Hợp kim - Sự ăn mòn kim loại SVIP

1. HỢP KIM

➤ Khái niệm hợp kim và việc sử dụng phổ biến hợp kim

Hợp kim là vật liệu kim loại chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại khác hoặc phi kim.

Ví dụ: Inox (thép không gỉ) là hợp kim của Fe với một số nguyên tố khác như C, Cr, Ni,...

Dụng cụ y tế làm từ thép không gỉ

➤ Một số tính chất của hợp kim

- Tính chất vật lí và tính chất cơ học của hợp kim thường khác so với các kim loại thành phần.

- Tính chất hóa học của hợp kim thường tương tự các kim loại thành phần.

- Hợp kim thường dẫn điện và dẫn nhiệt kém hơn kim loại thành phần.

- Hợp kim thường có độ cứng cao hơn, độ dẻo kém hơn so với kim loại thành phần.

- Nhiệt độ nóng chảy của hợp kim phụ thuộc vào kim loại thành phần nhưng khác so với đơn chất kim loại tạo nên nó.

➤ Thành phần, tính chất và ứng dụng một số hợp kim quan trọng của sắt và nhôm

Các hợp kim của sắt và nhôm là những nguyên - vật liệu quan trọng trong các lĩnh vực chế tạo máy móc, hàng không, xây dựng,...

2. ĂN MÒN KIM LOẠI

➤ Khái niệm ăn mòn kim loại từ sự biến đổi của một số kim loại, hợp kim trong tự nhiên

Ăn mòn kim loại là quá trình kim loại hoặc hợp kim bị phá hủy dưới tác dụng của các chất có trong môi trường, trong đó kim loại bị oxi hóa thành hợp chất có số oxi hóa cao hơn.

Ví dụ: Vỏ tàu biển bằng thép bị gỉ sau khi đi trên biển.

➤ Phân loại ăn mòn kim loại

1. Ăn mòn hóa học

Ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa - khử trực tiếp giữa kim loại với các chất oxi hóa có trong môi trường.

Ví dụ: Bộ phận thiết bị của lò đốt bị ăn mòn hóa học bởi khí oxygen.

\(3Fe\left(s\right)+2O_2\left(g\right)\overset{t^{o}}{\rarr}Fe_3O_4\left(s\right)\)

2. Ăn mòn điện hóa

Ăn mòn điện hóa là quá trình ăn mòn kim loại do có sự tạo thành pin điện.

⚡ THÍ NGHIỆM (Ăn mòn điện hóa đối với sắt)

Nhúng thanh sắt và thanh đồng vào cốc chứa dung dịch H₂SO₄ 0,5 M. Dùng dây dẫn điện nối thanh sắt và thanh đồng với đèn led.

- Trước khi nối dây dẫn, thanh sắt bị ăn mòn hóa học:

\(Fe+H_2SO_4\rarr FeSO_4+H_2\)

- Sau khi nối dây dẫn, thanh sắt bị ăn mòn điện hóa:

✽ Tại anode:

\(Fe\left(s\right)\rarr Fe^{2+}\left(aq\right)+2e\)

✽ Tại cathode:

\(2H^{+}+2e\rarr H_2\)

Điều kiện xảy ra quá trình ăn mòn điện hóa:

- Có ít nhất hai kim loại khác nhau hoặc một kim loại và một phi kim để tạo thành hai điện cực.

- Hai điện cực tiếp xúc với nhau trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua dây dẫn điện.

- Hai điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.

3. CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI

➤ Phương pháp bảo vệ bề mặt

Nguyên tắc: Dùng lớp phủ (sơn, mạ, bôi dầu,...) để cách li kim loại khỏi môi trường, hạn chế sự ăn mòn.

➤ Phương pháp điện hóa

Nguyên tắc: Nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại khác hoạt động hóa học mạnh hơn để kim loại hoạt động mạnh hơn bị ăn mòn trước, bảo vệ kim loại còn lại.

⚡ THÍ NGHIỆM (Bảo vệ sắt bằng phương pháp điện hóa)

- Ngâm một đinh sắt vào cốc chứa dung dịch NaCl.

- Ngâm một đinh sắt có quấn dây kẽm vào cốc chứa dung dịch NaCl.