17.2 ăn mòn & chống

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG
NGHIỆP THỰC PHẨM
Chuyên Đề: SỰ ĂN MÒN VÀ PHƯƠNG
PHÁP CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI
Sinh Viên Thực Hiện: Phan Trọng
Nghĩa
MSSV: 2003150152
GVHD: LÝ THANH HÙNG

THÀNH VIÊN:
PHAN TRỌNG NGHĨA (NT)
LÊ VĂN BẮC
TRẦN ĐỨC HUY

NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH
19.1. Khái niệm về ăn
mòn
19.1.1. Khái niệm
19.1.2. Phân loại
19.1.3. Tốc độ ăn mòn
19.2. Ăn mòn hóa học
(ăn mòn khô)
19.2.1. Khái niệm
19.2.2. Cơ chế ăn mòn
19.3. Ăn mòn điện hóa
19.3.1. Khái niệm.
19.3.2. Điện thế điện cực.
19.3.3. Các quá trình của ăn mòn
điện hóa.
19.3.4. Các dạng ăn mòn điện hóa.
19.4. Các phương pháp chống ăn
mòn KL
19.4.1. Bảo vệ kim loại chống ăn
mòn hóa học.
19.4.2.Bảo vệ kim loại chống ăn mòn
điện hóa

SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI
Hãy quan sát
những đồ dùng,
thiết bị sau và nhận
xét trạng thái của
chúng !

Các thiết bị bị hỏng, kim loại
bị ăn mòn

TẠI SAO KIM
LOẠI BỊ ĂN MÒN
???

I. KHÁI NIỆM
Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc
hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung
quanh.
BẢN CHẤT CỦA SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI:
Kim loại bị oxi hoá thành ion dương bởi các quá trình
hoá học hoặc điện hoá.
M Mn+ + ne

ĂN MÒN HÓA HỌC ĂN MÒN ĐIỆN HÓA HỌC
CÁC DẠNG ĂN MÒN KIM LOẠI
Căn cứ vào môi trường và cơ chế của sự ăn mòn để phân loại

TỐC ĐỘ ĂN MÒN KIM LOẠI
Company Logo
a) Phương pháp trọng lượng:
* Tính theo tổn thất khối lượng ăn mòn: thường áp
dụng cho ăn mòn đều.
tS
m
t.S
mm 10






tốc độ ăn mòn, g/(m2.h); mg/(cm2.ngày)ρ
thiệt hại khối lượng, g hoặc mgΔm
diện tích bề mặt, m2 hoặc cm2S
thời gian ăn mòn, h hoặc ngàyt
Trong đó:

* Tính theo tổn thất độ sâu ăn mòn:
d
76,8P


d – khối lượng riêng của kim loại, g/cm3
ρ - tốc độ ăn mòn theo khối lượng, g/(m2.h);
P – chỉ số độ sâu ăn mòn, mm/năm;
TỐC ĐỘ ĂN MÒN KIM LOẠI

b) Phương pháp thể tích
 Đánh giá tốc độ ăn mòn thông qua thể tích
của hiđro được giải phóng ra hoặc thể tích
oxi bị tiêu thụ.

c) Các phương pháp phân tích:
 Xác định nồng độ ion kim loại bị hoà
tan vào môi trường xâm thực, từ đó
suy ra tốc độ ăn mòn.
 Các phương pháp phân tích định
lượng: phương pháp quang phổ,
phương pháp hấp phụ nguyên tử,
phương pháp cực phổ, …

d) Phương pháp điện hóa:
 Đo điện thế ổn định hoặc điện thế ăn mòn Eăm
 So sánh giá trị thế ăn mòn Eăm đo được với giá trị thế trên đồ
thị điện thế (E) để suy đoán khả năng xảy ra ăn mòn trên điện
cực nghiên cứu.
Hình 1 - Sơ đồ đo thế ăn mòn Eăm phụ
thuộc thời gian Eăm - f(t):
1 - Điện cực làm việc (WE); 2 - Điện cực
so sánh (RE) - điện cực; 3 - Von kế; 4 -
Dung dịch nghiên cứu; 5 - Cầu nối chứa
KCl (hoặc HCl)
Hình 2 - Sự biến đổi thế ăn mòn
theo thời gian Eăm - f(t):
1 - Điện thế ăn mòn dịch chuyển
về phía dương;
2 - Điện thế ăn mòn dịch chuyển
về phía âm.

e) Phương pháp đánh giá theo chỉ số cơ khí:
thường áp dụng cho ăn mòn cục bộ
%100.K
0
10
0

 

0
1
Trong đó: K – chỉ số cơ khí, %;
- độ bền kéo ban đầu, kg/cm2;
- độ bền kéo sau khi ăn mòn, kg/cm2.

II. CÁC DẠNG ĂN MÒN KIM LOẠI:
1.Ăn mòn hóa học: Đốt dây sắt trong bình khí
clo.
HÃY CÙNG QUAN SÁT THÍ
NGHIỆM ĐỐT DÂY SẮT TRONG
BÌNH ĐỰNG KHÍ CLO VÀ TRẢ
LỜI CÁC CÂU HỎI SAU

• NÊU HIỆN TƯỢNG
• KHÍ MÀU NÂU ĐỎ LÀ CHẤT GÌ
?
• TẠI SAO SAU PHẢN ỨNG PHẢI
ĐẬY NÚT BÌNH THỦY TINH
LẠI ?

(1) 2Fe + 3Cl2 2FeCl3
(2) 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2
(3) 3Fe + 2O2 Fe3O4
(chất khử) (chất oxi hóa)
t0
t0
Bản chất của quá trình ăn mòn hoá học là
gì?
Xác định vai trò của các chất trong các phản ứng
trên?
2x3e
Bản chất của ăn mòn hoá học: là quá trình oxi-
khử, trong đó các e của kim loại được chuyển
trực tiếp đến các chất trong môi trường.
1.Ăn mòn hóa học:
t0

1.Ăn mòn hóa học:
Ăn mòn hoá học là qúa
trình oxi hoá- khử, trong đó các
electron của kim loại được
chuyển trực tiếp đến các chất
trong môi trường

2. Cơ chế ăn mòn
- Ăn mòn trong môi trường không phải là chất điện ly dạng
lỏng:
Nhiên liệu (xăng, …)
Dung môi hữu cơ
Lưu huỳnh nóng chảy
Brom lỏng

Xăng lẫn tạp chất (andehit,
nhựa…) dễ bị oxy hóa bởi
oxi của không khí
CH3-CHO + O2  CH3-COOH
Axit axetic có thể ăn mòn các
kim loại như sắt, mangan,
crom…
Kim loại bị
xăng ăn mòn
Ví dụ: Ăn mòn kim loại bởi xăng

- Ăn mòn trong môi trường khí:
+ Phổ biến nhất là ăn mòn bởi oxi không khí:
O2 + M → MxOy
+ Sự khử cacbon của thép bởi O2, H2, H2O, CO2:
Fe4C3 + 3/2 O2  4 Fe + 3CO
Fe4C3 + 3CO2  4Fe + 6CO
Fe4C3+3H2O 4Fe+3CO+3H2
Fe4C3 + 6H2  4Fe + 3CH4

2. Ăn mòn điện hóa học.
a. Khái niệm:
Thí nghiệm: Về sự ăn mòn điện
hóa.

Khi chưa nối dây dẫn,
lá Zn bị hoà tan chậm
và bọt khí H2 thoát ra
trên bề mặt lá Zn.
Khi nối dây dẫn:
+ lá Zn bị ăn mòn nhanh
+ kim điện kế bị lệch.
+ bọt khí thoát ra ở cả lá
Cu.
dd
H2SO4
Zn Cu

dd
H2SO4
Zn Cu
Zn bị ăn mòn hoá học:
Zn + 2H+ Zn2+ + H2
Hình thành pin điện hoá
Cực âm: lá Zn: Zn Zn2+ + 2e
Các e di chuyển từ lá Zn sang lá Cu
qua dây dẫn, tạo ra dòng điện 1 chiều.
Cực dương: lá Cu: 2H+ + 2e H2
Phản ứng chung:
Zn + 2H+ Zn2+ + H2
Kết quả: Lá Zn bị ăn mòn nhanh
đồng thời với sự tạo thành dòng
điện.
- +
H+
Zn2+

2. Ăn mòn điện hoá
a. Khái niệm về ăn mòn điện hoá
Ăn mòn điện hoá là gì?
Ăn mòn điện hoá là quá trình oxi- khử,
trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng
của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng
e chuyển dời từ cực âm đến cực dương.
SỰ ĂN MÒN KIM LOẠISỰ ĂN MÒN KIM LOẠI

Giải thích: Hình thành pin điện
hoáCực âm: lá Zn: Zn Zn2+ + 2e
Các e di chuyển từ lá Zn sang lá Cu
qua dây dẫn, tạo ra dòng điện 1 chiều.
Cực dương: lá Cu: 2H+ + 2e H2
Phản ứng chung: Zn + 2H+ Zn2+ +
H2

Một vật bằng gang hoặc thép
(hợp kim Fe- C) trong không khí ẩm xảy ra hiện
tượng ăn mòn theo cơ chế nào? Tại sao?
b/ Ăn mòn điện hoá học hợp kim của
hợp kim của sắt trong không khí ẩm.

b/ Ăn mòn điện hoá học hợp kim của
hợp kim của sắt trong không khí ẩm.
- Anot Fe(-): Fe  Fe + 2e
- Catot (+): O2 + 2H2O + 4e  4OH-
Fe2+ + OH- +….  Fe2O3.nH2O
C
Fe3CFe
Vật bằng Gang, Thép
Fe
Lớp dung dịch chất điện li
O2 + 2H2O + 4e  4OH-
Fe2+
ee

2. Ăn mòn điện hoá:
b. Ăn mòn điện hoá học hợp kim của sắt trong không
khí ẩm.
Cơ chế:
Fe là cực âm: Fe Fe2+ + 2e (Fe bị oxi hoá)
C là cực dương: O2 + 2H2O + 4e 4OH-
Sau đó: Fe2+ tan vào dd chất điện li có hoà tan O2 và
tiếp tục bị oxi hoá dưới tác dụng của OH- tạo ra gỉ
sắt: Fe2O3.nH2O

c. Điều kiện xảy ra ăn mòn điện hoá
Nêu điều kiện xảy ra ăn mòn điện
hoá?
- Điều kiện 1:
Các điện cực có bản chất khác nhau:
+ Hai kim loại khác nhau
+ Kim loại – phi kim
SỰ ĂN MÒN KIM LOẠISỰ ĂN MÒN KIM LOẠI

dd
H2SO4
Điều kiện 2:
+ Khi bỏ dây dẫn.
+ Nếu cho 2 kim
loại tiếp xúc trực
tiếp với nhau.
=> Các kim loại phải nối tiếp với nhau qua dây
dẫn hoặc tiếp xúc trực tiếp với nhau.(2)
Zn Cu

Điều kiện 3:
Thay dung dịch điện li bằng dung dịch không điện ly
=> Các điện cực cùng
tiếp xúc với dung
dịch chất điện li.(3)

19.4 Phương pháp: Chống ăn mòn hóa học
a) Tạo hợp kim bền nhiệt:
Đưa vào thành phần kim loại gốc các nguyên tố tạo thành
hợp kim có tính chịu nhiệt cao, làm tăng khả năng chống
ăn mòn hóa học của KL trong môi trường khí ở nhiệt độ
cao.
Ví dụ: + Hợp kim gốc Fe chứa 8-10% Al, khi bị oxi hóa tạo
thành màng oxit của nguyên tố hợp kim là Al2O3 bảo vệ bề
mặt của hợp kim.
+ Thép chứa 30% Cr chịu nhiệt đên 1200 oC do cấu tử hợp
kim Cr cùng với kim loại gốc là Fe khi bị oxi hóa tạo thành
oxit kép FeCr2O4 có tính bảo vệ cao.

36
Bảo vệ kim loại: chống ăn mòn hóa học
- Sử dụng các hợp kim chịu nóng

- Sử dụng các lớp phủ bảo vệ :
Sử dụng các lớp phủ bảo vệ bằng kim loại
(Al, Si, Cr...) hoặc các lớp phủ phi kim loại.
Có thể bao phủ bằng kim loại hoặc phi kim
bằng nhiều phương pháp: khuếch tán nhiệt,
hàn đắp, bọc kim loại, phun kim loại, mạ,
tráng men chịu nhiệt, gốm…

Xử lý môi trường
Lựa chọn và sử dụng thành phần môi trường khí
thích hợp để chống ăn mòn khi gia công nhiệt các
kim loại.

Phương pháp chống ăn mòn điện hóa
Chống ăn mòn điện hóa
a) Lựa chọn vật liệu kim loại thích hợp:
Kim loại đen, thép không gỉ, gang, titan và hợp kim
titan…

b) Xử lý môi trường để bảo vệ kim loại
- Loại trừ các cấu tử gây ăn mòn: Giảm độ ẩm; điều
chỉnh pH về môi trường trung tính; giảm nồng độ
oxi.

- Sử dụng chất ức chế bảo vệ kim loại khỏi sự ăn
mòn
+ Chất ức chế gây thụ động: Na2Cr2O4, NaOH,
Na2CO3, các muối photphat, silicat, borat…
+ Chất ức chế hấp phụ không gây thụ động

C- Phương pháp điện hóa:
- Bảo vệ catot bằng dòng ngoài: Kim loại cần được bảo vệ,
các đường ống dẫn nhiên liệu dưới đất, vỏ tầu biển được
nối với cực âm của nguồn điện một chiều, còn cực dương
của nguồn điện nối với một anot bằng vật liệu ít tan.
- Bảo vệ bằng anot hi sinh: Anốt được chọn như Mg, Al,
Zn làm vật liệu hy sinh thay thế cho sắt thép cần bảo vệ
vì các kim loại này đều đứng trước Fe trong bảng tuần
hoàn hóa học. Trong hệ luôn tồn tại dòng điện một chiều
đi qua giữa anốt và catốt, xuất phát từ sự chênh lệch
điện thế giữa hai kim loại khác nhau trong môi trường
tồn tại dung dịch điện phân là nước hoặc do bị áp đặt từ
nguồn điện một chiều bên ngoài.

D- Sử dụng lớp sơn phủ
- Phủ kim loại lên bề mặt kim loại
+ Phủ bằng phương pháp nhúng vào kim loại nóng
chảy
+ Mạ điện
- Lớp phủ vô cơ:
+ Lớp photphat hóa
+ Oxi hóa điện hóa kim loại
- Lớp phủ hữu cơ: sơn, vecni

Câu 1: Chất nào sau đây trong khí quyển không gây
ra sự ăn mòn kim loại?
BÀI TẬP CỦNG CỐ
A. O2
B. CO2
C. H2O
D. N2

Câu 2: Phản ứng hoá học nào xảy ra trong quá
trình ăn mòn kim loại ?
A. Phản ứng trao đổi.
B. Phản ứng thuỷ phân.
C. Phản ứng oxi hoá-
khử.
D. Phản ứng axit- bazơ.

Câu 3: Sắt tây là sắt tráng thiếc. Nếu lớp thiếc bị
xước sâu tới lớp sắt thì kim loại bị ăn mòn
trước là:
A. Thiếc.
B. Sắt.
C. Cả hai đều bị ăn mòn như nhau.
D. Không kim loại nào bị ăn mòn.

XIN CẢM ƠN VÀ TẠM BiỆT

17.2 ăn mòn & chống

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Andere mochten auch

Andere mochten auch (19)

Ähnlich wie 17.2 ăn mòn & chống

Ähnlich wie 17.2 ăn mòn & chống (20)

Kürzlich hochgeladen

Kürzlich hochgeladen (20)