Bài giảng vật liệu học - Chương 6: Tính chất hóa học

Ăn mòn hoá học là sự phá huỷ của kim loạido phản ứng hoá học giữa kim loại với các chất khí (chứa O2, Cl2, SO2 …) của môitrường xung quanh
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng vật liệu học - Chương 6: Tính chất hóa họcVẬT LIỆU HỌCTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 1 Chương 6 Tính chất hóa học6.1.Sự ăn mòn của vật liệu kim loại6.2.Sự ăn mòn của vật liệu vô cơ6.3.Sự thoái hoá (hoá già) của vật liệu hữu cơTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 2 6.1.Sự ăn mòn của vật liệu kim loại6.1.1.Khái niệm6.1.2.Ăn mòn hoá6.1.3.Ăn mòn điện hoá6.1.4.Tốc độ ăn mònTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 3 6.1.1.Khái niệm Xác định mối quan hệ t/d hóa học  Vật liệuTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 4 6.1.2.Ăn mòn hoá học Ăn mòn hoá học là sự phá huỷ của kim loại do phản ứng hoá học giữa kim loại với các chất khí (chứa O2, Cl2, SO2 …) của môi trường xung quanhTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 5 6.1.2.1.Cơ chế ăn mòn hoá học Kim loai Oxyt (Me) (MemOmn/2) ne O2- O2(hp) O2 Men+ Me Men+ + ne- 1/2O2 + 2e O2-Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 6 • Khuếch tán O2 và hấp phụ lên bề mặt • Phản ứng oxy hoá-khử n+ -P/u oxy hoá : Me − ne = Me 1 2− -P/u khử : O2 + 2e = O 2 mn P/u tổng : mMe + O2 = Mem Omn 4 2 • Kết tinh: sinh mầm MeO và phát triển thành lớp oxyt trên bề mặt kim loạiTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 7 6.1.2.2.Điều kiện ăn mòn hoá học ∆GT = ∆GT + RT ln K = ∆GT + RT ln o o [ MemOmn / 2 ] [ Me] [ PO ] m mn / 4 2 1 ∆GT = ∆G + RT ln o ∆GT = 0 T [P ] O2 mn / 4 1 1∆G = − RT ln o = − RT ln K cb = − RT ln T [P ] O2 mn / 4 [P ] O2 cb 1 1∆G < 0 o T Kcb >1 > PO2 > PO2 ( cb ) PO2 ( cb ) PO2 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 8 6.1.2.3.Yếu tố ảnh hưởng ăn mòn hoá học Nhiệt độ : T-cao → ↑Ăn mòn  Oxy của môi trưởng : ↑O2 → ↑Ăn mòn Cấu trúc của màng oxyt kim loại V0 xyt M oxyt nA M oxyt d Me ε= = : = VMe d oxyt d Me nAd oxytε > 1: màng sít, bảo vệ ăn mòn tốt ( Cu, Al..)ε < 1: màng xốp, bảo vệ ăn mòn kém ( kiềm, kiềm thổ) ε >> 1: ứng suất dư → Nứt Hồng bảo vệ ăn món kém9 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn → 6.1.3.Ăn mòn điện hoá Ăn mòn điện hoá là sự phá huỷ của vật liệu kim loại trong môi trường chất điện ly, trong đó có phát sinh dòng điện.Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 10 6.1.3.1.Cơ chế ăn mòn điện hoá H2O Ox + ne Red Anot Catot Me Men+ + neTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 11• Khuếch tán & hấp phụ chất điện ly• Phản ứng điện hoá -P/u anot : Me → Men+ + ne -P/u catot : Ox + ne → Red ------------------------------------- Cộng : Me + Ox → Men+ + Red Ox-chất oxy hoá : H+, O2 , Me1n1+ e -Quá trình dẫn điện: Anot Catot I• Men+→ dung dịch hoặc tạo thành gỉ Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 12 Ví dụ: ăn mòn của sắtTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 13 Ví dụ: ăn mòn của sắt Môi trường nước chứa axit có oxy hoà tan• Q.trình anốt: Fe → Fe2+ + 2e• Q.trình catot: O2 + 4H+ + 4e → 2H2O ---------------------------------------------------------- Cộng : 2Fe + O2 + 4H+ → 2Fe2+ +2H2O e• Qúa trình dẫn điện : Anốt I Catot Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 14 Ví dụ: ăn mòn của sắt Môi trường trung tính có oxy hoà tan• Q.trình anốt: Fe → Fe2+ + 2e• Q.trình catot: O2 + 2H2O + 4e → 4OH- -------------------------------------------------------------------- Cộng : Fe + O2 + 2H2O → Fe(OH)2 2Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O → 2Fe(OH)3 e• Qúa trình dẫn điện : Anốt I Catot Tháng 02.2006 ...