Ăn mòn kim loại

CÁC VẤN ĐỀ CẦN TÌM HIỂU TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC NGHIÊNCỨU CHỐNG ĂN MỊN KIM LOẠI ĂN MỊN KIM LOẠI VÀ PHÂN LOẠI ĂNMỊN KIM LOẠI PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ & ỨNG DỤNGTỪNG 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. BIỂU ĐỒ SỰ PHÂN BỐ VỀ THIỆT HẠI Ăn Mịn Kim Loại Là Gì? Ăn mịn kim loại là: sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hĩa học của mơi trường xung quanh (theo nghĩa rộng là sự phá hủy vật liệu), trong đĩ nguyên tử kim loại bị oxy hĩa thành ion kim loại dương. M - ne  Mn+ Ăn mịn kim loại Theo cơ chế ăn mịn Theo mơi trường ăn mịn Theo phạm vi ăn mịn Ăn mịn điện hĩa Ăn mịn hĩa học Ăn mịn khơng khí Ăn mịn đất Ăn mịn nước biển … Ăn mịn Cục bộ Ăn mịn tồn bộ BẢNG PHÂN LOẠI ĂN MỊN KIM LOẠI Định nghĩa: Sự phá hủy kim loại do kim loại phản ứng hĩa học với chất khí hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao. Quá trình ăn mịn là kết quả của phản ứng dị thể Ví dụ: Fe bị ăn mịn bởi khơng khí 3Fe + 2CO2 = Fe3O4 + 2C 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2  ĂN MÒN HÓA HỌC Các phương pháp chống ăn mịn hĩa học Sản xuất các hợp kim bền với nhiệt, chống gỉ. Phủ lớp bảo vệ chống ăn mịn như sơn, mạ Crom, mạ Nhơm, mạ Niken … Dùng chất ức chế ăn mịn. Tạo mơi trường khí trơ xung quanh để bảo vệ kim loại như N2, Argon, Heli… Định nghĩa: Ăn mịn điện hĩa là sự phá hủy kim loại khi kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện ly tạo nên dịng điện. Cơ chế ăn mịn điện hĩa Gồm 3 quá trình cơ bản Quá trình Anot Quá trình Catod Quá trình dẫn điện Ăn Mịn Điện Hĩa Học Quá Trình Anod Quá trình Anot: là quá trình oxy hĩa điện hĩa trong đĩ kim loại bị oxy hĩa thành ion kim và giải phĩng 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 cĩ thể xảy ra quá trình xảy ra: M  Mn+ + ne Mn’’+  Mn+ + ne Quá trình Catot: là quá trình khử điện hĩa trong đĩ chất oxy hĩa nhận diện tử do kim loại giải phĩng ra. Ox + ne  Red Nếu “Ox” là H+ thì quá trình catot: 2H+ + 2e  H2 Nếu “Ox” là O2 thì quá trình catot: * với mơi trường axit: O2 + 4H+ + 4e  2H2O * với mơi trường trung tình hoặc bazơ: O2 + 2H2O + 4e  4OH- Quá Trình Catod Quá Trình Catod Khi trong dung dịch cĩ những ion kim loại cĩ thế điện cực dương hơn kim loại bị ăn mịn thì quá trình catot cĩ thể là: Mn’+ + n’e  M Hoặc Mn’+ + n”e  Mn’’’+ Trong đĩ: n’ = n” + n”’ Quá Trình Dẫn Điện Các điện 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 khơng bị ăn mịn Thí nghiệm 1: Điều kiện ăn mòn điện hóa: Thí nghiệm 2: Khi khơng cĩ dây dẫn Khi hai kim loại tiếp xúc nhau  Khơng xảy ra quá trình ăn mịn  xảy ra quá trình ăn mịn Thí Nghiệm 3:* Thay dung dịch điện ly bằng dung dịch khơng điện ly Dung dịch khơng diện ly.  Khơng xảy ra quá trình ăn mịn Thí nghiệm 4: (mơ tả)  xảy ra quá trình ăn mịn Các điện cực phải khác nhau. Các điện cực phải tiếp xúc với nhau. Các điện cực phải tiếp xúc với một dd chất điện ly. Nguyên Tắc: Làm thế nào để giảm tối đa dịng ăn mịn kim loại khi kim loại tiếp xúc với mơi trường. Các phương pháp: Chọn và chế tạo vật liệu chống ăn mịn cao. Tạo lớp phủ bề mặt bằng kim loại hoặc phi kim. Xử lí mơi trường. Bảo vệ điện hĩa. Những kim loại cĩ tính thụ động hoặc hợp kim chứa Cr như: Cr, Thép chứa Ti-Al… Những kim loại cĩ khả năng tạo sản phẩm chống ăn mịn khi tiếp xúc với mơi trường như: Cu, Zn, Pb, Al… Trong quá trình SX cĩ thể thêm phụ gia để tạo sản phẩm chống ăn mịn tốt như: Al-Cu, Cu-Zn… Mục đích: tăng vẻ đẹp cho vật liệu và chống ăn mịn Lớp phủ anod (protêctơ): cĩ tác dụng ngăn cản sự tiếp xúc của kim loại cần bảo vệ với mơi trường, cơ chế là dùng kim loại cĩ thế thấp hơp làm vật hi sinh. Lớp phủ catod: chỉ cĩ thể chống ăn mịn kim loại khi lớp phủ kín. Khi đĩ kim loại phủ cĩ thế dương hơn Ngồi ra cịn cĩ lớp phủ hữu cơ như: sơn, dầu, nhớt… Cơ chế:Thêm vào mơi trường chất hĩa học với một lượng nhỏ cĩ 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. * Bảo vệ Catod: Bảo vệ Catod bằng điện cực hi sinh: kim loại bảo vệ cĩ thế thấp hơn và bị ăn mịn, 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 ngồi. Ví dụ về bảo vệ ở các tàu đi biển Bảo vệ catod bằng dịng điện ngồi: giảm hĩa thế kéo theo giảm dịng ăn mịn, KL cần bảo vệ được nối với cực âm, KL bảo vệ nối với cực dương. VD: bảo vệ đường ống dẫn dầu trong lịng đất. Nối đường ống này với cực âm của nguồn 1 chiều, cực dương được nối với thép phế liệu. *Bảo vệ anod: Trong bảo vệ anot điện thế ăn mịn được tăng lên sau cho nĩ nằm trong khu vực thụ động của đồ thị Pourbaix. Đặt biệt phương pháp này chỉ sử dụng cho những kim loại cĩ khả năng thụ động. Ứng Dụng Chống Ăn Mịn Kim Loại Được ứng dụng trong cơng nghệ mạ điện lên bề mặc kim loại như: Mạ kẽm, mạ đồng, mạ vàng, niken…vừa chống ăn mịn kim loại vừa làm đẹp bề mặc vật liệu được mạ. Được ứng dụng trong các cơng trình xây dựng như: Cầu, cống, các cơng trình ven biển, nhà ở…nhờ việc lựa chọn vật liệu tốt, mạ, sơn bên ngồi vật liệu một lớp làm tăng tuồi thọ của vật liệu Vỏ tàu thuyền được mạ một lớp đồng bên ngồi nhằm chống ăn mịn do nước biển. Xin Chân Thành Cám Ơn Cơ Và Các Bạn Nguyễn Hồng Duy MSSV: 2092123 Nguyễn văn chánh MSSV: 2092120 Danh Si Ra MSSV: 2092156 Huỳnh Thị Bích Ngọc MSSV: 2092144 Nguyễn Minh Luật MSSV: 2092139 Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn Thị Ánh Hồng