معرفی فلزات مقاوم در برابر خوردگی

از فلزهای مختلف برای مقاصد گوناگون استفاده می‌شود. اینکه چه فلزی برای چه کاربردی مناسب است، بستگی به شناخت ما از ویژگی‌های فلزات مختلف دارد. طیف وسیعی از محصولات خانگی و حتی صنعتی نیاز به یک فلز مقاوم در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی دارند.

معمولاً زنگ‌زدگی به پوسته‌های قهوه‌ای نارنجی می‌گویند که در اثر واکنش مولکول‌های آهن با اکسیژن در حضور آب تشکیل می‌شود. این واکنش سبب ایجاد اکسیدهای آهن، روی سطح فلز شده که به راحتی با چشم قابل مشاهده هستند.

برخی فلزات نیز زمانی که در برابر اسیدها یا بعضی از مواد شیمیایی صنعتی قرار می‌گیرند، واکنش نشان داده و دچار خوردگی می‌شوند. اگر خیلی زود جلوی این خوردگی گرفته نشود، فلز از محل خوردگی و زنگ‌زدگی پاره شده و آسیب عمیق‌تری می‌بیند تا زمانی که کاملاً متلاشی شود.

فلزات مقاوم در برابر خوردگی

آهن در همه فلزات وجود ندارد، اما واکنش‌های دیگری نیز وجود دارند که می‌توانند سبب اکسید شدن، زنگ زدن و یا کدر شدن فلزات شوند. زمانی که از برخی فلزات برای تولید نرده‌ها، لوازم خانه و آشپزخانه، پوشش‌های سقف و دیوار و… استفاده می‌کنیم، ویژگی ضد زنگ و ضد خورندگی فلز اهمیت زیادی پیدا می‌کند. پنج دسته از فلزات هستند که چنین خاصیتی دارند:

– فولاد زنگ نزن

– آلیاژهای آلومینیوم

– آلیاژهای مس، برنز یا برنج

– فولاد گالوانیزه

– آلیاژ تیتاتینوم

فولاد زنگ نزن (Stainless Steel)

استفاده از فولادهای زنگ نزن قدمت طولانی دارد و به زمان جنگ جهانی اول برمی‌گردد. اما در دهه‌های اخیر به دلیل ویژگی‌های فوق‌العاده‌ای که از فولاد کشف شد، این فلز کاربردهای صنعتی بیشتری پیدا کرد. معروفترین فولادهای ضدزنگ یا استنلس استیل، فولاد ضد زنگ 304 و 316 می‌باشد. این گریدها دارای مقادیری آهن هستند که خاصیت اکسید شدن و زنگ‌زدگی داشته اما برای مقاوم کردن این فولاد حداقل 16 درصد کروم به آن اضافه می‌شود.

کروم زمانی که در مجاورت اکسیژن و رطوبت قرار می‌گیرد، اکسید شده و با تشکیل لایه اکسید کروم روی سطح فلز، از آن در برابر زنگ زدن محافظت کند. اکسید کروم علاوه بر اینکه ویژگی ضد خوردگی را افزایش می‌دهد، از رسیدن اکسیژن به فولاد زیرین نیز جلوگیری می‌کند. فولاد زنگ نزن دارای عناصر دیگری مانند مولیبدن و نیکل نیز می‌باشد که این عناصر نیز به نوبه خود مقاومت فولاد را در برابر خوردگی و زنگ زدگی افزایش می‌دهند.

آلیاژهای آلومینیوم (Aluminum Alloys)

از ویژگی‌های آلیاژ آلومینیوم می‌توان به مقاومت در برابر خوردگی، رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، چگالی پایین و از همه مهم‌تر وزن سبک آن اشاره کرد. وزن سبک این آلیاژ سبب شده که به صورت گسترده در تولید خودرو،‌ دوچرخه و قطعات هواپیما از آن استفاده شود.

آلیاژهای آلومینیوم آهن ندارند و در گذشته اشاره کردیم که برای زنگ زدن نیاز به عنصر آهن می‌باشد، بنابراین آلومینیوم زنگ نمی‌زند، اما اکسید می‌شود. زمانی که این آلیاژ در مجاورت آب قرار می‌گیرد، به سرعت لایه نازکی از اکسید آلومینیوم روی سطح آن تشکیل شده و مقاومت آلیاژ را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد، همچنین از لایه‌های زیرین نیز محافظت بیشتری می‌کند.

آلیاژهای مس، برنز و برنج (Copper, Bronze, and Brass Alloys)

برنز و برنج جزء آلیاژهای مس محسوب می‌شوند. از ویژگی‌های بارز این آلیاژها می‌توان به استحکام بالا، هدایت الکتریکی و حرارتی خوب و مقاومت در برابر خوردگی اشاره کرد. این فلزات یا به طور کلی فاقد آهن هستند و یا درصد کمی از عنصر آهن در ترکیبات آنها وجود دارد. بنابراین در غیاب آهن در این آلیاژها، فرایند زنگ‌زدگی رخ نمی‌دهد، اما مانند آلومینیوم فرایند اکسیداسیون در آنها صورت می‌گیرد. با گذشت زمان یک لایه زنگار سبز روی فلز مس تشکیل شده که از آن در برابر خوردگی محافظت می‌کند.

برنز از ترکیب قلع، مس، منگنز و عناصر دیگر تشکیل شده است که مقاومت بیشتری در برابر خوردگی نسبت به مس دارد. برنج نیز از ترکیب مس، روی و چند عنصر دیگر ساخته شده است که این آلیاژ نیز مقاومت خوبی در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهد و می‌توان گفت که از مس خالص مقاوم‌تر است اما به مقاومت فولاد نمی‌رسد. این آلیاژ رسانای خوبی برای گرماست و شکل‌پذیری بالایی دارد.

فولاد گالوانیزه (Galvanized Steel)

فولاد گالوانیزه اگر در مجاورت اکسیژن و آب قرار بگیرد، شاید کمی دیرتر اما در نهایت دچار زنگ‌زدگی می‌شود. به همین دلیل این فولاد را با لایه نازکی از روی می‌پوشانند تا مانعی برای رسیدن آب و اکسیژن به سطح فولاد شده و مقاومت فولاد را در برابر خوردگی افزایش دهند.

روی نیز مانند آلومینیوم در حضور آب و اکسیژن به سرعت واکنش داده و اکسید روی را تشکیل می‌دهد؛ بنابراین اگر با گذر زمان سطح لایه فولاد خراش بردارد، یک لایه محافظ از اکسید روی تشکیل شده و از نفوذ خوردگی به لایه‌های زیرین جلوگیری می‌کند.

آلیاژ تیتانینوم (Titanium Alloy)

از ویژگی‌های تیتانیوم می‌توان به وزن سبک، مقاومت بالا در برابر فشار، خوردگی، حرارت و اکسیداسیون، قابلیت جوش‌پذیری و شکل‌پذیری بالا اشاره کرد. مقاومت این فلز در برابر حرارت بسیار بالا بوده و گاهی آن را به عنوان فلز نسوز نیز می‌شناسند. تیتانیوم با اکسیژن هوا ترکیب نمی‌شود و در شرایط سخت با تشکیل یک لایه اکسید روی سطح خود خاصیت ضد خوردگی و ضد زنگ‌زدگی خود را افزایش می‌دهد.

سخن پایانی

در بحث فلزات مقاوم در برابر خوردگی نمی‌توان به صورت دقیق بیان کرد که کدام فلز از دیگری بهتر است چرا که هرکدام از این فلزات ویژگی‌های مخصوص به خود را دارند. بنابراین برای داشتن یک انتخاب بهتر،‌ در درجه اول نوع کاربرد فلز برای ما مهم است و اینکه داشتن کدام ویژگی درجه اهمیت بیشتری دارد. پس از مشخص شدن کاربرد و هدف از خرید فلز، بودجه در دسترس نیز باید مد نظر قرار داده شود، زیرا برخی از این فلزات قیمت بیشتری نسبت به بقیه دارند.

بیشتر بخوانید: مختصر در مورد فلزات، تاریخچه و ویژگی های آن