Chƣơng 1 : TỔNG QUAN
1.3. Khái niệm ăn mòn, các phƣơng pháp bảo vệ chống ăn mòn
1.3.1. Ăn mòn kim loại [10, 11]
Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại do tƣơng tác hoá học hoặc điện hoá học của kim loại với môi trƣờng xung quanh.
M Mn+
+ ne Trong đó :
- M là kim loại, n là số electron trong nguyên tử kim loại bị mất đi khi bị oxy hóa tạo thành ion kim loại.
- Ion kim loại sau đó có thể tồn tại ở dạng tự do, hợp chất oxy trong dung dịch hoặc bị kết tủa dƣới dạng hyđroxit hay oxit tuỳ theo điều kiện môi trƣờng.
1.3.2. Các phƣơng pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại
Để bảo vệ kim loại khơng bị ăn mịn có nhiều phƣơng pháp khác nhau, có thể chia thành 4 nhóm phƣơng pháp sau:
- Lựa chọn vật liệu kim loại thích hợp, có khả năng bền vững với mơi trƣờng xâm thực (ví dụ: mơi trƣờng nƣớc biển mặn, khí hậu nhiệt đới nóng ẩm…).
- Ngăn cách kim loại với môi trƣờng xâm thực bằng cách sử dụng các lớp phủ bảo vệ (phủ kim loại, phủ sơn) hoặc biến tính bề mặt kim loại (phốt phát hố,
cromat hố).
- Biến tính mơi trƣờng xâm thực bằng cách sử dụng các chất ức chế chống ăn mòn.
- Sử dụng dịng điện (catơt hoặc anot).
Một số phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng trong việc bảo vệ kim loại chống lại tác động của mơi trƣờng
1.3.2.1. Phương pháp hợp kim hóa
- Đƣa vào hợp kim các cấu tử có khả năng tạo màng sản phẩm. Ví dụ: Hợp kim Cu-Al, Cu-Zn…
Ví dụ: Hợp kim Mg-Mn…
- Đƣa vào kim loại các cấu tử làm giảm hoạt tính anot. Ví dụ: Cu-Au, N-Cu…
- Tránh tạo liên hạt có hoạt tính anot
- San bằng giá trị điện thế của hạt và liên hạt
1.3.2.2. Phương pháp xử lý môi trường
a. Làm giảm hàm lƣợng chất khử phân cực:
Ví dụ: khử phân cực H+ ta trung hịa mơi trƣờng bằng vơi sống b. Khử oxy hoặc khử ngậm khí trong nƣớc bằng các phƣơng pháp
- Tách nhiệt: Khi nhiệt độ tăng, độ hòa tan của oxy giảm - Trộn nƣớc với các khí khơng chứa oxi
- Đƣa vào nƣớc các chất khử: Na2SO3, SO2, Na2S2O4…. c. Dùng chất làm chậm q trình ăn mịn
Chất làm chậm hay còn gọi là chất ức chế là các chất khi cho lƣợng nhỏ vào mơi trƣờng, tốc độ ăn mịn kim loại hoặc hợp kim giảm đi rất nhanh.
Có thể phân loại chất làm chậm q trình ăn mịn: - Theo cơ cấu tác dụng:
- Theo môi trƣờng
1.3.2.3. Phương pháp sơn phủ bề mặt kim loại
Hiện nay vẫn đang đƣợc áp dụng rộng rãi vì chi phí thấp, sử dụng đơn giản mà hiệu quả bảo vệ bề mặt cao. Lớp phủ bảo vệ kim loại cần đạt đƣợc các điều kiện cơ bản nhƣ có độ bám dính tốt, khơng thấm và kín khít, khơng bị ăn mịn hoặc bị ăn mịn với tốc độ yếu hơn tốc độ ăn mòn cần bảo vệ và có độ bền cao. Có nhiều phƣơng pháp sơn phủ: phủ kim loại, phủ vật liệu vô cơ và phủ vật liệu hữu cơ.
Bao phủ kim loại bằng kim loại
Sử dụng kim loại khác phủ lên kim loại nền nhằm ngăn không cho kim loại nền tác dụng với môi trƣờng.
- Bao phủ anot: Kim loại phủ có điện thế âm hơn kim loại nền. Khi lớp phủ
bị phá hủy cục bộ, kim loại nền vẫn khơng bị ăn mịn.
Các phương pháp tạo lớp phủ kim loại được sử dụng:
- Nhúng trong kim loại nóng chảy - Khuếch tán nhiệt
- Phƣơng pháp nhiệt cơ - Phƣơng pháp mạ điện - Phƣơng pháp hóa học - Phƣơng pháp tiếp xúc - Phƣơng pháp phun kim loại
Bao phủ bề mặt kim loại bằng hợp chất vô cơ
Là phƣơng pháp tạo lớp bề mặt kim loại thành hợp chất hóa học có tính bảo vệ cao nhờ dòng điện hoặc chất phản ứng.
Tuy nhiên các lớp phủ hữu cơ lại đƣợc ứng dụng rộng rãi nhất, khoảng 90% cấu kiện kim loại đƣợc bảo vệ bằng lớp phủ hữu cơ do các lợi ích về kinh tế và hiệu quả cao mà nó đem lại. Các lớp phủ cromat hố và pigment cromat hiện nay đang đƣợc sử dụng nhiều nhờ tính hữu hiệu đặc biệt chống ăn mịn. Tuy nhiên, việc sử dụng các hợp chất này đang dần phải loại bỏ bởi vì các hợp chất crom thƣờng có
độc tính cao, đƣợc xem nhƣ yếu tố nguy hiểm gây ô nhiễm đất và nguồn nƣớc. Hàng loạt các hƣớng nghiên cứu mới đã đƣợc phát triển nhằm tìm các vật liệu cũng nhƣ cơng nghệ mới thay thế các hợp chất độc hại này.