Language
Country/Area
No result found
Tại sao một số hợp kim dễ bị ăn mòn hơn trong clorua? Khoa học đằng sau điều này là gì?
Trong thế giới ăn mòn kim loại, ăn mòn rỗ là dạng ăn mòn cực kỳ cục bộ, thường tạo ra các lỗ nhỏ ngẫu nhiên trên bề mặt kim loại. Động lực đằng sau hiện tượng này xuất phát từ sự phá hủy lớp màng thụ động bảo vệ bề mặt kim loại. Khu vực nhỏ này trở thành cực dương và trải qua các phản ứng oxy hóa, trong khi các khu vực khác trở thành cực âm và trải qua các phản ứng khử, dẫn đến phản ứng pin rất cục bộ. Điều này khiến sự ăn mòn xâm nhập sâu vào kim loại, trong khi sự khuếch tán ion bị hạn chế.
Theo Frankel (1998), sự phát triển của ăn mòn rỗ có thể được chia thành ba bước liên tiếp: đầu tiên là phá hủy lớp màng bảo vệ, tiếp theo là sự phát triển của các điểm không ổn định và cuối cùng là hình thành các rỗ lớn ổn định.
Trong môi trường tự nhiên, clorua và các anion phản ứng khác như sunfat hoặc iodide có thể đẩy nhanh quá trình này. Nhiều hợp kim, chẳng hạn như thép không gỉ và hợp kim niken, mặc dù có khả năng chống ăn mòn tốt trong điều kiện bình thường, nhưng có thể bị hỏng khi có clorua, dẫn đến ăn mòn rỗ sớm.
Cơ chế rỗ
Sự hình thành rỗ có thể được xem như một quá trình gồm hai bước: hình thành hạt và phát triển. Lớp bảo vệ giữa lớp nền kim loại và chất lỏng ăn mòn thường có hiệu quả trong việc ngăn ngừa sự ăn mòn do sự hiện diện của lớp oxit. Tuy nhiên, khi lớp màng bảo vệ bị hư hỏng cục bộ, khu vực này sẽ trở thành cực dương và bề mặt kim loại xung quanh sẽ trở thành cực âm. Kim loại ở khu vực cực dương bắt đầu bị oxy hóa, tạo thành các lỗ rỗ.
Quá trình phát triển của quá trình khắc được coi là một quá trình tự xúc tác. Sự tách biệt giữa cực dương và cực âm tạo ra một gradient điện thế đẩy các anion phản ứng (như clorua) vào các lỗ rỗ, mà theo Hiệp hội Kim loại Hoa Kỳ thì đây chính là nguyên nhân gốc rễ gây ra hiện tượng rỗ.
Clorid và vai trò của các yếu tố môi trường
Clouride là một trong những tác nhân chính gây ra hiện tượng ăn mòn rỗ ở nhiều loại hợp kim. Khi kim loại (như thép không gỉ) tiếp xúc với môi trường clorua, các anion này có thể xâm nhập vào lớp màng bảo vệ và làm suy yếu tác dụng bảo vệ của nó. Ngoài ra, khi môi trường vẫn còn nước có hàm lượng oxy hòa tan thấp hoặc clorua có hoạt tính nuôi trồng thủy sản thì nguy cơ ăn mòn rỗ sẽ tăng cao.
Ví dụ, thép cacbon không tạo thành lớp oxit thụ động trong môi trường có giá trị pH dưới 10 và việc bổ sung clorua sẽ gây ra sự ăn mòn đồng đều, nhưng tình trạng này biến mất ở giá trị pH trên 10.
Cách ngăn ngừa rỗ
Các chất bảo quản công nghiệp thường được sử dụng như cromat và nitrit có thể khôi phục hiệu quả tính thụ động của bề mặt kim loại và giảm nguy cơ ăn mòn rỗ. Bằng cách kiểm soát tỷ lệ thành phần hóa học, khả năng chống ăn mòn của hợp kim cũng có thể được cải thiện. Tuy nhiên, nếu không có chất ức chế ăn mòn cần thiết, các anot cục bộ có thể hình thành, làm trầm trọng thêm tình trạng ăn mòn.
Bài học từ những dự án thất bạiTrong các dự án kỹ thuật, hậu quả của hiện tượng ăn mòn rỗ có thể cực kỳ nghiêm trọng. Năm 1992, một vụ rò rỉ xăng đã phá hủy nhiều km đường phố ở Guadalajara, Mexico. Nguyên nhân của thảm kịch này là do một điểm ăn mòn duy nhất trên đường ống kim loại. Có thể nói, việc hiểu biết và phòng ngừa ăn mòn rỗ kim loại chính là chìa khóa để phòng ngừa những thảm họa tiềm ẩn.
Trong môi trường công nghiệp ngày càng phức tạp, làm thế nào chúng ta có thể ngăn ngừa và kiểm soát hiệu quả vấn đề hợp kim dễ bị ăn mòn trong clorua?
