Ăn mòn kim loại

1. Khái niệm

- Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường 

- Kim loại bị ăn mòn là kim loại bị oxi hóa thành ion dương (M → Mn+ + ne), làm mất đi tính chất vật lí và hóa học của nó.

- Căn cứ vào môi trường và cơ chế cảu sự ăn mòn, người ta chia thành 2 loại: ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học

2. Các dạng ăn mòn kim loại

 

Sự ăn mòn hóa học 

Sự ăn mòn điện hóa học 

Điều kiện xảy ra ăn mòn

+ Kim loại tinh khiết

+ Khô

-  Có 2 điện cực khác nhau về bản chất

    + Cặp kim loại A – kim loại B (Trong đó kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn sẽ là cực âm.)

    + Cặp kim loại – Cacbon

- 2 điện cực tiếp xúc (trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn)

- 2 điện cực nhúng vào cùng 1 dd chất điện li

Cơ chế của sự ăn mòn 

 Thiết bị bằng Fe tiếp xúc với hơi nước, khí oxi thường xảy ra phản ứng:
3Fe + 4H2O $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$  Fe3O4 + 4H2
3Fe + 2O2 $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$  Fe3O4

- Sự ăn mòn điện hóa một vật bằng gang (hợp kim Fe – C hoặc thép) trong môi trường không khí ẩm có hòa tan khí CO2, SO2, O2... sẽ tạo ra một lớp dung dịch điện li phủ bên ngoài kim loại.
- Tinh thể Fe (cực âm), tinh thể C là cực dương.
Ở cực dương: xảy ra phản ứng khử:
2H+ + 2e → H2 

O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
Ở cực âm: xảy ra phản ứng oxi hóa: 
Fe → Fe2+ + 2e
Fe2+ tan vào dung dịch chứa oxi → Fe3+ và cuối cùng tạo gỉ sắt có thành phần Fe2O3.nH2O

 Bản chất của sự ăn mòn

 Là quá trình oxi hóa - khử mà kim loại nhường trực tiếp e cho chất ăn mòn (môi trường)

=> không có dòng điện,

 ăn mòn xảy ra chậm

Quá trình oxi hóa khử mà kim loại bị ăn mòn bởi dd chất điện li 

=> Xuất hiện dòng điện
=> ăn mòn điện hóa xảy ra nhanh hơn ăn mòn hóa học.

 

3. Chống ăn mòn kim loại

a. Phương pháp bảo vệ bề mặt (cách li)
- Phủ lên bề mặt kim loại một lớp sơn, dầu mỡ, chất dẻo hoặc tráng, mạ bằng một kim loại khác che kín toàn bộ bề mặt kim loại

Ví dụ: các đồ vật làm bằng sắt thường được phủ 1 lớp sơn chống gỉ.
b. Phương pháp điện hóa
- Phương pháp bảo vệ điện hóa là dùng một kim loại có tính khử mạnh hơn làm vật hi sinh để bảo vệ vật liệu kim loại. Vật hi sinh và kim loại cần bảo vệ hình thành một pin điện, trong đó vật hi sinh đóng vai trò cực âm và bị ăn mòn
Ví dụ: Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn chặt những tấm kẽm vào phần vỏ tàu ngâm trong nước biển. Vì khi gắn miếng Zn lên vỏ tàu bằng thép sẽ hình thành một pin điện, phần vỏ tàu bằng thép là cực dương, các lá Zn là cực âm và bị ăn mòn theo cơ chế:
- Ở anot (cực âm): Zn → Zn2+ + 2e
- Ở catot (cực dương): 2H2O + O2 + 4e → 4OH-
Kết quả là vỏ tàu được bảo vệ, Zn là vật hi sinh, nó bị ăn mòn

Luyện bài tập vận dụng tại đây!