Đề cương ăn mòn và bảo vệ vật liệu

U ĐỀ CƯƠNG ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU Câu 1: Trình bày sự hiểu biết của mình về sự thụ động kim loại? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa. Trả lời: Thụ động kim loại là một biện pháp bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn nhờ giảm tốc độ ăn mòn. Mặt kim loại được phủ một màng mỏng oxit hoặc hiđroxit kim loại rất sít (cũng có thể do hấp phụ mạnh tạo một lớp màng oxi phân tử hoặc ion thụ động) do đó giảm quá trình hoà tan anôt. Thụ động hóa kim loại bằng phương pháp hoá học (cho kim loại tác dụng với chất oxi hoá trong điều kiện xác định) hoặc bằng phương pháp điện hoá (phản ứng oxi hoá khử với kim loại dùng làm điện cực).Có thể tạo thụ động kim loại bằng cách dùng chất ức chế anod._Kim loại khi để trong môi trường sẽ bị các tác nhân ăn mòn của môi trường gây ra phản ứng oxi hóa ở anot, gây mòn anot ở kim loại.Khi cho chất ức chế anot vào thì khi đó sẽ kích thích phản ứng tạo màng. Nếu tốc độ của phản ứng tạo màng lớn hơn tốc độ phản ứng anốt, thì kim loại sẽ bị thụ động.Kết quả là kim loại được bảo vệ. V í dụ: Câu 2 :Trình bày ảnh hưởng của bản chất kim loại đến quá trình ăn mòn kim loại? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa. Trả lời: Ảnh hưởng của bản chất kim loại đến quá trình ăn mòm kim loại a) điện thế cân bằng và điện thế ăn mòn: Về mặt nhiệt động học,khả năng bị ăn mòn của kim loại được xem xét thông qua thế điện cực cân bằng. Tốc độ ăn mòn ban đầu được tính theo công thức: Trong đó: R là điện trở của pin ăm mòn là thế điện cực cân bằng là thế điện cực ăn mòn Nếu > thì > 0 tức kim loại bị ăn mòn và ngược lại Ví dụ: Trong môi trưòng trung tính( PH=7) đã được khử oxy thì phản ứng catot sẽ là: Điện thế cân bằng của phản ứng khử hydro ở trên được tính theo công thức: Vì vậy kim loại nào có âm hơn -0.413 V sẽ bị ăm mòn. b) ảnh hưởng của cấu trúc và thành phần của hợp kim: Vật liệu kim loại sử dụng trong các ngành kinh tế thường là dưới dạng hợp kim,do đó ảnh hưởng của hợp kim ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn. -Những hợp kim nhiều pha nói chung kém bền ăn mòn vì các pha thường có thế điện cực khác nhau do đó sẽ hình thành các pin ăn mòn galvanic. -Các hợp kim một pha là dung dịch rắn thường bền ăn mòn hơn. Khi cho thêm vào hợp kim những nguyên tố có thế điện cực cao có thể làm cho điện thế của điện thế cảu hợp kim dịch chuyển về phía dương hơn và do đó làm cho hợp kim có tính bền nhiệt động với ăn mòn tốt hơn. Ví dụ; Hợp kim Fe-Cr với tỉ lệ nguyen tử Cr là 1/8 ( tức khoảng 11,7 %Cr) thì sẽ bền ăn mòn trong axit HN03 với bất kỳ nồng độ nào ở 25. -Khả năng thụ động thường liên quan đến bản chất của màng oxit hình thành trên bề mặt.dựa vaog màng oxit hình thành trên bề mặt người ta có thể chia kim loại thành các nhóm sau: - những kim loại có màng oxit hoà tan cả trông axit lẫn kiềm ( ví dụ: Zn,Al,Pb,Sn) thì tốc độ ăn mòn thay đổi theo pH - Những kim loại có màng oxit dễ ta trong môi trường axit ( Ca,Mg,Fe,Ni,Cu,Co) thì chúng bền ăn mòn trong môi trường kiềm - Những kim loại có amngf oxit dễ tan trong môi trường kiềm ( Si,P,Cr,V) chúng bền ăn mòn trong môi trường axit. - Những kim loại có màng oxit khó tan trong môi trường axit lẫn kiềm( Pt,Ag,Ti) thì bền ăn mòn trong mọi môi trường , tốc độ ăn mòn không thay đổi theo pH. Câu 3: Trình bày ảnh hưởng của môi trường đến quá trình ăn mòn kim loại? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa. Trả lời: a) Ảnh hưởng của độ pH: Ta bieát raèng hoaït ñoä cuûa ion hiñro trong moâi tröôøng ñöôïc bieåu thò baèng chæ soá ñoä pH. Với moâi tröôøng axit thì pH 7. Ñoä pH cuûa moâi tröôøng coù theå aûnh höôûng tröïc tieáp hoaëc giaùn tieáp. AÛnh höôûng tröïc tieáp: Ñoä pH aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán toác ñoä aên moøn ñieän hoaù khi ion H+ hoaëc OH- tröïc tieáp tham gia vaøo quaù trình ñieän cöïc. Neáu taêng noàng ñoä OH- ( hay taêng ñoä pH ) thì seõ ngaên caûn quaù trình khöû phaân cöïc cuûa phaûn öùng. Neáu quaù trình catoât khoâng coù söï haáp thuï hay taïo thaønh H+ hay OH- VD: Cu++ + e Cu+ thì ñoä pH khoâng aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán quaù trình catoât. AÛnh höôûng giaùn tieáp: Ñoä pH coù theå chæ aûnh höôûng moät caùch giaùn tieáp ñeán toác ñoä aên moøn, khi thay ñoåi ñoä pH aûnh höôûng ñeán khaû naêng taïo maøng thuï ñoäng hoaëc hoaø tan saûn phaåm aên moøn, laøm maát khaû naêng baûo veä cuûa maøng. Söï phuï thuoäc toác ñoä aên moøn ñieän hoaù vaøo ñoä pH cuûa moâi tröôøng ñoái vôùi taát caû caùc kim loaïi ñöôïc chia ra laøm 5 nhoùm: + Caùc kim loaïi beàn caû moâi tröôøng axit vaø moâi tröôøng kieàm (Au, Pt, Ag). + Caùc kim loaïi khoâng beàn trong moâi tröôøng axit, keùm beàn trong moâi tröôøng trung tính, nhöng beàn trong moâi tröôøng kieàm (Mg, Mn, Fe). + Caùc kim loaïi khoâng beàn trong moâi tröôøng axit nhöng beàn trong moâi tröôøng kieàm (Ni, Co, Cd). + Caùc kim loaïi beàn trong moâi tröôøng axit nhöng khoâng beàn trong moâi tröôøng kieàm (Ta, Mo,W). + Caùc kim loaïi beàn trong moâi tröôøng trung tính nhöng khoâng beàn caû trong moâi tröôøng kieàm laãn moâi tröôøng axit ( Zn, Al , Cu). b) Ảnh hưởng của thaønh phaàn vaø noàng ñoä cuûa dung dòch ñieän ly trung tính. Toác ñoä aên moøn ñieän hoaù phuï thuoäc vaøo baûn chaát cuûa dung dòch muoái hoaø tan vaø noàng ñoä cuûa noù trong dung dòch Ta xeùt caùc tröôøng hôïp cuï theå sau: Caùc muoái coù tính oxi hoùa. Neáu caùc muoái coù tính oxi hoaù coù taùc duïng thuï ñoäng hoaù kim loaïi nhö muoái clorat, nitrit, cromat … thì khi taêng noàng ñoä cuûa noù trong dung dòch. Caùc muoái thuyû phaân. Caùc muoái thuyû phaân khi hoaø tan trong nöôùc coù theå taïo thaønh moâi tröôøng kieàm ( nhö muoái Na2CO3 ) hoaëc moâi tröôøng axit nhö muoái AlCl3 Caùc muoái hoaø tan coù khaû naêng taùc duïng ñöôïc vôùi kim loaïi, taïo neân caùc saûn phaåm aên moøn khoù hoaø tan baùm treân ñieän cöïc kim loaïi thì khi taêng noàng ñoä cuûa noù, toác ñoä aên moøn seõ giaûm ñi do maøng baûo veä. Toác ñoä aên moøn coøn phuï thuoäc vaøo baûn chaát cuûa caùc catrion vaø anion cuûa dung dòch muoái hoaø tan c) ảnh hưởng của nồng độ oxy - Trong các môi trường ăn mòn, oxy là chất oxy hoá quan trọng nhất.Ví dụ trong môi trường nước phản ứng catôt quan trọng nhất là: - Khi tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào nồng độ oxy hoà tan trong nước.khi nồng độ oxy tăng thì tốc độ ăn mòn tăng. - Tuy nhiên oxy củng là nguyên tố giúp cho kim loại được thụ động ăn mòn vì hầu hết màng thụ động bề mặt là màng oxit.khi nồng độ oxy vượt quá một giới hạn nào đó thì kim loại sẽ bị thụ động. Ví dụ: hợp kim Fe-Cr sẽ bị thụ động khi nồng độ oxy 0.7 ml/l dung dịch. d) ảnh hưởng của nhiệt độ: - Khi tăng nhiệt độ,hoạt tính của kim loại và môi trường tăng do đó tốc độ ăn mòn tăng. Đối với kim loại sự chênh lệch nhiệt độ tạo nên sự chênh lệch điện thế gây nên ăn mòn galvanic. Câu 4: Trình bày ảnh hưởng của các công nghệ vật liệu đến quá trình ăn mòn kim loại? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa. Các công nghệ vật liệu làm thay đổi cấu trúc kim loại như: nhiệt luyện,gia công áp lực,hàn,… đều có ảnh hưởng tới tốc độ ăn mòn.Tuỳ từng trường hợp cụ thể , tuỳ theo cấu trúc nhận được mà các ảnh hưởng tới quá trình ăn mòn khác nhau… Ví dụ: Khi tôi latông hai pha sẽ nhận được cấu trúc một pha đồng nhất ít nhạy cảm với ăn mòn galvanic.kết quả tương tự khi tôi thép không rỉ autennit ở 1150-1200.Ngược lại,thép cacbon trung bình sau khi tôi thì ít nhạy cảm với ăn mòn hơn nhưng sau khi ram lại trở nên nhạy cảm với ăn mòn. Câu 5. Trình bày cơ chế ăn mòn galvanic và các phương pháp phòng chống ăn mòn galvanic? Liên hệ thực tế và cho ví dụ mình họa. Ăn mòn galvanic là dạng ăn mòn xảy ra khi có sự chênh lệch điện thế tạo nên pin ăn mòn. Ăn mòn galvanic xuất hiện khi có hai hoặc nhiều kim loại có thế điện cực khác nhau được lắp ghép trên cùng một kết cấu,do đó chúng có thể tiếp xúc dẫn điện lẫn nhau và cùng nằm trong môi trường ăn mòn vì thế tạo pin ăn mòn. pin ăn mòn galvanic giữa các kim loại: Chênh lệch điện thế càng lớn thì ăn mòn galvanic càng mạnh.ví dụ : giữa điện cực Fe và Pt ( ) chênh lệch điện thế lớn ,Fe bị ăn mòin càng mạnh. Ngoài ảnh hương của điện thế tiêu chuẩn còn có ảnh hưởng của môi trường , ảnh hưởng của màng thụ động…được đặc trưng bằng điện thế ăn mòn hay điện thế ổn định của kim loại trong dung dịch. nước biển dẫn điện tốt là môi trưòng cần đặc biệt chú ý tới dạng ăn mòn galvanic. Pin ăn mòn galvanic giữa hạt tinh thể và biên giới hạt : Sự khác nhau về thành phần, cấu trúc của hợp kim ở các vị trí khác nhau có thể là nguyên nhân gây nên ăn mòn.các pin ăn mòn galvanic có thể hình thành giữa: hạt tinh thể và biên giới hạt giữa các hạt tinh thể; giữa kim loại và tạp chất Đối với hầu hết kim loại vầ hợp kim, biên giới hạt thường có hoạt tính cao hơn so với nền kim loại cho nên bị ăn mòn. Pin ăn mòn galvanic giữa các pha trong vật liệu ki loại đa pha: Thông thường hợp kim một pha bền ăn mòn hợp kim đa pha ,vì trong hợp kim đa pha ,vì trong hợp kim đa pha ,có thể hình thành các cặp pin ăn mòn galvanic giữa các pha có điện cực ổn định khác nhau Ví dụ: ăn mòn gang xám cấu trúc điển hinh của gang xám peclit gồm graphit màu đen trên nền peclit , do đó hình thành pin ăn mòn galvanic có catot là graphit và anot là nền kim loại peclit.nền peclit bị ăn mòn hoà tan vào dung dịch để lại graphit ,ta nói gang bị ăn mòn thoát graphit. Phòng chống ăn mòn galvanic : Tránh sử dụng các kim loại hoặc hợp kim có điện thế ăn mòn chênh lệch nhau. Cách điện các kim loại với nhau,trong trường hợp bắt buộc phải sử dụng các kim loại trong một hệ thống chung,nên cách điện các chi tiết tránh tạo pin ăn mòn galvanic. giữ tỉ lệ diện tích thích hợp trên nguyên tắc tăng diện tích bề mặt cuả kim loại hoặc hợp kim có điện thế ăn mòn âm hơn để lượng ăn mòn trải đều trên bề mặt lớn sẽ ít nguy hiểm hơn. bảo vệ catôt , khi nối chi tiết với cực âm làm san bằng điện thế ăn mòn của kim loại khác nhau. nhiệt luyện tạo ra cấu trúc một pha nếu có thể. Câu 6: Các dạng ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy thường gặp, biện pháp phòng chống? Liên hệ thực tế, cho ví dụ minh họa. ăn mòn khe: Khe hở giữa các mặt bích, các joăng , đệm ,các mối ghép bằng đinh tán,trong quá trình làm việc do chênh lệch nồng độ oxy , ở nơi nằm sâu trong khe hẹp oxy không khuếch tán tới được nên bị ăn mòn. Ăn mòn ở dạng kín nước Lớp nước trên bề mặt giàu ôxy ,lớp nước sát phía dưới nghèo oxy , do đó vật liệu bị ăn mòn tại vùng nghèo oxy theo cơ chế chênh lệch nồng độ oxy. Ăn mòn chân chim dưới lớp sơn Ăn mòn chân chim ít gây tai hại , song lâu ngày có thể phát triển phá huỷ từng mãng sơn và khởi đầu cho các dạng ăn mòn nguy hiểm khác. Ăn mòn chân chim thường khởi đầu ở các phần lõm trên bề mặt không được tẩy sạch trước khi sơn,do đó còn đọng lại một lớp gỉ xốp hấp thụ các tạp chất,các muối hoạt tính còn đọng lại từ dung dịch làm sạch.kim loại phía dưới bị oxy hoá tạo thành oxit trương phồng lên làm phá huỷ màng sơn phía trên.nước và oxy chui qua vùng sơn bị phá huỷ nứt nẻ tạo nên cơ chế ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy.Vùng tâm lớp gỉ nghèo oxy hơn ngoài biên nen bị ăn mòn Ăn mòn vùng lắng đọng Lớp cát bùn tạp chất lắng đọng trên bề mặt cản trở oxy khuếch tán tới tạo lớp thụ động bề mặt gây nên ăn mòn do lắng đọng.dạng ăn mòn này thường gặp ở các kết cấu cố định,song củng có thể gặp ở tàu neo đậu lâu ngày ở vùng nước bẩn lâu tù đọng không được thường xuyên vệ sinh Ăn mòn lổ dạng ăn mòn này thường xảy ra đối với các kim loại và hợp kim có tính thụ động ăn mòn như: Fe,Cr,Al,Ni….các thép không gỉ trong môi trường các anion,… bị ăn mòn cục bộ dẫn đến tạo ra các lổ. Ở vùng đáy lổ nghèo oxy do đó bị ăn mòn và là anot,các vùng khác là catot.Do hiện tượng điện li,các anion di chuyển đến anot gây nên hiện tượng tập trung anion ở vùng đáy lổ , làm mất khả năng tái thụ động,do đó ăn mòn tăng lên. Biện pháp phòng chống Dung đệm,sơn bít kín khe không cho dung dịch vào dụng hàn thay cho các mối ghép dung đinh tán dung cao su hoặc chất dẽo cuốn chặt che kín nơi xảy ra ăn mòn vùng mím nước cọ rữa sạch nơi lắng đọng. Câu 7 Trình bày các nguyên tắc khi thiết kế kết cấu hợp lý để bảo vệ chống ăn mòn vật liệu? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa. Thiết kế kết cấu có ý nghĩa quan trọng trong việc chống ăn mòn vật liệu.Người thiết kế phai phân tích điều kiện làm việc của từng modum,từng chi tiết trong kết cấu mà lựa chọn vật liệu thoả mãn, đồng thời yêu cầu về cơ tính, yêu cầu tính công nghệ,tính chất điện,từ,tính chất nhiệt.Một vài nguyên tắc khi thiết kế: +) lập bảng cho phép thâm nhập của môi trường cho từng chi tiết với độ bền cơ học cho phép và chiều dày xác định.chi tiết này cần đặc biệt quan tâm khi thiết kế các đường ống,bể chứa chất lỏng. +) Thay các mối ghép đinh tán bằng hàn để loại trừ ăn mòn khe.Nếu buộc phải dung đinh tán thì chọn vật liệu làm đinh tán,có thế điện cực ổn định cao hơn vật liệu cần ghép. +) Chọn vật liệu cho kết cấu bằng cùng loại vật liệu hoặc các loại vật liệu ít chênh lệch điện thế để tránh ăn mòn galvanic.nếu có các cặp pin ăn mòn galvanic trong kết cấu thì phải tìm cách cách điện giữa chúng. +) thiết kế không tạo ưng suất kéo,không tập trung ứng suất ở các chi tiết ngập sâu trong môi trường ăn mòn , nhằm tránh ăn mòn ứng suất.Biện pháp này đặc biệt chú ý khi sử dụng thép không gỉ,củng như các vật liệu nhạy cảm với ăn mòn ứng suất trong môi trưòng cụ thể đó. +) Tránh tạo các đường ống gấp khúc đột ngột, đột thu hoặc đột mở để dòng chảy không tạo xoáy,không gây ăn mòn xói mòn. +) thiết kế các thùng ,bể chứa, đường ống dẫn phải làm sạch,chảy hết,không óc vùng tụ đọng để tránh tạo ăn mòn do chênh lệch nồng độ oxy. +) thiết kế hệ thống phải dễ bảo dưỡng thay thế khi cần thiết.Ví dụ máy bơm hoá chất thì cánh và thân bơm phải dễ thay thế vì nó tiếp xuc với hoá chất +)thiết kế hệ thống nhiệt phải đảm bảo tổn thất nhịêt ít,song không được quá tập trung chổ xung yếu. +)kết cấu phải hợp lí đáp ứng nhu cầu sản xuất, dể áp dụng các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn: dễ sơn hoặc áp dụng các lớp bảo vệ khác có chất lượng tốt và đồng đều,không đọng nước. Câu 8: Kể tên các phương pháp xử lý bề mặt để chống ăn mòn cho vật liệu? Theo bạn thì phương pháp nào được sử dụng thông dụng nhất hiện nay, tại sao? Các công nghệ xử lí bề mặt đề cập ở đây là các công nghệ nhằm tạo ta các lớp phủ có tác dụng chống ăn mòn.Ngày nay,có rất nhiều lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn đang được sử dụng như: bảo vệ ngắn hạn + photphat và cromat hoá bề mặt phủ kim loại bằng công nghệ nhúng trong kim loại nóng chảy. + tạo lớp phủ kẽm (Zn) + tạo lớp phủ nhôm (Al) + tạo lớp phủ thiếc (Sn) + tạo lớp phủ chì( Pb) phun phủ bề mặt + phun vật liệu bột nóng chảy + phun plasma tạo lớp phủ bằng công nghệ hoá học + tạo lớp phủ Niken + tao lớp oxy hoá và nhuộn đen bề mặt kim loại tạo lớp phủ bằng công nghệ điện hoá + anot hoá nhôm và hop ;]kim nhôm + tạo lớp phủ kim loại bằng công nghệ mạ điện bảo vệ bằng các lớp sơn b) theo em thì phương pháp phủ kim loại bằng công nghệ nhúng trong kim loại nóng chảy được sử dụng thông dụng nhất hiện nay.vì: Công nghệ này thực hiện đưa chi tiết cần phủ vào kim loại lỏng , giữ ở đó một thời gian để quá trình khuếch tán và tạo thành lớp phủ.do đặc điểm này công nghệ thường tạo lớp phủ kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp lên chi tiết bằng kim loại có nhiệt độ chảy cao.Thông thương phủ kẽm, lớp bám chiếm khoảng 50% tổng chiều dày.Khi tăng nhiệt độ bể kẽm lên thì lớp bám càng mỏng và lớp khuếch tán càng dày lên.Nhiệt độ bể kẽm thương trong khoảng 450 - 480.Nếu nhiệt độ thấp quá thì lớp phủ thô nhám, không đều ,tiêu hao kẽm lớn. C âu 9:Trình bày hiểu biết của mình về phương pháp phủ kim loại bằng công nghệ nhúng trong kim loại nóng chảy? Cho ví dụ minh họa. Ngày nay sử dụng lớp phủ kim loại để bảo vệ vật liệu là biện pháp tối ưu nhất.Phương pháp này được thực hiện bằng cách nhúng kim loại trong kim loại nóng chảy.Kim loại thường dung là Al,Zn,Sn,Pb…v…v. được phủ lên các chi tiết bằng thép,hợp kim Niken…Công nghệ thương phủ kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp lên kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhằm tạo lớp màng bảo vệ. Trong trương hợp này nên dung lớp phủ Al. Người ta sử dụng phương pháp kéo liên tục.Phôi được nung nóng trong môi trường phân huỷ.Nhiệt độ môi trường là 720 ,lượng nhiệt tích của phôi đảm bảo giử nhiệt cho bể muối nóng chảy và nhúng kẽm.Khi tạo lớp phủ bằng công nghệ kéo nén liên tục, do thời gian nhúng ngắn (giây), để cải thiện tính bám dính của lớp phủ, người ta cho vào bể kẽm một lượng nhôm ( 0,1 -0,2%).Bể kẽm khi nhúng ,chi tiết thép thường bị hoà tan sắt vào. Sắt là tạp chất có hại vì làm xấu tính chất của lớp phủ, do đó cần định kì khử sắt hoặc bổ sung lượng kẽm mới để khống chế hàm lượng sắt không vượt quá 0.05 %.Nhôm có tác dụng làm giảm hoà tan sắt vào bể kẽm, cải thịên tính bám dính của lớp phủ. Thông thương phủ kẽm, lớp bám chiếm khoảng 50% tổng chiều dày.Khi tăng nhiệt độ bể kẽm lên thì lớp bám càng mỏng và lớp khuếch tán càng dày lên.Nhiệt độ bể kẽm thương trong khoảng 450 - 480.Nếu nhiệt độ thấp quá thì lớp phủ thô nhám, không đều ,tiêu hao kẽm lớn. C âu 10: Trình bày hiểu biết của mình về phương pháp tạo lớp oxy hóa và nhuộm đen bề mặt kim loại? Cho ví dụ minh họa. Các lớp oxy hoá và nhuộm màu có tác dụng thụ động ăn mòn và trang trí Phương pháp nhuộm đen cổ điển hay dùng là nung chi tiết lên 350-450 rồi làm nguội trong dầu khoáng vật.bề mặt chi tiết được phủ một lớp oxit và hợp chất màu đen. Oxy hoá và nhuộm đen được tiến hành trong dung dịch kiềm tính :800 g/l NaOH + 50 g/l NaNO3 + 200 g/l NaNO2,nhiệt độ 135-1400C,thời gian từ 20 – 90 phút hoặc dung dịch oxy hoá nhanh chứa : (6-10) g/l + (2-3) g/l KMn+ ( 20-80) g/l Ba( + (2-4) g/l Zn(N,nhiệt độ khoảng 95,thời gian 10-15 phút. Oxy hoá và nhuộm đem thép mạnh nhất trong hổn hợp muối nóng chảy tỉ lệ 1:1 của KN + KN hoặc NaN + NaN và 5% NaOH,nhiệt độ 310 - 350 .Sau đó rữa sạch trong nước lạnh rồi nước nóng có pha them 2% xà phòng bột để trung hoà và cuối cùng rữa sạch trong nước nóng. Câu 11: Trình bày hiểu biết của mình về phương pháp tạo các lớp phủ kim loại bằng công nghệ mạ điện? Cho ví dụ minh họa. Tr ả lời: Mạ điện là phương pháp được sử dụng rộng rải để bảo vệ thép.Lớp mạ bền đẹp bám dính tốt đồng thời đảm bảo một số tính chất tốt của kim loại.Nếu chỉ cần bảo vệ chống ăn mòn thì có nhiều kim loại khác tốt hơn,rẻ tiền hơn,song chúng không thể thay thế được kim loại trong một số trương hợp như làm việc ở nhiệt độ cao,dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.vì vậy lớp mạ điện vẫn được nhiều người quan tâm. Hầu hết lớp mạ điện có thể áp dụng cho hầu hết các kim loại. Người ta có thể sử dụng các chất mạ như: Lớp mạ nhôm Lớp mạ Cd Lớp mạ đồng Lớp mạ Co Lớp mạ Cr Lớp mạ Pb Lớp mạ Sn C âu 12: Trình bày hiểu biết của mình về bảo vệ chống ăn mòn vật liệu bằng các lớp sơn? Lớp sơn trên bề mặt vật liệu có tác dụng chống ăn mòn, đồng thời tạo độ bóng và màu sắc đẹp, tăng thêm sức hấp dẫn và giá trị của sản phẩm.Ta biết sơn thong thường chỉ chịu được nhiệt độ 150 cho nên lớp sơn không thể chống ăn mòn ở nhiệt độ cao mà chủ yếu để chống ăn mòn khí quyển và ăn mòn điện hoá Một trong những chỉ tiêu quan trọng của lớp sơn là tính dính bám và khả năng chồng thấm của lớp sơn.Tính dính bám của lớp sơn do độ nhám bề mặt của chi tiết quyết định. Độ nhấp nhô bề mặt có được là nho quá trình phun cát làm sạch, xử lý hoá học để tẩy sạch và tạo lớp ăn chân như Crôm hoá, phôtphat hoá…. Hiện nay người ta chưa chế tạo được loại sơn đáp ứng được mọi nhu cầu trên như: bám dính, chống ăn mòn,chống thấm,tạo màu sắc…..mà giá thành lại chấp nhận được.Nên người ta thường sử dụng nhiều lớp sơn khác nhau.Mổi hệ thống sơn thường gồm ba lớp chính: Lớp lót : tác dụng chủ yếu là tạo độ bám dính Lớp trung gian : có tác dụng tăng độ bền và chống thấm Lớp mặt : tạo độ bong ,tạo màu sắc ,phần nào chống thấm và tác dụng của tia nắng và bề mặt sơn. Câu 13: Khái niệm về phương pháp bảo vệ điện hóa? Có mấy cách để bảo vệ ăn mòn điện hóa? Nêu ví dụ từng cách. Trả lời Kết cấu kim loại chỉ có thể ăn mòn điện hoá khi chúng nằm trong môi trường điện ly(nước,.. đất).khi đó bề mặt kết cấu kim loại được chia làm 2 vùng:vùng catot không xảy ra ăn mòn và vùng anot-bị ăn mòn.Các phương pháp bảo vệ điện hoá là các phương pháp giúp bảo vệ anot khỏi bị ăn mòn điện hoá. Các phương pháp bảo vệ điện hoá: bảo vệ catot bảo vệ catot là làm giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn quá trình ăn mòn kim loại nhờ phân cực catot kim loại bằng dòng điện ngoài hoặc nối chúng với một anot hi sinh. Ví dụ:khi chống ăn mòn điện hoá ở vỏ tàu người ta thường hàn them vào vỏ tàu một tấm kẽm (zn).sau một thời gian làm việc trong môi trường nước biển thì tấm kẽm bị ăn mòn còn vỏ tàu thì không sao. bảo vệ catot bằng protector kim loại cần được bảo vệ được nối với kim loại khác có thế điện cực âm hơn.kim loại có thế điện cực âm hơn đuợc gọi là anôt hi sinh hay protector.các protector thường được cấu tạo từ Zn,Ag,Mg hay các hợp kim của chúng. Ví dụ; vật liệu protector điển hình dùng để bảo vệ các công trình bằng thép là magie,kẽm,nhôm và các hợp kim của chúng. bảo vệ catot bằng dòng ngoài khi nối kim loại cần bảo vệ với catot của nguồn điện để hạ điện thế cua kim loại xuống dưới điện thế cân bằng của quá trình oxy hoá kim loại thì tốc độ ăn mòn bằng không.kim loại được bảo vệ hoàn toàn. điện thế và dòng điện sử dụng để bảo vệ hoàn toàn kết cấu được gọi là điện thế và dòng điện bảo vệ. bảo vệ anot nguyên lí bảo vệ anot khác hẳn nguyên lí bảo vệ catot.trong bảo vệ anot điện thế ăn mòn được tăng lên sao cho nó nằm trong khu vực thụ động của đồ thị pourbaix.phương pháp bảo vệ anot chỉ áp dụng với những kim loại có thể bị thụ động Câu 14: Trình bày các yếu tố ảnh hưởng tới ăn mòn ứng suất? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa. Trả lời: +) ảnh hưởng của ứng suất Ứng suất nén có tác dụng hạn chế chống ăn mòn ứng suất.Chỉ có ứng suất kéo có tác dụng thúc đẩy ăn mòn ứng suất,do đó các thùng chứa vết nứt do ăn mòn ứng suất chỉ phát triển ở mặt ngoài nơi chịu ứng suất kéo. để làm giảm tác hại của ăn mòn do ứng suất,người ta có thể tạo ứng suất nén dư ở mặt ngoài bằng phun bi hoặc phun cát. +) ảnh hưởng của thời gian Theo thời gian ăn mòn ứng suất trải qua các giai đoạn khác nhau: . Giai đoạn ủ bệnh: ở giai đoạn này chưa xảy ra điều gì, thường không xác định được thòi gian ủ bệnh dài bao lâu vì nó chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố bên trong và bên ngoài,nhưng khi kết thúc lại rất đột ngột. . Giai đoạn phát triển : ở giai đoạn này tốc độ phát triển có thể nhanh chậm khác nhau tuỳ thuộc vào môi trường, độ lớn, đặc điểm ứng suất. . thời gian ảnh hưởng tới độ lớn và sự phân bố ứng suất bên trong do đó mà ảnh hưởng đến sự ăn mòn do ứng suất. + Môi trường nhạy cảm với ứng suất Mổi vật liệu chỉ nhạy cảm với một môi trường ăn mòn , do đó ăn mòn ứng suất chỉ xuất hiện trong các môi trường mà vật liệu bị ăn mòn,hơn nữa sản phẩm của ăn mòn dễ xuất hiện và phát triển vết nứt chịu ứng suất Các môi trường nhạy cảm với ứng suất thường gặp là dung dịch muối clorua hoà tan oxy,Nước ăn được khử trùng bằng clo.trong ngành chế biến sữa sau khi xử lí ở nhiệt độ trên 50 và tiệt trùng sữa bằng clo,trong sữa tươi bao giờ củng còn một lượng nhỏ anion ,do đó các bể,thùng chế biến sữa bằng thép không gỉ austenite đều bị ăn mòn ứng suất. +) ảnh hưởng của thành phần hoá học của vật liệu Các nguyên tố hợp kim có trong thép trước tiên là niken, nguyên tố hợp kim quan trọng trong thép không gỉ austenite.khi tăng hàm lượng Ni thì tuổi thọ của chi tiết tăng.thực tế tăng hàm lượng Ni lên trên 25% thì giá thành của thép rất cao và thép trở thành hợp kim cơ sở Ni. ảnh hưỏng của cacbon nói chung làm tăng nhạy cảm của thép đối với ăn mòn ứng suất nhưng việc làm giảm hàm lượng cacbon xuống dưới 0.5- 0.21 % rất khoa và tốn kém. Các nguyên tố khác như Nb làm tăng ăn mòn ứng suất.Mo với hàm lượng dưới 1.5 % làm tăng ăn mòn ứng suất nhưng trên 4.3 % lại làm gảim ăn mòn ứng suất. Câu 15: Các biện pháp chống ăn mòn ứng suất? Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa. Trả lời: Tìm cách tạo ứng suất dư trên bề mặt vật liệu bằng cách phun bi hoặc phun cát bảo vệ catot vật liệu nhằm loại trừ khả năng phân cực anot do đó giảm nguyên nhân gây ăn mòn. thay đổi vật liệu có thể được nhu thay thế thép kh ong gỉ austenite bằng thép ferit – austenite.dùng các mac thep chứa các nguyên tố cản trở sự ăn mòn như Mo,Ni dùng chất ức chế như các hợp kim nhôm:AlZnMg.AlZnMgCu…..vv Câu 16: Trong thực tế ngành đóng tàu người ta đã áp dụng những biện pháp gì để chống ăn mòn cho vỏ tàu thép? Lấy ví dụ cụ thể Trả lời: Caùc phöông phaùp baûo veä cho caùc caáu truùc cuûa taøu döïa treân nhöõng quy luaät xaùc ñònh söï aên moøn caùc caáu truùc trong nhöõng ñieàu kieän phuïc vuï cuûa taøu. Ñieàu kieän dieãn ra söï aên moøn vaø tính quy luaät söï taùc duïng cuûa kim loaïi vôùi moâi tröôøng hoaït tính xaùc ñònh nhöõng nguyeân lyù cô baûn cuûa söï baûo veä caùc caáu truùc khoûi söï aên moøn nhö sau: Söû duïng caùc kim loaïi ñeå chuaån bò, thaønh phaàn cuûa noù, gia coâng beà maët ñaûm baûo ñoä beàn vöõng caùc caáu truùc khi vaän haønh. Caùch ly caùc caáu truùc caàn baûo veä vôùi moâi tröôøng hoaït tính: phuû moät lôùp kim loaïi, khoâng kim loaïi, nhöõng thaønh