Ở trạng thỏi nạp đầy, do tạo thành hyđrua nờn hợp kim được bảo vệ, giảm tối thiểu ăn mũn điện hoỏ. Tuy nhiờn, khi chưa nạp điện hoặc ở trạng thỏi khụng tớch điện, hợp kim sẽ bị ăn mũn do tỏc động của mụi trường KOH [15]. Chương này trỡnh bày nghiờn cứu ăn mũn điện cực khối hợp kim gốc LaNi5 và ăn mũn hợp kim bột khi chưa cú tỏc động hoạt húa và phúng nạp trong mụi trường KOH 6M bằng cỏc phương phỏp điện húa và phõn tớch sản phẩm ăn mũn.
4.1. Nghiờn cứu ăn mũn điện cực khối LaNi4,3-xCoxMn0,4Al0,3
Ăn mũn của hợp kim LaNi4,3-xCoxMn0,4Al0,3 trong dung dịch KOH 6M được nghiờn cứu bằng phương phỏp điện húa trờn điện cực khối, cỏch chế tạo điện cực như đó trỡnh bày trong mục 2.1.3. Sử dụng hai phương phỏp khụng phỏ hủy: phương phỏp phõn cực tuyến tớnh và phương phỏp phổ tổng trở điện hoỏ EIS. Cỏc phộp đo điện hoỏ được thực hiện tại nhiệt độ phũng, trờn thiết bị Autolab PGSTAT 30 kốm phần mềm điều khiển, thu nhận và xử lý số liệu.
Bỡnh điện hoỏ 3 điện cực, điện cực làm việc được chế tạo từ hợp kim
LaNi4,3-xCoxMn0,4Al0,3, được mài phẳng bằng cỏc loại giấy nhỏm số 800, 1200
và 1500. Điện cực đối Pt dạng lưới cú diện tớch lớn gấp nhiều lần so với điện cực làm việc, điện cực so sỏnh calomel bóo hoà (SCE). Điện cực làm việc và điện cực đối được nhỳng trong dung dịch KOH 6M. Điện cực so sỏnh được nối với bỡnh điện hoỏ bằng hệ cầu KOH, bỡnh trung gian và cầu muối KCl.
Phương phỏp phõn cực tuyến tớnh được sử dụng trong nghiờn cứu ăn mũn do cú ưu điểm là khụng gõy ảnh hưởng nhiều đến tớnh chất của vật liệu nghiờn cứu, là phương phỏp khụng gõy phỏ huỷ mẫu. Để trỏnh tỏc động của phõn cực đến trạng thỏi bề mặt của điện cực trong nghiờn cứu này chỳng tụi
quột thế trong khoảng hẹp, ± 5 mV so với điện thế ăn mũn Ecorr, tốc độ 0,1 mV/s. Đường cong phõn cực dạng Tafel của cỏc mẫu với thời gian ngõm khỏc nhau được giới thiệu trong hỡnh 4.1.
-0.50 -0.45 -0.40 -0.35 -0.30100n 100n 1à 10à i ( A/ cm 2 ) E(V/SCE) 0,75 0,25 1,00 1 giờ -0.50 -0.45 -0.40 10n 100n 1à 10à 3 giờ i (A/cm 2 ) E (V/SCE) 0,75 0,25 1,00 -0.55 -0.50 -0.45 -0.40 100n 1à 10à 1 giờ i (A/cm 2 ) E (V/SCE) 0,75 1,00 0,25
Hỡnh 4.1. Đường cong Tafel của điện cực LaNi4,3-xCoxMn0,4Al0,3 theo thời gian ngõm trong dung dịch KOH 6M, giỏ trị x ghi trờn hỡnh
Từ cỏc đường cong như đó giới thiệu trong hỡnh 4.1, dựng phần mềm GPES 4.9 chỳng tụi đó xỏc định điện thế ăn mũn Ecorr, mật độ dũng ăn mũn icorr, điện trở phõn cực Rp, kết quả được giới thiệu trong cỏc hỡnh 4.2, 4.3 và 4.4. Đối với cỏc mẫu điện cực cú tỷ lệ x = 0,25 và x = 0,75, Ecorr cú xu hướng dịch về phớa õm theo thời gian ngõm, tức là về mặt nhiệt động khả năng xảy ra ăn mũn của hai mẫu này tăng theo thời gian ngõm, cú thể do sự hũa tan cỏc sản phẩm ăn mũn đó tạo thành trước đú trờn bề mặt điện cực [72, 79]. Đối với mẫu cú tỷ lệ x = 1 khụng thấy cú quỏ trỡnh giảm điện thế trong khoảng thời gian đầu, ngược lại sau 3 giờ ngõm điện thế ăn mũn dịch chuyển về phớa dương, cho thấy điện cực đang cú xu hướng bền ăn mũn
hơn, điều này cú thể được giải thớch bằng sự hỡnh thành màng thụ động trờn bề mặt khi hàm lượng Co
trong hợp kim đủ cao. Biến thiờn dũng ăn mũn của cỏc mẫu theo thời gian ngõm được trỡnh bày trờn hỡnh 4.3. Trong khoảng 3 giờ đầu, cỏc mẫu đều bị ăn mũn, tốc độ ăn mũn i0 tăng theo thời gian. Mẫu cú tỷ lệ x = 0,25 bị ăn mũn mạnh nhất, i0 tăng mạnh trong khoảng 5 giờ
1 2 3 4 5 -0.55 -0.50 -0.45 -0.40 -0.35 -0.30 x = 0,25 x = 1,00 E cor r (V/S CE )
thời gian (giờ)
x = 0,75
Hỡnh 4.2. Biến thiờn thế ăn mũn của điện cực
LaNi4,3-xCoxMn0,4Al0,3 theo thời gian ngõm
trong dung dịch KOH 6M
đầu, sau đú giảm. Sau 2 giờ tốc độ ăn mũn của mẫu cú tỷ lệ x = 0,75 đó đạt trạng thỏi ổn định với i0 = 3 μA/cm2. Với mẫu cú tỷ lệ x = 1 tốc độ ăn mũn đạt giỏ trị cực đại sau 3 giờ với i0 = 3,5 μA/cm2 sau đú giảm xuống xấp xỉ 2,0 μA/cm2 sau 4 giờ.
Sự biến thiờn của điện trở phõn cực theo thời gian được giới thiệu trờn hỡnh 4.4. Rp của mẫu với x = 0,25 giảm theo thời gian ngõm mẫu, sau 5 giờ đạt giỏ trị thấp nhất so với cỏc mẫu cũn lại. Cỏc mẫu với x = 0,75 và x = 1 cho giỏ trị Rp ớt biến đổi theo thời gian.
1 2 3 4 5 2à 4à 6à 8à i cor r (A/cm 2 )
Thời gian ngâm (giờ)
x = 1,00 x = 0,75 x = 0,25
Hỡnh 4.3. Biến thiờn dũng ăn mũn của điện cực LaNi4,3-xCoxMn0,4Al0,3 theo thời gian ngõm trong dung dịch KOH 6M
Sau 5 giờ, mẫu với tỉ lệ co ban x = 1 cho giỏ trị RP cao nhất. Kết quả này cho thấy vai trũ hạn chế sự ăn mũn của thành phần Co trong hợp kim.
Phộp đo tổng trở được thực hiện tại điện thế ăn mũn, với tớn hiệu điện xoay chiều cú biờn độ 10 mV, khoảng tần số quột 1 2 3 4 5 400 600 800 1000 R p ( .cm 2 )