5.1.KHÁI NIỆM VỀ ĂN MỊN KIM LOẠI :
Trong quá trình sử dụng, cấu trúc và tính chất của vật liệu bị biến đổi theo thời gian làm cho vật liệ bị thối hố đi. Đối với vật liệu kim loại nguyên nhân thối hố chủyếu là do hiện tượng ăn mịn. Do vị trí quan trọng của vật liệu kim loại trong nền kinh tế nên vấn đề bảo vệ kim loại chống sự phá huỷ do ăn mịn luơn được quan tâm kỹ lưỡng. Người ta ước tính tiêu hao cho ăn mịn và bảo vệ kim loại ở các nước cơng nghiệp phát triển chiếm cỡ 4,20% GDP. Tổn hao kim loại do ăn mịn rất lớn, cứ cĩ năm nhà máy luyện kim thì cĩ một nhà máy sản xuất kim loại để bù cho tổn hao đĩ. Chi phí cho vấn đề ăn mịn và bảo vệ kim loại ở Pháp là 88 tỷ frăng (1982), ở Mỹ là 70 tỷ USD (1975).
Ăn mịn kim loại là sự phá huỷ chúng do tác dụng điện hố hay hố học của mơi trường xung quanh. Quá trình ăn mịn kim loại chia ra hai loại :
*ăn mịn hố học (ăn mịn khơ) : là quá trính ăn mịn xảy ra khi kim loại tác dụng với dung dịch khơng điện ly và khí khơ.
*ăn mịn điện hố : là sự ăn mịn kim loại trong moii trường chất điện giải, trong đĩ sự ion hố của nguyên tử kim loại, sự khử của chất ơxy hố khơng phải xảy ra chỉ trong một phản ứng trực tiếp. Đây là dạng ăn mịn phổ biến nhất trong kim loại.
5.1.1.Tốc độ ăn mịn :
Để xác định tốc độ ăn mịn kim loại ta sử dụng hai cách sau :
a-Tổn thất trọng lượng (PTL) : là trọng lượng kim loại tổn thất trên một đơn vị bề mặt, trong một đơn vị thời gian.
PTL = 1 . m m S t − 2 mg/dm2.ngày. (5.1)
Trong đĩ : - m1, m2 : là trọng lượng mẫu kim loại trước và sau khi bị ăn mịn, mg -S : diện tích bề mặt kim loại, dm2
-t : thời gian, ngày.
b-Độ thâm nhập PTN : tính theo chiều sâu kim loại bị ăn mịn trong một năm. PTN = PTL.0, 0365
ρ mm/năm (5.2)
Trong đĩ : -ρ : là trọng lượng riêng của kim loại, G/cm3
Ngồi ra tốc độ ăn mịn cĩ thể được đo bằng mật độ dịng điện ăn mịn I hoặc thể tích khí hydrơ thốt ra.
5.1.2.Điện thế điện cực :
Khi kim loại tiếp xúc với chất điện ly thì tại bề mặt tiếp xúc sẽ xảy ra sự tác dụng giữa chất điện ly và kim loại. Tại vùng phân chia giữa hai pha (kim loại - dung dịch điện ly) xuất hiện lớp điện tích kép cĩ điện thế nhất định gọi là điện thế điện cực.
Ví dụ : nhúng Cu vào dung dịch sunphat đồng, giữa đồng và dung dịch cĩ cân bằng sau :
ơxy hố
Me --- Men+ + ne khử
Khi cĩ quá trình cân bằng giữa điện cực và dung dịch cĩ điện thế điện cực cân bằng E tính theo hệ thức Nernst :
E = EO + RT
nF ln a (5.3)
Trong đĩ : -R : hằng số khí, R = 8.31441J/mol.OK -T : nhiệt độ tuyệt đối,OK
-F : hằng số Farađây, F = 96 500 C/mol -a :hoạt độ của ion Men+ trong chất điện giải
-EO : điện thế điện cực tiêu chuẩn của kim loại ứng với dung dịch cĩ hoạt độ a = 1
Trong thực tế ta khơng thể đo trực tiếp giá trị tuyệt đối điện thế điện cực cân bằng (thuận nghịch) giữa kim loại và dung dịch chứa muối của chúng. Ta thường tiến hành đo điện thế điện cực bằng pin điện hố gồm hai nửa pin : một nửa pin là điện cực kim loại nghiên cứu, nửa kia là điện cực so sánh.
Điện thế tiêu chuẩn cân bằng ở 25o