علت زنگ زدن آهن چیست؟ (راه های از بین بردن زنگ زدگی آهن)
علت زنگ زدگی آهن
زنگ زدگی آهن یک فرایند طبیعی است که باعث از بین رفتن آهن و در نتیجه تخریب ناحیهای از ساختار آهنی میشود. طبق تعریف بین المللی زنگزدگی «تخریب یک ماده (معمولاً آهن یا یک فلز) یا خواص آن به دلیل واکنش با محیط آن است. این در نهایت باعث آسیب بالقوه شدید به تجهیزات فلزی میشود و تعمیر آن میتواند بسیار پرهزینه باشد.
بسته به محیطی که فلز در آن قرار دارد، زنگزدگی میتواند به هر میزانی اتفاق بیفتد. با این حال، از آنجایی که زنگزدگی اتمسفر بسیار گسترده است، به صنایع توصیه میشود عملیات پیشگیرانه مؤثری را جهت جلوگیری از زنگزدگی انجام دهند.
زنگزدگی یا خوردگی یک واکنش الکتروشیمیایی است که به اشکال مختلفی مانند خوردگی شیمیایی و خوردگی اتمسفری ایجاد میشود که مورد دوم شکل متداول آن است. هنگامی که مواد اسیدی (از جمله آب) با فلزاتی مانند آهن و یا فولاد در تماس هستند، زنگزدگی شروع به تشکیل میکند.
زمانیکه ذرات آهن در فولاد در معرض اکسیژن و رطوبت (به عنوان مثال، رطوبت، بخار، غوطهوری) قرار بگیرند زنگ زدگی رخ میدهد. هنگامی که فولاد در معرض آب قرار میگیرد، ذرات آهن یک الکترولیت اسیدی در آب ایجاد میکنند. سپس ذرات آهن اکسید میشوند که منجر به تشکیل Fe+2 میشود.
هنگامی که Fe+2 تشکیل میشود، دو الکترون آزاد میشوند و از طریق فولاد به ناحیه دیگری از فولاد به نام ناحیه کاتدی جریان مییابند. اکسیژن باعث بالا آمدن این الکترونها و تشکیل یونهای هیدروکسی (OH) میشود.
یونهای هیدروکسیل با Fe+2 واکنش میدهند و هیدروکسید آهن (FeOH) را تشکیل میدهند که بیشتر به عنوان زنگزدگی شناخته میشود. مکانی که ذرات آهن آسیب دیده بودند، اکنون به یک گودال خوردگی تبدیل شده است و جایی که اکنون هستند، محصول خوردگی (زنگزدگی) نامیده میشود.
دلیل زنگ زدگی آهن در هوای مرطوب
وقتی که یک قطره آب به یک جسم آهنی برخورد میکند، دو اتفاق تقریباً بلافاصله شروع میشود. اول، آب که یک الکترولیت خوب محسوب میشود با دی اکسید کربن موجود در هوا ترکیب میشود و یک اسید کربنیک ضعیف که الکترولیت بهتری از آب است را تشکیل میدهد.
با تشکیل اسید و حل شدن آهن، مقداری از آب شروع به تجزیه شدن به مواد تشکیلدهنده خود میکند در اینصورت هیدروژن و اکسیژن ایجاد میشوند. اکسیژن آزاد و آهن محلول به اکسید آهن متصل میشوند که در این فرایند الکترونها آزاد میشود. الکترونهای آزاد شده از قسمت آند آهن به سمت کاتد جریان مییابند که ممکن است قطعهای از فلزی باشد که واکنش الکتریکی کمتری نسبت به آهن دارد یا نقطه دیگری روی خود قطعه آهن باشد.
ترکیبات شیمیایی موجود در مایعاتی مانند باران اسیدی، آب دریا آنها را الکترولیتهای بهتری نسبت به آب خالص میکند و حضور این الکترولیتها اجازه میدهد روند زنگزدگی روی آهن و سایر اشکال خوردگی روی فلزات دیگر را تسریع بخشد.
برای مطالعه بیشتر: دلایل خوردگی فلزات
راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن و فلز
آهن با اکسیژن و آب واکنش نشان میدهد و زنگ میزند، بنابراین؛ سادهترین راه برای جلوگیری از زنگزدگی، دور نگه داشتن سطح آهن و آلیاژهای آهن از رطوبت است. به عنوان مثال، نگه داشتن اتومبیل و تجهیزات آهنی و فلزی در یک گاراژ خشک، به دور از باران و تغییرات دما (که میتواند فرایند اکسیداسیون را تسریع کند) عمر آنها را افزایش میدهد.
حفاظت آندی تکنیکی است برای کاهش زنگزدگی آهن و فلزات با قطبش آن در ناحیه غیرفعال. این ماده عمدتاً در فولادهای کربنی، فولادهای ضد زنگ، آلیاژهای نیکل و تیتانیوم در محیطهایی مانند اسیدهای سولفوریک و فسفریک، هاضمکنندههای سولفیت و آمونیاک آبی استفاده میشود.
حضور کلر در آب شهری باعث خوردگی میشود برای همین ممانعت از خوردگی در برجهای خنککننده یک کار چالشبرانگیز است. مهار آندی یکی از تکنیکهای رایج برای محافظت از قطعات فلزی برجهای خنککننده است.
نیتریت یکی از متداولترین بازدارنده های آندی است که پتانسیل خوردگی را کاهش میدهد. نیتریت سدیم به عنوان یک بازدارنده آندی طبقه بندی میشود و برای محافظت از فولاد به غلظت بهینه نیاز دارد. در غلظتهای کم، سدیم نیتریت نمیتواند خاصیت بازدارندگی کامل داشته باشد و متعاقباً زنگزدگی فلزات افزایش مییابد. غلظت کلرید به همان اندازه مهم است، زیرا زمانی که نسبت کلرید / نیتریت بالا باشد، اثر انفعالی از بین میرود.
حفاظت کاتدی
حفاظت کاتدی یکی از راههای جلوگیری از زنگزدن آهن و فلزات است. حفاظت کاتدی روشی است که برای محافظت از همه چیز از خطوط لوله گرفته تا آبگرمکنها و کشتیها استفاده میشود. این روش طبق یک واکنش الکتروشیمیایی عمل میکند.
وقتی دو فلز با آب تماس پیدا میکنند، الکترود مثبتتر از این دو فلز، الکترونهای خود را رها کرده و زنگزدگی رخ میدهد. در محافظت کاتدی، آهن با یک فلز دیگر، الکترود مثبتتر مانند روی جفت میشود. روی یک “آند قربانی” رایج است، زیرا قبل از آهن اکسید میشود.
راه های از بین بردن زنگ زدگی آهن
در زیر به چند مورد از راههای از بین بردن زنگزدگی آهن اشاره میکنیم.
1. حفاظت فعال فلز
برای جلوگیری از زنگزدگی، سطح آهن را با یک فلز فعال مانند روی، منیزیم و آلومینیوم پوشش میدهند تا از لایه فوقانی در برابر زنگزدگی محافظت شود. پوشش فعال تحت اکسیداسیون قرار میگیرد و از لایه آهنی زیر آن محافظت میکند.
2. ایجاد فیلم محافظ
این روش از یک لایه ممانعت کننده بین آهن، اکسیژن و رطوبت موجود در جو استفاده میکند. روشهای مختلفی برای اعمال این لایه ممانعتکننده وجود دارد، از جمله پوششهای رنگ، روغن یا گریس، و همچنین آبکاری آهن با فلزات غیر خورنده مانند نیکل، مس یا کروم.
3. محلول های ضد زنگ
امروزه راهحلهای ضد زنگ زیادی در بازار وجود دارد. اکثر آنها حاوی محلول قلیایی فسفات و کرومات هستند که تجمع زنگ را متوقف میکند.
4. آبکاری قلع
یک گزینه عالی برای محافظت در برابر زنگزدگی قلع است، این فلز در برابر خوردگی ناشی از آبوهوا مقاوم است. آبکاری قلع را میتوان با فرو بردن آهن در حمام قلع مذاب به سطوح آهنی چسباند که باعث ایجاد یک مانع مستحکم و محافظ میشود.
جهت دریافت مشاوره، فروش مواد ضد خوردگی و خرید عمده مواد شیمیایی صنعتی با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال در ارتباط باشید.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.