De hoa cho cac si tu

Ăn mòn kim loại và chống ăn mòn


1. Sự ăn mòn kim loại.
Sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hoá học của môi trường xung quanh gọi là sự ăn mòn kim loại.
Ăn mòn kim loại được chia thành 2 loại chính: ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá.
a) Ăn mòn hoá học:
Ăn mòn hoá học là sự phá huỷ kim loại do kim loại phản ứng hoá học với chất khí hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao.
Đặc điểm của ăn mòn hoá học:
- Không phát sinh dòng điện.
- Nhiệt độ càng cao thì tốc độ ăn mòn càng nhanh.
Sự ăn mòn hoá học thường xảy ra ở:
- Những thiết bị của lò đốt.
- Những chi tiết của động cơ đốt trong.
- Những thiết bị tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao.
Ví dụ:


Bản chất của ăn mòn hoá học là quá trình oxi hoá - khử, trong đó các electron của kim loại chuyển trực tiếp sang môi trường tác dụng:


b) Ăn mòn điện hoá:
Ăn mòn điện hoá là sự phá huỷ kim loại do kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dòng điện.
Cơ chế ăn mòn điện hoá:
Những kim loại dùng trong đời sống và kỹ thuật thường ít nhiều có lẫn tạp chất (kim loại khác hoặc phi kim), khi tiếp xúc với môi trường điện li (như hơi nước có hoà lẫn các khí CO2, NO2, SO2,…hoặc nước biển, …) sẽ xảy ra quá trình ăn mòn điện hoá.
Xét cơ chế ăn mòn sắt có lẫn đồng trong không khí ẩm có hoà tan H+, O2, CO2, NO2,…tạo thành môi trường điện li.
Sắt có lẫn đồng tiếp xúc với môi trường điện li tạo thành 1 pin, trong đó Fe là kim loại hoạt động hơn là cực âm, Cu là cực dương.
                      

- Ở cực âm: Fe bị oxi hoá và bị ăn mòn.


Ion Fe2+ tan vào môi trường điện li, trên sắt dư e. Các e dư này chạy sang Cu (để giảm bớt sự chênh lệch điện tích âm giữa thanh sắt và đồng).
- Ở cực dương: Xảy ra quá trình khử ion H+ và O2.
Ion H+ và O2 trong môi trường điện li đến miếng Cu thu e:


Sau đó xảy ra quá trình tạo thành gỉ sắt:
  

Các hiđroxit sắt này có thể bị mất H2O tạo thành gỉ sắt, có thành phần xác định:
                  

2. Cách chống ăn mòn kim loại:
a) Cách li kim loại với môi trường:
Dùng những chất bền với môi trường phủ lên bề mặt kim loại. Đó là:
- Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, tráng men, phủ hợp chất polime.
- Mạ một số kim loại bền như crom, niken, đồng, kẽm, thiếc lên bề mặt kim loại cần bảo vệ.
b) Dùng hợp kim chống gỉ (hợp kim inox):
Chế tạo những hợp kim không gỉ trong môi trường không khí, môi trường hoá chất. Những hợp kim không gỉ thường đắt tiền, vì vậy sử dụng chúng còn hạn chế.
c) Dùng chất chống ăn mòn (chất kìm hãm)
Chất chống ăn mòn làm bề mặt kim loại trở nên thụ động (trơ) đối với môi trường ăn mòn.
Ngày nay người ta đã chế tạo được hàng trăm chất chống ăn mòn khác nhau, chúng được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hoá chất.
d) Dùng phương pháp điện hóa:
Nối kim loại cần bảo vệ với 1 tấm kim loại khác có tính khử mạnh hơn. Ví dụ, để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn vào vỏ tàu (phần chìm trong nước biển) 1 tấm kẽm. Khi tàu hoạt động, tấm kẽm bị ăn mòn dần, vỏ tàu được bảo vệ. Sau một thời gian người ta thay tấm kẽm khác.