Bài giảng Tầm quan trọng của việc nghiên cứu về chống ăn mòn kim loại

CAÙC VAÁN ÑEÀ CAÀN TÌM HIEÅU TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC NGHIÊNCỨU CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI ĂN MÒN KIM LOẠI VÀ PHÂN LOẠI ĂNMÒN KIM LOẠI PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ & ỨNG DỤNGTỪNG PHƯƠNG PHÁP TAÀM QUAN TROÏNG CUÛA VIEÄC NGHIEÂN CÖÙU VEÀ CHOÁNG AÊN MOØN KIM LOAÏI Ngaøy nay vaät lieäu kim loaïi chieám vò trí quan troïng nhaát trong neàn kinh teá quoác daân, do coù hoaït tính cao chuùng bò moâi tröôøng taùc ñoäng laøm phaù huûy daàn töø ngoaøi vaøo trong. ÔÛ caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån, ngöôøi ta öôùc tính thieät haïi do aên moøn chieám khoaûng 3% toång saûn phaåm quoác daân, thieät haïi seõ lôùn hôn neáu tính caû cho chi phí baûo döôõng, thay theá vaät lieäu vaø haäu quaû cuûa aên moøn laøm oâ nhieãm moâi tröôøng vaø maát caân baèng sinh thaùi. ÔÛ Vieät Nam, do coù khí haäu noùng aåm, tyû leä söû duïng vaät lieäu kim loaïi coøn cao. Vì vaäy thieät haïi do aên moøn coøn coù theå lôùn hôn. BIỂU ĐỒ SỰ PHÂN BỐ VỀ THIỆT HẠI Ăn Mòn Kim Loại Là Gì? Ăn mòn kim loại là: sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hóa học của môi trường xung quanh (theo nghĩa rộng là sự phá hủy vật liệu), trong đó nguyên tử kim loại bị oxy hóa thành ion kim loại dương. M - ne  Mn+ 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  AÊN MOØN HOÙA HOÏC 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… Định nghĩa: Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại khi kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện ly tạo nên dòng điện. Cơ chế ăn mòn điện hóa Gồm 3 quá trình cơ bản Quá trình Anot Quá trình Catod Quá trình dẫn điện Ăn Mòn Điện Hóa Học Quaù Trình Anod Quá trình Anot: là quá trình oxy hóa điện hóa trong đó kim loại bị oxy hóa thành ion kim và giải phóng điện tử: M  Mn+ + ne Ñaëc bieät khi trong dung dòch coù nhöõng ion kim loaïi coù ñieän theá cöïc döông hôn kim loaïi bò aên moøn thì có thể xảy ra quaù trình xaûy ra: M  Mn+ + ne Mn’’+  Mn+ + ne Quá trình Catot: là quá trình khử điện hóa trong đó chất oxy hóa nhận diện tử do kim loại giải phóng ra. Ox + ne  Red Nếu “Ox” là H+ thì quá trình catot: 2H+ + 2e  H2 Nếu “Ox” là O2 thì quá trình catot: * với môi trường axit: O2 + 4H+ + 4e  2H2O * với môi trường trung tình hoặc bazơ: O2 + 2H2O + 4e  4OH- Quaù Trình Catod Quaù Trình Catod Khi trong dung dịch có những ion kim loại có thế điện cực dương hơn kim loại bị ăn mòn thì quá trình catot có thể là: Mn’+ + n’e  M Hoặc Mn’+ + n”e  Mn’’’+ Trong đó: n’ = n” + n”’ Quaù Trình Daãn Ñieän Caùc điện töû do kim loaïi bò aên moøn giaûi phoùng ra seõ di chuyeån töø nôi coù phaûn öùng Anod tôùi nôi coù phaûn öùng Catod, coøn caùc ion dòch chuyeån trong dung dòch. Hai ñieän cöïc cuøng chaát  Kim loại không bị ăn mòn Thí nghiệm 1: Ñieàu kieän aên moøn ñieän hoùa: Thí nghiệm 2: Khi không có dây dẫn Khi hai kim loại tiếp xúc nhau  Không xảy ra quá trình ăn mòn  xảy ra quá trình ăn mòn Thí Nghiệm 3:* Thay dung dịch điện ly bằng dung dịch không điện ly Dung dịch không diện ly.  Không xảy ra quá trình ăn mòn Thí nghiệm 4: (mô tả)  xảy ra quá trình ăn mòn 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 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. 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 sản phẩm chống ăn mòn tốt như: Al-Cu, Cu-Zn… 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… 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. * 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. Ví dụ về bảo vệ ở các tàu đi biển Bảo vệ catod bằng dòng điện ngoài: giảm hóa thế kéo theo giảm dòng 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. *Bảo vệ anod: Trong bảo vệ anot điện thế ăn mòn được tăng lên sau cho nó nằm trong khu vực thụ động của đồ thị Pourbaix. Đặt biệt phương pháp này chỉ sử dụng cho những kim loại có khả năng thụ động. 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 ăn 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. Xin Chân Thành Cám Ơn Cô Và Các Bạn Nguyễn Hoàng 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