Press politech et universitaies Romandes, 1994.. UK Chatteryec- SK.Bose, SK Roy.[r]
(1)
NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2006
Từ khố: Ăn mịn kim loại, Phản ứng ăn mịn, Faraday, Pin điện hóa, Bình điện phân, Độ dẫn điện, Linh độ ion, Số vận tải, Dung dịch chất điện ly, Đo độ dẫn điện, Ăn mòn bảo vệ kim loại, Thếđiện cực, Sức điện động bin điện, Điện cực, Lớp điện kép, Sức điện động Ăn mòn, Kim loại, Tốc độ ăn mòn
Tài liệu Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho mục đích học tập nghiên cứu cá nhân Nghiêm cấm hình thức chép, in ấn phục vụ mục đích khác khơng chấp thuận nhà xuất tác giả
Mục lục
Chương Phần mởđầu
1.1 Định nghĩa sựăn mòn kim loại
1.2 Tầm quan trọng mặt kinh tế vấn đềăn mòn kim loại
1.3 Những khái niệm
1.3.1 Các phản ứng ăn mòn kim loại
1.3.2 Định luật Faraday
1.3.3 Pin điện hóa bình điện phân
Chương Sựđẫn điện dung dịch chất điện li 14
1.4 Mởđầu 14
1.5 Độ dẫn điện riêng độ dẫn điện đương lượng 14
2.2.1 Độ dẫn điện riêng 14
2.2.2 Độ dẫn điện đương lượng 15
1.6 Quan hệ độ dẫn điện riêng tốc độ chuyển động ion 16
(2)1.7 Linh độ ion 17
1.8 Sự phụ thuộc độ dẫn điện vào nồng độ dung dịch chất điện li 19
1.9 Số vận tải 22
1.10 Phương pháp đo độ dẫn diện ứng dụng 25
2.7.1 Phương pháp đo độ dẫn điện 25
2.7.2 Ứng dụng phương pháp đo độ dẫn điện 26
Chương Thếđiện cực sức điện động pin điện 28
3.1 Điện cực nguyên nhân sinh thếđiện cực 28
3.2 Lớp điện kép bề mặt điện cực 28
3.3 Sự phụ thuộc giá trị thếđiện cực vào nồng độ chất phản ứng, phương trình Nernst 30 3.4 Phân loại điện cực 32
3.4.1 Điện cực loại 32
3.4.2 Điện cực loại 33
3.4.3 Điện cực khí 36
3.4.4 Điện cực oxi hoá khử (Redox) 38
3.4.5 Điện cực oxit kim loại 38
3.5 Sử dụng giá trị thếđiện cực tiêu chuẩn xét chiều hướng phản ứng 40
3.6 Pin điện (Pin Ganvani mạch điện hóa) 42
3.6.1 Pin điện phản ứng xảy pin 42
3.6.2 Sức điện động pin điện 43
3.6.3 Phân loại pin điện 44
3.7 Phương pháp đo sức điện động ứng dụng 46
Chương Giản đồ thếđiện cực -pH 50
4.1 Mởđầu 50
4.2 Cơ sở số liệu để xây dựng giản đồ E - pH 50
1.10.1 Hệ oxi hoá khử tuý 50
1.10.2 Hệ axit - bazơ tuý 51
1.10.3 Hệ phản ứng hỗn hợp - Có trao đổi electron có mặt ion tham gia phản ứng 52
4.3 Một số giản đồ E - pH (giản đồ M Pourbaix) 53
4.3.1 Giản đồ nước tinh khiết 25oC 53
4.3.2 Giản đồ E - pH kim loại tiếp xúc với nước (Me - H2O) 55
(3)5.1 Những khái niệm 62
5.1.1 Điện cực đơn phân cực 62
5.1.2 Điện cực phức tạp - điện cực hỗn hợp 62
5.2 Hiện tượng ăn mịn điện hố giai đoạn q trình ăn mịn điện hố 63
5.3 Phương trình động học điện hố 65
5.3.1 Phương trình động học điện hố xảy điện cực đơn 65
5.3.2 Sự chuyển vật chất 72
5.3.3 Phương trình động học trình bị khống chế hỗn hợp 76
5.4 Ăn mịn điện hố - hệđiện cực phức tạp xảy nhiều phản ứng 77
5.4.1 Sựăn mòn kim loại đồng môi trường axit 77
5.4.2 Một số yếu ảnh hưởng đến dòng ăn mòn iăm 82
5.5 Giản đồ Evans xác định tốc độăn mòn kim loại 84
5.6 Ăn mịn điện hố kim loại mơi trường chất điện li có mặt oxi 89
5.7 Sự thụđộng hoá kim loại 92
5.7.1 Kim loại hoạt động kim loại thụđộng 92
5.7.2 Các phương pháp thụđộng hoá kim loại 93
5.7.3 Hợp kim thụđộng hoá 100
5.7.4 Thuyết thụđộng hoá 103
Chương Các dạng ăn mòn 104
1.11 Ăn mòn 104
1.12 Ăn mòn cục 104
1.12.1 Ăn mòn tiếp xúc (còn gọi ăn mòn Ganvanic) 104
1.12.2 Sựăn mòn kim loại chênh lệch khí 109
1.13 Ăn mòn lỗ hay gọi ăn mòn điểm (pitting corrosion) 113
1.14 Một số dạng ăn mòn khác 115
6.5.1 Ăn mòn ranh giới 115
6.5.1 Ăn mòn nứt ứng suất 116
6.5.1 Ăn mòn mỏi 117
6.5.1 Ăn mòn chọn lọc 117
6.5.1 Ăn mòn mài mòn 118
6.5.1 Ăn mòn ma sát 118
1.15 Ảnh hưởng mơi trường đến q trình ăn mịn kim loại 118
6.5.1 Ăn mịn mơi trường khí 118
(4)6.5.3 Ăn mòn khí biển 120
6.5.4 Ăn mịn mơi trường đất 121
6.5.5 Ăn mịn bêtơng cốt thép 121
6.5.6 Ăn mịn vi sinh 123
Chương Sựăn mòn vật liệu kim loại biện pháp bảo vệ kim loại chống ăn mịn điện hóa 125
7.1 Lựa chọn vật liệu kim loại thích hợp 125
7.1.1 Kim loại đen 125
7.1.2 Gang 127
7.1.3 Thép không gỉ 127
7.1.4 Đồng hợp kim đồng 129
7.1.5 Titan hợp kim titan 130
7.1.6 Niken hợp kim niken 131
7.1.7 Nhôm hợp kim nhôm 131
7.2 Xử lí mơi trường để bảo vệ kim loại 133
7.2.1 Loại trừ cấu tử gây ăn mòn 133
7.2.2 Sử dụng chất ức chế bảo vệ kim loại khỏi sựăn mòn 134
7.3 Nâng cao độ bền chống ăn mòn kim loại lớp sơn phủ 136
7.3.1 Phủ kim loại lên bề mặt kim loại 136
7.3.2 Lớp phủ vô 139
7.3.3 Lớp phủ hữu 141
7.3.4 Lớp phủ chất dẻo 142
7.4 Bảo vệ kim loại chống ăn mịn kim loại phương pháp điện hố 142
7.4.1 Phương pháp bảo vệ catot dòng 143
7.4.2 Bảo vệ anot hy sinh 144
7.4.3 Bảo vệ anot 146
Chương Các phương pháp xác định tốc độăn mòn kim loại 147
8.1 Mởđầu 147
8.2 Các phương pháp xác định tốc độăn mòn kim loại 148
8.2.1 Phương pháp trọng lượng 148
8.2.2 Phương pháp thể tích 149
8.2.2 Các phương pháp phân tích 149
8.2.3 Phương pháp điện hoá 149
(5)Chương 1
Phần mở đầu
1.1 Định nghĩa về sựăn mòn kim loại
Cụm từ “ăn mòn” dịch từ chữ “corrosion”, xuất phát từ từ ngữ latin “corrodère” có nghĩa “gặm nhấm” “phá huỷ” Về nghĩa rộng sựăn mòn dùng phá huỷ vật liệu bao gồm kim loại vật liệu phi kim loại có tương tác hố học vật lý chúng với môi trường ăn mịn gây Có thể đơn cử số tượng ăn mịn sau:
– Sự chuyển hố thép thành gỉ thép thép tiếp xúc với khơng khí ẩm
– Sự rạn nứt đồng thau, kim loại đồng tiếp xúc với môi trường amoniac
– Sự lão hoá vật liệu polyme tác dụng tia cực tím, tác dụng dung môi, nhiệt độ v.v
– Sựăn mịn thuỷ tinh mơi trường kiềm gây v.v
Ởđây quan tâm đến vấn đề ăn mịn kim loại, kim loại vật liệu sử dụng phổ biến ngành cơng nghiệp, có số ưu điểm hẳn vật liệu khác:
– độ dẫn nhiệt, dẫn điện cao;
– độ bền học cao, độ co giảm, độ kháng kéo cao; – độ bền nhiệt cao
và đặc biệt từ dễ dàng chế tạo thiết bị, máy móc v.v Do tính ưu việt vốn có kim loại kim loại xâm nhập vào hầu hết ngành công nghiệp dùng để chế tạo thiết bị, cấu kiện, máy móc ngành sau đây: khí chế tạo máy; cơng nghiệp lượng - nhà máy nhiệt điện; nhà máy điện ngun tử; cơng nghiệp quốc phịng - chế tạo vũ khí; cơng nghiệp hàng khơng - chế tạo máy bay; giao thông vận tải - chế tạo phương tiện giao thông: tầu biển, ô tô, xe hoả, cầu cống v.v ; công nghiệp xây dựng: xây dựng nhà, đặc biệt nhà cao tầng khu ven biển, cầu cảng; cơng nghiệp dầu khí - thiết bị khai thác chế biến dầu khí v.v
(6)Kí hiệu
π – Áp suất thẩm thấu γ, fN,fC – Hoạt độ trung bình i – Hệ số Vanhof χ – Độ dẫn điện riêng R – Hằng số khí lí tưởng ρ – Điện trở suất T – Nhiệt độ Kenvin F – Số Faraday
K – Hằng sốđiện li C – Điện dung lớp kép
Z – Điện tích ion D – Hằng sốđiện mơi lớp kép NA – Số Avogađro I – Cường độ dòng điện
i – Mật độ dòng điện ΔH – Hiệu ứng nhiệt
phản ứng
α, β – Hệ số chuyển điện t – Số tải
ΔG – Biến thiên đẳng nhiệt đẳng áp
(7)Tài liệu tham khảo
1 H.Kaesche Korrozia metallov Moscova Metallurgia, 1984
2 Mars G.Fontana Corrosion engineering Bortol, Massachusetts, 1986
3 Dieter Landolt Corrosion et chemie de surfaces des métaux Press politech et universitaies Romandes, 1994
4 UK Chatteryec- SK.Bose, SK Roy Environmental degradation of metals Newyork – Basel, 2001
5 Trịnh Xuân Sén Điện hóa học NXB ĐHQGHN, tái 2004
6 WA.Schultze - Phan Lương Cầm Ăn mòn bảo vệ kim loại Trường ĐH Bách Khoa, Trường ĐH KT Delft - Hà Lan, 1985