1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨC CHẾ ĂN MếN KIM LOẠI CỦA CÁC HIDRAZIT THẾ
1.3.2. Phương pháp điện hóa [11]
Ưu điểm của phương pháp điện hoá: Cho phép xác định được tốc độ ăn mòn kim loại trong một khoảng thời gian ngắn và chính xác [10] ( với điều kiện thí nghiệm được tiến hành một cách thận trọng và đúng quy cách ). Có thể dùng phương pháp đo điện hoá để xác định tốc độ ăn mòn kim loại trong điều kiện gia tốc để so sánh với những thí nghiệm trong điều kiện tự nhiên. Phương pháp này sẽ đem lại kết quả khá phù hợp với điều kiện tự nhiên nếu chọn dung dịch và điều kiện mô phỏng phản ánh được những yếu tố gần sát thực tế. Trong quá trình ăn mòn kim loại xảy ra chỉ gắn với sự khử ion H+ trong dung dịch hoặc là sự tiêu thụ oxi trong dung dịch, thì việc đo điện hoá sẽ đem lại các kết quả khá phù hợp với điều kiện thực tế. Thực nghiệm chúng tôi tiến hành hoàn toàn đáp ứng yêu cầu này.
Có các phương pháp đo điện hóa sau:
Đo thế ổn định, điện thế oxi hóa khử của dung dịch
Hình 6. Sự biến đổi thế ăn mòn theo thời gian Eăm- f(t)
1- điện thế ăn mòn dịch chuyển về phía dương (phân cực anot) 2- điện thế ăn mòn dịch chuyển về phía âm (phân cực catot)
Đây là phép đo đơn giản nhất. Nó không đem lại thông tin về tốc độ ăn mòn nhưng cho phép dự đoán về khả năng khống chế ăn mòn, quá trình catot hoặc anot.
Nếu thế ăn mòn Eăm dịch chuyển về phía dương thì khi đó quá trình anot bị kìm hãm và quá trình catot trở nên dễ dàng. Nếu điện thế dịch chuyển về phía âm thì quá trình anot diễn ra dễ dàng hơn hoặc quá trình catot bị kìm hãm.
Đo đường cong phân cực, sự phụ thuộc của mật độ dòng điện I vào điện thế E
Phép đo đường cong phân cực có thể xem là mở rộng của phép đo Eăm mà không có dòng phân cực từ dòng ngoài vào (I = 0). Vậy việc đo phân cực có thể thực hiện bằng hai cách sau:
- Áp dòng ngoài (I≠ 0) đo thế: nghĩa là đặt vào hệ một mật độ dòng không đổi ( I = const) và đo giá trị thế E đó đạt trạng thái ổn định để tạo ra sự phụ thuộc của dòng vào thế. Phương pháp này gọi là phương pháp dòng tĩnh (Galvanostatic).
- Áp một giá trị thế không đổi từ nguồn điện bên ngoài nhờ một máy phát thế ổn định (Potentiostatic, E = const) đo giá trị dòng I khi đạt trạng thái ổn định và tạo ra sự phụ thuộc của dòng vào thế hoặc thế vào dòng và được gọi là đường phân cực.
Theo phương pháp thế tĩnh, thiết bị đo sẽ duy trì giá trị thế không đổi trên điện cực làm việc Pt và điện cực so sánh (điện cực bạc), áp lên điện cực các giá trị thế khác nhau và ghi lại giá trị dòng tương ứng. Đường cong phân cực i –f(E) là kết quả của quá trình này.
Từ phép đo của phương pháp dòng tĩnh ta thu được các số liệu điện thế (E) ứng với các giá trị mật độ dòng (J). Còn từ phép đo của phương pháp thế tĩnh, ta thu được các giá trị mật độ dòng phụ thuộc vào điện thế E. Từ các kết quả thu được ta xây dựng đường cong phân cực j-f(E) hoặc E-lg(j). Dựa vào các đường phân cực này ta có thể xác định Eam và jam tiện lợi hơn.
Do đó ta sử dụng phương pháp này để xác định Eam và jam .
Bằng cách ngoại suy đường anot và đường catot ở hình 7 ta thu được các đường tafel anot và catot. Kẻ các đường tiếp tuyến của các đường phân cực catot và anot, tại điểm giao nhau của các tiếp tuyến, ta xác định được thế ăn mòn (Eam) và mật độ dòng (jam).
Hình 7: Đường tafel của kim loại trong môi trường axit Đường tafel anot: Me – 2e =Me2+
Đường tafel catot: 2H+ + 2e = H2
Phương pháp này cho phép xác định chính xác Eam và jam đối với hệ ăn mòn chỉ có 2 hệ oxy hoá - khử
Sự hoà tan khi kim loại: Me – ne =Men+
Và sự khử hyđro: 2H+ +2e = H2 hoặc oxy: O2 + 2H2O +4e = 4OH- Các hệ khảo sát của khoá luận này hoàn toàn đáp ứng yêu cầu trên.
Từ kết quả thu được ta suy ra khả năng bảo vệ kim loại của chất ức chế: Kim loại càng được bảo vệ (tức là càng khó bị ăn mòn) khi mật độ dòng (jam) càng nhỏ và ngược lại.
Hiệu suất ức chế ăn mòn được tính theo hệ thức:
i0 – i
P = . 100%
i0
Trong đó, i0 là dòng ăn mòn khi không có chất ức chế i là dòng ăn mòn khi có mặt chất ức chế Phương pháp đo điện trở phân cực
Phương pháp này xác định điện trở phân cực RP của hệ ăn mòn, tức là xác định độ dốc đường cong phân cực tại thế ổn định.
Trên đường cong phân cực E – f(i) áp dụng cho hệ ăn mòn có hai phản ứng:
- Trên anot, kim loại M bị hòa tan: M – ze → Mz+
- Trên catot xảy ra quá trình: zH+ + ze → z/2H2
Tại khoảng thế phân cực ∆E rất nhỏ so với Eăm, = ±10mV, sự phụ thuộc của ∆E là tuyến tính.
d(∆E) B P = [ ]E ăm = di iăm nên RP = tgα
Dựa vào RP để đánh giá độ bền chống ăn mòn của vật liệu. Ví dụ đối với cốt thép bê tong mà có RP < 50 kΩ. cm2 thì nó bắt đầu bị ăn mòn, RP < 20 kΩ. cm2 thì nó bị ăn mòn nghiêm trọng.
Hiệu suất ức chế ăn mòn được tính theo hệ thức:
R0P - RP
IE (%) = .100
R0P
Trong đó, R0P là điện trở phân cực của dung dịch nghiên cứu khi không có chất ức chế, RP là điện trở phân cực của dung dịch nghiên cứu khi có chất ức chế.