Bài giảng Ăn mòn kim loại, phần 1

của yếu tố bên ngoài (yếu tố môi trƣờng) Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình ăn mòn sắt thép, gồm: thành phần của môi trƣờng khí, ảnh hƣởng của nhiệt độ, tốc độ chuyển động của khí, chế độ nhiệt... Ảnh hƣởng của nhiệt độ: Khi tăng cao nhiệt độ thì tốc độ oxi hoá sắt thép tăng lên rất nhanh. Sự thay đổi nhiệt độ của quá trình oxi hoá dẫn đến thay đổi thành phần các oxi trong màng sản phẩm ăn mòn, ở nhiệt độ cao, cấu tạo lớp gỉ giàu thành phần oxyt FeO, lớp oxyt này cho dẫn điện tử và ion kim loại rất tốt. Vì vậy nó không ngăn cản quá trình khuếch tán của điện tử và ion qua màng, mặt khác ở nhiệt độ cao thì tốc độ oxi hoá tăng cũng dẫn đến sắt thép bị ăn mòn mạnh. Ảnh hƣởng thành phần của môi trƣờng khí : Thành phần của môi trƣờng khí ảnh hƣởng rất lớn đến tốc độ oxy hoá sắt và thép, đặc biệt là oxi, các hợp chất lƣu huỳnh và hơi nƣớc trong hổn hợp khí ăn mòn. Khi tăng hàm lƣợng oxi trong môi trƣờng khí thì tốc độ oxi hoá tăng nhƣng không theo quy luật tuyến tính. Thí dụ: Tốc độ oxi hoá sắt ở 8000C 10000C, trong không khí và oxi nguyên chất thì tốc độ oxi hoá sắt trong môi trƣờng oxi nguyên chất lớn hơn gấp đôi so với trong môi trƣờng không khí. Nếu nhiệt độ cao hơn thì tỷ lệ này còn giảm nhiều hơn nữa. Nguyên nhân là sự khuếch tán ion kim loại qua màng là chủ yếu, do đó khi nhiệt độ tăng thì sự khuếch tán ion kim loại qua màng lớn hơn nhiều so với sự khuếch tán ion oxy qua màng. Ngoài ra các khí khác cũng có tính chất ăn mòn mạnh. Khi ở nhiệt độ cao chẳng hạn nhƣ: hơi nƣớc, H2S, SO2, CO2 29 Thí dụ: Nhôm và hợp kim nhôm, crôm và thép có hàm lƣợng crôm cao không bị ăn mòn trong khí quyển nhƣng bị ăn mòn trong môi trƣờng có chứa khí clo. Ni bị ăn mòn trong môi trƣờng có chứa khí SO2: 3Ni + SO2 = NiS + 2NiO Phản ứng xảy ra mạnh ở 4600C và xảy ra hoàn toàn ở 8000C, phản ứng tuân theo quy luật parabol. Tăng hàm lƣợng CO trong hổn hợp khí thì làm giảm tốc độ ăn mòn thép cacbon và thép hợp kim, khi hàm lƣợng CO từ 14 18% thì tốc độ ăn mòn có thể bằng 0 và xuất hiện hiện tƣợng thấm cacbon trên bề mặt thép do phản ứng sau: 2CO = CO2 + C Bảng 3: Tốc độ ăn mòn tƣơng đối của thép 0.17%C ở nhiệt độ 9000C trong các môi trƣờng khác nhau: Thành phần khí Tốc độ ăn mòn tƣơng đối (%) Không khí sạch Không khí sạch +2%SO2 Không khí sạch + 5%SO2 Không khí + 5%SO2 + 5% H2O 100 118 134 276 Ảnh hƣởng của tốc độ chuyển động khí: Trong giai đoạn đầu của quá trình oxi hoá, lớp màng oxyt có chiều dày rất nhỏ thì tốc độ chuyển động của khí có ảnh hƣởng rõ rệt, kết quả tốc độ ăn mòn tăng, nhƣng nếu tiếp tục tăng tốc độ khí thì tốc độ ăn mòn hầu nhƣ không tăng. Ảnh hƣởng của chế độ nhiệt: Là khả năng thăng giáng nhiệt độ đột ngột (nung nóng - làm lạnh đột ngột) của môi trƣờng khí là nguyên nhân làm ảnh hƣởng đến độ bền của màng oxyt đã đƣợc tạo thành. Việc thăng giáng nhiệt độ đột ngột của môi trƣờng sẽ gây ứng suất nhiệt phá huỷ màng bảo vệ, tạo những khe nứt cho môi trƣờng khí xâm nhập vào mặt trong của kim loại làm tăng tốc độ ăn mòn. 2.4.3.2. Ảnh hƣởng các yếu tố bên trong Ảnh hƣởng của thành phần thép: Ảnh hƣởng của thành phần cacbon trong thép chƣa xác định một cách cụ thể, nhƣng khi nâng cao hàm lƣợng cacbon trong thép thì tốc độ oxi hoá giảm do thép làm việc ở nhiệt độ cao thì xảy ra hiện tƣợng sau: Lƣợng cacbon trong thép ở nhiệt độ bị oxi hoá không 30 hoàn toàn tạo thành oxyt cacbon và ngăn cản quá trình ăn mòn khí, lƣợng cacbon trong thép càng nhiều thì lƣợng khí oxyt cacbon tạo thành cũng tăng lên. Lƣợng cacbon oxyt sẽ bảo hoà trong lớp gỉ và hình thành các bọt khí trong màng oxyt do đó ngăn cản sự khuếch tán của ion kim loạI qua màng. Ảnh hƣởng của crôm, nhôm, silic: các cấu tử này ngăn cản sự oxi hoá sắt, chúng có ái lực vớI oxi mạnh hơn so vớI sắt vì vậy nó phản ứng tạo nên các màng oxyt có tính chất bảo vệ cao, cho nên những cấu tử này cho thêm vào trong hợp kim để tạo ra hợp kim bền nhiệt. Thành phần Ti, Cu, Co, Be, có trong thép sẽ làm chậm quá trình oxy hoá do nó làm tăng tính chất bảo vệ màng. Thành phần S, P, Ni, Mn, có trong thép trong 1 phạm vi nào đó thì không ảnh hƣởng. Ảnh hƣởng của cấu trúc thép: Tốc độ oxy hoá phụ thuộc vào cấu trúc của mạng lƣới tinh thể kim loại. Cấu trúc dạng Ferit kém bền hơn cấu trúc dạng Austenit. Dạng Ferit có cấu tạo mạng tinh thể lập phƣơng thể tâm (bcc) có số phối trí là 8, dạng Austenit có cấu tạo mạng tinh thể lập phƣơng diện tâm (fcc), số phối trí 12. Do đó khi tăng nhiệt độ thì tốc độ oxy hoá xảy ra chậm hơn ở dạng Austenit, vì ở nhiệt độ cao cấu trúc Austenit bền hơn so với ferit. Ảnh hƣởng của trạng thái biến dạng: Khi kim loại ở trạng thái biến dạng chịu tác dụng oxy hoá của môi trƣờng ớ nhiệt độ thấp (thấp hơn nhiệt độ để tái kết tinh) thì kim loại hay hợp kim bị biến dạng có khả năng oxy hoá cao hơn. Điều đó nhƣ vậy là do kim loại bị biến dạng thì mạng lƣới tinh thể sẽ sai lệch đi. Việc ảnh hƣởng này chỉ ở thời gian đầu của sự oxy hoá, về sau tốc độ oxy hoá phụ thuộc chủ yếu sự khuếch tán của ion kim loại qua màng oxyt nên sự biến dạng kim loại ảnh hƣởng không rõ. Ảnh hƣởng của đặc tính gia công bề mặt: Bề mặt kim loại càng nhẵn bóng thì tốc độ oxy hoá càng chậm. Khi bề mặt kim loại bị sần sùi thì trong quá trình oxy hoá, những vị trí gãy góc rất nhỏ bé trên bề mặt trong quá trình phát triển màng sẽ gây ứng suất cục bộ phá huỷ màng, do đó tăng tốc độ oxy hoá. 2.4.4. Hiện tƣợng khử Cacbon của thép và gang Khi đốt nóng bề mặt thép hoặc gang ở nhiệt độ cao trong một thời gian dài với sự có mặt của khí O2, CO2, hơi nƣớc thì làm giảm hàm lƣợng Cacbon trong thép và gang một cách rõ rệt. Hiện tƣợng này gọi là hiện tƣợng khử cacbon của thép và gang. Vì khi tiếp xúc với thép và gang, hỗn hợp khí sẽ 31 khuếch tán qua màng oxyt xâm nhập vào bề mặt kim loại, chúng tác dụng với thép và gang theo phản ứng sau: 2Fe3C + O2 = 6Fe + 2CO Fe3C + CO2 = 3Fe + 2CO Fe3C + H2O = 3Fe + CO + H2 2C + O2 = 2CO C + CO2 = 2CO C + H2O = CO + H2 Lúc này cacbon nằm sâu trong kim loại sẽ khuếch tán ra đến khu vực phản ứng, làm cho hàm lƣợng cacbon trong thép và gang nghèo dần cho đến khi chỉ còn lại ferit. Quá trình này làm giảm tính chất sử dụng, của thép, gang, giảm độ cứng bề mặt, giảm độ bền, mài mòn, giảm giới hạn đàn hồisự giảm hàm lƣợng cacbon phụ thuộc nhiều yếu tố: thời gian tác dụng, nhiệt độ, thành phần khí 2.4.5. Hiện tƣợng giòn hyđro của thép Các thiết bị bằng thép gang khi làm việc ở nhiệt độ cao và áp suất cao trong môi trƣờng có khí hyđro: Thiết bị sấy tổng hợp amoniac, các thiết bị hyđro hoá trong sản xuất dầu mỏ thì độ bền của thép giảm đáng kể, nhƣng không thấy thay đổi bề mặt bên ngoài. hiện tƣợng này gọi là ăn mòn hyđrô hay sự giòn hyđrô của thép. Nguyên nhân: Do khí hyđro ở nhiệt độ và áp suất cao có khả năng hoà tan trong thép tạo thành dung dịch rắn có độ bền nhỏ , độ giòn lớn Do khí hyđrô ở nhiệt độ và áp suất cao thì hoà tan vào kim loại, nhƣng ở điều kiện thích hợp chúng thoát ra ngoài dƣới dạng phân tử khí H2. Quá trình thoát hyđrô qua mạng lƣới kim loại sẽ phá vỡ mối liên kết trong tinh thể làm giảm độ bền của thép. Ở nhiệt độ và áp suất cao, các nguyên tử khí hyđrô xâm nhập sâu vào bề mặt kim loại, chúng tác dụng với xementit Fe3C làm giảm hàm lƣợng cacbon trong thép. Fe3C + 2H2 = 3Fe + CH4 Sự khử oxit theo giới hạn hạt tạo thành hơi nƣớc tạo ra cũng phá huỷ liên kết trong kim loại FeO + H2 = Fe + H2O 32 2.5. Ăn mòn hoá học của các khí đặc biệt đối với kim loại và hợp kim khác 2.5.1. Ăn mòn của khí hyđrô đối với đồng Ở nhiệt độ bình thƣờng, hyđro ăn mòn đồng rất nhỏ, khi ở nhiệt độ trên 4000C, hyđro gây ăn mòn mạnh. Đồng kim loại hoặc hợp kim đồng khi bị oxi hoá thì tạo thành đồng oxit. Khi làm việc trong môi trƣờng khí hyđro thì đồng oxit bị khử tạo phản ứng sau: Cu2O + H2 = 2Cu + H2O Hơi nƣớc tạo thành trong phản ứng, chúng thoát ra môi trƣờng bên ngoài qua đƣờng biên giữa các hạt, phá huỷ mối liên kết trong kim loại, làm giảm độ bền cơ, bền hoá của đồng. Lƣu ý: không nên dùng thiết bị bằng đồng hoặc hơp kim bằng đồng trong môi trƣờng khử ở nhiệt độ cao. 2.5.2. Ăn mòn của khí hyđro sunfua Khí hyđro sunfua ở điều kiện thƣờng tác dụng ăn mòn không đáng kể đối với thép cacbon, nhƣng ở nhiệt độ cao và áp suất cao với sự có mặt của oxi thì chúng ăn mòn mạnh thép, gang, cả kim loại đồng: 4Cu + O2 + 2H2S = 2Cu2S + 2H2O Đối với các kim loại thép có hàm lƣợng crôm cao thì quá trình ăn mòn của hyđrô sunfua giảm. 2.5.3. Ăn mòn của khí sunfurơ Khí sunfurơ thƣờng ăn mòn với các kim loại sau: Kim loại đồng: Đồng tác dụng với khí sunfurơ theo phản ứng oxi hoá - khử sau: 6Cu + SO2 = 2Cu2O + Cu2S Kim loại niken: Tƣơng tự nhƣ đồng, sản phẩm tạo thành niken oxit và niken sunfua: 3Ni + SO2 = NiS + 2NiO Lƣu ý: các hợp kim niken không nên sử dụng trong môi trƣờng niken sunfua vì chúng tạo thành hợp chất Ni2S2 – Ni có nhiệt độ nóng chảy thấp, giảm độ bền nhiệt, bền cơ của kim loại. 2.5.4. Ăn mòn của khí Clo và khí Hyđro Clorua Khí Clo: có tính oxi hoá mạnh, ở nhiệt độ bình thƣờng chúng có thể tác dụng với kim loại. Ở nhiệt độ cao chúng phản ứng mạnh với kim loại, kim loại có thể bị cháy khi tiếp xúc với clo, sản phẩm tạo thành là clorua kim loại, sản phẩm ăn mòn này dể nóng chảy và không có khả năng bảo vệ. 33 2.6. Các phƣơng pháp bảo vệ ăn mòn khí Để bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn khí ta sử dụng các phƣơng pháp sau: Tạo hợp kim bền nhiệt chống oxi hoá. Lớp phủ bảo vệ. Dùng môi trƣờng khí bảo vệ. Giảm sự oxi hoá kim loại. 2.6.1. Tạo hợp kim bền nhiệt chống oxi hoá Hợp kim mới này phải thoả mãn chịu ăn mòn hoá học của môi trƣờng khí ở nhiệt độ cao và độ bên cơ lý ở nhiệt độ ấy. Cấu tử hợp kim (kim loại phụ gia) đƣa vào kim loại nền tạo nên hợp kim chịu nóng. Có 3 thuyết giải thích vai trò của cấu tử hợp kim sau: Ion cấu tử của hợp kim đƣa vào mạng lƣới oxit kim loại gốc (kim loại nền) làm thay đổi tốc độ khuếch tán của các ion kim loại gốc qua màng. Cấu tử hợp kim tạo thành trên bề mặt hợp kim lớp oxít bảo vệ ngăn cản sự oxi hoá của kim loại gốc (kim loại nền). Cấu tử của hợp kim cùng với kim loại gốc tạo thành màng oxit hỗn hợp nâng cao tính chất bảo vệ của màng. 2.6.1.1. Theo thuyết thứ nhất Khi thêm một lƣợng nhỏ nguyên tố hợp kim có khả năng oxi hoá sẽ tạo thành ion có hoá trị xác định hoà tan trong oxít của kim loại nền, làm thay đổi trị số khuyết tật của mạng lƣới tinh thể. Tốc độ oxi hoá giảm do khống chế sự khuếch tán cation kim loại qua màng oxit. Điều này chỉ phù hợp khi cho vào trong hợp kim những kim loại có hoá trị khác kim loại nền. Dựa vào thuyết này để tạo hợp kim bền nhiệt chống oxi hoá thì cấu tử hợp kim phải có những tính chất sau: Ái lực của cấu tử hợp kim đối với oxi phải lớn hơn ái lực của kim loại gốc (kim loại nền). * n.mn.m mm 22 T T Me OMe O ( G ) ( G ) Me*: cấu tử kim loại thêm vào Oxit của cấu tử hợp kim * m m.n 2 Me O phải hoà tan trong oxit kim loại gốc m m.n 2 Me O 34 Khi tạo hợp kim cho kim loại gốc tạo thành oxit thừa kim loại thì hoá trị của cấu tử hợp kim n* phải thoả điều kiện n* > n. Trong đó n là hoá trị của ion kim loại gốc. Khi tạo hợp kim cho kim loại gốc tạo thành oxit thiếu kim loại gốc thì hoá trị của cấu tử hợp kim n* phải thoả điều kiện n* < n. Chú ý: nếu tốc độ oxy hoá không do quá trình khuếch tán cation quyết định mà phụ thuộc vào quá trình tạo pha mới trong màng oxyt thì lý thuyết trên không giải thích đƣợc. 2.6.1.2. Theo thuyết thứ 2 Cấu tử hợp kim thêm vào tạo thành màng oxyt bảo vệ trên bề mặt kim loại nền có tính bảo vệ cao, nó ngăn cản quá trình khuếch tán và oxy hoá kim loại gốc ( kim loại nền). Theo lý thuyết này, cấu tử hợp kim thêm vào phải có những tính chất sau: Màng oxyt của cấu tử hợp kim phải có cấu tạo sít đặc nghĩa là: * m m.n 2 Me O Me V 1 V Cấu tử hợp kim phải có ái lực với oxy mạnh hơn kim loại gốc, thoả điều kiện: * n.mn.m mm 22 T T Me OMe O ( G ) ( G ) Kích thƣớc của cấu tử hợp kim phải bé hơn kích thƣớc kim loại gốc: ri * < ri Cấu tử của hợp kim tạo thành oxyt có điện trở ohm cao làm khó khăn cho sự dẫn ion và điện tử đi qua màng oxyt. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ thăng hoa của lớp oxyt cao và không có điểm eutecti ở nhiệt độ thấp. Tạo thành hợp kim ở dạng dung dịch rắn và đảm bảo tạo thành màng oxyt sít và bằng phẳng. 2.6.1.3. Theo thuyết thứ 3 Nếu cấu tử hợp kim cùng với kim loại gốc khi bị oxy hóa tạo thành oxyt hai kim loại (hỗn tạp) có cấu tạo dạng Spinel: 4Me Me O , tính chất bảo vệ của dạng oxyt này cao hơn so với của từng cấu tử. Khi cho một lƣợng nhỏ các cấu tử vào hợp kim nhƣ: Cu, Co, Si, Al. nó sẽ nâng cao độ bền nhiệt, do đó tạo thành oxyt hỗn tạp, cấu trúc của nó có dạng Spinel nhƣ: FeCr2O4, FeAl2O4, NiCr2O4... có thông số lƣới nhỏ tính bảo 35 vệ cao. Ba lý thuyết trên không những cho ta hiểu biết bản chất của hợp kim bền nhiệt mà còn cho ta các biện pháp hợp lý để tạo ra các hợp kim bền nhiệt mới. 2.6.1.4. Một số hợp kim bền nhiệt Các kim loại thép cacbon và gang thông thƣờng làm việc dƣới 5500C. Nhƣng khi thép có thêm 8 10% Cr thì có thể làm việc ở T0: 650 8500C. Để cho thép Cr bền nhiệt cao thƣờng thêm silic và nhôm. Thí dụ: hợp kim Sicromal (6% Cr, 2% Si, 1% Al) là hợp kim chịu nóng tốt. Hợp kim chứa 3 10 % Cr, 4 % Si và thêm một lƣợng Mo, Al, W, Ti thì hợp kim mới này rất bền trong môi trƣờng ở nhiệt độ cao. Trong kỹ thuật thƣờng dùng các loại gang có chứa Cr – Si cao. Gang Crôm – Silic: 21 40% Cr; 2,4 2,5% C; 5 10% Si; 0,5 0,6% Mn thì độ bền của màng oxyt có thể đến 8500 C. Gang Kền Silic: 5 7% Si; 3% Cr; 13 20% Ni là loại gang bền nhiệt rất cao. Gang trắng là loại gang có hàm lƣợng Cr cao 0,5 2% C; 0,5 2,5% Si; 8 36% Cr. Màng oxyt có thể bền đến nhiệt độ 900 10000C. 2.6.2. Lớp phủ bảo vệ Lớp phủ bảo vệ là tạo trên bề mặt kim loại nền một lớp kim loại hoặc phi kim bền với tác nhân ăn mòn trong môi trƣờng khí ớ nhiệt độ cao, lớp phủ bảo vệ đƣợc tiến hành bằng nhiều phƣơng pháp: 2.6.2.1. Phƣơng pháp nhiệt khuếch tán Khuếch tán nguyên tố kim loại bền vào trong kim loại chính (nền) và tạo thành lớp hợp kim trên bề mặt của nó. Quá trình này đƣợc tiến hành ở nhiệt cao, và làm thay đổi tính chất hoá lý của bề mặt kim loại chính (nền). Để thực hiện lớp phủ này ngƣời ta khuếch tán các kim loại khác ở dạng hơi, dạng bột, dạng nóng chảy vào trong kim loại cần bảo vệ và hình thành lớp hợp kim bề mặt. Dƣới tác dụng của nhiệt độ cao,dao động nhiệt của các nguyên tử kim loại nền có thể rời khỏi vị trí trong mạng lƣới tinh thể kim loại và tạo nên những vị trí trống nguyên tử của các kim loại khác từ bề mặt kim loại gốc khuếch tán vào chiếm các vị trí trống đó tạo nên các hợp kim tƣơng ứng. Để cho cơ chế khuếch tán ở trên xảy ra thì kích thƣớc nguyên tử kim loại khuếch tán không lớn hơn kích thƣớc nguyên tử gốc(nền) từ 10 15%. 36 Phủ nhiệt nhôm: Bao phủ lớp khuyếch tán nhiệt nhôm vào các chi tiết bằng thép gang để bảo vệ chúng làm việc trong môi trƣờng không khí ở nhiệt độ cao. Quá trình đƣợc thực hiện nhƣ sau: Làm sạch các bề mặt chi tiết cần phủ bằng các phƣơng pháp cơ học hoặc hoá học. Đặt chi tiết trong thiết bị phản ứng, bên trong có chứa hỗn hợp kim loại phủ mà thành phần gồm có: 49% hợp kim Al – Fe 49% bột Al2O3 2% NH4Cl Quá trình đƣợc thực hiện ở nhiệt độ 900 1000oC, thời gian từ 4 24 giờ, phản ứng xảy ra nhƣ sau: HCl(hơi) + Al(r) 0900 1000 C AlCl3(hơi) + H2 AlCl3 + 2Fe FeCl3(hơi) + 2Al(phân tán) Al + Fe Fe – Al (hợp kim nhôm sắt trên bề mặt). Hình 2.5: Sơ đồ thiết bị phủ nhôm Sau quá trình nung, ngƣời ta ủ lớp khuếch tán này ở 900oC trong thời gian 3 giờ để tránh giòn bề mặt chi tiết do hợp chất hoá học FeCl3 còn dƣ. So với các chi tiết không phủ thì độ bền của lớp khuếch tán tăng 20 lần khi làm việc ở 800oC và tăng gấp 10 lần khi làm việc ở 900oC. Lớp thấm nhiệt nhôm bền trong môi trƣờng khí SO2, hơi lƣu huỳnh ở nhiệt độ cao, do đó các chi tiết thép có lớp phủ này thƣờng đƣợc dùng làm vỏ nồi hơi hoặc trong môi trƣờng không khí, SO2, hơi lƣu huỳnh ở nhiệt độ cao. Lớp phủ Silic: Lớp phủ nhiệt khuyếch tán Si đƣợc dùng phổ biến trong công nghiệp hoá học. Lớp phủ nhiệt này ngƣời ta dùng bột Si hoặc bột Ferosilic, có thêm NH4Cl (để tránh oxy hoá) và tiến hành ở pha khí.Tốc độ của 37 quá trình, chiều dày của lớp phủ khuếch tán phụ thuộc vào nhiệt độ của lò và thời gian tiến hành quá trình. Thƣờng quá trình này đƣợc thực hiện ở nhiệt độ T0 = 11000C thời gian 10 24 giờ, chiều dày lớp phủ khoảng 1mm. Quá trình phủ nhiệt đƣợc tiến hành nhƣ sau: Làm sạch bề mặt chi tiết cần phủ bằng phƣơng pháp cơ học hoặc hoá học Đặt chi tiết cần phủ vào trong lò, bên trong có chứa bột Silic hoặc Ferosilic Cho khí clo đi vào lò các phản ứng xảy ra : 2Cl2 + Si 01100 C SiCl4(hơi) 3SiCl4(hơi) + 4Fe 3Si + 4FeCl3 Si + Fe Fe – Si (hợp kim bề mặt ) 2.6.2.2. Phƣơng pháp phun kim loại ( kim loại hoá) Nguyên lý của phƣơng pháp này là kim loại lỏng đƣợc dùng không khí nén thổi làm phân tán thành các lớp sƣơng mù rất nhỏ bám lên bề mặt vật đã đƣợc chuẩn bị sạch, tạo ra một lớp kim loại phủ dày. Phun kim loại có thể phủ đƣợc các kim loại nguyên chất, các hợp kim của chúng hoặc vật liệu phi kim lên bề mặt kim loại. 2.6.3. Dùng môi trƣờng khí bảo vệ Đó là phƣơng pháp lựa chọn và sử dụng thành phần môi trƣờng khí thích hợp để chống ăn mòn khí khi gia công nóng các kim loại hoặc hợp kim. Phƣơng pháp này sử dụng có hiệu quả nhất là trong thực tế gia công kim loại. 2.6.4. Phƣơng pháp giảm sự oxi hoá kim loại Phƣơng pháp này không loại bỏ hoàn toàn khả năng oxi hoá của môi trƣờng mà chỉ giảm tốc độ oxi hoá kim loại bằng các phƣơng pháp sau: Nung kim loại trong môi trƣờng thiếu không khí. Thúc đẩy quá trình tạo màng bảo vệ trên bề mặt kim loại. Tạo màng khí bảo vệ. Nung trong lò điện phản ứng. Dùng lớp bao phủ bảo vệ bằng vật liệu chịu lửa. 3. Câu hỏi và bài tập 3.1. Để đánh giá độ bền ăn mòn của kim loại trong môi trƣờng khí ở nhiệt độ cao ngƣời ta dựa vào chỉ tiêu nào? 38 3.2. Để đánh giá khả năng oxy hoá kim loại xảy ra thì ta dựa vào thông số hoá lý nào? 3.3. Hãy nêu động học của ăn mòn hoá học sắt trong môi trƣờng khí. 3.4. Hãy nêu các yếu tố ảnh hƣởng đến tốc độ ăn mòn khí. 3.5. Để bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn khí có hiệu quả, ngƣời ta sử dụng các phƣơng pháp nào. 3.6 Xác định tính chất bảo vệ của màng oxyt magiê MgO. Cho biết MMg = 24,305; dMg = 1,74 (g/cm 3); DMgO = 3,56 (g/cm 3). 3.7. Xác định tính chất bảo vệ của màng oxyt Titan TiO2. Cho biết MTi = 47,88; dTi = 4,5 (g/cm 3); 2TiO D = 3,56 (g/cm3). 3.8. Xác định tính chất bảo vệ của màng oxyt NiO và CaO. Biết rằng Canxi và Niken thuộc cấu trúc lập phƣơng diện tâm (fcc). Cho biết: rCa = 1,969 A 0; rNi = 1,245 A 0; MCa = 40,078; MNi = 58,69; DCaO = 3,45 (g/cm 3); DNiO = 6,64 (g/cm3).