Bảo vệ kim loại chống ăn mòn

Luận văn: Bảo vệ kim loại chống ăn mòn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảo vệ kim loại chống ăn mòn LỜI MỞ ĐẦU Ăn mòn kim loại vấn đề nghiêm trọng gây nên tổn thất lớn cho kinh tế quốc dân Trên giới có khoảng phần ba trọng lượng kim loại hàng năm bị ăn mòn, phá hủy Tác hại ăn mòn kim loại gây lớn, gồm nhiều tác hại trực tiếp gián tiếp Vì thế, chống ăn mòn kim loại vấn đề áp dụng để làm giảm thiệt hại Sơn mạ điện phương pháp có hiệu để bảo vệ kim loại khỏi ăn mịn mơi trường xâm thực khí Trong đó, mạ kẽm ứng dụng quan trọng mạ điện để bảo vệ vật liệu khỏi bị ăn mịn.Vì thế, chúng tơi xin trình bày chi tiết kỹ thuật Tác giả Hoàng Anh Huy http://www.ebook.edu.vn -1- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảo vệ kim loại chống ăn mòn MỤC LỤC Lời Mở Đầu: .2 Chương Tổng quan ăn mòn bảo vệ kim loại 1.1 Khái niệm ăn mòn kim loại 1.2.Phân loại trình ăn mịn kim loại 1.3.Tốc độ ăn mòn kim loại 1.4.Những nhân tố ảnh hưởng đến ăn mòn .8 1.5 Các phương pháp bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn .8 a Cách ly kim loại với môi trường b Dùng hợp kim chống gỉ .8 c Dùng chất chống ăn mòn .8 d Dùng phương pháp điện hóa Chương Nguyên liệu sản xuất tôn .10 2.1 Khái quát vật liệu 10 2.2 Các tác nhân gây ăn mòn 10 2.3 Cơ chế ăn mòn .11 Chương Bảo vệ tôn khỏi bị ăn mòn phương pháp sơn 12 3.1 Mục đích 12 3.2 Khái niệm 12 3.3.Thành phần sơn 12 3.4 Sơ đồ quy trình phủ sơn tơn 15 3.5 Ưu nhược điểm phương pháp 16 Chương 4: Bảo vệ tôn phương pháp mạ kẽm 17 4.1.Mục đích 18 4.2.Giới thiệu chung kẽm mạ kẽm 18 4.3.Các dung dịch mạ kẽm 19 4.5.Bản chất yêu cầu lớp mạ .19 4.6.Chuẩn bị bề mặt trước ma 23 http://www.ebook.edu.vn -2- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảo vệ kim loại chống ăn mòn 4.7 Sơ đồ quy trình cơng nghệ mạ kẽm 24 4.8.Qui trình cơng nghệ sản xuất tôn mạ kẽm 26 Chương 5: Một số hình ảnh tơn mạ kẽm 29 Kết luận: 30 Tài liệu tham khảo: 31 http://www.ebook.edu.vn -3- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảo vệ kim loại chống ăn mòn Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ KIM LOẠI 1.1 Khái niệm ăn mòn kim loại Sự phá hủy kim loại hợp kim tác dụng hóa học điện hóa kim loại với mơi trường xung quanh gọi ăn mịn kim loại Kết kim loại bị oxi hóa thành ion dương tính chất quý báu kim loại M – ne = Mn+ 1.2 Phân loại Các q trình ăn mịn kim loại Phân loại q trình ăn mịn kim loại, người ta phân loại ăn mịn theo nhiều cách khác Có người phân loại ăn mịn nhiệt độ cao nhiệt độ thấp, có người phân loại ăn mịn khơ ăn mịn ướt Trong tiểu luận này, phân loại ăn mòn theo chế phản ứng ăn mòn kim loại chia làm hai loại : a Ăn mịn hóa học Ăn mịn hóa học phá hủy kim loại kim loại phản ứng hóa học với chất khí nước nhiệt độ cao Đặc điểm ăn mịn hóa học khơng phát sinh dịng điện ( khơng có điện cực ) nhiệt độ cao tốc độ ăn mịn nhanh Sự ăn mịn hóa học thường xảy thiết bị lò đốt, chi tiết động đốt thiết bị tiếp xúc với nước nhiệt độ cao Kim loại nung nhiệt độ cao môi trường chứa chất xâm thực : S2, O2, Cl2 ,….v.v Me + ½ O2 → MeO Trong Me kim loại Ví dụ: Fe + H O = t Fe2 O3 + H http://www.ebook.edu.vn -4- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảo vệ kim loại chống ăn mòn Fe + 3Cl = t Fe Cl Bản chất ăn mịn hóa học q trình oxi hóa khử, electron kim loại chuyển trực tiếp sang môi trường tác dụng b Ăn mịn điện hóa Ăn mịn điện hóa phá hủy kim loại hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dòng điện Ví dụ: phần vỏ tàu biển chìm nước, ống dẫn đặt lòng đất, kim loại tiếp xúc với khơng khí ẩm Do vậy, ăn mịn điện hóa loại ăn mòn kim loại phổ biến nghiêm trọng • Các điều kiện ăn mịn điện hóa - Các điện cực phải khác chất nhau: cặp kim loại khác nhau, cặp kim loại - phi kim (C), cặp kim loại - hợp chất hóa học ( xêmentit Fe3C ) Trong kim loại có tính khử mạnh cực âm Như kim loại ngun chất khó bị ăn mịn - Các điện cực phải tiếp xúc với ( trực tiếp gián tiếp qua dây dẫn ) - Các điện cực tiếp xúc với dung dịch điện li • Cơ chế ăn mịn điện hóa Sự ăn mịn điện hóa kim loại gồm q trình : - Quá trình Anot : trình Anot q trình oxi hóa điện hóa, kim loại chuyển vào dung dịch dạng cation Mez+ giải phóng điện tử : kim loại bị ăn mịn Me → Mez+ + z.e - Q trình Catot: q trình catot qúa trình khử điện hóa, chất oxi hóa nhận điện tử kim loại bị ăn mòn nhường cho điện tử Ox + z.e → Red Red: dạng khử lien hợp Ox ( tức Ox.ze ) http://www.ebook.edu.vn -5- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảo vệ kim loại chống ăn mòn - Quá trình dẫn điện : Các điện tử kim loại bị ăn mịn giải phóng từ Anot đến catot, ion di chuyển dung dịch Như vậy, q trình ăn mịn kim loại xảy đồng thời với xuất dòng điện hai cực khác kim loại Vùng kim loại bị hịa tan đóng vai trị cực dương ( + ) Anot, vùng đóng vai trị cực âm ( -) catot Ta tóm tắt q trình sơ đồ sau ( lấy ăn mòn Zn dung dịch H2SO4 làm ví dụ ) 2+ 2+ Zn 2+ H e Zn 2e e Zn 2e n H 2O + + H e H H a áp + phuï SO 24 1.3 Tốc độ ăn mòn kim loại : Tốc độ ăn mịn đo đại lượng sau : • Tổn thất trọng lượng: Tổn thất trọng lượng trọng lượng kim loại bị ăn mòn đơn vị bề mặt đơn vị thời gian : P= m1 − m2 S t m1, m2 trọng lượng mẩu kim loại trước sau bị ăn mịn ( mg ) S : diện tích bề mặt kim loại ( dm2) t: thời gian ( s ) Độ thâm nhập P : Tính chiều sâu trung bình kim loại bị ăn mịn năm P = 8.76 http://www.ebook.edu.vn G ρ -6- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảo vệ kim loại chống ăn mịn Trong đó, G : lượng vật liệu bị ăn mòn ( g/m2.h ) ρ : khối lượng riêng kim loại ( kg / m3 ) 1.4 Những nhân tố ảnh hưởng đến ăn mịn • Ảnh hưởng chất kim loại Tính chống ăn mịn kim loại liên quan đến điện tiêu chuẩn, hoạt độ hóa học kim loại Điện tiêu chuẩn kim loại âm hoạt độ hóa học cao, kim loại dễ bị ăn mòn Tuy nhiên có kim loại (như Crom, Niken), điện tiêu chuẩn âm, hoạt độ hóa học cao tính bền ăn mịn tốt Đó bề mặt hình thành lớp màng oxi hóa kín, mỏng, bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn Như gọi thụ động hóa kim loại Tính chống gỉ kim loại liên quan đến hàm lượng tạp chất độ bóng Tạp chất kim loại nhiều tính chống gỉ Độ bóng kim loại cao, tính chống gỉ tốt • Ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng lớn tới ăn mòn Nhiệt độ cao, hoạt độ hóa học kim loại dung dịch tăng, làm tăng ăn mịn • Ảnh hưởng mơi trường ăn mịn Tính chống gỉ nguyên liệu có quan hệ trực tiếp tới mơi trường ăn mịn Trong mơi trường khác nhau, tính ổn định kim loại khác Ví dụ: Vàng ổn định nhiều dung dịch bị ăn mòn nước cường toan 1.5 Các phương pháp bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn a Cách li kim loại với môi trường Dùng chất bền vững với mơi trường để phủ ngồi mặt vật kim loại Những chất phủ thường dùng là: - Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, men, hợp chất polime - Một số kim loại Crom, niken, đồng, kẽm, thiếc ( phương pháp tráng mạ điện ) - Một số hợp chất hóa học bền vững oxit kim loại, photphat kim loại ( phương pháp tạo màng ) b Dùng hợp kim chống gỉ ( hợp kim inôc ) Chế tạo hợp ki không gỉ Fe - Cr - Ni mơi trường khơng khí, mơi trường hóa chất c Dùng chất chống ăn mòn http://www.ebook.edu.vn -7- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảo vệ kim loại chống ăn mòn Thêm lượng nhỏ chất chống ăn mòn vào dung dịch axit làm giảm tốc độ ăn mòn kim loại xuống hàng trăm lần d Dùng phương pháp điện hóa Người ta nối kim loại với kim loại khác có tính khử mạnh http://www.ebook.edu.vn -8- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Bảo vệ kim loại chống ăn mòn Chương 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT TÔN 2.1 Khái quát vật liệu - Cấu tạo: Tôn hợp kim sắt ( Fe ) cacbon ( C ) hàm lượng cacbon