Ăn mòn và Điện phân
Ăn mòn và điện phân là các quá trình điện hóa ứng dụng trong đó kim loại hòa tan hoặc được lắng đọng thông qua các phản ứng điện cực, chi phối sự xuống cấp vật liệu và công nghệ mạ kim loại.
Definition
Nhánh điện hóa học ứng dụng liên quan đến sự hòa tan điện hóa của kim loại (ăn mòn) và sự lắng đọng điện hóa của chúng (mạ điện), cùng với các màng bề mặt và các phương pháp kiểm soát chúng.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm điện hóa học của tương tác kim loại–môi trường: sự ăn mòn tự phát của kim loại thông qua hòa tan anot và khử catot kết hợp, sự lắng đọng kim loại có chủ đích bằng mạ điện, sự hình thành màng thụ động và lớp phủ bảo vệ, và các chiến lược bảo vệ chống ăn mòn. Nó liên kết sự ổn định nhiệt động lực học, động học điện cực và hóa học bề mặt với thực tiễn kỹ thuật.
Sub-topics
Core questions
- Các phản ứng anot và catot kết hợp thúc đẩy sự ăn mòn tự phát của kim loại như thế nào?
- Kim loại được lắng đọng một cách có kiểm soát bằng cách cho dòng điện đi qua chất điện phân như thế nào?
- Các màng thụ động và lớp phủ làm chậm hoặc ngăn chặn sự ăn mòn như thế nào?
- Những yếu tố nhiệt động lực học và động học nào quyết định liệu kim loại có bị ăn mòn hay vẫn được bảo vệ?
Key theories
- Lý thuyết thế hỗn hợp của ăn mòn
- Một kim loại bị ăn mòn tự do đạt đến một thế ăn mòn nơi tốc độ hòa tan kim loại anot và khử catot (của oxy hoặc proton) bằng nhau; dòng điện ăn mòn này thiết lập tốc độ mất kim loại.
- Kiểm soát lắng đọng theo định luật Faraday
- Trong điện phân, lượng kim loại lắng đọng được điều chỉnh bởi các định luật Faraday, trong khi sự tạo mầm, phát triển và các chất phụ gia kiểm soát hình thái, độ bám dính và chất lượng của lớp phủ.
Clinical relevance
Ăn mòn gây ra những tổn thất kinh tế và an toàn to lớn trong cơ sở hạ tầng, giao thông vận tải và công nghiệp, trong khi điện phân cho phép tạo ra các lớp phủ bảo vệ và trang trí, các kết nối điện tử và điện phân kim loại; việc kiểm soát các quá trình này là trọng tâm của kỹ thuật vật liệu và sử dụng tài nguyên.
History
Các định luật điện phân của Faraday (những năm 1830) đã định lượng sự lắng đọng và hòa tan; Evans đã xác định ăn mòn là một quá trình điện hóa vào đầu thế kỷ 20, và các biểu đồ thế–pH của Pourbaix (những năm 1940–1960) đã lập bản đồ các miền ổn định nhiệt động lực học của kim loại.
Key figures
- Marcel Pourbaix
- Ulick R. Evans
- Michael Faraday
Related topics
Seminal works
- jones1996
- paunovic2006
- bard2001
Frequently asked questions
- Ăn mòn có phải chỉ là gỉ sét không?
- Gỉ sét là sự ăn mòn cụ thể của sắt và thép; ăn mòn rộng hơn là sự xuống cấp điện hóa của bất kỳ kim loại nào thông qua các phản ứng oxy hóa và khử kết hợp với môi trường của nó.
- Điện phân là quá trình ngược lại của ăn mòn như thế nào?
- Ăn mòn là sự hòa tan anot tự phát của kim loại thành ion, trong khi điện phân sử dụng dòng điện áp dụng để khử các ion kim loại trở lại bề mặt; cả hai đều được điều chỉnh bởi cùng một phản ứng điện cực và các định luật Faraday.