MỞ ĐẦU
Vấn đề chống ăn mòn kim loại đồng và hợp kim đồng đã được nhiều nhà
khoa học nghiên cứu. Trong nghiên cứu luyện kim thì nghiên cứu thành phần
hợp kim như thế nào để thuận tiện cho việc đúc, giá th ành nguyên liệu thấp mà
khả năng chịu được ăn mòn cao. Trong thiết kế công trình xây dựng thì nghiên
cứu hàn, nối như thế nào để dễ dàng tiêu thoát nước bẩn ứ đọng trên chi tiết và
dễ dàng thi công, sơn quét ch ất bảo quản. Các loại vật khớp nối, long đen, bu
lông cũng được nghiên cứu khi kết nối các cấu kiện để giảm ăn m òn tiếp xúc.
Trong lĩnh vực hóa học thì nghiên cứu áp dụng các chất ức chế là các hợp chất
hữu cơ như các bazơ azometin, aminoxeton, amin,.... các phương pháp chống
ăn mòn điện hóa, đã được áp dụng hiệu quả trong nền kinh tế quốc dân. Với các
hiện vật đồng và hợp kim đồng cổ đã được áp dụng chất ức chế 1,2,3 Benzotriazol phổ biến và cũng đã có một vài công trình tập trung nghiên cứu
khả năng ức chế của 1,2,3 Benzotriazol đối với các mẫu đồng v à hợp kim đồng
phục vụ công tác bảo quản hiện vật trong bảo t àng.
Các nghiên cứu trước đây đều cắt bớt các yếu tố ảnh h ưởng đến quá trình
gây gỉ và thừa nhận ảnh hưởng của các yếu tố không đưa vào nghiên cứu. Chẳng
hạn đối với các hợp kim đồng khác nhau ng ười ta mới chỉ chú ý bảo quản đồng
mà chưa đánh giá vai trò của các nguyên tố phụ khác như Zn, Sn... nên đều áp
dụng các chất ức chế với Cu mà bỏ qua vai trò của các nguyên tố khác trong hợp
kim. Về các dạng ăn mòn chưa chỉ ra dạng ăn mòn nào là chủ yếu và có các giải
thích khoa học thuyết phục. Về tác nhân ăn mòn thì thừa nhận các ion gây gỉ
mạnh nhất là Cl- để chỉ tiến hành kiểm tra loại bỏ Cl - đã hết chưa mà không
quan tâm đến các ion khác. Chưa khảo sát đầy đủ các điều kiện môi tr ường lưu
giữ thực tế hiện vật, các thí nghiệm hầu hết d ùng hai môi trường NaCl, HCl để
thử nghiệm ăn mòn, trong hai môi trường này điều kiện nghiên cứu được tiến
hành với nồng độ cao, không sát thực với thực tế. Những thí nghiệm với nồng
độ tác nhân gây gỉ cao tạo ra phản ứng rửa trôi ngay các lớp gỉ vào dung dịch
hoàn toàn khác với hiện tượng gỉ trong tự nhiên tạo ra các chất gỉ lắng đọng
ngay trên bề mặt hiện vật. Hầu hết thí nghiệm trên mẫu vật hợp kim đồng mới,
sạch chứ không giữ lại lớp patina gỉ nh ư hiện vật khảo cổ. Vì vậy để làm cơ sở
định hướng cho việc bảo quản các hiện vật đồng chúng tôi lựa chọn đề t ài:

nghiên cứu, thực nghiệm cả về khoa học nhân văn và khoa học kỹ thuật nhưng
cũng chưa giải hết.
Tiếp sau là thời kỳ Bắc thuộc kéo dài từ TK 1 đến cuối TK 9, thời kỳ đen
tối này hầu như không để lại thành tựu nào về kỹ thuật. Ngoại trừ chút ít loại
gốm tráng men thường không trang trí hoa văn, chất l iệu kém, xương gốm xốp
là nhân tối mới, còn lại tất cả các kỹ thuật khác nh ư luyện kim, mỹ thuật đều
giảm sút nghiêm trọng. Tuy nhiên trong giao thương cũng có nét tiến bộ hơn đó
là việc sử dụng tiền kim loại để trao đổi mua bán h àng hóa thay cho hình thức
hàng đổi hàng trước đây.
Giai đoạn tự chủ bắt đầu từ Nhà Đinh thế kỷ 10 đến cuối nhà Nguyễn
(1945) trong đó yếu tố mới về kỹ thuật luyện kim bắt đầu xuất hiện khi giao l ưu
với phương Tây. Đinh Tiên Hoàng (968-980) là triều đại đầu tiên cho đúc tiền
Việt Nam với loại tiền Thái Bình Hưng Bảo. Khởi đầu của giai đoạn tự chủ thời
Lý, Trần mỹ thuật, kỹ thuật được phục hưng. Cùng với các vật liệu kiến trúc,
điêu khắc, gốm sứ, các vật phẩm bằng hợp kim đồng cũng xuất hiện trở lại. Tiêu
biểu là nhóm trống Hòa Bình, đồ thờ cúng như chuông, khánh, lưu hương, đ ỉnh
đồng và ấm đồng. Nếu coi Chăm Pa trong Việt Nam thống nhất thì không thể
không nhắc đến nhóm tượng đồng thờ các vị thần, các linh thú...
Sang thời Lê, Nguyễn các vật phẩm đồng to v à hoành tráng hơn như súng
thần công, chuông, khánh, cửu đỉnh trong cung đ ình Huế hay tượng phật ở đền
Quán Thánh, Hà Nội. Dưới góc độ luyện kim thì nhân tố mới xuất hiện đó là hệ
thống tiền kẽm bắt đầu từ nhà Trịnh kéo dài đến tận cuối nhà Nguyễn. Việc sử
dụng hợp kim đồng kẽm là một nhân tố mới trong lịch sử luyện kim đồng.
Ngoài ra loại di vật “tam khí” như kiếm đồng cẩn vàng, bạc, đá quý, hay đồ cốt
đồng tráng men trang trí ở loại h ình lọ hoa cũng là những nét mới.
Trong giai đoạn kim khí trên đất nước ta có 2 vùng có kỹ thuật luyện kim
phát triển. Vùng sớm hơn ở phía bắc thuộc hệ thống văn hóa Ph ùng Nguyên –
3



tên mỏ đã được khai thác ở Thanh hóa, Thái Nguy ên, Tuyên Quang, Lạng Sơn,
các mỏ có trữ lượng nhỏ, nông hoặc lộ thiên [17]. Hiện nay vấn đề nghiên cứu
nguồn gốc quặng đồng vẫn đang được tiến hành xây dựng cơ sở dữ liệu về thành
phần đồng vị Pb tại các mỏ quặng cũng nh ư trên hiện vật để có dữ liệu đối sánh.
1.2.

Đồng và hợp kim đồng

Theo tiêu chí phân loại các thành phần nào có hàm lượng từ 1% trở nên
được coi là yếu tố nhân tạo, được con người phối trộn vào tạo thành hợp kim.
những thành phần có hàm lượng nhỏ hơn được cho là tạp chất. Dựa vào hàm
lượng thành phần người ta viết hợp kim theo thứ tự từ nguy ên tố nhiều nhất đến
nguyên tố thấp nhất.
4


Theo phân loại hợp kim đồng hiện đại được phân ra làm 3 loại cơ bản:
-

Đồng đỏ (copper) là đồng nguyên chất có hàm lượng 99% trở nên.

-

Đồng thanh (bronze) là hợp kim đồng thiếc Cu –Sn.

-

Đồng thau (brass) là hợp kim đồng kẽm Cu –Zn

Tuy nhiên ngoài những hơp kim trên, trong các hợp kim cổ có tới khoảng

Cu
CS

0.0019
0.062
0.37

As
0.029
0.01
0.21
0.018
0.12
0.028
0.029
0.033

Fe
0.004
0.014
0.037
0.12
0.65
0.15
0.75
0.046

Ni
0.004
0.0002
0.0036
0.0002
0.0039

Bảng 2. Thành phần hợp kim trên một số trống Đông Sơn
Vĩnh Ninh : Mặt
Tang
Chân
Quai
Con kê
Đông Hòa 1:Mặt
Tang
Chân
Quai
Cẩm Thủy: Mặt
Tang
Chân
Quai
Con kê
Thành Vân:Mặt
Tang
Định Công: Mặt
Hà Nội II

Cu
CY
-

Sn
4.2
4.6
3.5
1.5
0.43

15
27
32

Zn
0.024
0.002
0.0036
0.0014
0.002
0.002
0.04
0.006
0.0093
0.02
0.029
0.0047
0.006
0.04
0.0075
0.0036
0.017
-

Bi
0.023
0.04
0.028
0.01
0.04

0.1
0.019

Sb
0.0025
0.0033
0.0016
0.16
0.34
0.21
0.037
0.17
0.37
0.095
0.19
0.065
0.49
0.49
0.5
0.46
0.59
0.0088

As
0.16
0.29
0.12
0.1
1.2
0.21

0.065
0.056

Ni
0.013
0.027
0.013
0.0068
0.032
0.017
0.017
0.022
0.024
0.011
0.012
0.0068
0.0039
0.027
0.035
0.11
0.06
0.0082

Co
0.0057
0.012
0.0052
0.0027
0.0011
0.0017

Thiên Phúc Trấn Bảo
Minh Đạo Nguyên Bảo
Nguyên Phong Thông
Bảo
Thiệu Bình Thông Bảo
Đại Hòa Thông Bảo
Diên Ninh Thông Bảo
Quang Thuận Thông
Bảo
Hồng Đức Thông Bảo
Cảnh Thống Thông Bảo
Vĩnh Thịnh Thông Bảo
Cảnh Hưng Thông Bảo
Thái Bình Thông Bảo
An Pháp Nguyên Bảo

Chiêu Thống Thông Bảo

Cu

Pb

Sn

Zn

Fe

Đinh Tiên Hoàng
Lê Hoàn

0.04
0.09
0.11
0.2

Lê Thái Tông
Lê Nhân Tông
Lê Nhân Tông
Lê Thánh Tông

1434-1439
1443-1454
1454-1459
1460-1469

76.6
71.83
75.5
86.67

16.29
16.57
18.4
5.92

5.2
5.2
5.9
3.4


62.87
60.18
74.84

24.75
33.22
28.23
29.49
12.35

8.6
5.7
4.9
4.5
6.2

0.14
0.18
0.14
0.08
0.11

0.02
0.03
0.44
1.07
1.78

1418-1428/
1736 ?

Cảnh Thịnh Thông Bảo
Gia Long Thông Bảo
Minh Mệnh Thông Bảo
Thiệu Trị Thông Bảo
Tự Đức Thông Bảo
Gia Long Thông Bảo
Minh Mệnh Thông Bảo
Thiệu Trị Thông Bảo
Tự Đức Thông Bảo
Thành Thái Thông Bảo
Duy Tân Thông Bảo
Khải Định Thông Bảo

Nguyễn Văn Huệ

1788-1792

64.52

22.55

3

1.1

0.75

Nguyễn Quang
Toản
Nguyễn Thế Tổ


1803-1819
1820-1840

61.61
58.36

0.81
3.65

0.25
0.3

36.9
34.51

0.03
0.07

1841-1847
1848-1883

65.86
61.61

7.5
0.81

0.8
0


72.26
70.25

5.33
2.98

1.23
0.67

20.77
25.32

0.16
0.73

0.09
0.09

1889-1907

81.58

1.3

0.10

15.95

1.34

bóng, đẹp nhất đối với các loại đồ đồng sâu tuổi v à được gọi là “ten gương”.
Hợp kim Cu-Zn cũng có nhiệt nóng chảy tương đương Cu-Sn khoảng 900 oC
nhưng giá giẻ hơn rất nhiều. Về giá trị kinh tế Sn đắt nhất sau đó đến đồng, tiếp
đến là chì, rẻ nhất là kẽm. Theo thông báo giá tại Sở giao dịch kim loại London
(LME) ngày 4/9/2007 giá các kim lo ại như sau: Zn 3050 USD/tấn, Pb 3185
USD/tấn, Cu 7405 USD/tấn, Sn 15.360 USD/tấn. Kể từ khi nhập khẩu kẽm,
trong lịch sử tiền kim loại Việt Nam, lần đầu ti ên có các quy định về thành phần
hợp kim để đảm bảo đồng tiền không bị mất giá. Vua Minh Mạng năm thứ nhất
quy định về hợp kim đúc tiền: “đồng đỏ 49%, kẽm 45%, ch ì 6%”, năm thứ 3 quy
định “đồng 52%, kẽm 44%, thiếc 4%” [47]. Giá thành của Zn rẻ hơn giúp cho
việc sản xuất và ứng dụng hợp kim Cu-Zn trở nên phổ biến hơn, đáp ứng cho
những tiến bộ kỹ thuật từ thế kỷ 18 đến ng ày nay.
Trong các thiết bị kỹ thuật đòi hỏi chịu mài mòn, các hóa chất công nghiệp
ngày nay đã có một số hợp kim đồng mới với tên gọi là “đồng trắng” là hợp kim
của Cu-Ni-Cr, hợp kim “đồng trắng” này chưa được dùng phổ biến toàn xã hội
thay thế hợp kim Cu-Zn hiên nay đang dùng, cũng như chưa đủ thời gian trải
nghiệm để được tổng kết là một cuộc cách mạng lần thứ 4. Bước đầu có thể ghi
nhận là những cải tiến kỹ thuật.

7


Ngoài vấn đề thành phần hợp kim thì kỹ thuật gia công chế tác cũng có
ảnh hưởng lớn đến chất lượng đồng. Vật phẩm văn hóa bằng đồng v à hợp kim
đồng được chế tác bằng kỹ thuật đúc, kỹ thuật nguội là chủ yếu. Kỹ thuật thủy
luyện kim bằng hóa chất hay điện phân là kỹ thuật mới ít áp dụng với các vật
phẩm văn hóa. Việc tạo hình cho một sản phẩm chỉ bằng kỹ thuật nguội như rèn,
cán, rập, gò, tán, miết, đánh bóng... chiếm số lượng nhỏ. Kỹ thuật gò được áp
dụng với các loại chiêng, mâm, xô, chậu và đây là kỹ thuật sơ khai nhất để chế
tạo các vật liệu đơn giản. Với kỹ thuật này thì yêu cầu tính dẻo của đồng nên

Lượng Pb từ 1-3% làm tăng độ chảy lỏng và độ kín của vật đúc, do vậy mặc dù
cơ tính của hợp kim giảm song vẫn phù hợp với yêu cầu sử dụng và trình độ kỹ
8


thuật, kinh tế xã hội giai đoạn văn hóa Đông Sơn nên lại được dùng phổ biến
[42].
Đối với lĩnh vực bảo quản cũng cần lưu ý hiện tượng đa chất liệu, đa thành
phần ở ngay trên một hiện vật, hiện tượng này gây phức tạp thêm cho vấn đề
bảo quản chẳng hạn như dao sắt có đai đồng, kiếm lưỡi sắt chuôi đồng. Loại
hiện vật đa chất liệu này cần được bảo quản với các hóa chất tương ứng cho
từng bộ phận [23]. Thậm trí ngay tr ên trống đồng các con kê để đúc trống bằng
đồng đỏ còn thân trống bằng hợp kim Cu-Pb-Sn. Do yêu cầu kỹ thuật phải dùng
các con kê bằng đồng đỏ có nhiệt độ nóng chảy cao, không bị h òa tan vào “nước
đồng” để giữ định vị khoảng cách giữa khuôn trong v à khuôn ngoài của trống
nhưng sau 2000 năm cho th ấy chính sự khác nhau về th ành phần giữ các con kê
và thân nên tại các vị trí này bị gỉ mạnh và rơi rụng các con kê ra khỏi trống.

Hình 1: Nồi luyện quặng đồng tìm thấy ở Khao Wong Prachan và bản vẽ mô
phỏng kỹ thuật luyện quặng đồng.
Về vấn đề luyện quặng thành đồng nguyên liệu thời đại kim khí tài liệu
của Việt Nam còn ít ỏi, mới đây tại địa điểm khai quật Đ ình Tràng (Cổ Loa, Hà
Nội) năm 2010 cho thấy có các yếu tố thể hiện sự luyện quặng nh ư nồi nấu,
mảng thành lò có lỗ thổi lửa, quặng, đá vôi, than tro, xỉ đồng nhưng để có kết
luận chính xác cần đợi thêm các kết quả phân tích thành phần hóa học. Tại Khao
Wong Prachan (Trung tâm Thái Lan), di ch ỉ này có niên đại 500 năm tr.cn đến
500 năm s.cn, tìm được xỉ quặng (hàng nghìn kg) và nồi nấu quặng. Loại quặng
ở đây dạng hỗn hợp malachit CuCO3.Cu(OH)2 và chalcopyrit CuFeS2. Người ta
cũng đã tiến hành thực nghiệm luyện quặng đồng theo ph ương pháp cổ. Hỗn
hợp được thêm vào quặng đồng bao gồm có chất trợ dung l à đá vôi CaCO 3, chất

cho thêm chất trợ dung là CaCO3. Hiệu suất ngày nay có thể thu được tới 98%
[38].
1.3.

Các hợp chất đồng

1.3.1. Quặng đồng
Hàm lượng đồng trong vỏ trái đất là 0,01%. Trong thiên nhiên có 250 lo ại
khoáng vật chứa đồng nhưng thực tế chỉ có vài chục loại có ý nghĩa thực tiễn,
dưới đây là các khoáng vật đã được luyện đồng.
Bảng 4: Các dạng khoáng vật đồng thường dùng trong luyện đồng.
STT

Tên khoáng vật

Công thức

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Chalcopirit
Bocnit

36,2
99,9

Tỷ trọng
(g/cm3)
4,2
4,9 – 5,4
5,5 – 5,8
4,6
3,9
3,7 -3,8
5,8 -6,1
5,8-6,3
2,0-2,2
≈8,9

Quặng đồng Việt Nam thuộc v ào 4 loại có nguồn gốc hình thành khác
nhau là: magma, thuỷ nhiệt, trầm tích, biến chất. Q uặng đồng phân tán ở các tỉnh
Cao Bằng, Lạng Sơn, Sơn La, Quảng Ninh, Hà Bắc, Quảng Nam-Đà Nẵng, Lâm
Đồng... Các mỏ quặng đồng ở những tỉnh n ày thường có trữ lượng nhỏ, thành
phần khoáng đa dạng, bao gồm nhiều loại nh ư quặng sunfua, cacbonat, nhưng

11


thường gặp là quặng chalcopyrit. Tổng trữ l ượng các mỏ đã thăm dò ước đạt
khoảng 600.000 tấn đồng.
Những vùng tụ khoáng quặng đồng quan trọng ở n ước ta là:
- Vùng tụ khoáng Sinh Quyền (Lào Cai)
- Vùng tụ khoáng Bản Phúc (Sơn La)


Thân quặng
1
1a

Chiều dài
(m)
2.875
2.185

Chiều rộng
(m)
395
408
12

Độ dày
(m)
7,79
6,29

Hàm lượng
đồng
(%)
1,16
1,23


3
4

9,63
3,52
3,67

1,19
1,03
0,88
0,68
00,62
0,71
0,78
1,31

Thành phần quặng đã thăm dò như sau:
Cu :

0,5 đến 11,58%, trung bình 1,03%

Re2O3 : 0,2 đến 9,7%, trung bình 0,63%, chủ yếu là quặng orthit
Au :

0,46 đến 0,55 g/tấn

Ag :

0,44 đến 0,50 g/tấn

Kết quả làm giàu quặng ở mỏ đồng Sinh Quyền cho thấy, bằng ph ương
pháp tuyển nổi có thể đạt độ thu hồi đồng 92,3 - 94,1%, hàm lượng đồng và các
thành phần khác được nâng lên như sau:

Ni :

0,49 - 4,78%

S:

24,98%
13


Co :

0,02 - 0,20%

Se :

0,004%

Quặng phân tán rải rác xung quanh thân quặng chính, ngoài đồng còn
chứa các khoáng với thành phần Fe, Zn, Pb, Co, Ni,... như sau: pyrit, sphalerit,
galen, nicolit, skuterudit, ramebergit, violarite, th ạch anh,... Thành phần của loại
quặng này bao gồm:
Cu :

0,75%

Ni :

0,49%


Fe =

2 - 15%

Ag =

20 - 180 g/tấn

Ge =

1 - 75 g/tấn

5/ Điểm quặng Bản Giàng thuộc Sơn La có quặng đồng tự sinh. Thành
phần quặng như sau:
Cu =

86-98%

Au =

0,4 g/tấn

Ag =

10 g/tấn

6/ Vùng tụ khoáng đồng Suối Nùng thuộc tỉnh Quảng Ngãi mới được phát
hiện. Thành phần khoáng vật chủ yếu l à chalcopyrit với hàm lượng Cu đạt
1,04%, ngoài ra còn có bạc, vàng, arsen, thiếc, vonfram. Ước tính, trữ lượng
đồng khu vực này có thể lên đến vài trăm ngàn tấn.

quặng với trữ lượng khoảng 4 triệu tấn. Tỉnh Tuyên Quang có khu quặng chìkẽm Khau Tinh ở huyện Na Hang có diện tích 80,907 ha. Thanh Hóa có 2 khu
mỏ: 1- xã Cẩm Quý, huyện Cẩm Thủy, tỉn h Thanh Hóa 162.600m2, 2-xã Trí
Nang và xã Giao An, huyện Lang Chánh, tỉnh Thanh Hóa 120.682 m2. Những
quặng chì hiện đang khai thác đều là quặng đa kim chì – kẽm, có vẻ không
giống với quặng thời đại kim khí khai thác vì qua nghiên cứu hợp kim cổ không
thấy có thành phần kẽm hoặc cũng có thể trong quá tr ình luyện quặng người xưa
đã để bốc bay mất kẽm.
1.3.2. Gỉ đồng.
Tùy theo tác nhân gây gỉ tạo ra các loại gỉ khác nhau [28]:
Bảng 6: Các tác nhân gây gỉ
TT Tác nhân
1
Oxy

Sản phẩm gỉ
Cu2O
CuO
15

Mầu sắc
Đỏ nhạt
Đen

Tên
Cuprite


2

Cácbonat

Xanh tím
Xanh lơ
Xám
Xanh nhạt
Xanh nhạt,
tinh thể
Đen
Xanh đen
Xanh đen
Nâu
Xanh chàm

Malachite
Azurit
Atacamite
Paratacamite
Bottallacite
Nantokite
Brochanite
Counlite
Chalcocite
Chalcopyrite
Bornite
Tetrahedirite
Covelite

Tùy theo môi trường lưu giữ mà tạo ra các sản phẩm gỉ khác nhau [74]:
Bảng 7: Các môi trường gây gỉ
TT



Cu2S
CuS
CuSO4.3Cu(OH) 2
Cu(NO3)2.3Cu(OH)2
Cu3(PO4)2.3Cu(OH)2

4
5
6
7
8
9
10
11

1.4.

2CuCO3.Cu(OH)2
CuCl
CuCl2.2Cu(OH) 2

Mầu
sắc
Đỏ
Đen
Xanh
đen
Xanh
Trắng

16


hồ và dưới biển. Đa phần các hiện vật n ày sau khi khai quật được lưu giữ trong
nhà, một số ít các loại hiện vật nh ư súng thần công được để ngoài trơi. Một số
trường hợp có nơi xây dựng bảo tàng tại chỗ thì hiện vật được để nguyên ở điều
kiện tự nhiên (có thể nằm ngay trên mặt đất, dạng nửa nổi, nửa ch ìm). Cá biệt có
nơi làm bảo tàng dưới đáy biển để nguyên các khẩu thần công và xác tàu đắm
phục vụ du lịch khám phá lặn biển. Tất cả những môi tr ường đó được gọi là môi
trường tự nhiên. Đặc điểm môi trường tự nhiên là tác nhân ăn mòn rất đa dạng
nhưng ở nồng độ thấp, ngoài quá trình tạo gỉ còn kèm theo quá trình trầm tích
lắng đọng CaCO 3 kéo theo các keo sắt, và đất cát. Bên cạnh quá trình lắng đọng
thì cũng có quá trình rửa trôi một phần. Hiện tượng rửa trôi thường gặp hơn đối
với các di vật, tượng đài để ngoài trời chịu tác dụng của mưa, gió, bụi cát, sự
thay đổi nhiệt độ và tia tử ngoại của ánh sáng mặt trờ i. Hiện tượng ăn mòn trong
môi trương hóa chất hoàn toàn khác, các kim loại sau khi bị ôxy hóa (chủ yếu
theo phản ứng hóa học thông thường) được hòa tan ngay vào dung dịch.
Hầu hết các công bố về bảo quản hiện vật khảo cổ đều đánh giá tác nhân
gây hại chủ yếu là do Cl-. Do đặc điểm Cl - dễ tan trong nước và có mặt nhiều
trong nước ngầm. Tuy nhiên vẫn có hai hướng lý giải về sự ăn mòn của Cl- với
hợp kim đồng.
Hướng thứ nhất [76, 84, 89] cho rằng Cl- là một chất trung gian trong phản
ứng tạo gỉ theo cơ chế phản ứng hóa học cho nên dù chỉ có mặt với một lượng
nhỏ nhưng tạo ra phản ứng tuần hoàn đến khi phản ứng ôxy hóa hết Cu mới thôi.
Phản ứng như sau:
Bước đầu tiên của quá trình ăn mòn điện hóa là sự tạo ra Cu +1. Sau đó kết
hợp với Cl-.
Cu – e → Cu+
Cu+ + Cl- → CuCl
Cu+ là hợp chất không bền tiếp tục bị ôxy hóa trong không khí ẩm

rất hữu ích.
Với cơ chế ăn mòn thì Zn trở thành catot bị ô xy hóa và được đẩy ra ngoài
mặt làm cho hợp kim đồng trở thành dạng khung xương xốp. Kim loại đồng mới
lộ ra hoạt động sẽ phản ứng với oxy tạo th ành CuO và sau đó sẽ phản ứng với
CO2 + H2O để thành 2CuCO2.Cu(OH)2 hoặc CuCO 2.Cu(OH)2. Quá trình phản
ứng này giống hiện tượng khoáng hóa trong địa chất. Giải thích đ ược hiện tượng
hiện vật đồng bị gỉ hoàn toàn thì trong lõi có màu nâu (Cu 2O), mặt cắt ngang của
hiện vật cho thấy lớp gỉ có dạng lỗ xốp do bị ăn mòn chọn lọc và giải thích được
vì sao hiện tượng trong môi trường không khí ẩm thì hiện vật bị ăn mòn nhanh.
Do điều kiện phản ứng điện hóa l à phải có chất điện ly nghĩa l à phải có nước
hòa tan các ion. Vì vậy ngoài loại Cl- thì hiện vật cần phải được sấy khô và lưu
giữ trong môi trường có độ ẩm thấp hoặc cách ly với môi tr ường bên ngoài bằng
lớp phủ polyme. Hiện tại thị trường hóa chất bảo quản và nhận thức chung của
các người làm công tác bảo quản vẫn đang dùng các chất tạo phức với Cu để bảo
quản hợp kim đồng. Theo chúng tôi đề xuất thì việc tạo phức với Cu để bảo vệ
Cu là một hướng bảo quản chưa thật tối ưu, nguyên tố cần được bảo quản nhất là
Zn, Sn chứ không phải Cu. Đề xuất này được trình bày cụ thể hơn trong phần
nội dung nghiên cứu của luận văn.
1.5 Tốc độ ăn mòn
1.5.1. Các định luật cơ bản
1.5.1.1. Phương trình Nec

18


Dãy thế điện cực chuẩn của một số kim loại được sắp xếp như sau:

1.5.1.2. Định luật Faraday

1.5.2. Các phương pháp xác định tốc độ ăn mòn

1.5.2.2. Phương pháp điện hóa [66, 69]
Phương pháp điện hóa nghiên cứu ăn mòn kim loại là xác định các tính
chất đặc biệt của lớp điện kép tạo th ành khi kim loại tiếp xúc với dung dịch chất
điện ly. Khi mỗi đầu kim loại nhúng trong một môi tr ường ăn mòn, cả hai quá
trình ôxy hóa khử đều xảy ra trên bề mặt mẫu dẫn đến quá trình ăn mòn.
Phổ biến trong phương pháp điện hóa nghiên cứu ăn mòn kim loại là
phương pháp đo đường cong phân cực. Theo đó hiệu quả ức chế (P) của chất ức
chế được tính theo công thức:
P(%) = (Io-I)*100/Io
Trong đó: Io: dòng ăn mòn khi không có chất ức chế; I: dòng ăn mòn khi
có chất ức chế.
1.6. Chất ức chế ăn mòn
1.6.1. Phân loại chất ức chế
Chất ức chế có thể được chia thành hai nhóm là chất loại trừ tác nhân ăn
mòn và chất ức chế ở bề mặt tiếp xúc pha, theo sơ đồ dưới đây
Phân loại chất
ức chế

Chất loại trừ
tác nhân ăn
mòn

Chất ức chế
ở bề mặt
tiếp xúc pha

Pha khí

Pha lỏng


vonframat
v

mA

22


1.6.1.5. Chất ức chế catốt
v

mA

23


24


1.6.1.6. Chất ức chế hỗn hợp

25