ăn mòn điện hoá kim loại

Mục tiêu: •Nắm được nguyên nhân gây ra ăn mòn điện hoá kim loại. •Nắm được cơ chế và động học của quá trình ăn mòn điện hoá. •Nắm được những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn điện hoá và cơ chế ăn mòn điện hoá. •Hiểu sự ăn mòn của một số kim loại và hợp kim thường gặp ở các môi trƣờng khác nhau •Vận dụng các biện pháp thực tế chống lại sự ăn mòn.Mục tiêu: •Nắm được nguyên nhân gây ra ăn mòn điện hoá kim loại. •Nắm được cơ chế và động học của quá trình ăn mòn điện hoá. •Nắm được những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn điện hoá và cơ chế ăn mòn điện hoá. •Hiểu sự ăn mòn của một số kim loại và hợp kim thường gặp ở các môi trƣờng khác nhau •Vận dụng các biện pháp thực tế chống lại sự ăn mòn.

Chương Điện hóa ứng dụng Tạ Ngọc Ly Mục tiêu: • Nắm ngun nhân gây ăn mịn điện hố kim loại • Nắm chế động học q trình ăn mịn điện hố • Nắm yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mịn điện hố chế ăn mịn điện hố • Hiểu ăn mịn số kim loại hợp kim thường gặp môi trƣờng khác • Vận dụng biện pháp thực tế chống lại ăn mòn 7.1 Giản đồ điện cực E-pH (Pourbaix) • Trong mơi trường nước giá trị điện cực có phụ thuộc vào pH • Sự ăn mòn kim loại theo chế điện hố xảy mơi trường nước ln gắn liền với hai q trình: oxi hố kim loại anot chuyển kim loại thành ion kim loại gắn liền với phản ứng khử xảy catot - khử ion H O 3+ Cơ sở số liệu để xây dựng giản đồ E - pH • Hệ oxi hoá khử tuý Phản ứng oxi hoá khử khơng có tham gia ion H+3O trao đổi electron  E không phụ thuộc pH • Hệ axit - bazơ tuý Phản ứng xảy hệ khảo sát có trao đổi proton H+3O khơng có trao đổi electron ko phụ thuộc pH • Hệ phản ứng hỗn hợp - Có trao đổi electron có mặt ion H O 3+ tham gia phản ứng điện cực phục thuộc vào pH đồ thị E - pH quan hệ thể họ đoạn thẳng có độ dốc b = – 0,059 m/z Sự phụ thuộc giá trị điện cực E pH (E - pH) a) Đối với hệ oxi hoá khử tuý b) Đối với hệ axit - bazơ tuý c) Đối với hệ hỗn hợp (a) (b) Giản đồ e-pH nước tinh khiết 25oC • Các phương trình oxi hố khử có liên quan đến H+, OH− H2O • Liên quan đến Oxi 02 01 Khi PH2 > atm đoạn thẳng OA dịch chuyển phía âm ứng với O1A1 khử ion H+ chiếm ưu thế, phản ứng dịch chuyển phía phải PH2 < đoạn OA dịch chuyển phía dương ứng với đoạn thẳng O2A2, khả giải phóng H2 bị hạn chế, nước trạng thái bền vững Khi PO2 = atm, phụ thuộc điện cực vào pH ứng với đoạn thẳng BC PO2 > atm, ứng với B2C2 PO2 < atm ứng với đường B1C1 Trong vùng diện tích BCAO nước trạng thái bền vững GIẢN ĐỒ E-pH CỦA NƯỚC SẠCH Ở 250C E Hcb / H  0.059 pH EOcb2  1.23  0.059 pH Đường a b chia giản đồ E-pH nước thành vùng - Vùng (ở điện cao) nước bị oxy hoá tạo thành oxy - Vùng thấp (ở điện thấp) nước bị khử thành hydro - Vùng (vùng trung gian) ứng với trạng thái bền nước GIẢN ĐỒ E-pH CỦA HỆ Fe-H2O Ở 250C Phản ứng H  H   2e Các cấu tủ hệ: H2O, H+, OH-, O2 H2, Fe, Fe2+, Fe3+, HFeO2-, Fe(OH)2, Fe(OH)3 Những phản ứng quan trọng phương trình cân điều kiện: C Fe2   C Fe3  C HFeO  10 6 mol / l; C Fe2   (COH  )  1.9  10 15 ; C Fe3  (COH  )   10 38 0 E Fe   44 V ; E  0.77V 2 / Fe Fe3  / Fe2  H O  O2  H   4e Fe  Fe 2  2e Fe 2  Fe3  e Fe 2  H O  Fe(OH )  H  Fe3  3H O  Fe(OH )  3H  Fe  H O  Fe(OH )  H   2e Fe(OH )  OH   Fe(OH )  e Fe2  3H O  Fe(OH )  3H   e Fe  H O  HFeO2  3H   3e Fe(OH )  HFeO2  H  HFeO2  Fe(OH )  2e Phương trình E  0.059 pH đường a E  1.23  0.059 pH b E  0.44  0.0295 log( Fe 2 )  0.62 E  0.77 pH  6.65  0.5 log( Fe 2 )  9.65 pH  1.613  log( Fe3 )  3.61 3 E  0.05  0.059 pH E  0.27  0.059 pH E  1.41  0.177 pH E  0.316  0.0886 pH pH  18.3  log( HFeO2 )  12.3 E  0.81  0.059 log( HFeO2 )  0.46 10 E(V) Gin âäư E-pH ca hãû Fe-H2O 2 1.5 Fe3+ b Fe(OH)3 0.5 Fe2+ a -0.5 Fe(OH)2 10 HFeO2- Fe -1 -1.5 10 12 14 pH Giữa mật độ dòng ăn mòn iăm (A/cm2) tổn hao trọng lượng kim loại sau ăn mòn Δm quan hệ với theo phương trình sau: Tốc độ ăn mịn S diện tích mẫu t thời gian diễn q trình ăn mịn Một số yếu ảnh hưởng đến dịng ăn mịn iăm • Ảnh hưởng mật độ dòng trao đổi io Giả thiết dòng trao đổi hiđro Zn sắt dịng ăn mịn kẽm ứng với điểm P lớn so với dòng ăn mòn sắt , điểm P Thực tế dòng ăn mòn Zn giảm đến P’ Ảnh hưởng bổ sung chất oxi hố Sự có mặt chất oxi hố oxi hoá khử dương so với oxi hoá khử hệ 2H+ + 2e  H2 làm tăng tốc độ ăn mòn kim loại 7.7 Ăn mòn điện hố kim loại mơi trường chất điện li có mặt oxi (tham khảo) Nếu mơi trường ăn mịn gần trung tính có mặt oxi hồ tan (oxi từ khơng khí hồ tan vào dung dịch) tốc độ ăn mòn kim loại bị khống chế giai đoạn khuếch tán oxi Tại anot Tại catot mơi trường ăn mịn có chứa oxi phản ứng catot khử oxi chiếm ưu kim loại điện cực dương tiêu chuẩn hiđro nhỏ giá trị +0,81 V bị ăn mịn điện hố tiêu thụ oxi a) Đường phân cực E(V) - lgi (A/cm2) hệ kim loại bị ăn mịn mơi trường chất điện li có mặt oxi 1: Lượng oxi hòa tan với nồng độ CO (1) ; 2: Lượng oxi hòa tan với nồng độ CO (2) CO (2) > CO (1) b) Giản đồ EVAN hệ kim loại bị ăn mịn mơi trường chất điện li chứa oxi 1: với nồng độ CO2 (1)