مقدمه:
اثرات زنگ زدگی و خوردگی، یک عامل مهمی است که می تواند استحکام فلزات و آلیاژها را به خطر بیندازد و منجر به عواقب پرهزینه و گاهی خطرناک شود. این مقاله به بررسی این موضوع می پردازد که زنگ چیست و کدام فلزات در هنگام تلاش برای محافظت در برابر خوردگی موثرتر هستند. همچنین در مورد پوشش های سطحی، فرآیندهای آب بندی و سایر اقدامات پیشگیرانه بحث خواهد شد.
چه چیزی زنگ فلز را ایجاد می کند؟
هنگامی که مولکول های آهن در فلز با مولکول های اکسیژن و آب موجود در هوا واکنش می دهند، فلز زنگ می زند. این فرآیند به عنوان اکسیداسیون شناخته شده و اکسید آهن تولید می کند که رنگ قهوه ای مایل به قرمز دارد و معمولاً به آن "زنگ" می گویند.
تفاوت بین زنگ زدگی و خوردگی چیست؟
زنگ زدگی و خوردگی دو اصطلاحی هستند که برای توصیف فرآیندهای مشابه استفاده می شوند، اما تفاوت های بسیار مشخصی با هم دارند.
زنگ (نوعی خوردگی) مختص آهن یا فولادی است که در معرض اکسیژن و آب قرار گرفته است. به صورت یک پوشش قهوه ای مایل به قرمز روی سطوح فلزی ظاهر می شود.
از طرف دیگر، خوردگی نتیجه واکنش های شیمیایی است که بین فلز و محیط آنها رخ می دهد. این می تواند زمانی اتفاق بیفتد که هر فلزی با اکسیژن، رطوبت یا سایر گازهای محیط خود واکنش نشان دهد و منجر به تضعیف ساختار فلز به دلیل اکسید شدن گردد.
چه گزینه های فلزی در برابر خوردگی مقاوم هستند؟
- ورق استیل (با مواد افزودنی)
- آلومینیوم
- مس، برنز و برنج
- فولاد گالوانیزه
ورق استیل:
برای مواد مقاوم در برابر زنگ (به جای ضد زنگ)، آلیاژها گزینه بسیار خوبی هستند. از نظر فنی، فولاد به خودی خود یک آلیاژ است، زیرا آهن و کربن را با هم ترکیب می کند، اما هنگام افزودن فلزات دیگر مانند کروم و نیکل به مخلوط، می توانید انواع مختلفی از آلیاژها را ایجاد کنید که محافظت بیشتری در برابر زنگ زدگی ارائه می دهند.
برخی از این مخلوط‌های فلزی تقویت‌شده، مانند ورق استیل، دفاع برجسته‌تری در برابر اکسیداسیون در طول زمان ارائه می‌کنند و برای جلوگیری از زنگ زدگی کامل ساخته می‌شوند. ورق استیل مقاوم در برابر زنگ یکی از رایج ترین آلیاژهایی است که برای مبارزه با زنگ استفاده می شود.
برخی از محصولات فولادی ضد زنگ حاوی سطوح بالایی از کروم هستند که می تواند از تشکیل زنگ زدگی جلوگیری کند. این آلیاژ یک لایه نازک اکسید کروم روی سطح ایجاد می کند تا از خود محافظت نماید. ورق استیل 304 ، ورق استیل 316 رایج ترین گزینه های ورق استیل هستند.
عناصری مانند نیکل و مولیبدن را نیز می توان با آلیاژ ورق استیل مخلوط کرد و آلیاژ حاصل به نام Inconel به شما کمک می کند تا در برابر اکسیداسیون و آسیب های خورنده محافظت لازم را ایجاد نمایید.
آلومینیوم:
آلومینیوم بعد از فولاد دومین ماده پر مصرف است. آلومینیوم به دلیل استحکام بسیار بالا در مقایسه با وزن آن اغلب به عنوان یک فلز سبک شناخته می شود. آلومینیوم حاوی آهن نیست، بنابراین زنگ نمی‌زند. اما به دلیل وجود مداوم آب، مواد شیمیایی، نمک یا سایر مسائل زیست محیطی، همچنان می تواند در طول زمان تحت تأثیر خوردگی قرار گیرد.
آلومینیوم چگونه از خود محافظت می کند؟ در حالی که قوانین شیمیایی پیشنهاد می کنند که آلومینیوم باید به طور کامل در هنگام قرار گرفتن در معرض رطوبت حل شود، از سال 1911 به دلیل ویژگی منحصر به فرد معروف به "اکسیداسیون غیرفعال" که به طور طبیعی یک مانع نفوذ ناپذیر بین خود و عناصر خارجی ایجاد می کند، به طور گسترده برای تولید هواپیما استفاده شده است.
مس، برنز و برنج:
مس، برنز و برنج سه فلزی هستند که در طول اعصار می درخشند. مس به دلیل رنگ گرم خود که در طول زمان به سبز تبدیل می شود، به دلیل سپر محافظ پتینه تشکیل شده از اکسیداسیون برای محافظت از آن در برابر خوردگی شناخته شده است.
آلیاژ برنز مس، عناصر قلع و گاه درصد کمی از فلزات دیگر را با هم ترکیب می‌کند و آن را نسبت به مس خالص در برابر خوردگی مقاوم‌تر می نماید. این آلیاژ حاوی آهن نیست، بنابراین زنگ نمی‌زند، اما در موارد نادر، می‌تواند مستعد یک فرآیند شیمیایی مخرب به نام «بیماری برنز» باشد که در اثر تشکیل کلریدها در شرایط خاصی مانند غوطه‌ور شدن در آب شور ایجاد می‌شود.
آلیاژهای برنج با استفاده از ترکیب روی و مس ساخته می‌شوند و لایه‌ای دیگر از دوام ایجاد می نمایند و در عین حال ظرافت پیچیده‌ای را در هر کجا که ممکن است زینت دهند، ایجاد می‌کنند. برخی از فلزات برنجی قیمت کمتری نسبت به مواد مشابه مس یا برنز دارند. برنج نیز صاف، چکش خوار و دارای رنگی زیبا مانند طلایی است.
آلیاژهای نیکل:
نیکل و آلیاژهای نیکل فلزات غیرآهنی با استحکام و چقرمگی بالا، مقاومت در برابر خوردگی عالی و خواص دمایی بالا هستند. از آنجایی که نیکل در مواجهه با سطوح بالای کاربردهای حرارتی احتمال انبساط کمتری دارد، بهتر است در محیط های با دمای بالا استفاده شود.
گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی