6
Tạp chí Hóa học, T. 41, số ĐB, Tr. 6 - 12, 2003
Nghiên cứu độ bền ăn mòn của hợp kim bằng phơng
pháp phổ tổng trở điện hóa (EIS)
Phần 2 - Nghiên cứu phổ tổng trở của hợp kim sắt- silic sử dụng
làm anot cho phơng pháp bảo vệ bằng dòng điện ngoài
Đến Tòa soạn 6-11-2002
Ngô Quốc Quyền
1
, Nguyễn Thị Quỳnh Anh
1
, Trần Thị Hiền
2
,
Trơng Ngọc Liên
2
, La Văn Bình
2
, Lê Bá Thắng
3
1
Viện Hóa học, Trung tâm KHTN&CNQG
2
Khoa Hóa học, Tr,ờng ĐHBK H. Nội
3
Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Trung tâm KHTN&CNQG

Summary
Impressed current cathodic protection systems (ICCP) have been used successfully to stop
or to prevent rebar corrosion of structures contaminated by chloride (marine structures,
bridges, buried pipelines, condenser tube systems of power industry...). A major advantage of

việc t$ơng đối cao (10 ữ 100 A/m
2
). Tuy tính
năng còn thua kém xa hợp kim anot trơ quí
hiếm đ$ợc chế tạo từ Ti, Nb, Ta phủ Pt, song
giá thnh chế tạo chỉ xấp xỉ bằng 1% [1, 2].
Yếu tố kinh tế đặc biệt quan trọng khi thiết
kế hệ thống bảo vệ cho công trình có kết cấu
hình học phức tạp. Đôi khi phải lựa chọn
ph$ơng án sử dụng một số l$ợng lớn các anot
để cấp dòng bảo vệ trung bình thay vì sử dụng
một số ít loại anot trơ quí hiếm để phát đ$ợc
dòng lớn (chạy dòng thấp, tuy cần nhiều anot,
song có $u điểm l phân bố điện thế trên ton
công trình ổn định hơn, các lớp sơn phủ lâu bị
phá hủy).
7
Anot hợp kim Fe-Si tuy đc đ$ợc sử dụng
nhiều [2, 6], song còn ít các công trình nghiên
cứu sâu mối quan hệ giữa thnh phần hóa học
chế tạo, tổ chức pha hợp kim hình thnh v các
định h$ớng tính chất điện hóa sử dụng cho
ph$ơng pháp ICCP.
Trong bi báo ny, chúng tôi trình by kết
quả nghiên cứu sử dụng ph$ơng pháp phổ tổng
trở điện hóa (EIS) kết hợp với những khảo sát tổ
chức tế vi bằng kính hiển vi kim t$ơng để
nghiên cứu ảnh h$ởng của biến tính vật liệu
trên cơ sở hợp kim Fe-Si cho mục tiêu sử dụng
lm anot ít tan lm việc trong các môi tr$ờng

phần hóa học. Thnh phần pha đ$ợc xác định
bằng phổ nhiễu xạ tia X (D-5000, Siemens). Tổ
chức tế vi của hợp kim đ$ợc xác định bằng kính
hiển vi kim t$ơng (Neophot 1).
2. Điều kiện thực nghiệm
Bề mặt điện cực trong phép đo tổng trở
đ$ợc gia công giống nh$ trong khảo sát kim
t$ơng. Môi tr$ờng nghiên cứu l dung dịch
NaCl có nồng độ 3,5% (mô phỏng cho n$ớc
biển) v 1,2% (n$ớc lợ).
Phép đo tổng trở đ$ợc thực hiện trên thiết bị
Autolab&Frequency Response Analysis - FRA
(Viện Kỹ thuật nhiệt đới). Vùng tần số khảo sát
l 60 kHz ữ 10 mHz. Số liệu đ$ợc xử lý trên cơ
sở lý thuyết [5] v áp dụng phần mềm FRA 4.7.
Trong một số thử nghiệm theo ph$ơng pháp
ICCP trong phòng thí nghiệm, mẫu anot hợp
kim Fe-Si đ$ợc gia công ở dạng hình trụ, bề
mặt có độ bóng 3. Thép bảo vệ l CT
3
, CT
45

đ$ợc gia công ở dạng ống bao anot. Chế độ thử
nghiệm l 0,015 A/cm
2
. Môi tr$ờng thử nghiệm
tự nhiên l n$ớc biển, n$ớc sông (sông Cầu),
đất ngập mặn (Quảng Ninh).


C
i
i
R
C
C
sự dịch chuyển điện thế về phía âm hơn để năm trong vùng miễn dịch ăn mòn.


(R)
(a) (b)

(c)
Hình 2:
Điện cực không phân cực lý t$ởng (a); Điện cực phân cực lý t$ởng (b); Điện cực phân cực mức độ (c)

Trong thực tế, tùy thuộc vo bản chất của
vật liệu v công nghệ biến tính, có thể chế tạo
các điện cực phân cực mức độ m ta gọi l
anot ít tan, có R xác định theo yêu cầu (hình
2c) về cơ bản vẫn đảm bảo nguyên lý của
ph$ơng pháp ICCP.
Hình 3 trình by sơ đồ nguyên lý nối mạch
của hệ điện cực bảo vệ theo ph$ơng pháp ICCP.
R
S
R
C
R
A

Nh$ vậy, khi R
A
<< R
C
v với môi tr$ờng
dẫn tốt nh$ n$ớc biển (R
S
0,25 m) thì,
CCSA
T
RRRR
i
E
++=








Độ chuyển dịch điện thế theo dòng điện
xảy ra tại catot chỉ phụ thuộc vo R
C
(R
C
l
tổng điện trở của công trình kim loại cần bảo
vệ).

125K
100K
75K
50K
25K
0
0 50K 100K 150K 200K 250K 300K 350K 400K 450K
(a)
Fe0,5C
Z,
3,5% NaCl
1,2 % NaCl
1K
1K
1K
0K
0
0 0K 1K 1K 1K 1K 2K 2K 2K 2K 3K
1,2% NaCl
3,5% NaCl
(b)
Fe0,5C5Cr6Si
Z/
(c)
4K
4K
3K
3K
2K
2K

150
-100
3,5%NaCl
1,2%NaCl
Z/
0 0K 1K 1K 1K 1K 2K 2K 2K
Z/
(b)
600
500
400
300
200
100
0
Fe0,5C5Cr14Si0,7Mn
1,2%NaCl
3,5%NaCl
1,2%NaCl
Fe0,5C5Cr10Si0,7Mn
5K
5K
4K
3K
2K
1K
0
0 3K 5K 8K 10K 13K 15K
3,5%NaCl
1,2%NaCl