Bài giảng Các dạng ăn mòn điện hóa

Chương 4 CÁC DẠNG ĂN MÒN ĐIỆN HÓA 1. ĂN MÒN ĐỀU Kim loại, môi trường, nhiệt độ và sự phân bố ứng lực đồng đều. Tốc độ ăn mòn rất khác nhau tùy thuộc vào sự kết hợp giữa kim loại và môi trường 2. Ăn mòn tiếp xúc (Galvannic) • Kim loại hoặc hợp kim khác nhau được dùng trong một kết cấu trong cùng một môi trường ăn mòn • Do tạo ra các pin ngắn mạch nên gây ra ăn mòn. • Có 2 yếu tố quan trọng – 1. Điện trở của dung dịch: dung dịch điện ly có điện trở lớn thì ảnh hưởng ngắn mạch giảm đi song lại làm tăng ăn mòn cục bộ ở vùng tiếp xúc. – 2. Tỷ lệ diện tích: kim loại có Ecorr âm hơn phải có diện tích lớn hơn Các biện pháp bảo vệ • Tránh kết hợp các kim laọi hoặc hợp kim có điện thế ăn mòn quá khác nhau. • Cách ly điện các kim loại • Giữ tỷ lệ diện tích thích hợp • Bảo vệ catot • Ăn mòn cục bộ có thể do môi trường không đồng nhất. Sự khác nhau về nồng độ khí ôxy hòa tan thì sẽ có một pin chânh lệch khí. • A. ăn mòn khe. • Sự nghèo ôxy giữa các mặt bích, trong các mặt zoăng, các vít tán có thể gây sự xâm thực cục bộ. • Toàn bộ quá trình ăn mòn khe có thể có thời gian tích lũy khá lâu. • Bảo vệ: + Dùng các đệm ởmối nối mặt bích +Dùng mối hàn thay cho mối tán 3. Ăn mòn do chênh lệch khí b. Ăn mòn đường mớm nước • Tại biên giới ba pha: không khí, nước và kim loại có thể tồn tại một pin hoạt động-thụ động do sự chênh lệch khí gây ra. • Dưới lớp gỉ xốp và ở vùng biên giới có nhiều ôxy nên kim loại (thép) trở nên thụ động • Bảo vệ: Dùng các vòng đại bằng cao su hoặc bằng chất dẻo c. Ăn mòn do lắng đọng • Dạng này có thể coi như ăn mòn khe dưới các lớp cát hoặc bùn lắng đọng. • Rắc bẩn cũng có thể gây nên dạng ăn mòn này • Bảo vệ: Thường xuyên rửa sạch – + Dùng sơn chống bám bẩn – + loại bỏ hạt huyền phù d. Ăn mòn chân chim • Lượng ăn mòn này thường ít gây thiệt hại, nó phụ thược vào lượng thâm nhập của ôxy • Trên mặt thép được sơn, thường khởi đầu bằng sự hình thành • Bảo vệ: làm sạch bề mặt kim loại trước khi sơn • + giữ độ ẩm không khí dưới 65% 4. Ăn mòn lỗ • Là một dạng xâm thực cục bộ tạo nên các lỗ. Độ sâu của lỗ có thể lớn hơn đương kính của nó • Hình dáng lỗ phụ thuộc vào bản chất lớp phủ bảo vệ • A. Các lớp phủ không dẫn điện – Như: men tráng trên thép – Kim loại có thể bị ăn mòn ỏ các chổ xốp, chỗ nứt của lớp phủ – Tuy nhiên phản ứng anốt và catốt dẫn tới sự ăn mòn chỉ xảy ra ở phạm vi nhỏ • Các lớp phủ kim loại (xi mạ..) Nếu lớp phủ có điện thế âm hơn kim loại nền ( kẽm trên thép) thì không hình thành một lỗ nào ở các chỗ xốp, các phản ứng anốt chỉ xảy ra trên bềmặt của lớp phủ mà thôi. Nếu lớp phủ có điện thế âm hơn kim loại nền (crôm/thép); Phản ứng catốt xảy ra trên bề mặt lớp phủ, phản ứng anôt xảy ra trên bề mặt không được bảo vệ nền với mật độ dòng rất cao và các lỗ sâu được hình thành. Các lớp phủ hữu cơ ( sơn/thép) Thép đã sơn kín, tốt sẽ có điện thế dương hơn nơi xốp hoặc hư hỏng dẫn đến ăn mòn lỗ gióng như lớp phủ kim loại Tuy nhiên tốc độ phát triển phụ thuộc vào điện trở của màng sơn • D. các màng oxyt thụ động – Một số kim loại hay hợp kim bền với ăn mòn do chúng có lớp oxyt thụ động (Ni, Cr, Al,Ti). – Song dung dịch nước có chứa ion halogen thì chúng sẽ bị ăn mòn lỗ. Tốc độ ăn mòn khá cao – Đến nay vẫn chưa có một quan niệm rõ ràng về quá trình tạo thành lỗ. Bảo vệ kim loại thụ động khỏi ăn mòn lỗ • 1. Lựa chọn kim loại: Một số hợp kim có khả năng chống lại ảnh hưởng của ion halogen đặc biệt là hợp kim Titan. • 2. Thay đổi môi trường – Làm giảm ảnh hưởng của ion halogen như ion OH- – Tăng tốc độ dòng chảy – Giảm nghiệt độ môi trường – Thay đổi điện thế điện cực 5. Ăn mòn tinh giới • Ăn mòn tinh giới có liên quan đến sự có mặt của các pha dị thể ở biên giới hạt trong hợp kim đa tinh thể. • Bảo vệ: • Tránh kết tủa hoăc tái hòa tàn cacbua bằng xử lý nhiệt • Dùng thép không gỉ có chứa Titan • Dùng thép không gỉ với hàm lượng cacbon thấp hơn 0,03%C 6.Ăn mòn nứt do ứng lực • Hầu hết kết cấu kim loại dùng trong kỹ thuật đều có thể bị nứt rạn và sau đó bị gãy nếu chúng được dùng trong một môi trường ăn mòn và dưới tác động của lực • Nguyên nhân của hiện tượng này ít nhiều do có phản ứng ăn mòn điện hóa • Quá trình xảy ra trong pạm vi hẹp, tổn thất kim loại là rất nhỏ và vết rạn thường khó nhìn thấy nên rất nguy hiểm (đặc biệt là trong bình nén khí) • Hiện tượng này rất phức tạp và chưa được tìm hiểu đầy đủ Các biện pháp chống ăn mòn do ứng lực •A. Thay đổi điều kiện ứng lực •Giảm cường độ ứng lự trên bề mặt kim loại •Xử lý nhiệt để giải phóng nội ứng lực •B. Thay đổi môi trường ăn mòn •C. thay đổi điện thế điện cực 7. Ăn mòn mỏi • Những kết cấu kim loại chịu tải trọng độngcó thể bị gãy do một tải trọng nhỏ hơn tải trọng cực đại mà chúng có thể chịu được trong điều kiện tĩnh • Hiện tượng này gọi là sự mỏi và dẫn đến các vết nứt do mỏi • Cơ chế về ảnh hưởng của các phản ứng ăn mòn với quá trình mỏi vẫn chưa được rõ ràng. Các biện pháp chống ăn mòn mỏi • Giảm tính ăn mòn của môi trường • Bảo vệ catốt thép • Dùng lớp phủ bảo vệ 8. Ăn mòn lựa chọn • Còn gọi là sự phân rã hợp kim hay sự tách từng phần. • Trong điều kiện nhất địnhvới hợp kim là dung dịch rắn( đồng thể) trong đó kim loại hòa tan có điện thế ăn mòn âm hơn nhiều so với kim loại nền trong môi trường ăn mòn • Ví dụ: Hợp kim Cu-Zn : đồng thau • Sự khử kẽm rất dễ nhận biết trên một tiết diện đồng thau đã bị ăn mòn( màu vàng của đồng thau- màu đỏ của đồng) Các biện pháp chống ăn mòn lựa chọn • 1. Giảm kim loại có điện thế âm trong hợp kim • 2. Thêm 1% Sn 9. Ăn mòn – mài mòn • Mài mòn có thể coi như sự tác động của cơ học lên bề mặt của vật thể rắn khiến cho các hạt kim loại tương đối nhỏ bị tách ra. • Sự mài mòn của của kim loại thụ động trong môi trường ăn mòn có thể làm mất lớp bảo vệ - hiện tượng đó được gọi là ăn mòn – mài mòn Các biện pháp bảo vệ • Tránh chuyển động tương đối lặp lại • Phốtphát hóa bề mặt – tẩm dầu • Lọc bỏ huyền phù trong dòng chảy