Khi hai kim loại khác nhau chạm vào nhau trong môi trường có nước, nhất là nước mặn, chúng tạo thành một cục pin nhỏ, và kim loại hoạt động hơn trong cặp đó bị ăn mòn nhanh hơn hẳn so với khi đứng một mình. Tấm nhôm bắt vít inox ở vùng biển mục trắng quanh lỗ vít là ví dụ kinh điển. Cách chống là cách điện giữa hai kim loại, chọn cặp kim loại gần nhau, và giữ cho mối nối khô.
Chào bạn, đây là Nhà Chế Tạo. Có những hỏng hóc trông như vật liệu kém chất lượng, mà thật ra là hai vật liệu tốt đặt sai chỗ cạnh nhau. Tập này mình kể về một hiện tượng mà người đóng tàu, làm mái tôn, lắp máy ngoài trời đều phải học, thường là bằng cách trả giá.
Cục pin vô tình giữa hai kim loại
Mỗi kim loại có một xu hướng nhường điện tử khác nhau. Người ta xếp chúng thành dãy: đầu này là những kim loại dễ bị ăn mòn như magie, kẽm, nhôm; đầu kia là những kim loại quý bền như vàng, bạch kim; ở giữa là thép, chì, đồng, inox ở trạng thái thụ động.
Khi hai kim loại ở xa nhau trong dãy chạm nhau, và có nước dẫn điện nối chúng, kim loại hoạt động hơn trở thành cực bị ăn mòn, kim loại kia được bảo vệ. Dòng điện nhỏ chạy qua chỗ tiếp xúc, và kim loại hoạt động tan dần.
Không có nước thì không có cục pin. Trong nhà khô ráo, nhôm bắt vít thép hầu như không sao. Ngoài trời mưa, gần biển, trong máy có nước, hiện tượng này rõ rệt.
Nước mặn dẫn điện tốt hơn nước ngọt nhiều, nên vùng biển là nơi ăn mòn điện hoá nặng nhất.
Tỉ lệ diện tích: vì sao vít nhỏ trên tấm lớn khác tấm nhỏ trên khung lớn
Mức độ ăn mòn không chỉ phụ thuộc cặp kim loại mà còn phụ thuộc tỉ lệ diện tích. Dòng ăn mòn được quyết định phần lớn bởi diện tích của kim loại được bảo vệ, và dồn vào diện tích của kim loại bị ăn mòn.
Vít inox nhỏ trên tấm nhôm lớn: kim loại được bảo vệ nhỏ, kim loại bị ăn mòn lớn, dòng trải ra rộng, ăn mòn chậm. Vẫn có ăn mòn quanh lỗ, nhưng thường chấp nhận được với thời gian.
Ngược lại, đinh tán nhôm nhỏ trên tấm inox hay thép lớn: toàn bộ dòng ăn mòn dồn vào cái đinh bé xíu. Đinh có thể mục hết trong thời gian ngắn.
Quy tắc thực tế: chi tiết nối như vít, đinh tán, bu lông nên là kim loại quý hơn hoặc bằng với tấm được nối, không phải kém hơn.
Những cặp hay gặp trong xưởng và ngoài đời
Nhôm với đồng hoặc đồng thau là cặp tệ. Ống đồng điều hoà nối với chi tiết nhôm, dây đồng bắt vào cọc nhôm, cần có khớp nối chuyển tiếp chuyên dụng.
Thép mạ kẽm với đồng: kẽm bị ăn mòn nhanh, lớp bảo vệ mất sớm, rồi tới thép. Nước chảy từ mái đồng xuống máng xối tôn kẽm cũng mang ion đồng làm tôn mục nhanh.
Nhôm với thép đen ngoài trời: nhôm bị ăn mòn quanh điểm tiếp xúc, thép cũng gỉ riêng. Sơn cả hai và cách điện.
Inox với nhôm trên thuyền, trên giá phơi biển: ăn mòn quanh vít như trong ảnh. Dùng long đen và ống lót cách điện, bôi hợp chất chống ăn mòn chuyên dụng lên ren.
Cách chống: cắt đường điện, chọn vật liệu, giữ khô
Cắt đường điện giữa hai kim loại: long đen nhựa, ống lót nhựa quanh thân vít, băng dán cách điện, lớp sơn trên một hoặc cả hai mặt tiếp xúc. Không tiếp xúc điện thì không có cục pin.
Chọn cặp kim loại gần nhau trong dãy: nhôm với nhôm, inox với inox, thép mạ kẽm với bu lông mạ kẽm.
Giữ khô: thiết kế cho nước thoát khỏi mối nối, dùng keo làm kín quanh mối nối để nước không lọt vào khe.
Dùng kim loại hy sinh có chủ đích: tàu thuyền gắn những khối kẽm lên vỏ và trục chân vịt, để kẽm bị ăn mòn thay cho các bộ phận đắt tiền. Khi khối kẽm mòn hết thì thay khối mới. Đây là ăn mòn điện hoá được dùng như một công cụ.
Nhận ra ăn mòn điện hoá sớm
Với nhôm: bột trắng xám tích quanh chỗ tiếp xúc, bề mặt rỗ, lỗ vít rộng dần. Với thép mạ kẽm: lớp kẽm xỉn trắng rồi gỉ đỏ bắt đầu từ chỗ tiếp xúc.
Ăn mòn tập trung đúng quanh vít, đinh, chỗ hai vật liệu gặp nhau, trong khi phần còn lại vẫn ổn, là dấu hiệu đặc trưng.
Khi thấy dấu hiệu, tháo ra, làm sạch, đánh giá độ mục. Chi tiết chịu lực bị mục nặng thì thay. Lắp lại với cách điện và chất chống ăn mòn.
Kiểm tra định kỳ những mối nối ngoài trời mỗi năm một lần, trước mùa mưa, là thói quen rẻ tiền mà tránh được những hỏng hóc bất ngờ.
Một anh làm giàn phơi cá ở làng biển miền Trung từng kể với mình: giàn nhôm bắt vít sắt mạ, ba mùa gió là lỏng hết. Làm lại bằng vít inox có long đen nhựa và quét keo làm kín, giàn đứng vững lâu hơn hẳn. Vật liệu không đổi nhiều, chỉ thêm một miếng nhựa mỏng giữa hai kim loại.
Câu hỏi thường gặp
Bắt vít inox vào nhôm có được không?
Được, và thường dùng, nhưng ngoài trời hay gần nước nên có long đen, ống lót cách điện và hợp chất chống ăn mòn trên ren. Trong nhà khô ráo thì ít vấn đề.
Vì sao máng xối tôn dưới mái đồng mục nhanh?
Nước mưa chảy qua mái đồng mang theo ion đồng, khi gặp tôn mạ kẽm gây ăn mòn điện hoá, làm lớp kẽm mất nhanh. Dùng máng xối cùng vật liệu với mái hoặc vật liệu tương thích.
Kẽm hy sinh trên tàu thuyền hoạt động thế nào?
Kẽm hoạt động hơn thép và đồng, nên khi nối điện với chúng trong nước biển, kẽm bị ăn mòn thay. Khối kẽm mòn dần và phải thay định kỳ. Sơn lên khối kẽm làm nó mất tác dụng.
Sơn có chống được ăn mòn điện hoá không?
Sơn giúp nếu cắt được tiếp xúc điện và ngăn nước. Nhưng nếu chỉ sơn kim loại hoạt động hơn mà có vết trầy, dòng ăn mòn dồn vào vết trầy nhỏ đó và ăn rất nhanh. Tốt nhất là sơn cả hai hoặc sơn kim loại quý hơn.
Đồng hồ vạn năng có đo được nguy cơ ăn mòn điện hoá không?
Có thể đo được điện áp nhỏ giữa hai kim loại trong nước muối để thấy chúng tạo pin, như một thí nghiệm minh hoạ. Nhưng đánh giá mức độ ăn mòn thực tế cần tra bảng vật liệu và kinh nghiệm.
