BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
……..….***…………

HOÀNG LÂM HỒNG

NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH LỚP BẢO VỆ VÀ
KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MÒN CỦA THÉP BỀN THỜI TIẾT
TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU NHIỆT ĐỚI VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KIM LOẠI HỌC

HÀ NỘI, 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
……..….***…………

HOÀNG LÂM HỒNG

NGHIÊN CỨU SỰ HÌNH THÀNH LỚP BẢO VỆ VÀ

nghiệp trong nhóm Hóa học nước và Ăn mòn và nhóm Phân tích cấu trúc tế vi của
vật liệu.
Tôi xin cảm ơn các đồng nghiệp thuộc viện Nghiên cứu vật liệu quốc gia Nhật bản
(NIMS) và Tập đoàn thép Nhật Bản (JFE) đã cung cấp thép Cor-Ten B để tôi tiến
hành thử nghiệm, đồng thời đã giúp tôi tiến hành phân tích cấu trúc pha định lượng
lớp sản phẩm ăn mòn trên thép sau thử nghiệm.
Tôi xin cảm ơn các cán bộ thuộc các trạm thử nghiệm đã giúp đỡ tôi trong quá
trình thử nghiệm mẫu trong tự nhiên.
Các kết quả thử nghiệm trong nội dung luận án được hoàn thành dưới sự hỗ trợ của
các đề tài Khoa học công nghệ quỹ Nafosted và đề tài Nghị định thư giữa Việt Nam
– Nhật Bản – Thái Lan. Tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ quý giá này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng tới Ban lãnh đạo viện Khoa học vật liệu, bộ
phận Đào tạo viện Khoa học vật liệu đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi
hoàn thành tốt công việc của mình.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và
người thân trong gia đình đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực
hiện luận án.


MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG……………………………………………………….......... iv
DANH MỤC HÌNH ……………………………………...……………….. ……

v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT………………………………………… ….. x
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………..
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN THÉP BỀN THỜI TIẾT TRONG KHÍ


1.4.1. Cấu trúc 2 lớp của lớp gỉ theo quan điểm của Horton………………

23
23

1.4.2. Sự hình thành lớp sản phẩm ăn mòn theo cơ chế điện hóa…………

24

1.4.3. Cơ chế tạo thành lớp sản phẩm ăn mòn trên WS theo quan điểm hiện đại.. 25
1.4.4. Sự phát triển của lớp gỉ trên thép bền thời tiết khi thử nghiệm trong thời gian
dài……………………………………………………………………………… 27
1.5. Một số điều kiện giới hạn để sử dụng thép bền thời tiết ở trạng thái không sơn
phủ……………………………………………………………………………
29
i


1.6. Đặc trưng của khí hậu Việt Nam…………………………………………
1.7. Tình hình nghiên cứu quá trình ăn mòn thép bền thời tiết ở Việt Nam……

30
35

Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………

37

2.1. Vật liệu nghiên cứu………………………………………………………


thép bền thời tiết………………………………………………………………….
3.3.1. Tác động của nhiệt độ………………………………………………

54
57

3.3.2. Tác động của tỷ lệ thời gian khô/ướt………………………………..

58

3.3.3. Tác động của mưa ……………………………………………………

59

3.3.4. Tác động của độ muối khí quyển……………………………………

60

3.3.5. Tác động của hàm lượng SO2 trong khí quyển……………………….

61

3.3.6. Tác động của yếu tố mùa đến AMKQ WS………………………………

61

Chương 4. SỰ HÌNH THÀNH VÀ KHẢ NĂNG BẢO VỆ CỦA LỚP SẢN PHẨM
ĂN MÒN TRÊN THÉP BỀN THỜI TIẾT TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ QUYỂN VIỆT
NAM…………………………………………………………………………..
68

96
101

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ………………………….

103

TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………

104

iii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của các loại WS thông dụng, % khối lượng….

6

Bảng 1.2. Mức độ ảnh hưởng của tạp khí trong khí quyển tới một số kim loại…

11

Bảng 1.3. Ảnh hưởng của hàm lượng S và Cu đến AMKQ của WS trong môi trường
khí quyển công nghiệp……………………………………………….
17
Bảng 1.4. Thành phần của SPAM trên WS…………………………………..
21
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của mẫu thử nghiệm, % khối lượng……………..


Bảng 4.4. Thành phần pha Lepidocrocite, pha vô định hình và các tỷ lệ τư, τk/ư phụ
thuộc vào thời gian thử nghiệm……………………………………...

85

Bảng 4.5. Giá trị điện trở sau khi fit mạch……………………………………

95

iv


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Một số công trình xây dựng sử dụng thép bền thời tiết: a) - cầu vượt đại lộ
Melbourne (Úc), b) - tháp kỉ niệm 100 năm Hokaido (Nhật Bản), c) - cầu New

River Gorge (Mĩ)………………………………………………………..

4

Hình 1.2. So sánh tổn hao do ăn mòn của thép Corten B, thép ổ trục chứa Cu và CS
trong môi trường khí quyển công nghiệp tại Kearny, Mỹ…………….
5
Hình 1.3. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối đến AMKQ của thép cán…………..
8
Hình 1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới TĐAM của một số hợp kim của sắt……… 8
Hình 1.5. Tổn hao do ăn mòn theo thời gian của thép Corten A (a) và Corten B (b)
trong các môi trường khí quyển khác nhau…………………………..
Hình 1.6. Ảnh hưởng của độ muối khí quyển đến TĐAM của WS……………..

Hình 1.16. Lớp SPAM tạo thành theo cơ chế điện hóa của Evans và cộng sự..

24

Hình 1.17. Lớp SPAM tạo thành trên WS theo cơ chế của Okada và cộng sự….

25

v


Hình 1.18. Lớp SPAM tạo thành theo cơ chế của Misawa và cộng sự……….
Hình 1.19. Phản ứng AMKQ của thép theo mô hình của Stratmann…………

25
26

Hình 1.20. Quá trình tạo lớp gỉ bền trên WS theo công bố của Yamashita……..

27

Hình 1.21. Hàm lượng Cr ảnh hưởng đến kích thước hạt Cr-FG trong lớp SPAM.. 28
Hình 1.22. Quan hệ giữa tỷ lệ α/γ với thời gian thử nghiệm và TĐAM………

29

Hình 1.23. Nhiệt độ, độ ẩm không khí (a), lượng mưa và số giờ nắng (b) tại các vùng
khí hậu trên cả nước; số liệu trung bình năm 2014……………………….
30
Hình 1.24 Biến thiên nhiệt độ T (a), độ ẩm RH (b) và thời gian lưu ẩm TOW (c) tại


40

Hình 2.5. Mô hình minh họa tán xạ Raman……………………………………

42

Hình 2.6. Thiết bị hiển vi quang học Axiovert 40MAT, Đức………………..

42

Hình 2.7. Thiết bị đo điện hóa AutoLab PGSTAT302N………………………..

43

Hình 2.8. Mạch điện tương đương của một bình điện hoá…………………….

44

Hình 2.9. Phổ tổng trở điện hóa………………………………………………

45

vi


Hình 3.1. THAM của WS và thép CS tại các trạm thử nghiệm…………………
Hình 3.2. THAM và TĐAM của WS tại các trạm thử nghiệm……………….

49


61

Hình 3.12. Mối quan hệ THAM với: (a) – nhiệt độ, (b) – lượng mưa, (c) – tỷ lệ thời
gian ướt τư và (d) – tỷ lệ τk/ư tại Hà Nội………………………………………
63
Hình 3.13. Mối quan hệ THAM với: (a) – độ muối và (b) – hàm lượng SO 2 sa lắng
trong khí quyển tại Hà Nội………………………………………………

63

Hình 3.14. Mối quan hệ THAM với: (a) – nhiệt độ, (b) – lượng mưa, (c) – tỷ lệ thời
gian ướt τư và (d) – tỷ lệ τk/ư tại Đồng Hới………………………………
65
Hình 3.15. Mối quan hệ THAM và độ muối khí quyển tại Đồng Hới……….
66
Hình 4.1. Biến thiên nhiệt độ và độ ẩm tại các trạm khi thử nghiệm ngắn ngày…

68

Hình 4.2. Biến thiên τư và τk/ư khi thử nghiệm ngắn ngày…………………….

69

Hình 4.3. Bề mặt mẫu WS sau 14 ngày thử nghiệm……………………………

70

Hình 4.4. Hình thái học bề mặt lớp SPAM trên WS sau 30 ngày thử nghiệm…


78
Hình 4.14. Hình thái học bề mặt của mẫu WS sau 24 tháng thử nghiệm………… 79
Hình 4.15. Sự “khâu” lại các vết nứt của SPAM trên WS…………………….

79

Hình 4.16. Mặt cắt ngang lớp gỉ sau 12 tháng thử nghiệm, 500x………………

80

Hình 4.17. Mặt cắt ngang lớp gỉ sau 24 tháng thử nghiệm, 500x………………

80

Hình 4.18. Mặt cắt ngang lớp gỉ sau 36 tháng thử nghiệm, 500x…………….

81

Hình 4.19. SPAM mới tạo thành (màu nâu tối) điền đầy các khe nứt; mẫu WS thử
nghiệm 12 tháng tại Đồng Hới; x50…………………………………….
81
Hình 4.20. Mặt cắt ngang mẫu thép các bon (CS) sau 24 tháng thử nghiệm, 500x.. 82
Hình 4.21. Phổ X-ray của các mẫu WS thử nghiệm trong khí quyển Hà Nội……. 83
Hình 4.22. Phổ X-ray của các mẫu WS thử nghiệm trong khí quyển Đồng Hới…

83

Hình 4.23. Phổ X-ray của các mẫu WS thử nghiệm trong khí quyển Phan Rang…. 83
Hình 4.24. Thành phần pha goethite α-FeOOH trong SPAM tạo thành trên WS sau 3
năm thử nghiệm…………………………………………………………..

91
92

Hình 4.35. Phổ tổng trở của lớp SPAM thử nghiệm tại Hà Nội; dung dịch đo NaCl
0,1N; tần số quét: 100kHz – 5mHz; đường nét liền là đường mô phỏng theo
mạch điện hóa tương đương của lớp gỉ…………………………………
93
Hình 4.36. Phổ tổng trở của lớp SPAM tại Đồng Hới; dung dịch đo NaCl 0,1N; tần số
quét: 100kHz – 5mHz; điện cực đối: Pt, điện cực so sánh: calomen bão hòa;
đường nét liền là đường mô phỏng theo mạch điện hóa tương đương của lớp
gỉ…………………………………………………………………………
94
Hình 4.37. Phổ tổng trở của lớp SPAM thử nghiệm tại Phan Rang; dung dịch đo NaCl
0,1N; tần số quét: 100kHz – 5mHz; điện cực đối: Pt, điện cực so sánh: calomen
bão hòa; đường nét liền là đường mô phỏng theo mạch điện hóa tương đương của
lớp gỉ……………………………………………………………………
94
Hình 4.38. Phổ tổng trở của WS sau 36 tháng thử nghiệm; dung dịch đo NaCl 0,1N;
tần số quét: 100kHz – 5mHz; điện cực đối: Pt, điện cực so sánh: calomen bão

hòa ………………………………………………………………………

96

Hình 4.39. So sánh phổ tổng trở của lớp SPAM trên CS và WS; dung dịch đo NaCl
0,1N; tần số quét: 100kHz – 5mHz; điện cực đối: Pt, điện cực so sánh: calomen

bão hòa …………………………………………………………………
Hình 4.40. Sơ đồ hình thành lớp gỉ trên nền WS trong môi trường khí quyển Việt
Nam………………………………………………………………………...


: Đồng Hới

EDX

: Phổ tán xạ tia X

EIS

: Phổ tổng trở

GĐ

: Giai đoạn

G

: Pha goethite

HN

: Hà Nội

ISO

: Hiệp hội Tiêu chuẩn Quốc tế

KQ

: Khí quyển


: Điện trở dung dịch, Ω

SEM

: Hiển vi điện tử quét

SPAM

: Sản phẩm ăn mòn

T

: Nhiệt độ, 0C

TĐAM

: Tốc độ ăn mòn

THKL

: Tổn hao khối lượng do ăn mòn
x


τk/ư

: Tỉ lệ thời gian khô/thời gian ướt

τư


WS

: Thép bền thời tiết

α/γ

: Tỉ lệ pha goethite/lepidocrocite

xi


Nghiên cứu sự hình thành lớp bảo vệ và khả năng chống ăn mòn của thép bền thời tiết trong
điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam

MỞ ĐẦU

Thép bền thời tiết (Weathering Steel - WS) là loại thép hợp kim thấp có khả năng
tự bảo vệ khỏi ăn mòn (sau đây gọi tắt là “bảo vệ”) dưới tác động của môi trường khí
quyển mà không cần sử dụng các lớp sơn như đối với các loại thép thông thường khác,
vì thế nó còn được gọi là thép “không sơn” – uncoated steel. Việc sử dụng loại thép
này sẽ làm giảm khối lượng thép thiết kế, đặc biệt là giảm thiểu các chi phí bảo dưỡng
chống ăn mòn, có hiệu quả cao khi áp dụng cho các công trình giao thông vận tải, cầu
đường, các công trình thế kỷ. WS được biết đến đầu tiên ở Mỹ với các mác thép
Corten A (ASTM-A242), Corten B (ASTM-588, ASTM-A606) và loại WS mới được
phát triển gần đây là A 709-HPS 100W (ASTM A709/A709M) - trong đó, Corten B là
loại thép bền thời tiết được dùng phổ biến nhất. Ngay từ khi mới ra đời, thép bền thời
tiết đã được sử dụng rất thành công trong ngành công nghiệp ô tô, xây dựng và làm cột
truyền tải điện. Khoảng giữa những năm sáu mươi của thế kỷ trước, WS bắt đầu được
sử dụng rộng rãi để làm cầu và các kết cấu thép lớn. Thép bền thời tiết cũng thích hợp

Trong các loại thép bền thời tiết, Corten B được dùng phổ biến nhất do tính tính dễ
hàn và kinh tế khi chế tạo và sử dụng. Do đó, thép Cor-Ten B được lựa chọn là đối
tượng nghiên cứu của luận án.
 Phương pháp nghiên cứu:
 Để nghiên cứu độ bền ăn mòn và khả năng tạo thành lớp phủ bảo vệ trên WS
trong điều kiện khí hậu thực tế của Việt Nam, WS đã được thử nghiệm tự nhiên
tại 3 vùng khí hậu khác nhau: miền Bắc (Hà Nội) với khí hậu 4 mùa, nhiệt độ
trong năm dao động mạnh, độ ẩm cao, thời gian lưu ẩm dài và mùa đông lạnh;
khí quyển biển ẩm, nhiệt độ thay đổi theo mùa và độ muối lớn (Đồng Hới); khí
quyển biển khô, ít mưa và nhiệt độ cao quanh năm (Phan Rang). Ảnh hưởng của
các thông số khí hậu và môi trường đến quá trình ăn mòn WS được nghiên cứu
trên các mẫu thử nghiệm tự nhiên tại 15 vực khí hậu đặc trưng tại Việt Nam: Sơn
La, Yên Bái, Tam Đảo, Cửa Ông, Cồn Vành, Hà Nội, Đồng Hới, Quảng Ngãi,
Pleiku, Phan Rang, Biên Hòa, Tp.Hồ Chí Minh, Cần Thơ, Rạch Giá và Cà Mau.
 Tổn hao do ăn mòn được xác định bằng phương pháp khối lượng. Các thông số của
môi trường được thu thập và xác định đồng thời trong cùng thời gian thử nghiệm.

 Các phương pháp vật lý (SEM-EDX, nhiễu xạ tia X, tán xạ Raman, hiển vi quang
học ..) được sử dụng để nghiên cứu hình thái học, cấu trúc, thành phần hóa học
và thành phần pha của lớp gỉ hình thành trên WS sau khi thử nghiệm tự nhiên.

2


Nghiên cứu sự hình thành lớp bảo vệ và khả năng chống ăn mòn của thép bền thời tiết trong
điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam

 Các phương pháp điện hóa (đo đường cong phân cực, phổ tổng trở) được áp dụng
để khảo sát tính năng bảo vệ của WS.
 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:

điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ĂN MÒN THÉP BỀN THỜI TIẾT
TRONG KHÍ QUYỂN

Thép bền thời tiết (WS) là một loại thép hợp kim thấp với hàm lượng nguyên tố
các bon dưới 0,2% khối lượng, các nguyên tố hợp kim hóa như đồng (Cu), crom (Cr),
niken (Ni), phốt pho (P), silic (Si) và mangan (Mn) được thêm vào thép với tổng lượng
không vượt quá 3 ÷ 5% khối lượng [1]. Tên gọi “thép bền thời tiết” có nghĩa là nó có
khả năng tự bảo vệ dưới tác động của các điều kiện môi trường khí quyển mà không
cần dùng các lớp sơn phủ bảo vệ như đối với các loại thép thông thường khác, vì thế
nó còn được gọi là thép không sơn.
Khả năng bền ăn mòn của WS là do sự hình thành của một lớp sản phẩm ăn mòn
(SPAM) đặc sít có liên kết tốt với nền, được gọi là lớp gỉ có tính bảo vệ (patina).
Không chỉ có độ bền cơ học và điện trở ăn mòn lớn hơn thép các bon thường (CS), lớp
gỉ bền trên WS còn có hình thức bên ngoài hấp dẫn và khả năng “tự lành” [2, 3].
Thép bền thời tiết được sử dụng trong các công trình xây dựng, cầu đường và các
kết cấu chịu tải, cột điện, các tháp ngoài trời, các công trình nghệ thuật trang trí cũng
như mặt tiền và mái nhà.

a)
b)
c)
Hình 1.1. Một số công trình xây dựng sử dụng thép bền thời tiết: a) - cầu vượt đại lộ
Melbourne (Úc), b) - tháp kỉ niệm 100 năm Hokaido (Nhật Bản), c) - cầu New River
Gorge (Mĩ)
Trong một số vùng khí hậu không quá khắc nghiệt, việc sử dụng WS làm giảm chi
phí tới 30% so với thép CS do không cần sơn hay nhúng kẽm, không cần bảo dưỡng
chống ăn mòn... cũng vì vậy mà WS còn được coi là vật liệu thân thiện với môi trường
4

Thời gian, năm

Hình 1.2. So sánh tổn hao do ăn mòn của thép Corten B, thép ổ trục chứa Cu và
CS trong môi trường khí quyển công nghiệp tại Kearny, Mỹ [4]
5


Nghiên cứu sự hình thành lớp bảo vệ và khả năng chống ăn mòn của thép bền thời tiết trong
điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam

Năm 1933, ngành sản xuất thép Mĩ cho ra đời dòng sản phẩm WS đầu tiên mang
tên thép Corten. Tên gọi này xuất phát từ 2 tính chất nổi bật của WS, đó là: độ bền ăn
mòn cao (cor: corrosion resistance) và độ bền kéo tốt (ten: tensile strength) – hình 1.2.
Độ bền cơ học thép Corten vượt trội hơn 30% so với CS. Theo các kết quả nghiên cứu
trên thế giới [2], tốc độ ăn mòn (TĐAM) của WS sau 7-8 năm thử nghiệm chỉ bằng
0,41 ÷0,56 TĐAM của CS trong môi trường khí quyển biển và bằng 0,28 ÷ 0,57
TĐAM thép CS trong các môi trường khí quyển khác. Ban đầu, thép Corten là hệ thép
hợp kim Fe – Cu – Cr – P; về sau, nguyên tố Ni được thêm vào thép Corten nhằm tăng
độ bền ăn mòn của các công trình thép sử dụng trong môi trường khí quyển biển. Dựa
vào hàm lượng nguyên tố P, thép Corten được chia làm 2 loại: Corten A hay còn được
gọi WS phốt pho cao (0,07 ÷ 0,15% khối lượng) và Corten B với hàm lượng P thấp (≤
0,04% khối lượng) [2, 8, 9].
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của các loại WS thông dụng, % khối lượng [12, 15,
16]
Loại thép

C

ASTM A242 (Corten
A)


0,5 ÷

0,5 ÷

0,15

0,05

÷ 0,4

0,8

0,65

V

≤

0,3 ÷

0,8 ÷

≤






năng bảo vệ rất tốt [17, 18].
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền ăn mòn của thép bền thời tiết
1.2.1. Ảnh hưởng của điều kiện môi trường khí quyển
1.2.1.1. Ảnh hưởng của chế độ nhiệt ẩm
Ăn mòn kim loại trong môi trường khí quyển là quá trình ăn mòn điện hóa xảy ra
trong màng dung dịch điện li trên bề mặt kim loại [19, 20]. Để tồn tại màng dung dịch
điện li trên bề mặt vật liệu, môi trường khí quyển phải có độ ẩm đủ lớn. Trong nghiên
cứu ăn mòn khí quyển (AMKQ), thời gian lưu ẩm bề mặt TOW (time of wetness- thời
gian ướt) là một khái niệm được dùng phổ biến và được tính bằng khoảng thời gian mà
bề mặt kim loại đủ ướt để cho quá trình ăn mòn xảy ra. Khi TOW tăng thì tốc độ
AMKQ các kim loại sẽ tăng lên. Theo ISO 9223, TOW được định nghĩa là khoảng thời
0

gian không khí có RH > 80% và T > 0 C, TOW được sử dụng như một thông số khí
hậu chính để giải thích các ảnh hưởng đến ăn mòn [21].

7


Nghiên cứu sự hình thành lớp bảo vệ và khả năng chống ăn mòn của thép bền thời tiết trong
điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam

Độ ẩm làm tăng thời gian lưu ẩm trên bề mặt nhưng ảnh hưởng của độ ẩm đến
AMKQ thép tăng lên rất nhiều khi môi trường khí quyển có chứa tạp khí và bụi
(h.1.3). TĐAM của thép tăng đột biến trong điều kiện khí quyển có RH > 80% và chứa
đồng thời tạp khí SO2 và bụi [22-26].
Cao
Chi ều dày mất do ăn mòn

Thấp

0

tiếp tục tăng lớn hơn 11 C, tốc độ ăn mòn kim loại giảm khi nhiệt độ tăng [27].
0

Nguyên nhân là do trong khoảng nhiệt độ 0 < T 0 C và độ ẩm RH< 80%) và ướt (thường là thời điểm giao
giữa ngày và đêm, giữa mưa và tạnh mưa…). Các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra
rằng tốc độ ăn mòn thép rất lớn khi chiều dày của màng ẩm trên bề mặt đạt từ 1 ÷ 30
µm. TĐAM thép càng lớn khi màng nước càng mỏng và đạt cực đại tại thời điểm bề
mặt chuyển từ ướt sang khô.
Sự lặp lại theo chu kì của quá trình hòa tan, kết hợp và kết tủa làm cho các lớp
SPAM bị thay đổi về thành phần hóa học, vi cấu trúc, tinh thể, độ dày, độ xốp và các
tính chất khác. Đối với WS, độ dài, tần suất và tỷ lệ của các chu kì khô - ướt giữ vai trò
cực kì quan trọng trong việc hình thành và phát triển của lớp gỉ chắc đặc có khả năng
bảo vệ trên WS. Các phản ứng hòa tan sắt, các SPAM của sắt và các nguyên tố hợp
kim hóa (Cu, Cr, Ni…) xảy ra trong chu kì ướt; quá trình kết tủa, chuyển pha tạo thành
pha sản phẩm bền goethite và các hợp chất của Cu, Cr xảy ra khi bề mặt chuyển từ ướt
sang khô. Sự bay hơi nhanh của màng ẩm đảm bảo cho chu kì ướt không quá dài, đồng
thời quá trình kết tủa lại hoặc chuyển pha xảy ra nhanh sẽ làm cho các tinh thể mới tạo


1.2.1.2. Ảnh hưởng của lượng mưa
Mưa ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình ăn mòn khí quyển. Mưa làm thay đổi độ ẩm
tương đối của không khí nên cũng làm thay đổi thời gian lưu ẩm trên bề mặt mẫu. Mưa
đem theo các tạp chất khí quyển sa lắng trên bề mặt mẫu nhưng mưa cũng làm giảm hàm
lượng của các tạp chất này trong khí quyển, vì vậy, tính chất của lớp màng dung dịch điện
li trên bề mặt kim loại thay đổi khi có mưa. Mặt khác, mưa còn rửa trôi lớp SPAM trên bề
mặt thép, thúc đẩy quá trình ăn mòn tiếp tục xảy ra. Đối với WS, lớp gỉ trên bề mặt gồm
lớp trong chắc đặc và lớp gỉ xốp bên ngoài. Chính lớp gỉ xốp bên ngoài là nơi tích tụ ẩm
và các tạp chất gây ăn mòn, kéo dài thời gian ẩm trong lớp gỉ khiến cho SPAM ngày càng
xốp hơn. Khi lớp ngoài xốp bị rửa trôi, thời gian lưu ẩm thực tế trên bề mặt WS sẽ giảm.
Nhiều kết quả nghiên cứu AMKQ WS đã chứng tỏ khi thử nghiệm WS trong điều kiện có
mái che, sự thiếu hụt tác động của mặt trời khi làm khô bề mặt và không có sự rửa

10