Ăn mòn hóa học là gì? Những biện pháp chống ăn mòn

Chu Văn An

Nội dung bài viết

Ăn mòn hóa học là hiện tượng phổ biến ảnh hưởng đến mọi mặt của đời sống và công nghiệp. Hiện tượng này xảy ra khi một vật liệu, thường là kim loại, bị phá hủy do phản ứng hóa học với môi trường xung quanh. Hiểu được cơ chế và kiểm soát sự ăn mòn giúp chúng ta bảo vệ tài sản và đảm bảo an toàn trong nhiều lĩnh vực.

1. Bản chất ăn mòn hóa học

Ăn mòn hóa học là quá trình xảy ra các phản ứng hóa học hoặc điện hóa giữa bề mặt kim loại và môi trường. Điều này dẫn đến sự suy giảm các tính chất cơ, lý hoặc hóa học của vật liệu. Một ví dụ quen thuộc là sự rỉ sét của sắt khi tiếp xúc với oxy và hơi ẩm trong không khí.

Bản chất của ăn mòn hóa học:

Đó là phản ứng tự nhiên không thể tránh khỏi.
Thường xảy ra ở bề mặt tiếp xúc giữa kim loại và môi trường.
Có thể làm giảm tuổi thọ của vật liệu và gây tổn thất kinh tế lớn.

an-mon-hoa-hốc

2. Nguyên nhân ăn mòn hóa học

Ăn mòn hóa học bị chi phối bởi nhiều yếu tố, bao gồm:

Yếu tố môi trường

Nước: Là chất xúc tác chính trong quá trình ăn mòn.
Oxy: Phản ứng oxy hóa tạo ra một lớp rỉ sét trên kim loại.
CO₂: Tạo điều kiện cho phản ứng axit cacbonic gây ăn mòn.
pH: Môi trường có tính axit hoặc kiềm cao đều làm tăng tốc độ ăn mòn.
Nhiệt độ: Nhiệt độ cao đẩy nhanh tốc độ phản ứng hóa học.

Xem thêm Ô nhiễm nước - Yếu tố gây hậu quả nghiêm trọng đến sức khỏe và môi trường

Tác động của con người

Ô nhiễm môi trường do khí thải công nghiệp.
Sử dụng không kiểm soát các hóa chất mạnh.
Lựa chọn vật liệu không phù hợp trong thiết kế.

3. Cách phòng ngừa và kiểm soát ăn mòn hóa học

3.1. Sử dụng vật liệu chống ăn mòn

Thép không gỉ: Là loại thép có chứa hàm lượng lớn crom, tạo nên lớp oxit bảo vệ trên bề mặt kim loại, chống ăn mòn.

Hợp kim nhôm-magiê: Những hợp kim này rất bền và có khả năng chống ăn mòn tự nhiên.

Vật liệu phi kim loại: Các vật liệu như nhựa, composite, cao su thường không bị ăn mòn và được dùng để thay thế kim loại trong môi trường khắc nghiệt.

vat-lieu-chong-an-mon

Vật liệu chống ăn mòn

3.2. Bảo vệ bề mặt

Bảo vệ bề mặt kim loại là một trong những phương pháp phổ biến nhất để ngăn ngừa ăn mòn hóa học. Các kỹ thuật bao gồm:

Thi công sơn chống gỉ: Lớp sơn tạo nên rào cản vật lý ngăn cách kim loại với môi trường. Sơn epoxy, urethane và chứa kẽm được sử dụng phổ biến trong công nghiệp.

Sử dụng lớp phủ polymer hoặc cao su: Đặc biệt hữu ích trong môi trường có tính axit hoặc kiềm mạnh, chẳng hạn như nhà máy hóa chất.

Mạ kim loại: Mạ kẽm (galvanize): Lớp kẽm bảo vệ kim loại khỏi quá trình oxy hóa. Mạ niken hoặc crom: Tăng khả năng chống ăn mòn và nâng cao tính thẩm mỹ.

Xem thêm Dung môi Diethanolamine (DAE) là gì và ứng dụng trong cuộc sống

son-phu-chong-an-mon

Bảo vệ bề mặt bằng lớp phủ chống ăn mòn

3.3. Sử dụng chất ức chế ăn mòn

Chất ức chế ăn mòn là các hợp chất hóa học được thêm vào môi trường để làm chậm quá trình ăn mòn. Các loại phổ biến bao gồm:

Chất ức chế gốc hữu cơ: Tạo màng bảo vệ trên bề mặt kim loại.

Chất ức chế gốc vô cơ: Điều chỉnh pH hoặc phản ứng với các ion ăn mòn để ngăn ngừa sự phá hủy.

4. So sánh ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa

Tiêu chuẩn	Ăn mòn hóa học	Ăn mòn điện hóa
Định nghĩa	Là hiện tượng kim loại bị phá hủy do phản ứng hóa học trực tiếp với các chất trong môi trường (không có dòng điện).	Đó là hiện tượng ăn mòn kim loại xảy ra khi dòng điện được hình thành do phản ứng điện hóa trong môi trường dẫn điện.
Cơ chế	Phản ứng giữa kim loại và khí hoặc chất lỏng như oxy, hơi nước hoặc axit.	Liên quan đến hiệu điện thế giữa hai vùng trên cùng một kim loại hoặc giữa hai kim loại khác nhau.
Điều kiện xảy ra	– Không cần có sự hiện diện của chất điện phân. – Xảy ra ở môi trường khô hoặc ẩm ướt.	– Cần có chất điện giải (nước, dung dịch muối, axit, kiềm). – Cần hai kim loại khác nhau hoặc bề mặt không đồng nhất.
Ví dụ phản hồi	– Sắt tác dụng với oxi và nước: 4Fe + 3O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃ (rỉ sét).	– Sắt trong dung dịch muối: Fe (cực dương) bị oxy hóa, còn oxy hoặc kim loại khác bị khử ở cực âm.
Vùng phản ứng	Phản ứng xảy ra đồng đều trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc.	Phản ứng xảy ra cục bộ ở hai khu vực: – Anode: Kim loại bị oxy hóa. – Catot: Xảy ra phản ứng khử.
Yếu tố môi trường	– Oxy, CO₂, axit hoặc khí ăn mòn. – Không cần môi trường dẫn điện.	– Chất điện giải (như nước biển, dung dịch muối, axit). – Cần có môi trường dẫn điện để tạo ra dòng ion.
Ví dụ thực tế	– Đồng bị oxy hóa trong không khí ẩm tạo thành lớp gỉ đồng màu xanh lá cây (CuCO₃·Cu(OH)₂).	– Tàu bị ăn mòn trong nước biển do tiếp xúc giữa sắt và kẽm.
Làm thế nào để kiểm soát	– Sử dụng vật liệu chịu hóa chất. – Bảo vệ bề mặt bằng lớp phủ như sơn hoặc polyme.	– Sử dụng phương pháp bảo vệ catôt. – Mạ kim loại hoặc bổ sung chất ức chế ăn mòn.

Xem thêm Cảm biến nhiệt độ là gì? Một số vấn đề cần lưu ý khi sử dụng cảm biến nhiệt độ

5. Câu hỏi thường gặp

Ăn mòn hóa học khác với ăn mòn vật lý như thế nào? Ăn mòn hóa học liên quan đến phản ứng hóa học, trong khi ăn mòn vật lý chỉ là hư hỏng cơ học.
Vì sao kim loại dễ bị ăn mòn? Vì kim loại dễ bị mất electron trong các phản ứng hóa học.
Làm thế nào để giảm sự ăn mòn trong công nghiệp? Sử dụng vật liệu chống ăn mòn và kiểm soát môi trường.
Có vật liệu nào có khả năng chống ăn mòn không? Không có vật liệu nào có khả năng miễn dịch hoàn toàn, nhưng thép không gỉ và các hợp kim đặc biệt có khả năng chống ăn mòn cao.
Ăn mòn có tác dụng gì đối với môi trường? Nó gây ô nhiễm do rỉ sét và các sản phẩm phụ của quá trình ăn mòn.
Công nghệ mới nhất về chống ăn mòn là gì? Vật liệu tự phục hồi và hệ thống giám sát thông minh.

Hóa Chất