…
Ăn
mòn
Cục
bộ

Ăn
mòn
toàn
bộ


BẢNG PHÂN LOẠI ĂN MÒN KIM LOẠI
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 HÓA HỌC
CÁC LOẠI ĂN MÒN
Định nghĩa: Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại do kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện ly tạo nên dòng điện.
Cơ chế ăn mòn điện hóa
Gồm ba quá trình cơ bản là:
Quá trình Anod
Quá trình Catod
Quá trình dẫn điện
An Mịn Di?n Hĩa
Quá Trình Anod
Quá trình Anod: là quá trình oxy hóa điên hóa trong đó kim loại chuyển vào dung dịch dưới dạng ion và giải phóng điện tử:
M ? Mn+ + ne
Đặc biệt khi trong dung dịch có những ion kim loại có điện thế cực dương hơn kim loại bị ăn mòn thì quá trình xảy ra:
M ? Mn+ + ne
Mn``+ ? Mn+ + ne

Quá trình Catod: là quá trình khử điện hóa, trong đó các chất oxy hóa nhận điện tử do kim loại bị ăn mòn giải phóng ra.
Ox + ne ? Red
Nếu "Ox" là H+ thì quá trình catod xảy ra:
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 Catod
Quá Trình Dẫn Điện
Các diện tử do kim loại bị ăn mòn giải phóng ra sẽ di chuyển từ nơi có phản ứng Anod tới nơi có phản ứng Catod, còn các ion dịch chuyển trong dung dịch.
Hai điện cực cùng chất
 Kim loại không bị an mòn
Thí nghi?m 1:
Điều kiện ăn mòn điện hóa:
Thí nghi?m 2:
Khi không có dây dẫn
Khi hai kim loại tiếp xúc nhau
 Không xảy ra quá trinh ăn mòn
 xảy ra quá trinh ăn mòn
Thí Nghi?m 3:
* Thay dung d?ch di?n ly b?ng dung d?ch không di?n ly
Dung d?ch không di?n ly.
 Không xảy ra quá trinh ăn mòn
Thí nghi?m 4?: (mơ t?)
 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 một dung dịch chất điện ly.
Các Điều Kiện Xảy Ra Ăn Mòn Điện Hóa
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 kim
Xử lí môi trường
Bảo vệ điện hóa
Phương Pháp Chống Ăn Mòn Kim Loại Và Ứng Dụng
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 Ti-Al…
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…
Chọn và chế tạo vật liệu chống ăn mòn cao
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…
Tạo lớp phủ kim loại hoặc phi kim
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.
Xử lí môi trường
* 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.



Phương pháp điện hóa
*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.
Phương pháp điện hóa
MỘT SỐ HÌNH ẢNH
VỀ ĂN MÒN ĐIỆN HÓA Ở VÙNG BIỂN
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.
một số hình ảnh mạ điện
Xin Chân
Thành
Cám Ơn
Cô Và
Các Bạn
NHÓM THỰC HIỆN
Nguyễn Hoàng Duy MSSV: 2092123
Nguyễn văn chánh MSSV: 2092120
Nguyeãn Minh Luật MSSV: 2092139
Danh Si Ra MSSV: 2092156
Huỳnh Thị Bích Ngọc MSSV: 2092144