Ăn mòn kim loại là quá trình phá hủy kim loại do tác dụng của môi trường xung quanh, bao gồm ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa. Ăn mòn điện hóa xảy ra khi kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện li, tạo thành pin điện hóa và gây ra sự ăn mòn.
Để hiểu rõ hơn về quá trình này, chúng ta hãy xem xét trường hợp cụ thể: Nếu Vật Làm Bằng Hợp Kim Fe-zn Bị ăn Mòn điện Hoá Thì Trong Quá Trình ăn Mòn sẽ diễn ra như thế nào?
Ăn mòn điện hóa hợp kim Fe-Zn
Trong hợp kim Fe-Zn, kẽm (Zn) có tính khử mạnh hơn sắt (Fe). Do đó, khi hợp kim này tiếp xúc với môi trường điện li (như nước biển, dung dịch axit, hoặc đơn giản là không khí ẩm), kẽm sẽ đóng vai trò là cực âm (anot) và sắt đóng vai trò là cực dương (catot).
Quá trình xảy ra tại các điện cực:
-
Tại anot (Zn): Kẽm bị oxi hóa, nhường electron và tan vào dung dịch dưới dạng ion Zn2+.
Zn → Zn2+ + 2e- -
Tại catot (Fe): Các electron do kẽm nhường sẽ di chuyển đến bề mặt sắt. Tại đây, các ion H+ (trong môi trường axit) hoặc O2 (trong môi trường trung tính hoặc kiềm) sẽ nhận electron và bị khử.
Trong môi trường axit:
2H+ + 2e- → H2Trong môi trường trung tính hoặc kiềm:
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
Kết quả của quá trình:
Kẽm bị ăn mòn dần, còn sắt được bảo vệ. Đây chính là nguyên tắc bảo vệ catot, trong đó kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ bị ăn mòn để bảo vệ kim loại có tính khử yếu hơn. Ứng dụng của nguyên tắc này thường thấy trong việc mạ kẽm lên các vật dụng bằng sắt thép (tôn mạ kẽm) để chống ăn mòn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn điện hóa:
- Thành phần của hợp kim: Hàm lượng kẽm trong hợp kim càng cao, khả năng bảo vệ sắt càng tốt.
- Môi trường: Môi trường càng chứa nhiều chất điện li (axit, muối) thì tốc độ ăn mòn càng nhanh.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ cao thường làm tăng tốc độ ăn mòn.
Ứng dụng thực tế:
Việc hiểu rõ về cơ chế ăn mòn điện hóa của hợp kim Fe-Zn có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu và áp dụng các biện pháp bảo vệ kim loại trong các công trình xây dựng, công nghiệp và đời sống hàng ngày. Ví dụ, trong xây dựng, tôn mạ kẽm được sử dụng rộng rãi để làm mái nhà, vách ngăn, giúp tăng độ bền và tuổi thọ của công trình. Trong công nghiệp đóng tàu, người ta cũng sử dụng các tấm kẽm gắn vào vỏ tàu (phần chìm dưới nước) để bảo vệ vỏ tàu khỏi bị ăn mòn.