فهرست موضوعات:

خوردگی فلزات یا زنگ زدگی فلزات چیست ؟

خوردگی چگونه اتفاق می افتد؟

عوامل موثر بر خوردگی کدام اند؟

فلزات مقاوم در برابر خوردگی

روش های جلوگیری و حفاظظت از خوردگی

خبر قبلخبر بعد

خوردگی فلزات چگونه اتفاق میفتد ؟ معرفی فلزات مقاوم به خوردگی

خوردگی یکی از رایج ترین پدیده هایی است که در زندگی روزمره خود مشاهده می کنیم. حتما متوجه شده اید که برخی از اجسام ساخته شده از آهن در یک مقطع زمانی با یک لایه نارنجی یا قهوه ای مایل به قرمز پوشیده شده اند. تشکیل این لایه نتیجه فرآیند شیمیایی معروف به زنگ زدگی است که نوعی خوردگی می باشد.

 

توانایی فرآیندهای الکتروشیمیایی برای تجزیه ترکیبات به عناصر، یا ایجاد ترکیبات جدید می تواند مخرب و یا سازنده باشد. خوردگی از آن دسته از فرآیندهای الکتروشیمیایی مخرب بوده که اگر کنترل نشود، می تواند صدمات جبران ناپذیری به صنایع و تجهیزات مختلف وارد کند. خودروها، ساختمان ‌ها، زیرساخت‌ ها، لوازم خانگی و سیستم ‌های توزیع انرژی نمونه‌ هایی از اجزایی هستند که تحت تأثیر منفی این پدیده قرار می ‌گیرند. در این مقاله با انواع خوردگی و علل بروز هر یک و نیز روش های جلوگیری و یا کاهش صدمات این پدیده مخرب بیشتر آشنا خواهیم شد.

   

خوردگی فلزات یا زنگ زدگی فلزات چیست ؟

خوردگی اساسا به عنوان یک فرآیند طبیعی یاد می شود که باعث تبدیل فلزات خالص به مواد نامطلوب در هنگام واکنش آنها با موادی مانند آب یا هوا می شود. این واکنش باعث آسیب و متلاشی شدن فلز می شود؛ به گونه ای که از قسمت فلزی که در معرض محیط قرار دارد شروع شده و به مرور به کل قسمت عمده فلز گسترش می یابد.

 

خوردگی معمولا یک پدیده نامطلوب است زیرا بر خواص مطلوب فلز تأثیر منفی می گذارد. به عنوان مثال، آهن دارای استحکام کششی و سختی خوبی است. با این حال، هنگامی که آهن آلات در معرض زنگ زدگی قرار می گیرند، شکننده و پوسته پوسته شده و از نظر ساختاری نامطلوب می شوند. از سوی دیگر، خوردگی یک فرآیند کنترل شده با نفوذ است و بیشتر در سطوح در معرض دید رخ می دهد. بنابراین در برخی موارد تلاش می شود تا فعالیت سطح در معرض دید کاهش یابد و مقاومت در برابر خوردگی مواد افزایش یابد. با این حال، برخی از مکانیسم های خوردگی همیشه قابل مشاهده نیستند و حتی کمتر قابل پیش بینی هستند.

 

از طرف دیگر، خوردگی را می توان به عنوان یک فرآیند الکتروشیمیایی طبقه بندی کرد زیرا معمولا شامل واکنش های اکسایش-کاهش بین فلز و برخی عوامل جوی مانند آب، اکسیژن، دی اکسید گوگرد و غیره می شود. ضمن اینکه فرآیتد خوردگی یک فرآیند برگشت ناپذیر می باشد.

   

خوردگی چگونه اتفاق می افتد؟

خوردگی یک واکنش الکتروشیمیایی است که به اشکال مختلفی مانند خوردگی شیمیایی و خوردگی اتمسفری ظاهر می شود که مورد اخیر، رایج ترین شکل آن است. هنگامی که مواد اسیدی و یا آب با فلزاتی مانند آهن و یا فولاد در تماس هستند، منجر به خورده شدن و یا ایجاد زنگ در آنها می شوند. زنگ زدگی نتیجه خوردگی فولاد پس از قرار گرفتن ذرات آهن (Fe) در معرض اکسیژن و رطوبت است. هنگامی که فولاد در معرض آب قرار می گیرد، ذرات آهن به وسیله الکترولیت های اسیدی آب از بین می روند. سپس ذرات آهن اکسید می شوند که منجر به تشکیل Fe++ می شود. هنگامی که Fe++ تشکیل می شود، دو الکترون آزاد شده و به ناحیه دیگری از فولاد به نام ناحیه کاتدی جریان می یابند.

 

اکسیژن باعث بالا آمدن این الکترون ها و تشکیل یون های هیدروکسیل (OH) می شود. یون های هیدروکسیل با FE++ واکنش می دهند و اکسید آهن آبدار یا هیدراته (FeOH) را تشکیل می دهند که بیشتر به عنوان زنگ شناخته می شود. جایی که ذرات آهن آسیب دیده بودند، اکنون به یک گودال خوردگی تبدیل شده است و جایی که اکنون هستند، محصول خوردگی (زنگ) نامیده می شود. بسته به محیطی که فلز در آن قرار دارد، خوردگی می تواند به هر میزانی اتفاق بیفتد. با این حال، از آنجایی که خوردگی اتمسفر بسیار گسترده است، توصیه می شود اقدامات پیشگیرانه موثری را در مورد جلوگیری از خوردگی انجام شود.

 

انواع خوردگی

این پدیده طبیعی به سبب مکانیزم های متفاوتی که دارد، در شکل های مختلفی ظاهر شده و در شرایط گوناگون، انواع مختلفی را شامل می شود. انواع خوردگی در فلزات عبارتند از: خوردگی یکنواخت ، حفره ای، شکافی، بین دانه ای، گالوانیک، تنشی، فرسایشی و .. بررسی ساز و کار انواع خوردگی فلزات را در مقاله پیوست شده مطالعه کنید.

   

عوامل موثر بر خوردگی کدام اند؟

عوامل مختلفی وجود داشته که می توانند به عنوان آغازگر پدیده خوردگی یاد شوند و یا اینکه سرعت خورده شدن فلزات را تسریع بخشند. شناخت این عوامل می تواتد نخستین گام برای جلوگیری از خوردگی و حفاظت از سازه های فلزی تلقی شود.

  • رطوبت: رطوبت یکی از عوامل مهمی است که می تواند منجر به خوردگی شود. فلزات در محیط های مرطوب بسیار سریعتر دچار خوردگی یا زنگ زدگی می شوند. محیط ایده آل برای فلزات، به ویژه فلزات غیر آلیاژی، یک محیط خشک و غیر مرطوب است. با این حال، گاهی اوقات شما به فلز در یک منطقه مرطوب نیاز دارید، و این زمانی است که باید نوع فلزی را که استفاده می کنید در نظر بگیرید. استفاده از فولادهای ضد زنگ و یا فولادهای دارای پوشش گالوانیزه می تواند برای جلوگیری از زنگ زدگی بسیار مفید باشد.
 
  • درجه حرارت: دما نیز عاملی است که می تواند بر میزان زنگ زدگی تأثیر بگذارد. البته، بدون توجه به دما نیز خوردگی می تواند رخ دهد. نوع خاصی از خوردگی شدید به نام خوردگی در دمای بالا وجود دارد. خوردگی در دمای بالا برای بسیاری از فلزات مضر است، اما خوشبختانه در آب و هوای معتدل‌ تر این اتفاق نادر است. خوردگی دما بالا اکثر در کاربردهای فنی خاص مانند توربن های گازی و یا موتورهای احتراق اتفاق می افتد. در برنامه های فنی اتفاق می افتد. کسانی که از فلز برای مصارف خانگی و لوازم خانگی استفاده می کنند واقعاً نیازی به نگرانی در مورد این نوع خوردگی ندارند.
 
  • نوع فلز: نوع فلزی که برای یک کاربرد استفاده می شود عامل دیگری است که میزان زنگ زدگی آن مورد را تعیین می کند. فلزات خالص معمولا نسبت به آلیاژهای فلزی بیشتر مستعد خوردگی هستند. یکی از مقاوم ترین آلیاژهای فلزی در برابر خوردگی، فولاد ضد زنگ است.
 
  • قرار گرفتن فلزات در معرض هوای حاوی گازهایی مانند CO2، SO2، SO3 و غیره.
  • قرار گرفتن فلزات در محیطهای شور و به ویژه آب نمک که سرعت خوردگی را افزایش می دهد مانند سواحل و نواحی نامساعد جوی.
 
  • ماهیت اولین لایه اکسید تشکیل شده: برخی از اکسیدها مانند Al2O3 یک لایه محافظ نامحلول تشکیل می دهند که می تواند از خوردگی بیشتر جلوگیری کند. برخی دیگر مانند زنگ به راحتی خرد می شوند و بقیه فلز را در معرض دید قرار می دهند.
 
  • وجود اسید در جو: اسیدها به راحتی می توانند روند خوردگی را تسریع کنند.
   

فلزات مقاوم در برابر خوردگی

برخی از فلزات و آلیاژهای فلزی نسبت به سایرین در برابر خوردگی مقاوم ‌تر هستند. در همین راستا، ترتیب مقاومت فلزات مختلف در برابر خوردگی از کمتر به بیشتر به شرح زیر می باشد:

 

فولاد کربنی

علارقم استفاده بسیار زیاد از آن، فولاد ساده کربنی کمترین مقاومت در برابر خوردگی را دارا می باشد.

 

فولاد گالوانیزه

مقاومت مطلوب در برابر خوردگی. یک لایه روکش شده از روی، به فولاد گالوانیزه مقداری مناسبی مقاومت در برابر خوردگی را می دهد. هر چه عدد گرید بیشتر باشد، لایه روی ضخیم تر و مقاومت بالاتر است. بنابراین فولاد گالوانیزه G30 دارای لایه نازک تری از روی نسبت به فولاد گالوانیزه G90 می باشد.

 

آلومینیوم

مقاومت خیلی خوب در برابر خوردگی. آلومینیوم قدرت ایجاد پوشش خود محافظ مقاوم در برابر خوردگی خود را دارد. این فرآیند خود انفعال نامیده می شود و با اکسید شدن فلز رخ می دهد. بنابراین، جایی که فولاد کربنی زنگ می زند و خرد می شود، آلومینیوم بسیار خوب عمل می کند.

 

فولاد ضد زنگ

بسیار مقاوم به خوردگی. در فولادهای ضدزنگ، مقاومت در برابر خوردگی تا حد زیادی به میزان کروم آنها بستگی دارد. از رایج ترین گریدهای استنلس استیل می توان به 304، 316 و 430 اشاره کرد. مقایسه فولاد گالوانیزه و فولاد ضد زنگ ، به شما دید خوبی در شناخت هر دو فولاد و مشخصاتشان خواهد داد.

 

فلزات قرمز

مقاوم ترین فلزات موجود در برابر خوردگی. این دسته شامل مس و آلیاژهای آن، برنج و برنز است. اینها فلزات لوکس هستند. آنها حداقل به اندازه فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی مقاوم هستند، اما هزینه بالایی دارند.

   

روش های جلوگیری و حفاظظت از خوردگی

هزینه سالانه خوردگی فلزات در سراسر جهان بیش از 2 تریلیون دلار تخمین زده می شود، با این حال کارشناسان معتقدند که 25 تا 30 درصد این صدمات، با محافظت مناسب در برابر خوردگی قابل پیشگیری است. پروژه ‌های ساختمانی با برنامه ‌ریزی ضعیف می ‌توانند منجر به یک ساختار خوردگی شود که نیاز به جایگزینی دارد، که این اتلاف منابع طبیعی است و با نگرانی ‌های جهانی در مورد پایداری در تضاد است.

 

علاوه بر این، خوردگی می تواند منجر به نگرانی های ایمنی، از دست دادن جان، هزینه های غیر مستقیم اضافی و آسیب به شهرت محصولات یک کارخانه معتبر شود. بنابراین روش های جلوگیری از وقوع این پدیده و یا به حداقل رساندن سرعت گسترش آن می تواند تاثیر بسزایی در کاهش و صرفه جویی در هزینه ها و منابع موجود داشته باشد. برخی از روش های رایج برای جلوگیری از خوردگی عبارتند از:

 
  • انجام آبکاری
  • گالوانیزه کردن
  • آندایزاسیون
  • اعمال پوشش های غیر فعال
  • اعمال پوشش های فدا شونده بر روی فلز مورد نظر
  • پوشش های بیوفیلم
  • رنگ آمیزی و گریس کاری
  • استفاده از بازدارنده های خوردگی یا عوامل خشک کننده
  • تمیز کردن دوره ای سطح فلز
  • استفاده از فولادهای ضد زنگ
برو به اول متن
دیدگاه کاربران
(۰دیدگاه)ارسال دیدگاه
    دیدگاه شما چیست؟ برای ما بنویسید
    آیا این موضوع را به دیگران پیشنهاد می دهید؟