Sự thật về Titan – Phần 3: “Titan không bao giờ gỉ! Nhưng thực tế là… nó đã bị oxy hóa rồi.”
Người ta thường nghĩ rằng sự ăn mòn vật chất “tất cả đều do oxy hóa gây ra”.
Đối với các chất hữu cơ thì điều này gần như là chính xác.
Nhưng khi nói đến kim loại, câu chuyện lại hơi khác một chút.
Bởi vì oxy hóa vừa là “nguyên nhân gây ăn mòn”, đồng thời cũng vừa là “lớp màng bảo vệ”.
Nếu lớp màng bảo vệ này đủ mạnh, nó có thể ngăn chặn sự ăn mòn cho lớp kim loại bên trong.
Titan chính là một ví dụ điển hình và là trường hợp cực đoan nhất của hiện tượng này.
Đúng vậy, titan tồn tại trong trạng thái đã bị oxy hóa hoàn toàn.
Sự oxy hóa này giống như băng khô vậy.
Sự oxy hóa kim loại, nếu hình dung thì gần giống như “khi đổ nước vào băng khô”.
Lúc đầu, quá trình thăng hoa diễn ra dữ dội và khói bốc lên nghi ngút.
Tuy nhiên, sau một thời gian, nước sẽ đóng băng và tạo thành một “lớp băng” trên bề mặt.
Khi đó, quá trình thăng hoa của băng khô sẽ chậm lại ngay lập tức.
- Băng khô → Kim loại
- Nước → Oxy
- Lớp băng → Màng oxit
Nếu lớp băng đó hoàn toàn không bao giờ tan thì sao?
Băng khô bên trong hầu như sẽ không còn thăng hoa nữa.
Điều tương tự như vậy đang xảy ra với kim loại.
Màng oxit được gọi là màng thụ động.
Titan không bị gỉ là vì lớp màng oxit, tương đương với “lớp băng” này, cực kỳ bền vững.
Một lớp màng có độ bền nhất định như vậy được gọi là trạng thái thụ động (màng thụ động).
Chú ý: Màng oxit và trạng thái thụ động không hoàn toàn giống hệt nhau.
Bất kể là kim loại nào, trước tiên chúng đều cố gắng tạo ra một lớp màng oxit.
Tuy nhiên, đối với những kim loại chỉ có thể tạo ra lớp màng giòn và đầy lỗ hổng, quá trình ăn mòn sẽ tiến triển rất nhanh.
Thực tế, rỉ đỏ của sắt chính là một “sản phẩm lỗi” của lớp màng oxit.
Mặt khác, một lớp màng “ưu tú”, đủ bền vững, ổn định và có thể bảo vệ được bên trong thì được gọi là Trạng thái thụ động.
Titan hình thành màng oxit ngay khoảnh khắc tiếp xúc với không khí và luôn ở trong trạng thái được bao phủ bởi lớp màng này.
Ngoài ra, nó cực kỳ bền trước nhiều loại dung dịch và axit khác nhau!
Thêm vào đó, ngay cả khi thân máy titan bị trầy xước, lớp màng sẽ phục hồi ngay lập tức.
Lý do titan không bị ăn mòn là vì lớp màng này đóng vai trò như một rào cản bảo vệ.
Nhờ có lớp rào cản này, titan không chịu ảnh hưởng từ các tác động bên ngoài, đồng thời cũng không gây ra bất kỳ ảnh hưởng nào ra bên ngoài.
* Nói một cách khắt khe thì “khó chịu ảnh hưởng và khó gây ra ảnh hưởng” mới là đáp án đúng.
Độ bền của lớp màng khác nhau tùy theo kim loại.
Thực tế là hầu hết các kim loại đều bị oxy hóa và tạo ra màng oxit.
Tuy nhiên, độ bền của các lớp màng đó là khác nhau.
Những kim loại có lớp màng bền vững sẽ trở thành trạng thái thụ động và được bảo vệ.
Ngược lại, những kim loại có lớp màng yếu lại chính là nguyên nhân thúc đẩy quá trình ăn mòn diễn ra nhanh hơn.
| Titan (Ti) | Trạng thái thụ động mạnh nhất |
| Thép không gỉ (Inox) | Lớp màng thụ động của crom, kim loại nền, cực kỳ bền vững. |
| Nhôm (Al) | Tương đối mạnh, lớp màng oxit được phân loại vào nhóm trạng thái thụ động. |
| Sắt (Fe) | Lớp màng giòn, không thể trở thành rào cản, trái lại còn làm đẩy nhanh quá trình ăn mòn. |
Đặc biệt, trạng thái thụ động của thép không gỉ (inox) được tạo ra từ crom là rất mạnh.
Mạnh đến mức nó được đặt tên là “Stainless” (không gỉ).
Tuy nhiên, chắc hẳn bạn vẫn thường thấy thép không gỉ bị gỉ đúng không?
Đó là bởi vì trạng thái thụ động cũng có những điểm yếu.
Chỉ cần dịch thôi.
Điểm yếu của trạng thái thụ động, đó chính là ion clorua.
Thành phần của khí quyển không bao gồm “clo”.
Thế nhưng, nó vẫn luôn ẩn náu trong không khí.
Chẳng hạn như trong khí thải, nước thải, và gió biển…
Và những ion clorua này có thể dễ dàng phá hủy hầu hết các trạng thái thụ động (rào cản).
Việc bạn nhìn thấy thép không gỉ bị gỉ chính là kết quả của việc rào cản đã bị các ion clorua này xuyên thủng.
Thế nhưn g!!
Trong số đó, chỉ riêng trạng thái thụ động của titan là không chịu khuất phục.
Titan là loại kim loại được bao bọc kín trong một lớp màng oxit cực kỳ bền vững và ổn định.
Lý do titan được sử dụng trong các nhà máy hóa chất khắc nghiệt hay trong cơ thể người là vì nhờ có trạng thái thụ động, nó không chịu ảnh hưởng từ bên ngoài và cũng không gây ảnh hưởng ra bên ngoài.
