خوردگی فلزات یک پدیده طبیعی است و به معنی تغییر خواص فلزات در اثر واکنش الکتروشیمیایی بین فلز و محیط می باشد. این تغییرات باعث تغییرات خواص فیزیکی و شیمیایی فلز می شود. خوردگی کاملا خود به خود صورت گرفته در تمامی فلزات رایج است. و از گذشته تا امروز همواره در فلزات رخ می دهد.
خوردگی چگونه ایجاد می شود؟
همان طور که می دانید فلزات به صورت یک سری ترکیبات شیمیایی در سطح زمین و در سنگ ها یافت می شوند. فلزات پایدار هستند و در صورتی که تحت فشار و عوامل بیرونی قرار نگیرند، ترکیب اولیه خود را حفظ می کنند. پس از استخراج فلزات از سنگ ها، به فلزات خالص تبدیل شده و در جهت مصارف گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند. این عمل نوعی فرایند الکترون گیری است. این الکترون ها نقش میهمان داشته و فلز با دریافت آنها خود را از سنگ جدا می کند و پس از تبدیل شدن به فلز خالص به دنبال راهی برای بیرون کردن الکترون ها از خود می گردد. در واقع بیرون آمدن الکترون ها از فلز فرایند اکسیداسیون نام داشته و باعث خوردگی فلزات و تغییر رنگ آن می شود.
خوردگی فلزات به دو شکل شیمیایی و الکتروشیمیایی است. در خوردگی شیمیایی مواردی نظیر محلول های روغنی و گازهای خشک و در خوردگی الکتروشیمیایی فاکتورهایی مانند نمک های محلول، اسیدها و بازها تاثیرگذار هستند. در کل چندین روش خوردگی وجود دارد که می تواند خواص فیزیکی و شیمیایی فلز را تحت تاثیر قراردهد.
انواع خوردگی در فلزات
خوردگی حفره ای
عوامل اصلی خوردگی حفره ای دو یون کلر و کلرید می باشد. این نوع خوردگی برای فولاد ضد زنگ مضر است چرا که سازه در اثر این خوردگی مقداری از وزن خود را از دست داده و به راحتی می شکند. حفره های ایجاد شده توسط این خوردگی عمقی بیشتر از قطر خود دارند، در نتیجه با عمیق شدن حفره ها فلز سوراخ می شود.
خوردگی تنشی
وقتی ماده ای در یک محیط خورنده تحت تاثیر تنش کششی قرار گیرد دچار خوردگی می شود. در این صورت در قسمت مورد نظر ترک ایجاد می شود.
خوردگی شکافی
در اثر قرار گرفتن یک عنصر خورنده در شکاف بین دو جزء خوردگی شکافی روی می دهد. در این نوع خوردگی، غلظت عنصر خورنده در اثر گسترش واکنش افزایش می یابد.
خوردگی درون دانه ای
وقتی مرز دانه ها در فلز پلی کریستال تحت حمله قرار گیرد، خوردگی درون دانه ای اتفاق می افتد. تهی یا غنی بودن مرزدانه ها و یا وجود ناخالصی ها از جمله عواملی هستند که می توانند فولاد ضد زنگ آستنیتی را دچار خوردگی کنند.
خوردگی گالوانیک
زمانی که دو فلز متفاوت در مجاورت یک عنصر خورنده با هم در تماس باشند خوردگی گالوانیک ایجاد می شود. در نقطه تماس دو فلز، واکنش الکتروشیمیایی ایجاد شده و یک ماده نقش کاتد و دیگری نقش آند را بازی می کند. در این هنگام آند اکسید می شود اما کاتد تحت فرآیند اکسیداسیون هیچ گونه تغییری نمی کند.
خوردگی فرسایشی
در اثر حرکت نسبی یکی از دو ماده ای که در تماس با یکدیگر هستند خوردگی فرسایشی روی می دهد. این نوع خوردگی فلزات می تواند منجر به از بین رفتن روکش های ضد زنگ شود.
حمله یکنواخت
در این حالت خوردگی سطح فلز را به صورت یکنواخت تحت تاثیر قرار می دهد. خوردگی به صورت حمله یکنواخت رایج ترین نوع خوردگی فلزات به شمار می آید.
آبشویی ترجیحی
جدا شدن روی از آلیاژ برنج نوعی آبشویی ترجیحی محسوب می شود. زمانی این خوردگی رخ می دهد که یکی از عناصر آلیاژ جامد در مجاور اسیدهای آبی قرار گیرد و یا به واسطه یک واکنش خوردگی ترجیحی خورده شود.
روش های جلوگیری از خوردگی فلزات
با روش های متعددی می توان از خوردگی فلزات جلوگیری مرد و یا آن را بهبود بخشید. این روش های عبارت اند از:
- رنگ آمیزی: با استفاده از رنگ آمیزی می توان مانع از انتقال الکترون شد، در نتیجه خوردگی فلزات اتفاق نخواهد افتاد. رنگ نوعی عایق برای جلوگیری از واکنش بین آند و کاتد محسوب می شود که از گذشته تا امروز مورد استفاده قرار گرفته است.
- پوشش کروماتی و فسفاتی: این پوشش ها از خود فلز تولید می شوند و به پوشش های تبدیلی معروف هستند. محلول های اسید سولفوریک به همراه نمک های فسفات منجر به تبدیل سطح فلزات به فسفات یا کرومات می گردد که آنها به عنوان لایه ای محافظ برای فلز به شمار می آیند.
- پوشش گالوانیزه: در این روش از روی برای روکش کاری آهن و فولاد استفاده می شود.
- پوشش قلع: در این روش از روکش قلع برای فلزات استفاده می شود. قلع بسیار آسان اکسید می شود و همین اکسید آن را در برابر عوامل خورنده محافظت می نماید.
- پوشش کادمیوم : پوشش کادمیوم با استفاده از آبگیری بر روی فولاد اعمال می شود.
- پوشش اکسید فلزات: اکسیدی که بر روی برخی فلزات ایجاد می شود آنها را در برابر عوامل خورنده محافظت می نماید. برای مثال برای محافظت از آلومینیوم در برابر خوردگی لایه ای از اکسید آلومینیوم بر روی آن قرار می دهند.