Sắt tiếp xúc với hơi ẩm cùng với oxy, nó sẽ bị ăn mòn, đây là một quá trình oxy hóa liên quan đến sự mất đi các electron. Phản ứng này có tên gọi nôm na là gỉ trong đó oxit sắt ngậm nước màu nâu đỏ thường tạo ra.
Ăn mòn sắt liên quan đến sự hình thành của FeO(OH) hoặc Fe(OH)3 khi có oxy và hơi ẩm. Các yêu cầu tối thiểu cho phản ứng điện hóa này là một chất điện phân (ví dụ các hạt nước) và một môi trường có đủ oxy. Các chất ô nhiễm đẩy nhanh quá trình ăn mòn.
Sự ăn mòn của sắt xảy ra một cách tự nhiên khi sắt tinh luyện và các hợp kim của nó được chuyển đổi thành các hợp chất ổn định về mặt hóa học của sắt. đối với kim loại tinh luyện, nó là một quá trình suy thoái dần dần. Phản ứng có bản chất điện hóa hoặc hóa học.
1. Ăn mòn sắt không tạo ra màng oxit bảo vệ đáng tin cậy.
Trong khi một số kim loại quan trọng như nhôm ban đầu bị ăn mòn để tạo ra một lớp màng bảo vệ gồm các oxit kim loại, hoạt động như một rào cản hiệu quả cho chất nền bảo vệ nó khỏi bị hư hỏng thêm, sắt không tạo ra một lớp màng bảo vệ các oxit của nó. Thay vào đó, sự ăn mòn sắt dẫn đến một chất bột màu đỏ , bong tróc được gọi là gỉ, không hoạt động như một hàng rào bảo vệ ổn định chống lại sự ăn mòn thêm. Khi lớp oxit sắt ngậm nước hình thành, nó liên tục bong rat hay vì bám vào bề mặt của chất nền, điều này làm cho lớp nền dễ xảy ra các phản ứng điện hóa, hơi ẩm và các chất ô nhiễm khác.
Hình: Ăn mòn kim loại (Nguồn: Anmec)
2. Lớp oxit sắt ngậm nước không tự chữa lành
Nhôm tạo ra một màng oxit tự phục hồi có độ dày vài nano mét và tự động chữa lành khi bị gián đoạn thêm, trong khi lớp oxit sắt ngậm nước được hình thành do sự ăn mòn của kim loại sắt không tự phục hồi khi nó bị phá vỡ. Do đó các vật liệu này vẫn dễ bị ăn mòn tiếp tục trừ khi việc tiếp xúc với oxy và độ ẩm được dừng lại thông qua các phương pháp khác.
3. Loại magnetite của Oxit sắt (Fe3O4) có thể ngăn chặn sự ăn mòn thêm của các bộ phận sắt
Oxit sắt màu đen xanh được gọi là magnetit có thể tạo thành một lớp màng bảo vệ trên bề mặt sắt để bảo vệ nó khỏi bị ăn mòn thêm trong môi trường giàu oxy. Tuy nhiên, việc hình thành lớp Fe3O4 rất khó và oxit này có thể chuyển sang dạng oxit sắt khác như Fe2O3, oxit màu đỏ như của sắt, phản ứng H2O và dẫn đến sự hình thành phồng rộp và bong vảy. Điều này ảnh hưởng xấu đến sự bảo vệ được cung cấp bởi màng từ tính. Mặt khác, nhôm oxit (Al2O3) cung cấp khả năng bảo vệ chống ăn mòn ổn định mà không có nguy cơ thay đổi sự hình thành oxit.
Hình: Sự ăn mòn kim loại (Nguồn: Anmec)
4. Thép không gỉ có thể không bị ăn mòn
Thép không gỉ có chứa tối thiểu 11% crom có thể tạo thành một màng oxit crom thụ động ngăn hàm lượng sắt trong théo bị ăn mòn. Màng oxit crom cũng có khả năng tự phục hồi, do đó khả năng bảo vệ chống ăn mòn do oxit crom cung cấp là ổn định và bền
5.Thép thường dễ bị ăn mòn hơn sắt nguyên chất
Ăn mòn là một phản ứng điện hóa ghép nối giữa một cực dương và một hoặc nhiều cực âm. Trong thép cacbon có thể có hai hoặc nhiều pha; một trong các pha sẽ đóng vai trò là cực dương và các pha kia hoạt động như các cực âm. Ăn mòn như một phản ứng oxy hóa diễn ra ở cực dương.
Sắt nguyên chất có khả năng chống oxy hóa – ăn mòn tốt hơn, nhưng không đủ khả năng chống lại các hoạt chất hoạt tính. So với sắt rèn, sắt nguyên chất về cơ bản có khả năng chống ăn mòn cao hơn đáng kể, do cấu trúc đồng nhất của nó bị gỉ ở bề mặt ngoài, trong khi sắt ràn với cấu trúc nhiều lớp tạo ra các lớp gỉ ở giữa các lớp của nó.
Kim loại sắt có độ tinh khiết cao có thể không bị ăn mòn trong môi trường phòng thí nghiệm trong nhiều năm. Tuy nhiên, trong môi trường nhiễm mặn hoặc môi trường công nghiệp ô nhiễm, sắt nguyên chất có khả năng chống ăn mòn kém.
Nguy cơ ăn mòn cũng phụ thuộc vào mức độ ngâm của bề mặt kim loại. Nếu các bề mặt được ngâm nước liên tục và hoàn toàn thì tốc độ ăn mòn là tối thiểu và khả năng chống ăn mòn là tối đa. Nếu việc ngâm một phần và thay đổi theo chu kỳ trong đó một số bộ phận tiếp xúc với không khí theo chu kỳ, thì nguy cơ ăn mòn và tốc độ ăn mòn có thể tăng lên.
6. Khả năng chống ăn mòn của gang phụ thuộc vào các yếu tố hợp kim của nó
Bằng cách lựa chọn sự kết hợp chính xác của các nguyên tố hợp kim, khả năng chống ăn mòn của gang có thể được tối ưu hóa cho các môi trường hoạt động cụ thể. Molypden, đồng, crom, niken và silic là một số nguyên tố hợp kim quan trọng.
Molypden làm tăng thêm độ bền cơ học của gang và làm tăng đáng kể khả năng chống ăn mòn đối với axit clohydric. Khoảng 4% molypden được thêm vào gang để tăng cường các đặc tính này.
Một lượng nhỏ đồng được thêm vào gang làm tăng khả năng chống ăn mòn của nó đối với các axit như axit clohydric và axit sunfuric.
Một crom Ngoài ra tỷ lệ phần trăm nhỏ hơn giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn nước mặn. Tỷ lệ phần trăm cao hơn (lên đến 30%) ảnh hưởng xấu đến độ dẻo , nhưng giúp tăng khả năng chống ăn mòn của kim loại đối với axit nitric.
Hàm lượng silic cải thiện khả năng chống ăn mòn của gang một chút trong khi tỷ lệ này là dưới 14%. Trên mức này, khả năng chống ăn mòn được cải thiện rất nhiều, thường là ở độ dẻo, độ bền cơ học và khả năng gia công.
Khả năng chống ăn mòn của gang có hàm lượng hợp kim thấp có thể được cải thiện bằng cách áp dụng các lớp phủ.
Hình: Băng keo chống ăn mòn kim loại (Nguồn: Anmec.vn)
7. Thép cacbon thấp có khả năng chống ăn mòn tốt hơn thép cacbon cao và thép cacbon trung bình
Thép nhẹ thép cacbon thấp với phần trăm cacbon trên 0,08 và dưới 0,28) thường được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu chống ăn mòn. Khả năng chống ăn mòn của nó được cải thiện bằng cách xử lý bề mặt như sơn phủ. Độ ẩm và oxy trong môi trường gây ra sự tấn công ban đầu của sự ăn mòn đối với thép nhẹ. Nếu thép nhẹ được ngâm hoàn toàn trong nước chuyển động, nó sẽ ăn mòn nhanh hơn so với khi ngâm trong nước tĩnh (tĩnh).
Tỷ lệ ăn mòn của thép cacbon thấp tăng lên do các chất ô nhiễm công nghiệp, độ ẩm xung quanh và môi trường biển. Sự ăn mòn bê tông thường được giảm thiểu bằng cách thực hiện kỹ thuật bảo vệ catot . (Khám phá các kỹ thuật khác trong bài viết Khắc phục và ngăn ngừa ăn mòn .) Thép nhẹ được sử dụng trong tàu thủy, cầu đường bộ, cầu đường sắt và các tòa nhà thương mại có thể được làm bền và chống ăn mòn bằng cách lựa chọn cẩn thận một lớp phủ bảo vệ thích hợp và hệ thống bảo vệ catốt.
8. Có thể ngăn ngừa ăn mòn sắt
Một số phương pháp chống ăn mòn sắt phổ biến bao gồm:
- Các lớp bảo vệ
Dùng lớp băng keo chống ăn mòn Xunda kết hợp cùng sơn lót Bitum để tạo lớp màng ngăn bảo vệ đường ống kim loại hiệu quả. Lớp băng keo làm bằng cao su sẽ giúp bảo vệ kim loại hiệu quả trong khoảng thời gian dài, giúp dự án tiết kiệm chi phí bảo hành.
- Lớp phủ kim loại hy sinh
Nếu một lớp phủ kẽm được áp dụng trên bề mặt sắt, trước tiên kẽm sẽ bị ăn mòn (ôxy hóa) và bảo vệ bề mặt bên dưới. Quá trình này được gọi là mạ kẽm . Kẽm hoạt động hơn so với kim loại đen.
- Thổi
Quá trình này tạo ra một lớp màng magnetit (một oxit màu xanh đen của sắt) trên bề mặt sắt. Súng thường được bảo vệ khỏi bị ăn mòn bằng cách hàn . Ngoài lớp phủ magnetite, súng cầm tay được bôi dầu tốt.
- Phương pháp bảo vệ catốt
Phương pháp này làm giảm tốc độ ăn mòn bề mặt kim loại bằng cách biến nó trở thành cực âm trong mạch tế bào điện hóa, trong đó kim loại hy sinh (ví dụ, kẽm) được nối làm cực dương . Nếu dòng điện mạ bị động không đủ, giống như khi bảo vệ các cấu trúc lớn, một nguồn dòng điện một chiều riêng biệt được kết nối với hệ thống bảo vệ catốt. Do đó, hệ thống bảo vệ catốt cung cấp các điện tử cần thiết cho chất nền của kim loại đen để biến nó trở thành catốt so với anốt hy sinh được cung cấp trong hệ thống.
