بسیاری از ما به تجربه می دانیم که زنگ زدگی آهن، زمانی ایجاد می شود که فلز در معرض رطوبت قرار بگیرد، اما زنگ آهن چیست و چه چیزی باعث ایجاد آن می شود؟ زنگ آهن یک پدیده شیمیایی است که در نتیجه واکنش فلز آهن با آب و اکسیژن هوا ایجاد می شود.
این پدیده، علاوه بر خوردگی فلزات موجب کاهش عمر مفید، هزینه های زیاد برای تعمیرات و بازسازی نیز می شود. باتوجه به کاربرد گسترده آهن و فولاد در صنایع مختلف، کارشناسان همواره به دنبال راه حل هایی برای پیشگیری و کاهش میزان خوردگی فلزات هستند. در این مقاله از کیلوتن، به بررسی علل و ریشه های زنگ زدگی آهن و همچنین ۶ راه برای جلوگیری از زنگ زدن آهن می پردازیم.
زنگ آهن چیست؟
هنگامی که فلز با ماده دیگری مانند اکسیژن، هیدروژن، جریان الکتریکی یا حتی کثیفی و باکتری واکنش نشان می دهد، خورده می شود. این واکنش، به نام اکسیداسیون، باعث تشکیل یک پوسته از آهن اکسید روی سطح فلز می شود که به طور عمده باعث خوردگی و زنگ زدگی آهن و فولاد می شود.
زنگ زدگی نه تنها به رطوبت و اکسیژن هوا بستگی دارد، بلکه خواص فیزیکی و شیمیایی فلزات نیز در این فرآیند نقش مهمی ایفا می کنند. عواملی مانند فشار، دما و تماس با مواد دیگر نیز می توانند روند خوردگی را تسریع کنند. زنگ آهن به ویژه بر فلزاتی مانند مس، آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، برنج و بسیاری از فلزات دیگر اثر می گذارد و می تواند منجر به خرابی و خوردگی فلزات شود.
انواع خوردگی آهن چیست؟
انواع مختلفی از خوردگی وجود دارند که به طور گسترده در صنایع و سازه های مختلف اتفاق می افتند. خوردگی یکنواخت، که رایج ترین شکل خوردگی است، به طور یکنواخت در مناطق گسترده از سطح یک ماده رخ می دهد. در عین حال، خوردگی حفره ای، که یکی از تهاجمی ترین اشکال خوردگی است، موقعیت محلی را آسان نمی کند و می‌تواند حفره هایی ایجاد کند که به طور معمول در جهت عمودی از سطح به پایین مواد نفوذ می‌کنند. از انواع دیگر خوردگی آهن می توان به خوردگی شکافی، خوردگی بین دانه ای، ترک خوردگی تنشی، خوردگی گالوانیکی و… اشاره کرد.
۶ راه برای جلوگیری از زنگ زدن آهن
زنگ زدگی آهن، علیرغم تغییر ظاهر موجب کاهش عمر مفید و کارایی قطعات آهنی می شود. به عنوان مثال، زنگ زدگی میلگرد موجب کاهش میزان کارایی این محصول در سازه های بتنی می شود. به همین دلیل آشنایی با روش های پیش گیرانه و کاهش اثرات زنگ زدگی، موجب صرفه جویی در مصرف میلگرد می شود.
روش های مختلفی جهت جلوگیری از زنگ زدن آهن وجود دارد. در ادامه به بررسی متداول ترین روش های جلوگیری از خوردگی آهن می پردازیم.
۱. گالوانیزه کردن
استفاده از پوشش های گالوانیزه بر روی سطح فولاد یک روش موثر برای محافظت از آن در برابر خوردگی است. این پوشش ها با اعمال لایه هایی از روی بر روی سطح آهن یا فولاد، آن را از تماس مستقیم با عوامل محیطی مخرب محافظت می کنند. گالوانیزه کردن، به دلیل اینکه روی به نسبت آهن کمتر خورده می شود، می تواند فلز را در برابر زنگ زدگی و خوردگی محافظت نماید.
هرچند که گالوانیزه کردن یک راه حل موثر برای جلوگیری از زنگ زدگی است، اما استفاده از این روش معایبی نیز دارد. پوشش روی، در مقابل نیروهای سخت محیطی مانند باران اسیدی یا نمک مقاومت نمی کند. همچنین، گالوانیزه کردن ممکن است ظاهر بیرونی فلز را تغییر دهد.
۲. پوشش پودری
پوشش پودری، یک روش موثر برای جلوگیری از زنگ زدگی آهن است که در صنایع مختلف استفاده می شود. در این روش، یک ماده پودری از جنس های مختلفی مانند اکریلیک، پلی استر، اپوکسی و پلی اورتان بر روی سطح فلزی قرار می گیرد. ابتدا، با استفاده از الکتریسیته ساکن، ماده پودری به سطح فلزی متصل می شود. سپس، پودر در یک کوره ذوب شده و به یک لایه یکنواخت و جامد تبدیل می شود.
این لایه پوششی از رطوبت و عوامل محیطی مخرب مانند آب و هوا و ذرات معلق در هوا را فاصله می دهد و از ورود آنها به فلز جلوگیری می کند. به این ترتیب، پوشش پودری می تواند از زنگ زدگی فلزات جلوگیری کند. اما برای اطمینان از کارایی بهتر، لازم است که پوشش پودری بدون نقص و بدون ناحیه های ضعیف بر روی سطح فلزی اعمال شود تا هیچ فضایی برای ورود آب یا هوا وجود نداشته باشد که باعث ایجاد زنگ زدگی شود.
۳. روغن کاری سطح
روغن کاری سطح فلزات، از زنگ زدگی آهن جلوگیری می کند. با ایجاد سدی بین فلز و محیط اطرافش، از ورود آب و اکسیژن به سطح فلز و همچنین از ایجاد واکنش آهن با اکسیژن جلوگیری می کند. این کار با پوشاندن سطح فلز با روغن، از ورود آب و اکسیژن به فلز و همچنین با خاصیت آبگریزی روغن، از تجمع آب روی سطح فلز جلوگیری می کند. همچنین، برخی از روغن ها حاوی افزودنی های بازدارنده خوردگی هستند که از واکنش فلز با اکسیژن جلوگیری می کنند. مناسب بودن نوع روغن باید با توجه به نوع فلز، محیط و سطح حفاظت مورد نیاز انتخاب شود.
۴. نگه داری و انبار کردن صحیح
برای جلوگیری از زنگ زدگی آهن در حین نگهداری و انبار کردن، ابتدا باید به کنترل رطوبت محیط توجه داشته باشیم. حفظ رطوبت نسبی زیر ۵۰ درصد می تواند از زنگ زدگی آهن جلوگیری کند. بهتر است محیط نگهداری را خشک و کم رطوبت نگه داریم. همچنین، کنترل دما نیز حائز اهمیت است؛ دمای بالا می تواند سرعت زنگ زدگی آهن را افزایش دهد، بنابراین بهتر است آهن را در مکان های خنک و دور از منابع گرما نگهداری کنیم. همچنین، محافظت از تماس با مواد دیگر نیز حیاتی است؛ برخی مواد مانند اسیدها و نمک ها می توانند زنگ زدگی آهن را تسریع کنند.
علاوه بر این، بسته بندی مناسب نیز از اهمیت بالایی برخوردار است؛ بسته بندی آهن به نحوی که از تماس با هوا و رطوبت محافظت شود می تواند از زنگ زدگی آهن جلوگیری کند.
۵. رنگ آمیزی
رنگ آمیزی به عنوان یکی از موثرترین روش ها برای حفاظت از آهن در برابر زنگ زدگی شناخته می شود. این روش با ایجاد یک لایه محافظ بین فلز و محیط اطرافش، از زنگ زدگی جلوگیری می کند. رنگ می تواند به سه روش از زنگ زدگی جلوگیری کند.
انواع مختلفی از رنگ برای این منظور وجود دارد؛ شامل رنگ های پایه روغنی، پایه آب، اپوکسی و لاتکس. انتخاب نوع رنگ مناسب باید با توجه به نوع فلز، محیط مورد استفاده و سطح حفاظت مورد نیاز انجام شود. برای داشتن نتیجه بهتر، لازم است که سطح فلز قبل از رنگ آمیزی تمیز و خشک شده و به دقت دستورالعمل های سازنده رعایت شود. با این روش ها، می توان آهن را از زنگ زدگی حفظ کرده و عمر مفید آن را افزایش داد.
۶. استفاده از فولاد ضدزنگ
ترکیب فلزات در آلیاژها می‌تواند مقاومت به زنگ زدگی را تغییر دهد. آلیاژهای فولادی، مانند فولاد ضد زنگ، با افزودن عناصری مانند کروم، نیکل، و منگنز، مقاومت بیشتری در برابر خوردگی ارائه می‌دهند. هر چند که آنها کاملاً مصون در برابر خوردگی نیستند، اما سرعت زنگ زدگی آنها بسیار کندتر است.
تغییر ترکیب فولاد نه تنها خواص فیزیکی و شیمیایی آن را تغییر می‌دهد بلکه می‌تواند بهبودهای مختلفی در مقاومت به خوردگی و دیگر خواص فلزی به دنبال داشته باشد. بنابراین، انتخاب آلیاژ مناسب برای کاربرد مورد نظر و مراعات تکنیک‌های جوشکاری و محیط اطراف اهمیت دارد، زیرا همه این عوامل می‌توانند بر میزان خوردگی تأثیرگذار باشند
سخن پایانی
ظبق نکات ذکر شده، روش های مختلفی برای جلوگیری از زنگ زدن آهن وجود دارد و روشی که انتخاب می کنید به عوامل مختلفی بستگی دارد. از جمله اینکه چقدر زمان دارید، کدام بخش فلز در معرض زنگ زدگی قرار دارد و یا اینکه نوع خوردگی فلز شما چیست.
به نظر شما بهترین روش برای جلوگیری از زنگ زدگی چیست؟ آیا روشی به غیر از موارد ذکر شده می شناسید؟
