ĐỀ CƯƠNG ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

ĐỀ CƯƠNG ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

U ĐỀ CƯƠNG ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU

Câu 1: Trình bày sự hiểu biết của mình về sự thụ động kim loại? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa.

Trả lời:

Thụ động kim loại là một biện pháp bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn nhờ giảm tốc độ ăn mòn Mặt kim loại được phủ một màng mỏng oxit hoặc hiđroxit kim loại rất sít (cũng có thể do hấp phụ mạnh tạo một lớp màng oxi phân tử hoặc ion thụ động) do đó giảm quá trình hoà tan anôt Thụ động hóa kim loại bằng phương pháp hoá học (cho kim loại tác dụngvới chất oxi hoá trong điều kiện xác định) hoặc bằng phương pháp điện hoá (phản ứng oxi hoá khử với kim loại dùng làm điện cực).Có thể tạo thụ động kim loại bằng cách dùng chất ức chế anod._Kim loại khi để trong môi trường sẽ bị các tác nhân ăn mòn của môi trường gây ra phản ứng oxi hóa ở anot, gây mòn anot ở kim loại.Khi cho chất ức chế anot vào thì khi đó sẽ kích thích phản ứng tạo màng Nếu tốc độ của phản ứng tạo màng lớn hơn tốc độ phản ứng anốt, thì kim loại sẽ bị thụ

động.Kết quả là kim loại được bảo vệ

V í dụ:

Câu 2 :Trình bày ảnh hưởng của bản chất kim loại đến quá trình ăn mòn kim loại? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa.

Trả lời:

Ảnh hưởng của bản chất kim loại đến quá trình ăn mòm kim loại

a) điện thế cân bằng và điện thế ăn mòn:

Về mặt nhiệt động học,khả năng bị ăn mòn của kim loại được xem xét thông qua thế điện cực cân bằng

Tốc độ ăn mòn ban đầu được tính theo công thức:

Trong đó: R là điện trở của pin ăm mòn

Vì vậy kim loại nào có âm hơn -0.413 V sẽ bị ăm mòn

b) ảnh hưởng của cấu trúc và thành phần của hợp kim:

Vật liệu kim loại sử dụng trong các ngành kinh tế thường là dưới

dạng hợp kim,do đó ảnh hưởng của hợp kim ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn

-Những hợp kim nhiều pha nói chung kém bền ăn mòn vì các pha

thường có thế điện cực khác nhau do đó sẽ hình thành các pin ăn mòn galvanic

-Các hợp kim một pha là dung dịch rắn thường bền ăn mòn hơn

Khi cho thêm vào hợp kim những nguyên tố có thế điện cực cao có thể làm cho điện thế của điện thế cảu hợp kim dịch chuyển về phía dương hơn và do đó làm cho hợp kim có tính bền nhiệt động với ăn mòn tốt hơn

Ví dụ; Hợp kim Fe-Cr với tỉ lệ nguyen tử Cr là 1/8 ( tức khoảng 11,7

%Cr) thì sẽ bền ăn mịn trong axit HN03 với bất kỳ nồng độ nào ở 25 -Khả năng thụ động thường liên quan đến bản chất của màng oxit hình thành trên bề mặt.dựa vaog màng oxit hình thành trên bề mặt người ta cĩthể chia kim loại thành các nhĩm sau:

- những kim loại cĩ màng oxit hồ tan cả trơng axit lẫn kiềm ( ví dụ: Zn,Al,Pb,Sn) thì tốc độ ăn mịn thay đổi theo pH

- Những kim loại cĩ màng oxit dễ ta trong mơi trường axit

( Ca,Mg,Fe,Ni,Cu,Co) thì chúng bền ăn mịn trong mơi trường kiềm

- Những kim loại cĩ amngf oxit dễ tan trong mơi trường kiềm

( Si,P,Cr,V) chúng bền ăn mịn trong mơi trường axit

- Những kim loại cĩ màng oxit khĩ tan trong mơi trường axit lẫn

kiềm( Pt,Ag,Ti) thì bền ăn mịn trong mọi mơi trường , tốc độ ăn mịn khơng thay đổi theo pH

Câu 3: Trình bày ảnh hưởng của mơi trường đến quá trình ăn mịn kim loại? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa.

Trả lời:

a) Ảnh hưởng của độ pH:

Ta biết rằng hoạt độ của ion hiđro trong môi trường được biểu thịbằng chỉ số độ pH Với môi trường axit thì pH <7, môi trường trungtính pH = 7, còn môi trường kiềm thì pH > 7 Độ pH của môi trườngcó thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp

Ảnh hưởng trực tiếp: Độ pH ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ ăn

mòn điện hoá khi ion H+ hoặc OH- trực tiếp tham gia vào quá trìnhđiện cực

Nếu tăng nồng độ OH- ( hay tăng độ pH ) thì sẽ ngăn cản quátrình khử phân cực của phản ứng

Nếu quá trình catôt không có sự hấp thụ hay tạo thành H+ hay

OH-

VD: Cu++ + e  Cu+ thì độ pH không ảnh hưởng trực tiếp đến quátrình catôt

Ảnh hưởng gián tiếp: Độ pH có thể chỉ ảnh hưởng một cách gián

tiếp đến tốc độ ăn mòn, khi thay đổi độ pH ảnh hưởng đến khả năngtạo màng thụ động hoặc hoà tan sản phẩm ăn mòn, làm mất khả năngbảo vệ của màng

Sự phụ thuộc tốc độ ăn mòn điện hoá vào độ pH của môi trườngđối với tất cả các kim loại được chia ra làm 5 nhóm:

+ Các kim loại bền cả môi trường axit và môi trường kiềm (Au,

Pt, Ag)

+ Các kim loại không bền trong môi trường axit, kém bền trongmôi trường trung tính, nhưng bền trong môi trường kiềm (Mg, Mn,Fe)

+ Các kim loại không bền trong môi trường axit nhưng bền trongmôi trường kiềm (Ni, Co, Cd)

+ Các kim loại bền trong môi trường axit nhưng không bền trongmôi trường kiềm (Ta, Mo,W)

+ Các kim loại bền trong môi trường trung tính nhưng không bềncả trong môi trường kiềm lẫn môi trường axit ( Zn, Al , Cu)

b) Ảnh hưởng của thành phần và nồng độ của dung dịch điện

Các muối có tính oxi hóa.

Nếu các muối có tính oxi hoá có tác dụng thụ động hoá kim loạinhư muối clorat, nitrit, cromat … thì khi tăng nồng độ của nó trongdung dịch

 Các muối thuỷ phân Các muối thuỷ phân khi hoà tan trong nướccó thể tạo thành môi trường kiềm ( như muối Na2CO3 ) hoặc môitrường axit như muối AlCl3

 Các muối hoà tan có khả năng tác dụng được với kim loại, tạonên các sản phẩm ăn mòn khó hoà tan bám trên điện cực kim loại thìkhi tăng nồng độ của nó, tốc độ ăn mòn sẽ giảm đi do màng bảo vệ

 Tốc độ ăn mòn còn phụ thuộc vào bản chất của các catrion vàanion của dung dịch muối hoà tan

c) ảnh hưởng của nồng độ oxy

- Trong các mơi trường ăn mịn, oxy là chất oxy hố quan trọng nhất.Ví dụ trong mơi trường nước phản ứng catơt quan trọng nhất là:

- Khi tốc độ ăn mịn phụ thuộc vào nồng độ oxy hồ tan trong

nước.khi nồng độ oxy tăng thì tốc độ ăn mịn tăng

- Tuy nhiên oxy củng là nguyên tố giúp cho kim loại được thụ

động ăn mịn vì hầu hết màng thụ động bề mặt là màng oxit.khi

nồng độ oxy vượt quá một giới hạn nào đĩ thì kim loại sẽ bị thụ

động

Ví dụ: hợp kim Fe-Cr sẽ bị thụ động khi nồng độ oxy 0.7 ml/l

dung dịch

d) ảnh hưởng của nhiệt độ:

- Khi tăng nhiệt độ,hoạt tính của kim loại và mơi trường tăng do

đĩ tốc độ ăn mịn tăng Đối với kim loại sự chênh lệch nhiệt độ tạo

nên sự chênh lệch điện thế gây nên ăn mòn galvanic.

Câu 4: Trình bày ảnh hưởng của các công nghệ vật liệu đến quá trình ăn mòn kim loại? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa.

Các công nghệ vật liệu làm thay đổi cấu trúc kim loại như: nhiệtluyện,gia công áp lực,hàn,… đều có ảnh hưởng tới tốc độ ăn

mòn.Tuỳ từng trường hợp cụ thể , tuỳ theo cấu trúc nhận được mà các ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn khác nhau…

Ví dụ:

Khi tôi latông hai pha sẽ nhận được cấu trúc một pha đồng nhất

ít nhạy cảm với ăn mòn galvanic.kết quả tương tự khi tôi thép không rỉ autennit ở 1150-1200 Ngược lại,thép cacbon trung bình sau khi tôi thì ít nhạy cảm với ăn mòn hơn nhưng sau khi ram lại trở nên nhạy cảm với ăn mòn

Câu 5 Trình bày cơ chế ăn mòn galvanic và các phương pháp phòng chống ăn mòn galvanic? Liên hệ thực tế và cho ví dụ mình họa.

Ăn mòn galvanic là dạng ăn mòn xảy ra khi có sự chênh lệchđiện thế tạo nên pin ăn mòn

Ăn mòn galvanic xuất hiện khi có hai hoặc nhiều kim loại có thế điện cực khác nhau được lắp ghép trên cùng một kết cấu,do đó chúng có thể tiếp xúc dẫn điện lẫn nhau và cùng nằm trong môi trường ăn mòn vì thế tạo pin ăn mòn

a) pin ăn mòn galvanic giữa các kim loại:

Chênh lệch điện thế càng lớn thì ăn mòn galvanic càng mạnh.ví

dụ : giữa điện cực Fe và Pt ( ) chênh lệch

- Ngoài ảnh hương của điện thế tiêu chuẩn còn có ảnh hưởng của môi trường , ảnh

hưởng của màng thụ động…được đặc trưng bằng điện thế ăn mòn hay điện thế ổn định của kim loại trong dung dịch

- nước biển dẫn điện tốt là môi trưòng cần đặc biệt chú ý tới dạng ăn mòn galvanic

b) Pin ăn mòn galvanic giữa hạt tinh thể và biên giới hạt :

Sự khác nhau về thành phần, cấu trúc của hợp kim ở các vị trí

khác nhau có thể là nguyên nhân gây nên ăn mòn.các pin ăn mòn galvanic có thể hình thành giữa:

- hạt tinh thể và biên giới hạt

- giữa các hạt tinh thể;

- giữa kim loại và tạp chất

Đối với hầu hết kim loại vầ hợp kim, biên giới hạt thường có hoạt tính cao hơn so với nền kim loại cho nên bị ăn mòn

c) Pin ăn mòn galvanic giữa các pha trong vật liệu ki loại đa pha:

Thông thường hợp kim một pha bền ăn mòn hợp kim đa pha ,vì trong hợp kim đa pha ,vì trong hợp kim đa pha ,có thể hình thành các cặp pin ăn mòn galvanic giữa các pha có điện cực ổn định khácnhau

chênh lệch nhau.

- Cách điện các kim loại với nhau,trong trường hợp bắt buộc

phải sử dụng các kim loại trong một hệ thống chung,nên cách

điện các chi tiết tránh tạo pin ăn mòn galvanic

- giữ tỉ lệ diện tích thích hợp trên nguyên tắc tăng diện tích bề

mặt cuả kim loại hoặc hợp kim có điện thế ăn mòn âm hơn

để lượng ăn mòn trải đều trên bề mặt lớn sẽ ít nguy hiểm

hơn

- bảo vệ catôt , khi nối chi tiết với cực âm làm san bằng điện

thế ăn mòn của kim loại khác nhau

- nhiệt luyện tạo ra cấu trúc một pha nếu có thể

Câu 6: Các dạng ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy thường

gặp, biện pháp phòng chống? Liên hệ thực tế, cho ví dụ minh

họa.

a) ăn mòn khe:

Khe hở giữa các mặt bích, các joăng , đệm ,các mối ghép bằng đinh tán,trong quá trình làm việc do chênh lệch nồng độ oxy , ở nơi nằm sâu trong khe hẹp oxy không khuếch tán tới được nên bị ăn mòn

b) Ăn mòn ở dạng kín nước

Lớp nước trên bề mặt giàu ôxy ,lớp nước sát phía dưới nghèo oxy ,

do đó vật liệu bị ăn mòn tại vùng nghèo oxy theo cơ chế chênh lệch nồng độ oxy

c) Ăn mòn chân chim dưới lớp sơn

Ăn mòn chân chim ít gây tai hại , song lâu ngày có thể phát triển phá huỷ từng mãng sơn và khởi đầu cho các dạng ăn mòn nguy hiểm khác Ăn mòn chân chim thường khởi đầu ở các phần lõm trên bề

xốp hấp thụ các tạp chất,các muối hoạt tính còn đọng lại từ dung dịch làm sạch.kim loại phía dưới bị oxy hoá tạo thành oxit trương phồng lên làm phá huỷ màng sơn phía trên.nước và oxy chui qua vùng sơn bị phá huỷ nứt nẻ tạo nên cơ chế ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy.Vùng tâm lớp gỉ nghèo oxy hơn ngoài biên nen bị ăn mòn

d) Ăn mòn vùng lắng đọng

Lớp cát bùn tạp chất lắng đọng trên bề mặt cản trở oxy khuếch

tán tới tạo lớp thụ động bề mặt gây nên ăn mòn do lắng đọng.dạng ănmòn này thường gặp ở các kết cấu cố định,song củng có thể gặp ở tàu neo đậu lâu ngày ở vùng nước bẩn lâu tù đọng không được

thường xuyên vệ sinh

e) Ăn mòn lổ

dạng ăn mòn này thường xảy ra đối với các kim loại và hợp kim

có tính thụ động ăn mòn như: Fe,Cr,Al,Ni….các thép không gỉ trong môi trường các anion , … bị ăn mòn cục bộ dẫn đến tạo ra các lổ Ở vùng đáy lổ nghèo oxy do đó bị ăn mòn và là anot,các vùngkhác là catot.Do hiện tượng điện li,các anion di chuyển đến anot gây nên hiện tượng tập trung anion ở vùng đáy lổ , làm mất khả năng tái thụ động,do đó ăn mòn tăng lên

f) Biện pháp phòng chống

- Dung đệm,sơn bít kín khe không cho dung dịch vào

- dụng hàn thay cho các mối ghép dung đinh tán

- dung cao su hoặc chất dẽo cuốn chặt che kín nơi xảy ra ăn mòn vùng mím nước

- cọ rữa sạch nơi lắng đọng

Câu 7 Trình bày các nguyên tắc khi thiết kế kết cấu hợp lý để bảo

vệ chống ăn mòn vật liệu? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa.

Thiết kế kết cấu có ý nghĩa quan trọng trong việc chống ăn mòn vật liệu.Người thiết kế phai phân tích điều kiện làm việc của từng

modum,từng chi tiết trong kết cấu mà lựa chọn vật liệu thoả mãn, đồng thời yêu cầu về cơ tính, yêu cầu tính công nghệ,tính chất

điện,từ,tính chất nhiệt.Một vài nguyên tắc khi thiết kế:

+) lập bảng cho phép thâm nhập của môi trường cho từng chi tiết với

độ bền cơ học cho phép và chiều dày xác định.chi tiết này cần đặc biệt quan tâm khi thiết kế các đường ống,bể chứa chất lỏng

+) Thay các mối ghép đinh tán bằng hàn để loại trừ ăn mòn khe.Nếu buộc phải dung đinh tán thì chọn vật liệu làm đinh tán,có thế điện cực

ổn định cao hơn vật liệu cần ghép

+) Chọn vật liệu cho kết cấu bằng cùng loại vật liệu hoặc các loại vậtliệu ít chênh lệch điện thế để tránh ăn mòn galvanic.nếu có các cặp pin ăn mòn galvanic trong kết cấu thì phải tìm cách cách điện giữa chúng

+) thiết kế không tạo ưng suất kéo,không tập trung ứng suất ở các chitiết ngập sâu trong môi trường ăn mòn , nhằm tránh ăn mòn ứng

suất.Biện pháp này đặc biệt chú ý khi sử dụng thép không gỉ,củng như các vật liệu nhạy cảm với ăn mòn ứng suất trong môi trưòng cụ thể đó

+) Tránh tạo các đường ống gấp khúc đột ngột, đột thu hoặc đột mở

để dòng chảy không tạo xoáy,không gây ăn mòn xói mòn

+) thiết kế các thùng ,bể chứa, đường ống dẫn phải làm sạch,chảy hết,không óc vùng tụ đọng để tránh tạo ăn mòn do chênh lệch nồng

độ oxy

+) thiết kế hệ thống phải dễ bảo dưỡng thay thế khi cần thiết.Ví dụ máy bơm hoá chất thì cánh và thân bơm phải dễ thay thế vì nó tiếp xuc với hoá chất

+)thiết kế hệ thống nhiệt phải đảm bảo tổn thất nhịêt ít,song không được quá tập trung chổ xung yếu

+)kết cấu phải hợp lí đáp ứng nhu cầu sản xuất, dể áp dụng các

phương pháp bảo vệ chống ăn mòn: dễ sơn hoặc áp dụng các lớp bảo

vệ khác có chất lượng tốt và đồng đều,không đọng nước

Câu 8: Kể tên các phương pháp xử lý bề mặt để chống ăn mòn cho vật liệu? Theo bạn thì phương pháp nào được sử dụng thông dụng nhất hiện nay, tại sao?

Các công nghệ xử lí bề mặt đề cập ở đây là các công nghệ nhằm tạo ta các lớp phủ có tác dụng chống ăn mòn.Ngày nay,có rất nhiều lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn đang được sử dụng như:

bảo vệ ngắn hạn

+ photphat và cromat hoá bề mặt

- phủ kim loại bằng công nghệ nhúng trong kim loại nóng chảy.+ tạo lớp phủ kẽm (Zn)

+ tạo lớp phủ nhôm (Al)

- tạo lớp phủ bằng công nghệ điện hoá

+ anot hoá nhôm và hop ;]kim nhôm

+ tạo lớp phủ kim loại bằng công nghệ mạ điện

450 - 480 Nếu nhiệt độ thấp quá thì lớp phủ thô nhám, không đều,tiêu hao kẽm lớn

C âu 9:Trình bày hiểu biết của mình về phương pháp phủ kim loại bằng công nghệ nhúng trong kim loại nóng chảy? Cho ví dụ minh họa.

Ngày nay sử dụng lớp phủ kim loại để bảo vệ vật liệu là biện pháp tối ưu nhất.Phương pháp này được thực hiện bằng cách nhúng kim loại trong kim loại nóng chảy.Kim loại thường dung là Al,Zn,Sn,Pb…v…v được phủ lên các chi tiết

bằng thép,hợp kim Niken…Công nghệ thương phủ kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp lên kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhằm tạo lớp màng bảo vệ

Trong trương hợp này nên dung lớp phủ Al

Người ta sử dụng phương pháp kéo liên tục.Phôi được nung nóng trong môi trường phân huỷ.Nhiệt độ môi trường là 720 ,lượng nhiệt tích của phôi đảm bảo giử nhiệt cho bể muối nóng chảy và nhúng kẽm.Khi tạo lớp phủ bằng công nghệ kéo nén liên tục, do thời gian nhúng ngắn ( giây), để cải thiện tính bám dính của lớp phủ, người ta cho vào bể kẽm một lượng nhôm ( 0,1 -

0,2%).Bể kẽm khi nhúng ,chi tiết thép thường bị hoà tan sắt vào Sắt là tạp chất có hại vì làm xấu tính chất của lớp phủ, do đó cần định kì khử sắt hoặc bổ sung lượng kẽm mới để khống chế hàm lượng sắt không vượt quá 0.05 %.Nhôm có tác dụng làm giảm hoà tan sắt vào bể kẽm, cải thịên tính bám dính của lớp phủ

Thông thương phủ kẽm, lớp bám chiếm khoảng 50% tổng chiều dày.Khi tăng nhiệt độ bể kẽm lên thì lớp bám càng mỏng và lớp khuếch tán càng dày lên.Nhiệt độ bể kẽm thương trong khoảng

450 - 480 Nếu nhiệt độ thấp quá thì lớp phủ thô nhám, không đều,tiêu hao kẽm lớn

C âu 10: Trình bày hiểu biết của mình về phương pháp tạo lớp oxy hóa và nhuộm đen bề mặt kim loại? Cho ví dụ minh họa.

Các lớp oxy hoá và nhuộm màu có tác dụng thụ động ăn mòn

và trang trí

Phương pháp nhuộm đen cổ điển hay dùng là nung chi tiết lên

350-450 rồi làm nguội trong dầu khoáng vật.bề mặt chi tiết được phủ một lớp oxit và hợp chất màu đen

Oxy hoá và nhuộm đen được tiến hành trong dung dịch kiềm

tính :800 g/l NaOH + 50 g/l NaNO3 + 200 g/l NaNO2,nhiệt độ

135-1400C,thời gian từ 20 – 90 phút hoặc dung dịch oxy hoá nhanh chứa :

(6-10) g/l + (2-3) g/l KMn + ( 20-80) g/l Ba( + (2-4) g/l Zn(N,nhiệt độ khoảng 95 ,thời gian 10-15 phút.

Oxy hoá và nhuộm đem thép mạnh nhất trong hổn hợp muối nóng chảy tỉ lệ 1:1 của

KN + KN hoặc NaN + NaN và 5% NaOH,nhiệt độ 310 - 350

Sau đó rữa sạch trong nước lạnh rồi nước nóng có pha them 2% xà

phòng bột để trung hoà và cuối cùng rữa sạch trong nước nóng

Câu 11: Trình bày hiểu biết của mình về phương pháp tạo các lớp phủ kim loại bằng công nghệ mạ điện? Cho ví dụ minh họa.

Tr ả lời:

Mạ điện là phương pháp được sử dụng rộng rải để bảo vệ

thép.Lớp mạ bền đẹp bám dính tốt đồng thời đảm bảo một số tính chất tốt của kim loại.Nếu chỉ cần bảo vệ chống ăn mòn thì có nhiều kim loại khác tốt hơn,rẻ tiền hơn,song chúng không thể thay thế được kim loại trong một số trương hợp như làm việc ở nhiệt độ cao,dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.vì vậy lớp mạ điện vẫn được nhiều người quan tâm

Hầu hết lớp mạ điện có thể áp dụng cho hầu hết các kim loại

C âu 12: Trình bày hiểu biết của mình về bảo vệ chống ăn mòn vật liệu bằng các lớp sơn?

Lớp sơn trên bề mặt vật liệu có tác dụng chống ăn mòn, đồng

thời tạo độ bóng và màu sắc đẹp, tăng thêm sức hấp dẫn và giá trị của sản phẩm.Ta biết sơn thong thường chỉ chịu được nhiệt độ 150 cho nênlớp sơn không thể chống ăn mòn ở nhiệt độ cao mà chủ yếu để chống ăn mòn khí quyển và ăn mòn điện hoá

Một trong những chỉ tiêu quan trọng của lớp sơn là tính dính bám

và khả năng chồng thấm của lớp sơn.Tính dính bám của lớp sơn do độ nhám bề mặt của chi tiết quyết định Độ nhấp nhô bề mặt có được là nhoquá trình phun cát làm sạch, xử lý hoá học để tẩy sạch và tạo lớp ăn chânnhư Crôm hoá, phôtphat hoá…

Hiện nay người ta chưa chế tạo được loại sơn đáp ứng được mọi nhu cầu trên như: bám dính, chống ăn mòn,chống thấm,tạo màu

sắc… mà giá thành lại chấp nhận được.Nên người ta thường sử dụng nhiều lớp sơn khác nhau.Mổi hệ thống sơn thường gồm ba lớp chính:

- Lớp lót : tác dụng chủ yếu là tạo độ bám dính

- Lớp trung gian : có tác dụng tăng độ bền và chống thấm

- Lớp mặt : tạo độ bong ,tạo màu sắc ,phần nào chống thấm và tác dụng của tia nắng và bề mặt sơn

Câu 13: Khái niệm về phương pháp bảo vệ điện hóa? Có mấy cách

để bảo vệ ăn mòn điện hóa? Nêu ví dụ từng cách.

Trả lời

Kết cấu kim loại chỉ có thể ăn mòn điện hoá khi chúng nằm trong môi trường điện ly(nước, đất).khi đó bề mặt kết cấu kim loại được chia làm 2 vùng:vùng catot không xảy ra ăn mòn và vùng anot-bị

ăn mòn.Các phương pháp bảo vệ điện hoá là các phương pháp giúp bảo

vệ anot khỏi bị ăn mòn điện hoá

Các phương pháp bảo vệ điện hoá:

a) bảo vệ catot

bảo vệ catot là làm giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn quá trình ăn mòn kim loại nhờ phân cực catot kim loại bằng dòng điện ngoài hoặc nối chúng với một anot hi sinh

Ví dụ:khi chống ăn mòn điện hoá ở vỏ tàu người ta thường hàn them vào vỏ tàu một tấm kẽm (zn).sau một thời gian làm việc trong môi trường nước biển thì tấm kẽm bị ăn mòn còn vỏ tàu thì không sao

b) bảo vệ catot bằng protector

kim loại cần được bảo vệ được nối với kim loại khác có thế điện cực âm hơn.kim loại có thế điện cực âm hơn đuợc gọi là anôt hi sinh hay protector.các protector thường được cấu tạo từ Zn,Ag,Mg hay các hợp kim của chúng

Ví dụ; vật liệu protector điển hình dùng để bảo vệ các công trình bằng thép là magie,kẽm,nhôm và các hợp kim của chúng

c) bảo vệ catot bằng dòng ngoài

khi nối kim loại cần bảo vệ với catot của nguồn điện để hạ điện thếcua kim loại xuống dưới điện thế cân bằng của quá trình oxy hoá kim loại thì tốc độ ăn mòn bằng không.kim loại được bảo vệ hoàn toàn điện thế và dòng điện sử dụng để bảo vệ hoàn toàn kết cấu được gọi là điện thế và dòng điện bảo vệ

d) bảo vệ anot

nguyên lí bảo vệ anot khác hẳn nguyên lí bảo vệ catot.trong bảo vệanot điện thế ăn mòn được tăng lên sao cho nó nằm trong khu vực thụ động của đồ thị pourbaix.phương pháp bảo vệ anot chỉ áp dụngvới những kim loại có thể bị thụ động

Câu 14: Trình bày các yếu tố ảnh hưởng tới ăn mòn ứng suất? Liên

hệ thực tế và cho ví dụ minh họa.

Trả lời:

+) ảnh hưởng của ứng suất

Ứng suất nén có tác dụng hạn chế chống ăn mòn ứng suất.Chỉ có ứng suất kéo có tác dụng thúc đẩy ăn mòn ứng suất,do đó các thùng chứa vết nứt do ăn mòn ứng suất chỉ phát triển ở mặt ngoài nơi chịu ứng suất kéo

để làm giảm tác hại của ăn mòn do ứng suất,người ta có thể tạo ứng suất nén dư ở mặt ngoài bằng phun bi hoặc phun cát

+) ảnh hưởng của thời gian

Theo thời gian ăn mòn ứng suất trải qua các giai đoạn khác nhau:

Giai đoạn ủ bệnh: ở giai đoạn này chưa xảy ra điều gì, thường không xác định được thòi gian ủ bệnh dài bao lâu vì nó chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố bên trong và bên ngoài,nhưng khi kết thúc lại rất đột ngột Giai đoạn phát triển : ở giai đoạn này tốc độ phát triển có thể nhanh chậm khác nhau tuỳ thuộc vào môi trường, độ lớn, đặc điểm ứng suất thời gian ảnh hưởng tới độ lớn và sự phân bố ứng suất bên trong do đó

mà ảnh hưởng đến sự ăn mòn do ứng suất

+ Môi trường nhạy cảm với ứng suất

Mổi vật liệu chỉ nhạy cảm với một môi trường ăn mòn , do đó ăn mòn ứng suất chỉ xuất hiện trong các môi trường mà vật liệu bị ăn mòn,hơn nữa sản phẩm của ăn mòn dễ xuất hiện và phát triển vết nứt chịu ứng suất

Các môi trường nhạy cảm với ứng suất thường gặp là dung dịch muối clorua hoà tan oxy,Nước ăn được khử trùng bằng clo.trong ngành chế biến sữa sau khi xử lí ở nhiệt độ trên 50 và tiệt trùng sữa bằng

clo,trong sữa tươi bao giờ củng còn một lượng nhỏ anion ,do đó các bể,thùng chế biến sữa bằng thép không gỉ austenite đều bị ăn mòn ứng suất.

+) ảnh hưởng của thành phần hoá học của vật liệu

Các nguyên tố hợp kim có trong thép trước tiên là niken, nguyên tố hợp kim quan trọng trong thép không gỉ austenite.khi tăng hàm lượng Ni thì tuổi thọ của chi tiết tăng.thực tế tăng hàm lượng Ni lên trên 25% thì giá thành của thép rất cao và thép trở thành hợp kim cơ sở Ni

ảnh hưỏng của cacbon nói chung làm tăng nhạy cảm của thép đối với ănmòn ứng suất nhưng việc làm giảm hàm lượng cacbon xuống dưới 0.5- 0.21 % rất khoa và tốn kém

Các nguyên tố khác như Nb làm tăng ăn mòn ứng suất.Mo với hàm lượng dưới 1.5 % làm tăng ăn mòn ứng suất nhưng trên 4.3 % lại làm gảim ăn mòn ứng suất

Câu 15: Các biện pháp chống ăn mòn ứng suất? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa.

Trả lời:

- Tìm cách tạo ứng suất dư trên bề mặt vật liệu bằng cách phun

bi hoặc phun cát

- bảo vệ catot vật liệu nhằm loại trừ khả năng phân cực anot do

đó giảm nguyên nhân gây ăn mòn

- thay đổi vật liệu có thể được nhu thay thế thép kh ong gỉ austenite bằng thép ferit – austenite.dùng các mac thep chứa các nguyên tố cản trở sự ăn mòn như Mo,Ni

- dùng chất ức chế như các hợp kim

nhôm:AlZnMg.AlZnMgCu… vv