روش های کنترل زنگ زدن فلزات

زنگ آهن چگونه تشکیل می شود؟

چرا آهن زنگ می زند؟

آیا توجّه کرده اید که بعضی از فلزات زنگ می زنند و بعضی دیگر٬زنگ نمی زنند؟آهن معمولاً زنگ می زند. به همین علّت است که وقتی رنگ قسمتی از بدنه اتومبیل از بین می رود٬هوا باعث می شود که آهن زیر قسمت رنگ شده خیلی زود زنگ بزند.

برای آن که آهن با اکسیژن موجود در هوا ترکیب می شود و اکسیدآهن قرمز رنگ را (که همان زنگ آهن است) تولید می کند. در هر صورت نوعی آهن وجود دارد که زنگ نمی زند. اختراع یاکشف این آهن امری تصادفی بود! در سال۱۹۱۳ هری بریرلی٬ که متخصص ذوب فلزات بود٬ برای ساختن لوله تفنگ٬ دنبال فلزی مناسب می گشت. از این رو فلزات گوناگون را با هم ترکیب کردو آلیاژهای مختلفی به دست آورد. امّا پس از انجام آزمایش ها٬ تمام نمونه ها را به گوشه ای انداخت. چند ماه بعد متوجّه شد در حالی که همه نمونه های دور ریخته شده٬ زنگ زده اند٬ یکی از آنها زنگ نزده است! بریرلی این آلیاژ را با دقّت بررسی کرد و فهمید که ۱۴٪ آن کروم است.

به این ترتیب فلز زنگ نزن یا استنلس استیل وارد زندگی بشر شد. امروزه اغلب لوازم آشپزخانه ها از آهن زنگ نزن هستند. جنس بیشتر دیگ ها٬ کتری ها٬ ماهی تابه ها٬ قاشق و چنگال ها٬ چاقو ها و لگن ظرفشویی آشپزخانه ها از آهن زنگ نزن است؛ همین طور بسیاری از لوازم جرّاحی و قطعات خودرو ها از این فلز ساخته می شوند. فولاد زنگ نزن ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیر آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.

گروه صنعتی مشهد حفاظ

حفاظ شاخ گوزنی

درب آکاردئونی

فلزات چطور دچار زنگ زدگی می شوند؟

“زنگ” نام متداول یکی از ترکیبات بسیار رایج یعنی اکسید آهن با فرمول Fe2O3 است. این نام رایج است زیرا آهن به سرعت با اکسیژن ترکیب شده و تشکیل زنگ آهن را می دهد. در حقیقت آهن را به ندرت می توان به صورت خالص در طبیعت پیدا کرد. زنگ آهن (یا فولاد) نمونه ای از فرایند خوردگی است: فرایند الکتروشیمیایی شامل آند (یک قطعه فلز که به راحتی الکترون از دست می دهد)، الکترولیت (مایعی که به حرکت الکترون ها کمک می کند) و یک کاتد (یک قطعه فلز که به راحتی الکترون می پذیرد) است. وقتی فلزی خورده می شود، الکترولیت به تولید اکسیژن در آند کمک می کند. سپس اکسیژن با فلز ترکیب شده و الکترون آزاد می شود. وقتی الکترون ها از طریق الکترولیت به سمت کاتد جریان می یابند، آند با جریان الکتریکی حذف می شود یا به کاتیون های فلزی تبدیل شده و زنگ تشکیل می شود.

خوردگی تخریب تدریجی مواد (معمولا فلزات) توسط واکنش شیمیایی با محیط زیست است.  این به این معنی اکسیداسیون الکتروشیمیایی فلزات در واکنش با اکسید کننده مثل اکسیژن است. زنگ زدن، تشکیل اکسیدهای آهن، یک نمونه شناخته شده از خوردگی الکتروشیمیایی است

زنگ‌زدگی، نتیجه انجام واکنش‌های شیمیایی در آهن در حضور دو ماده آب و اکسیژن است که منجر به ایجاد اکسید قرمزرنگی در سطح آن می‌شود.
فرآیند زنگ‌زدگی یک واکنش الکتروشیمیایی است. به عبارت دیگر در این فرآیند در محلولی که بین الکترود یا قطب الکتریکی و الکترولیت، یک ناقل الکترونی وجود داشته باشد، یک واکنش شیمیایی انجام می‌شود.

در فرآیند زنگ‌زدن، با انتقال الکترون‌ها از آهن به اکسیژن، این واکنش الکتروشیمیایی آغاز می‌شود. الکترولیت‌ها در کنار آب، فرآیند خوردگی در سطح آهن را تسریع می‌کند همان‌طور که در سرمای زمستان به علت نمک‌پاشی در سطح جاده‌ها، زنگ‌زدگی در سطوح فلزی وسایل نقلیه‌ای که در راه‌ها تردد می‌کنند نیز به مراتب بیشتر است.گروه صنعتی مشهد حفاظ

درب آکاردئونی

شاخ گوزنی

زنگ زدگی آهن Iron rust

اکسیداسیون

وقتی آهن با آب و اکسیژن تماس پیدا کند (یا اکسنده‌های قوی ویا اسیدهای قوی) زنگ می‌زند، وجود محلول‌های الکترولیت نیز سرعت زنگ زدن آهن را بسیار افزایش می‌دهد. به علت نقص در شبکه بلوری در مورد آهن نیز عمل پاسیو شدن رخ نمی‌دهد تا از ادامه زنگ زدن جلوگیری کند. البته وجود محیط بازی از سرعت اکسیداسیون می‌کاهد.

رنگ‌های زنگ آهن

زنگ زدن عبارتی است که به اکسیداسیون آهن اطلاق می‌شود. اکسیداسیون آهن معمولاً از طریق واکنش با اکسیژن صورت می‌گیرد اما نوع‌های دیگری از زنگ زدن وجود دارد که حاصل واکنش آهن و کلر است که به آن زنگ سبز می‌گویند. زنگ آهن شامل هیدرات آهن (III) اکسید وFe2O3·nH2O آهن (III) اکسید-هیدروکسید (FeO(OH), Fe(OH)3). با دادن زمان کافی تمام آهن به زنگ آهن تبدیل شده و فرو می‌ریزد.

روش های کنترل زنگ زدن فلزاتماده ای که به طور ذاتی نسبت به محیط اطراف خود مقاومت نشان می دهد و پوسیده نمی شود (البته به طور ایده آل)، اولین انتخاب در نیازهای مکانیکی و اقتصادی خواهد بود؛ متاسفانه اغلب چنین نیست و بسیاری از مواد به روشی برای کنترل زنگ خوردگی خود نیاز دارند؛ به همین دلیل سه روش عمده برای این کار وجود دارد:

• اصلاح محیط اطراف ماده ای که در معرض این محیط قرار دارد
• روش های کنترل الکتریکی
• استفاده از روکش های محافظ
• گروه صنعتی مشهد حفاظ