زنگ زدگی و خوردگی

به وجود آمدن پوسته های قهوه ای و یا نارنجی را زنگ زدگی می دانیم که بر روی سطح فولادی در معرض دید زمانی که مولکول های آهن در فلز با اکسیژن در حضور آب واکنش می دهند و اکسیدهای آهن تولید می کنند، تشکیل می شوند. فلزات همچنین ممکن است در حضور اسیدها یا مواد شیمیایی خشن صنعتی واکنش نشان دهند. اگر چیزی جلوی خوردگی را نگیرد، تکه های زنگ همچنان به شکسته شدن ادامه می دهند و فلز را در معرض خوردگی بیشتر قرار می دهند تا زمانی که متلاشی شود.همه فلزات حاوی آهن نیستند، اما می توانند در واکنش های اکسید کننده دیگر خورده یا کدر شوند. برای جلوگیری از اکسید شدن و شکستن محصولات فلزی، مانند نرده ها، مخازن، وسایل برقی، سقف یا طرفین، می توانید فلزاتی را انتخاب کنید که (ضد زنگ) یا (ضد خوردگی) هستند. 

انواع فلزات ضد زنگ

• فولاد ضد زنگ

انواع فولاد ضد زنگ،ترکیبی از عناصر هستند و اکثر آنها حاوی مقداری آهن هستند که به راحتی اکسید می شود و زنگ می زند. اما بسیاری از آلیاژهای فولاد ضد زنگ حاوی درصد بالایی از کروم – حداقل 18 درصد – هستند که حتی واکنش پذیرتر از آهن است. کروم به سرعت اکسید می شود و یک لایه محافظ از اکسید کروم بر روی سطح فلز تشکیل می دهد.این لایه اکسیدی در برابر خوردگی مقاومت می کند و در عین حال از رسیدن اکسیژن به فولاد زیرین جلوگیری می کند. فولاد ضد زنگ و مزایای آن

• فلز آلومینیوم

بسیاری از هواپیماها مانند قطعات خودرو و دوچرخه از آلومینیوم ساخته شده اند. این به دلیل وزن سبک و همچنین مقاومت آن در برابر خوردگی است. آلیاژهای آلومینیوم تقریباً فاقد آهن هستند و بدون آهن، فلز در واقع نمی تواند زنگ بزند، اما اکسید می شود. هنگامی که آلیاژ در معرض آب قرار می گیرد، لایه ای از اکسید آلومینیوم به سرعت روی سطح تشکیل می شود. لایه اکسید سخت در برابر خوردگی بیشتر کاملاً مقاوم است و از فلز زیرین محافظت می کند.

• مس، برنز و برنج

این سه فلز، آهن کمی دارند یا اصلاً ندارند؛ بنابراین زنگ نمی زنند، اما می توانند با اکسیژن واکنش دهند. مس با گذشت زمان اکسید می شود و یک پتینه سبز ایجاد می کند که در واقع فلز را از خوردگی بیشتر محافظت می کند. برنز مخلوطی از مس و قلع به همراه مقادیر کمی از عناصر دیگر است و طبیعتاً نسبت به مس در برابر خوردگی بسیار مقاوم تر است. برنج آلیاژی از مس، روی و عناصر دیگر است که در برابر خوردگی نیز مقاوم است.

• فولاد گالوانیزه

فولاد گالوانیزه زمان زیادی طول می کشد تا زنگ بزند، اما در نهایت زنگ می زند. این نوع فولاد کربنی است که با لایه نازکی از روی، گالوانیزه یا پوشش داده شده است. روی به عنوان مانعی عمل می کند که از رسیدن اکسیژن و آب به فولاد جلوگیری می کند، به طوری که از خوردگی محافظت شود.حتی اگر پوشش روی خراشیده شود، از طریق حفاظت کاتدی و همچنین با تشکیل یک پوشش محافظ اکسید روی به محافظت از نواحی نزدیک فولاد زیرین ادامه می دهد. مانند آلومینیوم، روی در حضور رطوبت به اکسیژن بسیار واکنش نشان می دهد و پوشش از اکسید شدن بیشتر آهن فولاد جلوگیری می کند.آشنایی با آهن گالوانیزه و کاربرد های آن

روش های جلوگیری از زنگ زدگی فلزات

• آلیاژ کردن فلزات

آلیاژ، ترکیبی از دو یا چند فلز با یکدیگر است (حتی می‌توان یک فلز را با یک غیرفلز هم ترکیب نمود). در عملیات آلیاژ کردن، باید پیوند اتمی بین عناصر تشکیل شود. گاهی اوقات برای آلیاژ کردن، فلز را تا نقطه ذوب حرارت می‌دهند و سپس باهم ترکیب می‌کنند گاهی هم مذاب یک فلز را با پودر فلز دیگری، آلیاژ می‌کنند.به منظور بالابردن کیفیت، بهبود و خواص فیزیکی یا مکانیکی فلزات،از عملیات آلیاژ کردن استفاده می‌شود. همچنین گاهی اوقات متخصصان برای یک فرآیند، احتیاج به ماده ای با خصوصیات ویژه دارند که عناصر موجود، خاصیت مدنظر را شامل نمی‌شود بنابراین با عملیات آلیاژ کردن، ماده جدید را با خواص دلخواه خود به وجود می‌آورند.

• گالوانیزه کردن فلزات

گالوانیزه کردن (Galvanization)، یکی از به صرفه ترین روش ها برای جلوگیری از خوردگی و زنگ زدگی فلزات محسوب می‌شود. دراین روش، فلز مورد نظر را با پوششی از فلز روی می‌پوشانند یعنی فلز، در حمام مذاب روی قرار می‌گیرد. فلز روی، دارای خاصیت کاتدی است که سبب می‌شود کاتد جاگیزین آند شود و یک سطح هم پتانسیل و مثبت یا کاتود را به وجود آورد که از ورود یون های فولادی، به محیط اطراف جلوگیری می‌کند و جلوی فرآیند زنگ زدگی یا خوردگی فلز را می‌گیرد.

• حفاظت کاتدی

به منظور جلوگیری از خوردگی تأسیسات فلزی، از حفاظت کاتدی استفاده می‌کنند. معمولاً  این روش برای محفاظت کشتی ها، خطوط لوله، تجهیزات نفت و گاز مانند دکل های نفتی و تمام تجهیزات شناور یا زیرزمین، استفاده می‌شود. اصول سیستم کاتدی،از اصول الکتروشیمی و سلول های الکتروشیمیایی طبعیت می‌کنند. با به کارگیری این روش به طور صحیح، می‌توان از فرآیند زنگ زدگی یا خوردگی به طور کامل جلوگیری کرد.

• رنگ زدن و پوشش فلزات

از این روش، برای کنترل زنگ آهن بر روی فلزات، استفاده می‌شود. برای جلوگیری از خوردگی فلزات می‌توان از پوشش هایی مانند رنگ، لاک الکل و... استفاده کرد. معمولاً برای جلوگیری از خوردگی خودرو، کشتی ها و بخش های سربسته، از این روش استفاده می‌کنند.توجه داشته باشید هرچه ضخامت پوشش فلز روی بر سطح فلز مدنظر بیش‌تر باشد، میزان مقاومت آن فلز در برابر خوردگی بیشتر می‌شود. ورق ها و مفتول های فولادی، قبل از استفاده در محیط های روباز و مرطوب مانند دریا، گالوانیزه می‌شوند.