عوامل زنگ زدن فلزات و راه های جلوگیری از آن

روش های جلوگیری از زنگ زدگی آهن، از آلیاژها تا پوشش ها با خرید ضد زنگ

زنگ‌زدگی تغییر رنگ نارنجی-قهوه ای است که بر روی فلز تشکیل می‌شود. خوردگی زمانی رخ می دهد که یک فلز با یک عامل اکسید کننده در محیط خود مانند اکسیژن هوا واکنش دهد. این واکنش شیمیایی می‌تواند باعث تنزل فلز در طول زمان، لکه دار کردن ظاهر آن و به خطر انداختن یکپارچگی ساختاری آن شود.

محصولات فولادی در بسیاری از صنایع به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، در این شرایط پیشگیری از زنگ‌زدگی باید در اولویت قرار گیرد. هر نوع فلز خواص الکتروشیمیایی متفاوتی دارد. این خواص تعیین کننده انواع خوردگی در بخش‌های مختلف فلزات است. زنگ‌زدگی می‌تواند بر آهن و آلیاژهای آن از جمله فولاد تاثیر بگذارد.  به عنوان مثال، ابزارهای آهنی مستعد زنگ زدن به دلیل قرار گرفتن در معرض رطوبت طولانی مدت هستند، در حالی که یک سقف مسی تحت اثرات آب و هوا لکه دار خواهد شد. باید ذکر شود که کاتالیزور اصلی برای زنگ زدن آب است. بنابراین، به دلیل وجود انواع مختلف فلزات و کاربردهای مختلف آن، تولیدکنندگان باید از روش‌های مختلفی برای جلوگیری و کنترل خوردگی در فلزات مختلف استفاده کنند.

واکنش شیمیایی زنگ‌زدگی

زنگ زدگی آهن یک فرایند الکتروشیمیایی است که با انتقال الکترون‌ها از آهن به اکسیژن آغاز می‌شود. آهن ماده كاهش‌دهنده است (الكترون‌ها را رها مي كند) در حالي كه اكسيژن عامل اكسيد كننده است (الكترون ها را بدست مي‌آورد). میزان خوردگی توسط آب تحت تأثیر قرار گرفته و توسط الکترولیت‌ها تسریع می‌شود،  همان طور که از اثرات نمک جاده بر خوردگی خودروها نشان داده شده‌است.

چون در انتها یون‌های هیدروکسید را تشکیل می‌دهد، این فرایند به دلیل حضور اسید به شدت تحت تأثیر قرار می‌گیرد. به همین ترتیب ، خوردگی بیشتر فلزات توسط اکسیژن در pH پایین تسریع می شود. ارائه الکترون ها برای واکنش فوق اکسیداسیون آهن است. واکنش ردوکس (اکسایش-کاهش) زیر نیز در حضور آب رخ می‌دهد و برای تشکیل زنگ مهم است.

روش های جلوگیری از زنگ زدگی آهن

قرار گرفتن در شرایط فضای باز خطر زنگ زدن را افزایش خواهد داد، به خصوص اگر آب و هوا بارانی یا مرطوب باشد. بهترین راه‌ها برای جلوگیری از زنگ‌زدگی عبارتند از:

• استفاده از آلياژ‌هاي مقاوم در برابر زنگ ( مثل استنلس استیل )
• ملاحظات طراحی
• پوشش حفاظتی ( مشابه فولاد گالوانیزه )
• پوشش آلی
• پوشش‌های پودری
• حفاظت کاتدی
• تعمیر و نگهداری منظم
• جلوگیری از زنگ زدگی فلزات با رنگ کردن
• جلوگیری از زنگ زدگی فلزات با روکش‌های پلاستیکی
• جلوگیری از زنگ زدگی فلزات با پوشش کادمیم
• جلوگیری از زنگ زدگی فلزات با پوشش قلع

استفاده از آلياژهاي مقاوم در برابر زنگ زدن ( آهن زنگ نزن یا استنلس استیل )

محبوب‌ترین مواد مقاوم در برابر زنگ زدن؛ استفاده از فولاد ضد زنگ یا همان استنلس استیل است. فولاد ضد زنگ حاوی حداقل %11 کروم است که این عامل باعث تشکیل یک فیلم محافظ از اکسید کروم می‌شود که به عنوان یک سپر در برابر زنگ‌زدگی عمل می‌کند. فیلم محافظ در صورت آسیب دیدن دوباره شکل خواهد گرفت. مقاومت به خوردگی را هم می‌توان با افزودن نیکل افزایش داد. برای مطالعه بیشتر درباره این فولاد، می‌توانید به مقاله آهن زنگ نزن چیست مراجعه کنید.

ملاحظات طراحی

کنترل خوردگی در مرحله مهندسی آغاز می‌شود. اگر بخشی برای استفاده در محیطی باشد که مستعد خوردگی است، تولیدکنندگان باید بخشی را برای قرار گرفتن در شرایط آن محیط در نظر بگیرند. به عنوان مثال، قطعاتی که در معرض عناصر خوردگی قرار می‌گیرند باید به جای جمع آوری بر روی سطح، قابلیت خروج از سطح را داشته ‌باشند. برای کاهش خوردگی، طراحان باید شکاف‌های باریکی را که باعث ورود هوا یا مایع را می‌شوند و راکد می شوند را از بین ببرند. همچنین در طی ساخت محصولات باید از به وجود آمدن حفره‌ها اجتناب کرد.

پوشش حفاظتی

پوشش‌ها می‌توانند با عمل به عنوان یک مانع فیزیکی بین قطعات فلزی و عناصر اکسید کننده در محیط، لایه‌ای از حفاظت در برابر خوردگی را فراهم کنند. یکی از روش‌های رایج گالوانیزاسیون است که در آن تولیدکنندگان بخش را با لایه نازکی از روی پوشش می‌دهند.

این کار از طریق گالوانیزه کردن یا آبکاری داغ انجام می‌شود. لایه روی مانع از نفوذ بیشتر مواد خورنده به داخل فلز می‌شود. علاوه بر این روی به عنوان یک آند قربانی عمل می‌کند به این معنی که فرایند اکسیداسیون آسیب‌رسان زنگ به لایه روی منتقل خواهد شد. اگر می‌خواهید درباره ورق های گالوانیزه بیشتر بدانید، مقاله ورق گالوانیزه چیست و چه کاربردی دارد را مطالعه کنید. همچنین برای مقایسه استنلس استیل و گالوانیزه می‌توانید به مقاله مقایسه قیمت فولاد گالوانیزه و فولاد ضد زنگ مراجعه کنید و از تفاوت خواص و همینطور قیمت این دو متریال پرکاربرد مطلع شوید.

پوشش‌های آلی

پوشش‌های آلی مانند رنگ یک راه مقرون به صرفه برای محافظت در برابر زنگ‌زدگی است. پوشش‌های آلی مانعی را در برابر عناصر خورنده تشکیل می‌دهند. پوشش‌های مبتنی بر روغن برای جلوگیری از نفوذ آب و اکسیژن ایده آل هستند. پوشش‌های آلی معمولی ۱۵ تا ۲۵ میکرومتر ضخامت دارند.

پوشش‌های پودری

پوشش‌های پودری یکی دیگر از راه‌های مؤثر برای جلوگیری از خوردگی در قطعات فلزی است. با کاربرد مناسب، یک پوشش پودری می‌توان سطح بخش دور از محیط را مهر و موم کند تا در برابر خوردگی محافظت کند. یک پودر خشک به طور مساوی به یک سطح تمیز اعمال می‌شود. سپس جسم گرم می‌شود و پودر را به یک فیلم نازک تبدیل می‌کند. طیف گسترده‌ای از پودرها شامل اکریلیک، پلی استر، نایلون، وینیل، اپوکسی و اورتان در دسترس هستند.

پودرها معمولاً با استفاده از یک فرایند اسپری الکترواستاتیک اعمال می‌شوند. جسم هدایت کننده الکتریکی با یک پودر شارژ شده و سپس به صورت غیرهدایت کننده پاشیده می‌شود. ذرات شارژ شده جسم را جذب می‌کنند و به سطح آن می‌چسبند. جسم در آون داغی قرار می گیرد که باعث می‌شود ذرات در یک فیلم پیوسته نفوذ کند. ضخامت این فیلم به طور معمول بین ۲۵ تا ۱۲۵ میکرومتر است.

حفاظت کاتدی

با اعمال یک جریان الکتریکی مخالف به سطح فلز می‌توان از خوردگی آن جلوگیری کرد. یکی از روش‌های حفاظت کاتدی ایجاد جریان الکتریکی برای غلبه بر یک جریان بخش خورنده  در قسمتی از فلز است. روش دیگر استفاده از یک آند قربانی است بدین صورت که با اتصال یک فلز کوچک واکنشی رخ خواهد داد که یون‌های فلزی از قسمت بیشتر به قسمت کمتر جریان خواهند یافت و خوردگی به کمترین میزان خود می‌رسد.

تعمیر و نگهداری منظم

تعمیر و نگهداری منظم توصیه می‌شود برای جلوگیری از تشکیل زنگ و متوقف کردن پیشرفت هر زنگ‌زدگی که رخ داده‌است. حذف هر زنگ‌زدگی که شکل گرفته ضروری است. برای مناطق کوچک می توان از یک تیغه تیغ استفاده کرد. بعد از هر کثیفی و چرک شدن سطح می‌بایست از آب گرم و صابون استفاده شود و در نهایت یک پوشش مقاوم در برابر زنگ باید به سطح اعمال شود.

جلوگیری از زنگ زدگی فلزات با رنگ کردن

ابتدا می‌بایست از ضد زنگ به عنوان رنگ آستر استفاده شود و سپس در مرحله بعد، با رنگ کردن نیز از زنگ زدگی جلوگیری می‌شود. در این مرحله ابتدا سمباده زبر سپس سمباده نرم روی سطوح فلزی می کشند و سپس سطوح فلزی را با رنگ اصلی طی دو مرحله رنگ آمیزی می‌کنند. مرحله اول با رنگ رقیق‌تر و مرحله دوم با رنگ غلیظ تری انجام می‌شود.

جلوگیری از زنگ زدگی فلزات با روکش های پلاستیکی

در این روش از یک پوشش خمیری استفاده می‌شود که به وسیله‌ی چسب مخصوص خود روی فلزات را می‌پوشاند.

جلوگیری از زنگ زدگی فلزات با پوشش کادمیم

از این پوشش برای پیچ و مهره‌ها و قطعات و بدنه هواپیما و کشتی استفاده می‌شود. این پوشش مقاومت خوبی در محیط طبیعی نسبت به محیط‌های صنعتی دارد. همچنین استفاده از این پوشش در آب وهوای مناطق گرمسیر بسیار رایج است.

جلوگیری از زنگ زدگی فلزات با پوشش قلع

از اکسید قلع در صنعت کنسرو سازی استفاده می‌شود زیرا اکسید قلع در برابر اسیدها و نمک‌ها مقاوم است. در مواردی که خوردگی اجتناب ناپذیر است از این روش استفاده می‌شود.

جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد و رفع لکه های زنگ زدگی روی آجر:

در این قسمت موارد مختلف از جمله زنگ‌زدگی بر روی میلگرد و آجر را بررسی می‌کنیم.

برای جلوگیری از زنگ زدگی میلگردها چه باید کرد؟

میلگردها نقش مهمی در ساخت یک ساختمان دارند. در واقع میلگرد برای ایجاد مقاومت در برابر نیروی کششی وارده به ساختمان به‌کار می­‌رود. برای جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد می­‌بایست آن‌ها را در مکان­‌های تمیز و با کمترین میزان رطوبت انبار کرد. اما بهترین روش برای جلوگیری از زنگ زدگی میلگرد، ریختن شن و ماسه روی آن است.

محافظت از فولاد یکی از رو­ش‌های مهم است و برای جلوگیری از زنگ زدگی فولاد، یکی از روش‌ها، رنگ آمیزی آن با ضدزنگ است. برای این کار ابتدا سطح فولاد را  تمیز می‌کنند و سپس ضد زنگ را روی آن می‌ریزند. یکی از بهترین شیوه­‌های تمیز کردن فولاد، ماسه پاشی روی آن است تا تمامی براده‌ها از روی آن پاک شود. جهت جلوگیری از زنگ زدگی، دو لایه از ضد زنگ را به عنوان آستر روی فولاد می­‌زنند و سپس آن را با رنگ دلخواه رنگ‌آمیزی می‌کنند.