Sắt gỉ khi gặp cùng lúc ô xi và nước, và muối biển làm quá trình này nhanh hơn rất nhiều vì nước muối dẫn điện tốt, giúp các phản ứng ăn mòn chạy dễ dàng. Ở vùng ven biển, gió mang theo những hạt muối li ti bay vào tận trong nhà, bám lên bề mặt kim loại và hút hơi ẩm, tạo ra một lớp nước muối mỏng thường trực. Vì thế cánh cổng, lan can, xe máy ở gần biển gỉ nhanh hơn hẳn trong đất liền.
Chào bạn, đây là Nhà Khoa Học. Ai sống ở Vũng Tàu, Nha Trang, Quy Nhơn hay các làng chài đều biết đồ sắt ở đây không bền. Tập này mình giải thích vì sao, và vì sao mái tôn, inox, nhôm lại chống chọi được theo những cách khác nhau.
Gỉ sắt là gì?
Gỉ sắt là sắt đã kết hợp với ô xi và nước, tạo thành một lớp chất màu nâu đỏ, xốp và dễ bong. Về bản chất, đây là quá trình sắt trở về dạng giống quặng sắt trong tự nhiên, dạng mà con người đã tốn nhiều năng lượng trong lò luyện để tách sắt ra.
Điều đặc biệt là gỉ sắt không bám chặt bảo vệ lớp sắt bên dưới. Nó phồng lên, nứt ra, bong từng mảng, để lộ lớp sắt mới cho ô xi và nước tấn công tiếp. Vì thế một chấm gỉ nhỏ nếu không xử lý sẽ lan rộng và ăn sâu dần.
Cần cả nước lẫn ô xi. Một thanh sắt trong không khí rất khô gần như không gỉ. Một thanh sắt ngâm trong nước đã được đun sôi để đuổi hết khí và đậy kín thì gỉ rất chậm. Đặt ở nơi vừa ẩm vừa thoáng khí mới là môi trường gỉ nhanh nhất.
Việt Nam có khí hậu nóng ẩm quanh năm, nên đồ sắt ở hầu hết mọi nơi đều dễ gỉ. Nhưng ven biển thì có thêm một yếu tố tăng tốc.
Muối biển làm gỉ nhanh hơn thế nào?
Gỉ sắt thật ra là một phản ứng điện hoá, giống như một cục pin rất nhỏ. Trên bề mặt sắt, ở chỗ này sắt nhả điện tử ra và tan vào nước, ở chỗ khác ô xi nhận điện tử. Để cục pin nhỏ đó chạy, cần một chất lỏng dẫn điện nối các điểm với nhau.
Nước tinh khiết dẫn điện kém. Nước muối thì dẫn điện tốt hơn rất nhiều. Khi bề mặt sắt phủ một lớp nước muối, dòng điện nhỏ chạy dễ dàng, và sắt bị ăn mòn nhanh hơn hẳn. Ngoài ra, các ion trong muối còn làm lớp gỉ khó hình thành màng bảo vệ, khiến sắt bị ăn sâu.
Muối cũng hút ẩm. Hạt muối bám trên lan can có thể hút hơi nước từ không khí ngay cả khi trời không mưa, giữ cho bề mặt kim loại luôn hơi ẩm. Đó là lý do đồ sắt ven biển gỉ cả vào mùa khô.
Đường ven biển nhiều nơi còn có sương muối vào sáng sớm, và gió biển thổi hơi muối vào sâu trong đất liền một khoảng đáng kể, tuỳ địa hình và hướng gió.
Mạ kẽm và tôn lạnh: hy sinh để bảo vệ
Cách chống gỉ đơn giản nhất là ngăn nước và ô xi chạm vào sắt, bằng sơn chẳng hạn. Nhưng sơn trầy một vết là sắt lộ ra và gỉ bắt đầu từ đó, lan cả xuống dưới lớp sơn.
Mạ kẽm thông minh hơn. Kẽm được phủ lên bề mặt sắt. Kẽm dễ bị ăn mòn hơn sắt, nên khi có vết trầy, kẽm xung quanh chịu bị ăn mòn trước, nhường điện tử để bảo vệ sắt. Người ta gọi đó là bảo vệ hy sinh. Kẽm dần hao đi, nhưng sắt bên dưới được giữ nguyên lâu hơn nhiều.
Tôn lạnh, loại tôn màu bạc sáng rất phổ biến trên mái nhà Việt Nam, được mạ một hợp kim nhôm và kẽm. Lớp nhôm tạo màng bảo vệ bền, lớp kẽm hy sinh ở vết trầy. Nó phản xạ nắng tốt hơn nên mát hơn, và chịu ăn mòn tốt hơn tôn mạ kẽm thường trong nhiều môi trường.
Các con tàu biển, cầu cảng còn gắn những khối kẽm hay hợp kim đặc biệt lên thân. Những khối này bị ăn mòn thay cho vỏ tàu và được thay định kỳ.
Vì sao inox và nhôm ít gỉ?
Inox, hay thép không gỉ, là thép có pha thêm crôm. Crôm trên bề mặt kết hợp với ô xi tạo ra một lớp màng rất mỏng, trong suốt, bám chặt, và tự lành khi bị trầy. Chính lớp màng vô hình đó bảo vệ thép bên dưới.
Nhưng inox không phải không bao giờ gỉ. Ở môi trường nhiều muối như ven biển, loại inox thông thường có thể xuất hiện những đốm gỉ nhỏ, vì ion trong muối tấn công lớp màng bảo vệ ở những điểm yếu. Người ta có những loại inox pha thêm những nguyên tố khác để chịu nước biển tốt hơn, và khi làm đồ cho nhà ven biển, nên hỏi người bán loại nào hợp.
Nhôm là kim loại dễ phản ứng hơn sắt, nhưng lại ít bị ăn mòn trong đời thường. Lý do tương tự inox: nhôm tạo ngay một lớp ô xít mỏng, chắc, bám chặt, ngăn phần bên trong tiếp xúc với không khí.
Sắt thì không may mắn như vậy: lớp gỉ của nó xốp, bong, không bảo vệ gì cả. Sự khác biệt về lớp áo bề mặt quyết định số phận của kim loại.
Giữ đồ sắt cho nhà ven biển
Rửa nước ngọt định kỳ là việc đơn giản mà hiệu quả. Lan can, cổng sắt, xe máy thỉnh thoảng rửa bằng nước sạch để trôi bớt lớp muối bám, rồi để khô. Người đi biển về thường rửa xe ngay cũng là vì lý do này.
Xử lý gỉ sớm, khi còn là chấm nhỏ: đánh sạch, phủ lớp chống gỉ, sơn lại. Để lâu, gỉ ăn vào sâu, xử lý tốn công hơn nhiều.
Với công trình bê tông cốt thép ven biển, muối thấm qua bê tông tới cốt thép có thể làm thép gỉ, phồng lên và làm bê tông nứt vỡ. Việc chọn vật liệu, lớp bê tông bảo vệ và cách thi công phù hợp môi trường biển là việc của kỹ sư, bạn nên hỏi kỹ khi xây sửa nhà ở vùng này.
Lần tới đi dọc bờ biển thấy một mỏ neo gỉ đỏ, bạn có thể nghĩ rằng nó đang chậm rãi trở về làm quặng, và biển là người thợ kiên nhẫn nhất. Món đồ kim loại nào trong nhà bạn đang âm thầm chống lại người thợ ấy?
Câu hỏi thường gặp
Vì sao gỉ sắt có màu nâu đỏ?
Gỉ sắt là hỗn hợp các ô xít và hi đrô xít của sắt có ngậm nước, và những hợp chất này hấp thụ ánh sáng xanh nhiều hơn, phản xạ ánh sáng đỏ cam. Màu cụ thể thay đổi theo điều kiện hình thành.
Đồng có bị gỉ không?
Đồng bị ô xi hoá chậm tạo ra lớp màu nâu sẫm, lâu ngày ngoài trời có thể thành lớp màu xanh lục. Lớp này bám khá chắc và bảo vệ phần bên trong tốt hơn gỉ sắt.
Bôi dầu lên đồ sắt có chống gỉ không?
Có tác dụng trong thời gian ngắn vì lớp dầu ngăn nước và ô xi tiếp xúc với bề mặt. Dụng cụ như dao, kéo, đồ nghề thường được lau khô và bôi một lớp dầu mỏng trước khi cất.
Vì sao xe máy ở gần biển nhanh xuống cấp?
Hơi muối bám vào khung, ốc vít, dây phanh và các chi tiết kim loại, làm chúng gỉ nhanh hơn. Rửa xe bằng nước ngọt thường xuyên và kiểm tra các chi tiết dễ gỉ giúp xe bền hơn.
Mạ kẽm khác sơn chống gỉ thế nào?
Sơn chống gỉ ngăn tiếp xúc và có thể chứa chất ức chế ăn mòn, nhưng trầy thì lộ sắt. Mạ kẽm vừa che phủ vừa hy sinh để bảo vệ sắt ở vết trầy nên thường bền hơn ngoài trời.
