Hình ảnh các bề mặt kim loại bị ăn mòn luôn khiến chúng ta lo lắng. Nhưng bạn có biết rằng kim loại cũng có khả năng tự bảo vệ mình không? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về trạng thái thụ động của kim loại và cách bảo vệ anod.
Mục lục
Trạng thái thụ động: Tính chất bảo vệ tự nhiên của kim loại
Trạng thái thụ động của kim loại là trạng thái tự nhiên mà trên bề mặt của nó hình thành một lớp màng mỏng bảo vệ trong dung dịch ăn mòn. Lớp màng này được hình thành do quá trình oxy hóa. Khi kim loại ở trạng thái thụ động, điện thế điện cực của nó chuyển về phía dương hơn và tốc độ ăn mòn giảm nhanh.
Trạng thái thụ động này được phát hiện vào năm 1738 bởi nhà khoa học Mikhail Lomonosov và sau đó được phát triển bởi Michael Faraday. Faraday nghiên cứu về sự ăn mòn của sắt trong dung dịch axit nitric. Quá trình ăn mòn có thể đo bằng tốc độ ăn mòn (g/m2.h), và nó được biểu diễn dưới dạng biểu đồ.
Cách chuyển kim loại vào trạng thái thụ động
Có hai cách để chuyển kim loại vào trạng thái thụ động:
Phương pháp phân cực anod
Bằng cách sử dụng dòng điện ngoại vi, kim loại có thể bị phân cực anod và chuyển vào trạng thái thụ động.
Nhúng vào dung dịch điện li thích hợp
Kim loại cũng có thể bị thụ động bằng cách nhúng nó vào dung dịch điện li có chứa cấu tử thích hợp. Khi cấu tử oxy hóa của hệ oxy hóa khử có điện thế cân bằng dương hơn, kim loại sẽ bị thụ động.
Bảo vệ anod: Bảo vệ tự nhiên cho kim loại
Có nhiều trường hợp kim loại bị thụ động có thể nâng cao độ bền của chúng thông qua bảo vệ anod. Để thực hiện điều này, ta có thể nối kim loại cần bảo vệ với nguồn điện một chiều hoặc với một kim loại có điện thế điện cực dương hơn. Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp bảo vệ anod còn nhiều hạn chế và chỉ hữu ích trong một số môi trường nhất định.
Để bảo vệ anod hiệu quả, các điều kiện sau cần được tuân thủ:
- Kim loại cần bảo vệ phải có khả năng thụ động khi phân cực anod.
- Dòng điện phải được duy trì để đảm bảo độ bền ăn mòn cao và tiêu hao năng lượng ít.
- Đảm bảo sự duy trì dòng điện thường xuyên trong quá trình bảo vệ anod.
- Điện thế hiệu quả phải đủ lớn.
Tuy nhiên, bảo vệ anod còn gặp một số khó khăn như: không thể áp dụng cho phần kim loại không tiếp xúc với dung dịch, yêu cầu dụng cụ khống chế điện thế và duy trì dòng điện, khó khăn trong việc bảo vệ cho các đường ống dẫn dài, và đòi hỏi ổn áp để điện thế điện cực không vượt quá mức an mòn.
Dù vậy, bảo vệ anod vẫn là phương pháp hiệu quả để tăng độ bền của các loại kim loại như thép cacbon, thép không gỉ và titan trong một số môi trường nhất định.
