CHƯƠNG 3: ĂN MỊN VAÌ BẢO VỆ VẬT LIỆU
3.1.KHÁI NIỆM VỀ ĂN MỊN KIMLOẠ I:
Trong quá trình sử dụng, cấu trúc và tính chất của vật liệu bị biến đổi ïi hố đi. Đối với vật liệu kim loại nguyên nhân thoa
theo thời gian ïi hố chủ loại trong nền kinh tế ao cho ăn mịn và bảo vệ kim loại ở các nước cơng nghiệp . T øn hao kim loại do ăn mịn rất lớn, cứ cĩ năm nhà hí cho
ấn áp là 88 tỷ frăng (1982), ở Mỹ là 70 tỷ USD
(1980)
ọc của mơi
ki i loại :
ịn xảy ra khi kim loại tác dụng ì sự ăn mịn kim loại trong mơi trường chất điện giải, trong đĩ im loại, sự khử của chất ơxy hố khơng phải xảy ra chỉ trong ột
làm cho vật liệu bị thoa
yếu là do hiện tượng ăn mịn. Do vị trí quan trọng của vật liệu kim
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 h
phát triển chiếm cỡ 4,20% GDP ơ
máy luyện kim thì cĩ một nhà máy sản xuất kim loại để bù cho tổn hao đĩ. Chi p v đề ăn mịn và bảo vệ kim loại ở Ph
(1975), ở Anh là 5 tỷ bảng
Ăn mịn kim loại là sự phá huỷ chúng do tác dụng điện hố hay hố h trường xung quanh. Quá trình ăn mịn m loại chia ra ha
- Ăn mịn hố học (ăn mịn khơ) : là quá trính ăn m với dung dịch khơng điện ly và khí khơ.
- Ăn mịn điện hố : la sự ion hố của nguyên tử k
m phản ứng trực tiếp. Đây là dạng ăn mịn phổ biến nhất trong kim loại.
3.1.1.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 = m1 2 . S t ọn m mg/dm2.ngày. (3.1)
ron đo i loại trước và sau khi bị ăn mịn, mg
-S diê
T g ï : - m1, m2 : là tr g lượng mẫu k m
2
: ûn tích bề mặt kim loại, dm -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
U mm nă/ m (3.2)
/cm3
ị ût độ dịng điện ăn mịn I hoặc thể
ụng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
iữa ûn
Trong đĩ : -U : là trọng lượng riêng của kim loại, G thể được đo băng mâ Ngồi ra tốc độ ăn mịn cĩ
tích khí hydrơ thốt ra.
3.1.2.Điện thế điện cực :
Khi kim loại tiếp xúc với chất điện ly thì tại bề mặt tiếp xúc sẽ xảy ra sự tác d và kim loại. Tại vùng phân chia giữa hai pha (kim loại - dung dịch điê g chất điện ly
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 khử
Khi cĩ quá trình cân bằng giữa điện cực v E tính theo hệ thức Nernst :
Me Men+ + ne
à dung dịch cĩ điện thế điện cực cân bằng E = E + O RT ln a
nF (3.3)
1J/mol.OK C/mol ron ất điện giải
của kim loại ứng với dung dịch cĩ hoạt độ tiếp giá trị tuyệt đối điê iện cực cân bằng un chứa muối của chúng. Ta thường tiến hành đo
ía pin : một nửa ûn cực kim loại
5o
C của một số phả hân cực
Trong đĩ : -R : hằng số khí, R = 8.3144 -T : nhiệt độ tuyệt đối,OK
-F : hằng số Farađây, F = 96 500 -a :hoạt độ của ion Men+t g ch -EO : điện thế điện cực tiêu chuẩn a = 1
Trong thực tế ta khơng thể đo trực ûn thế đ (thuận nghịch) giữa kim loại và d g dịch
điện thế điện cực bằng pin điện hố gồm hai nư pin là điê nghiên cứu, nửa kia là điện cực so sánh.
Điện thế tiêu chuẩn cân bằng ở 2 n ứng p
Phản ứng Điện thế tiêu chuẩn cân bằng so với điện cực hyđrơ E0, V Au3+ + 3e l Au O2 + 4H+ + 4e l 2H2O 1.50 1.23 0.80 -0.13 0 -0.44 -0.74 -2.71 Ag+ + e l Ag 0.40 0.34 0.00 O2 + 2H2O + 4e l 4OH - Cu2+ + 2e l Cu 2H+ + 2e l H2 Pb2+ + 2e l Pb -0.4 Sn2+ + 2e l Sn Fe2+ + 2e l Fe Cr3+ + 3e l Cr -0.76 -1.67 -2.37 Zn2+ + 2e l Zn Al3+ + 3e l Al Mg2+ + 2e l Mg Na+ + e l Na
Số liệu bảng trên cho phép đánh giá chiều hướng làm việc của pin điện hố. Ví dụ : cĩ một pin điện hĩa gồm hai nửa pin, nửa pin thứ nhất gồm điện cực sắt nhúng trong dung dịch chứa ion Fe2+ cĩ hoạt độ aFe2+ = 1, nửa pin thứ hai là điện cực bằng đồng nhúng trong dung dịch chứa Cu2+cĩ hoạt độ aCu2+ = 1. Sức điện động của pin đĩ sẽ là :
Nối hai nửa pin đĩ thì sẽ cĩ một dịng điện đi qua pin, điện tử sẽ đi từ điện cực sắt ĩa là đi từ điện cực cĩ điện thế thấp hơn (anơt) đến điện cực cĩ
g sẽ cĩ phản ứng catơt :