علت زنگ زدن فلزات یا ایجاد اکسیدهای آهن بر روی سطوح اجسام فولادی، یکی از مشکلات شایعی است که می‌تواند به تخریب استحکام، ظاهر و نفوذ پذیری سازه‌های فلزی منجر شود. این پدیده می‌تواند عواقب جدی به همراه داشته باشد، زیرا زنگ زدگی باعث تضعیف ساختار آهن و کاهش استحکام آن می‌گردد. با گذشت زمان، قسمت‌های زنگ زده ممکن است به علت سوراخ شدن و لایه‌لایه شدن از بین بروند.
زنگ زدگی می‌تواند به طرز چشمگیری عمر مفید محصولات آهنی را کاهش دهد و در نتیجه نیاز به تعویض زودهنگام آنها را افزایش دهد. همچنین، زنگ می‌تواند به عنوان یک عایق عمل کرده و از هدایت الکتریکی در اتصالات جلوگیری کند که این موضوع می‌تواند عملکرد دستگاه‌های الکترونیکی را مختل نماید. محصولات تحت تأثیر زنگ زدگی ممکن است اعتبار تولید کننده را زیر سؤال ببرند و به کاهش فروش منجر شوند. علت زنگ زدن فلزات به واسطه عوامل محیطی مختلف تسریع می شود و شناخت این عوامل برای پیشگیری یا کنترل مؤثر این پدیده ضروری است.
علت زنگ زدن فلزات در هوای مرطوب
زمانی که یک قطره آب به سطح یک جسم آهنی برخورد می کند، دو فرآیند تقریباً فوری آغاز می‌شود. نخست، آب که به عنوان یک الکترولیت موثر شناخته می‌شود، با دی‌اکسید کربن موجود در جو ترکیب می‌گردد و یک اسید کربنیک ضعیف تولید می‌کند که از آب به عنوان الکترولیت بهتری عمل می‌کند.
در پی ایجاد این اسید و حل شدن آهن، بخشی از آب شروع به تجزیه به عناصر پایه خود می‌کند و در نتیجه هیدروژن و اکسیژن آزاد می شوند. اکسیژن آزاد شده و آهن محلول با هم ترکیب می‌شوند تا اکسید آهن تشکیل دهند و در این فرآیند الکترون‌هایی آزاد می‌گردند. این الکترون‌ها از ناحیه آند آهن به سمت کاتد حرکت می‌کنند، که ممکن است بخشی از فلزی با واکنش الکتریکی کمتر نسبت به آهن باشد یا نقطه‌ای دیگر بر روی همان جسم آهنی باشد.
ترکیبات شیمیایی که در مایعاتی نظیر باران اسیدی و آب دریا یافت می‌شود، آنها را به الکترولیت‌های موثرتری نسبت به آب خالص تبدیل می‌کند و وجود این الکترولیت‌ها موجب تسریع در روند علت زنگ زدن فلزات می‌شود.
روش های جلوگیری از زنگ زدن فلزات
برای پیشگیری از زنگ زدگی آهن و فلزات، از شیوه‌های گوناگونی بهره می‌برند. در ادامه، به معرفی برخی از متداول ترین روش‌های محافظت از آهن در برابر علت زنگ زدن فلزات و آهن خواهیم پرداخت.
- ایجاد پوشش
با بهره‌گیری از پودر، روغن یا گریس و رنگ فلز، می‌توان بر روی سطح آهن یک لایه حفاظتی در برابر زنگ زدگی ایجاد کرد. در روش پودر، ابتدا سطح آهن باید به دقت تمیز شود و سپس پودرهای خشک نظیر پودر اوتان، آکریلیک، نایلون، وینیل، پلی‌استر، رنگ اپوکسی و… بر روی آن پخش می‌شود و پس از آن حرارت لازم اعمال می‌گردد. این فرآیند منجر به تشکیل لایه‌ای نازک و حفاظتی بر روی سطح آهن می شود.
روش دیگر برای جلوگیری از زنگ زدگی آهن، استفاده از روغن یا گریس است که تاثیر چشمگیری در این زمینه دارد. در این شیوه، با ایجاد یک پوشش که به معنای پوشاندن سطح آهن با روغن یا گریس است، لایه‌ای حفاظتی شکل می‌گیرد که مانع از واکنش آهن با رطوبت و اکسیژن می‌شود.
رنگ زدن فلزات مانع از تماس رطوبت و اکسیژن با سطح فلز می شود و بدین ترتیب آهن را در برابرعلت زنگ زدن فلزات محافظت می‌کند. در این فرآیند، نباید از رنگ‌های محلول در آب استفاده کرد، زیرا این نوع رنگ‌ها ممکن است موجب زنگ زدگی در لایه زیرین شوند. برای افزایش مقاومت ورق‌های فلزی در برابر خوردگی و فرسایش، از روش الکترواستاتیک و با استفاده از رنگ‌های متنوع بهره می برند.
- محافظ کاتدی
یکی از روش‌های برجسته در حفاظت کاتدی، فرآیند گالوانیزاسیون به شمار می رود. اما گالوانیزاسیون به چه معناست؟ این اصطلاح به روند ایجاد یک لایه‌ی حفاظتی از روی بر روی سطح فلز اشاره دارد. این پوشش روی، به عنوان سپری در برابر علت زنگ زدن فلزات و خوردگی عمل می کند. این فرآیند معمولاً در کارگاه‌ها یا کارخانه‌ها و با کمک متخصصان انجام می‌گیرد. فلز مورد نظر در یک حوضچه از روی مذاب غوطه ور شده و در نتیجه، سطح آن با لایه‌ای از روی پوشیده می‌شود.
از آنجایی که روی نسبت به فولاد فعال تر است، ابتدا لایه‌ی روی اکسید می‌شود و این عمل به جلوگیری از خوردگی فولاد کمک می‌کند. به دلیل این که فولاد نقش کاتد را ایفا می‌کند، به این روش، محافظت کاتدی اطلاق می‌شود.
ورق‌های گالوانیزه، ورق‌های فلزی هستند که به کمک این روش پوشش دهی می‌شوند. این ورق‌ها در تولید مخازن آبگرم کن‌ها، لوازم خانگی، صنعت خودرو، بدنه‌ی کشتی‌ها، سکوهای نفتی دریایی و موارد مشابه به کار می روند.
- محافظ آندی
در این تکنیک، سطح آهن با فلزی که فعالیت کمتری دارد، مانند قلع، پوشانده می‌شود. قلع به دلیل خاصیت ضد خوردگی اش، تا زمانی که بر سطح فلز باقی بماند، از فولاد در برابر آسیب‌های ناشی از خوردگی محافظت می‌کند. در این فرآیند برای جلوگیری از علت زنگ زدن فلزات، فولاد به عنوان آند عمل می‌کند، به همین دلیل این شیوه به نام حفاظت آندی شناخته می‌شود. این روش به طور معمول برای حفاظت از مخازن فولادی کربنی که برای ذخیره‌س ازی اسید سولفوریک و محلول ۵۰ درصد کاستیک سود به کار می روند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- کنترل رطوبت
اکسیژن موجود در مولکول‌های آب به سرعت فلزات را به حالت اکسیداسیون می رساند. وسایل و تجهیزاتی که در محیط‌های مرطوب دریایی و ساحلی یا در معرض بارش باران و هوای آزاد قرار دارند، مانند خودروها، درب‌های منازل، مخازن صنعتی و لوله‌های انتقال مواد شیمیایی و آب، به شدت در معرض خطر خوردگی هستند. پاکسازی سطوح از رسوبات شیمیایی و گرد و غبار می‌تواند مانع از نفوذ رطوبت شود. همچنین، در محیط‌های زیرزمینی و انبارها، استفاده از رطوبت گیرها می‌تواند مفید باشد.
گروه صنعتی رانا کیمیا فام، برجسته ترین تولید کننده رنگ‌های فلز و اپوکسی با فرمولاسیون‌های پیشرفته و قیمت‌های مناسب است با انتخاب محصولات ما، تجربه‌ای ماندگار و زیبا برای پروژه‌های خود رقم بزنید
روش های از بین بردن زنگ زدگی فلزات
اگر با وجود تمامی تدابیر اتخاذ شده علت زنگ زدن فلزات، همچنان زنگ زدگی مشاهده شد، می‌توان با استفاده از روش‌های زیر به رفع آن پرداخته و یا از توسعه آن جلوگیری کرد. این روش‌ها شامل موارد زیر هستند.
- سند بلاست کردن یک فرایند سطحی است که با استفاده از ساینده‌هایی مانند شن و ماسه سیلیسی و هوای فشرده انجام می‌شود. این روش سنتی برای تمیز کردن سطوح قبل از رنگ‌کاری به کار می‌رود. با این حال، خطراتی نظیر آسیب به سطح و استنشاق ذرات مضر برای سلامتی وجود دارد.
- روش واتر جت با استفاده از نازلی که فشار بالایی دارد، اجرا می‌شود و آب تحت فشار به انرژی جنبشی و مکانیکی تبدیل می‌شود تا سطح را از اکسیدها پاک کند. یکی از مزایای این شیوه، عدم ایجاد آلودگی است. لازم به ذکر است که فشار آب خروجی باید به دقت تنظیم شود تا فرایند به درستی انجام گیرد.
- لیزر زنی یکی از پیشرفته ترین روش‌ها برای زنگ زدایی سطوح است که با مصرف کم انرژی انجام می‌شود. این تکنیک از پرتوهای پرانرژی لیزر بهره می برد و به دلیل ویژگی‌های غیرشیمیایی، کیفیت و سرعت بالا، کارایی وسیع دارد. استفاده‌های رایج آن شامل تمیز کردن سطوح نرم، ابعاد کوچک، موتورهای جت و محفظه‌های احتراق با دمای بالا است.
سخن پایانی
علت زنگ زدن فلزات یکی از مشکلات رایج به شمار می آید. این پدیده باعث شکل گیری لایه‌ای شکننده بر روی سطح می‌شود که بتدریج پوسته پوسته شده و به تخریب زیبایی، کاهش کیفیت، افت خواص و کاهش عمر مفید منجر می‌گردد و در نهایت می‌تواند به خرابی کامل فلز منتهی شود. به همین دلیل، پیشگیری از زنگ زدگی از اهمیت بالایی برخوردار است. از مهم‌ترین روش‌های جلوگیری از این پدیده می‌توان به استفاده از ضد زنگ، آبکاری و اعمال پوشش‌های حفاظتی اشاره کرد. اما چنانچه با وجود این تدابیر، زنگ زدگی اتفاق بیفتد، لازم است با روش‌هایی نظیر سندبلاست و لیزرزنی به اصلاح آن پرداخته شود.
