Rỉ sét là gì? Sắt bị rỉ sét là hiện tượng gì? Nguyên nhân và cách khắc phục

Rỉ sét là hiện tượng phổ biến đối với các vật dụng, thiết bị bằng sắt thép, nhất là ở những nơi có khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều như nước ta. Do đó, việc hiểu bản chất của sự “rỉ sét là gì”, nguyên nhân và cách phòng tránh là điều cần thiết để bảo vệ đồ đạc của chúng ta, giảm chi phí sửa chữa và thay thế.

1. Hiện tượng rỉ sét là gì?

Rỉ sét là một hiện tượng đáng chú ý biểu hiện dưới dạng các mảng màu nâu đỏ trên các vật dụng và thiết bị bằng sắt và thép. Các lớp này dễ vỡ và vỡ ra dưới tác dụng của lực.

Rỉ sét là kết quả của quá trình oxy hóa kim loại, sự kết hợp giữa sắt và oxy trong không khí. Lớp ăn mòn này gây ra nhiều hư hỏng, làm giảm độ cứng của lớp kim loại. Theo thời gian, các lớp ăn mòn dần hư hỏng khiến lớp vật liệu bị bào mòn, đổi màu, thay đổi tính chất. Đinh sắt đã bị rỉ sét rất dễ bị gãy tạo lỗ trên bề mặt vật liệu. Các mảnh rỉ sét sẽ tạo thành cấu trúc như bọt nước biển, khiến chúng dễ dàng hút nước và nhanh chóng bị ăn mòn.

2. Nguyên nhân gây ra hiện tượng rỉ sét

Như vậy các bạn đã biết được sắt bị rỉ sét là hiện tượng gì, sau đây chúng ta hãy cùng tìm hiểu về nguyên nhân xảy ra hiện tượng này nhé.

Hiện tượng rỉ sét là một quá trình tự nhiên xảy ra với kim loại sắt. Các thiết bị, dụng cụ, máy móc thường được sản xuất từ ​​thép hoặc hợp kim sắt có hàm lượng sắt cao nên không thể tránh khỏi.

Khi sắt hoặc hợp kim sắt tiếp xúc với oxy và hơi ẩm theo thời gian, các oxit sắt được hình thành – đây được gọi là rỉ sét. Mặc dù sắt là một kim loại cứng, nhưng nó có nhiều lỗ nhỏ mà các phân tử nước có thể xâm nhập. Khi các phân tử hydro kết hợp với các nguyên tố khác để tạo thành axit ăn mòn sắt, các lớp bên trong của sắt tiếp xúc nhanh hơn, dẫn đến sự hình thành nhanh chóng các oxit sắt (gỉ sét). Điều này làm cho cấu trúc sắt giòn hơn và dễ bị phá hủy.

Quá trình oxi hóa của sắt có thể diễn ra qua các phản ứng sau:

Phương trình oxi hóa sắt:

Fe → Fe2 2e-

4Fe2 O2 → 4Fe3 2O2-

Đồng thời xảy ra các phản ứng axit- bazơ:

Fe2 2H2O ⇌ Fe(OH)2 2H

Fe3 3H2O ⇌ Fe(OH)3 3H

Theo đó là sự cân bằng mất nước:

Fe(OH)2 ⇌ FeO H2O

Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) H2O

2FeO(OH) ⇌ Fe2O3 H2O

Rõ ràng là môi trường có hàm lượng nước và nhiệt độ cao có lợi cho quá trình oxy hóa. Khí hậu ẩm ướt và nhiều nước của chúng ta, với lượng mưa thường xuyên, khiến sắt trong khí quyển dễ bị rỉ sét. Việc hòa tan CO2 hoặc các loại muối khác trong nước mưa cũng đẩy nhanh quá trình oxy hóa quá trình rỉ sét. Ngoài các yếu tố thời tiết, các nguyên nhân gây rỉ sét khác bao gồm bề mặt sắt không sạch bị nhiễm tạp chất, bề mặt thô ráp thiếu lớp sơn bóng và hàm lượng carbon cao trong thép.

3. Tác hại của rỉ sét là gì?

Rỉ sét gây ra nhiều thiệt hại cho đời sống và hoạt động sản xuất của con người. Do kết cấu của sắt bị oxi hóa kém bền hơn so với sắt nguyên chất nên các bộ phận bị rỉ sét sẽ có kết cấu lỏng lẻo, dễ gãy. Ở phạm vi nhỏ, chẳng hạn như vít bị gỉ, không thể sử dụng được nữa. Tuy nhiên, với quy mô lớn hơn, như máy móc và công trình kiến ​​trúc, rỉ sét có thể dẫn đến sụp đổ, gãy vỡ và yêu cầu sửa chữa, bảo trì tốn kém.

4. Những kim loại nào xảy ra hiện tượng rỉ sét?

Khi nói đến sự ăn mòn, chúng ta thường nghĩ đến kim loại sắt. Mỗi kim loại có số oxi hóa và mức độ hoạt động khác nhau. Cấu tạo lớp ngoài của sắt khiến nó có phản ứng hóa học tương đối mạnh nên dễ bị ăn mòn ở điều kiện bình thường. Mặt khác, các kim loại khác như bạc, đồng, kẽm, nhôm, niken, crom, v.v. có khả năng chống ăn mòn cao hơn.

5. Các biện pháp phòng tránh rỉ sét

Do sắt được sử dụng phổ biến trong việc tạo ra nhiều vật liệu và thiết bị trong các ngành công nghiệp khác nhau nên việc tìm kiếm các giải pháp chống rỉ sét là vô cùng cần thiết. Để giảm sự ăn mòn của sắt, nó có thể được bảo vệ cả bên ngoài và bên trong. Một số phương pháp có thể làm chậm và hạn chế quá trình rỉ sét bao gồm:

• Phủ bề mặt sắt thép bằng sơn: Các lớp sơn bên ngoài đóng vai trò như một lớp màng bảo vệ, ngăn không cho sắt thép tiếp xúc với không khí bên ngoài nên hạn chế được quá trình oxy hóa. Hỗn hợp sơn này còn chứa chất ức chế ăn mòn. Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong các công trình lớn. kết cấu thép như tàu, bến cảng… Tuy nhiên, hiệu quả đạt được không hoàn toàn

• Phương pháp mạ kẽm: Ngoài việc sử dụng sơn, có thể sử dụng một lớp kim loại khác để phủ bên ngoài nhằm bảo vệ thép. Kim loại thường được sử dụng là kẽm, được phủ lên bề mặt vật liệu thông qua quá trình mạ kẽm thông thường hoặc điện phân. Kẽm thường được sử dụng vì nó rẻ và dính tốt với thép. Quá trình ăn mòn sẽ bắt đầu từ lớp kẽm bảo vệ bên ngoài nên việc mạ kẽm chỉ bảo vệ thép trong một thời gian nhất định. Bên cạnh đó, nhôm và cadmium cũng được sử dụng trong mạ kẽm thép.
• Sử dụng vật liệu chống gỉ: Trong sản xuất vật liệu, người ta thường thêm các chất vào sắt để tạo hợp kim chống gỉ, chẳng hạn như sắt trộn với oxit crom hoặc niken. Điều này là do tốc độ rỉ sét của các hợp kim này chậm hơn so với sắt nguyên chất. Đồng thời, vẫn nên sử dụng các biện pháp bảo vệ khác như sơn phủ chống rỉ để ngăn ngừa rỉ sét làm nhiễm bẩn hợp kim.

• Kiểm soát độ ẩm: Độ ẩm và nhiệt độ quá cao trong môi trường có thể đẩy nhanh quá trình oxy hóa của sắt và khiến rỉ sét diễn ra nhanh hơn. Kiểm soát độ ẩm có thể giúp làm chậm quá trình hình thành rỉ sét. Do đó, các thiết bị, máy móc cần được đặt ở những nơi thông thoáng, tránh xa nguồn có độ ẩm cao, nguồn nhiệt và ánh nắng trực tiếp. Khi vận chuyển máy móc bằng đường biển, người ta thường cho thêm các gói silica gel vào các thùng chứa để hút ẩm.

Tạm kết

Qua bài viết trên, bạn đọc đã hiểu được rỉ sét là gì, nguyên nhân, tác hại và cách phòng chống. Vì đây là hiện tượng tự nhiên không thể tránh khỏi nên việc sử dụng các biện pháp làm chậm, hạn chế quá trình rỉ sét là một giải pháp cần thiết và tối ưu cho các vật dụng, dụng cụ, máy móc, thiết bị làm từ sắt.