CƠ SỞ KHOA HỌC VẬT LIỆU
ThS. Nguyễn Ngọc Trí Huỳnh 6/2016
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
THẾ ĐIỆN CỰC
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
Phương trình Nernst mô tả thế điện cực ở 25oC:
• Cion: là nồng độ ion trong dung dịch (M).
Trong đó:
• E0: là thế điện cực chuẩn của dung dịch 1M (V).
• n: là điện tích của ion.
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
• Giả sử dung dịch 1000g nước chứa 1g Cu2+ ở 25oC.
• Biết thế điện cực chuẩn E0 = 0,34V và khối lượng mol
của đồng M = 63,54g/mol.
• Tính thế điện cực của đồng.
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
• Ta biết rằng dung dịch 1M của Cu2+ thu được từ 1mol
• Cu2+ trong 1000g H2O. Suy ra nồng độ của dung dịch chứa 1g Cu2+ bằng:
• Từ phương trình Nernst, với n = 2, E0 = +0,34V, ta có:
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
TỐC ĐỘ ĂN MÒN
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
Phương trình Faraday định lượng vật liệu được mạ lên cathode hoặc bị mòn đi ở anode:
I: là dòng điện (A).
Trong đó: • w: là lượng vật liệu bám vào hoặc mất đi ở điện cực (g) • • M: là nguyên tử lượng (g/mol). • t: là thời gian (s). • n: là điện tích của ion. • F: là hằng số Faraday (96500C).
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
Phương trình Faraday định lượng vật liệu được mạ lên cathode hoặc bị mòn đi ở anode.
• Với diện tích bề mặt điện cực là A (cm2):
• Mật độ dòng điện i = I/A:
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
• Cần mạ một lớp đồng dày 0,1cm lên bề mặt một
cathode có diện tích 1cmx1cm.
• Biết đồng có khối lượng riêng bằng 8,93g/cm3 và khối
• Thiết kế quá trình (dòng điện, thời gian mạ).
lượng mol bằng 63,54g/mol.
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
• Diện tích bề mặt cathode cần mạ A = 1cm2. • Với lớp đồng dày 1cm, ta có thể tích đồng:
• Khối lượng đồng:
• Từ phương trình Faraday, ta có:
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
Dòng điện
Thời gian
0,1A 1,0A 10,0A 100,0A 27,124s = 7,5h 2,712s = 45,2h 271,2s = 4,5 phút 27,12s = 0,45 phút
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
• Nhúng sâu 20cm một thanh sắt 10cmx10cm trong một
dung dịch ăn mòn.
• Sau 4 tuần, khối lượng thanh sắt giảm 70g.
• Tính dòng và mật độ dòng ăn mòn.
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
• Tổng thời gian của quá trình ăn mòn:
• Từ phương trình Faraday, n = 2, M = 55,847g/mol, ta có:
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
• Mật độ dòng điện:
4x(10x20)
1x(10x10)
• Tổng diện tích thanh sắt bị ăn mòn:
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
• Giả sử một pin ăn mòn đồng-kẽm có mật độ dòng điện
qua cathode là 0,05A/cm2.
• Diện tích của 2 điện cực đồng và kẽm đều là 100cm2.
• Biết khối lượng mol của kẽm bằng 65,38g/mol.
• Tính dòng và mật độ dòng ăn mòn của điện cực kẽm.
• Tính lượng kẽm mất đi trong mỗi giờ.
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
• Dòng ăn mòn:
• Dòng ăn mòn bằng nhau tại mọi điểm trong pin. • Suy ra mật độ dòng của kẽm:
• Từ phương trình Faraday, n = 2, M = 65,38g/mol, ta có:
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
Tại anode (ferrite):
Tại cathode (cementite):
Vi pin (microgalvanic) trong thép (ferrite là anode so với cementite)
ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU
Biên hạt có năng lượng cao hơn (anode)
Các ion
Hạt bên trong có năng lượng thấp hơn (cathode)
