مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
اکسید شدن یا زنگ زدگی پدیده رایجی در فلزات است که به علت پرمصرف بودن فلزات در بیشتر صنایع و سازه‌های مهندسی حائز اهمیت است. از طرفی هزینه سالانه خوردگی فلزات در جهان بسیار زیاد است که جلوگیری از زنگ زدگی می‌توان آن را به ۲۵ تا ۳۰ درصد کاهش داد. همه فلزات ممکن است دچار زنگ زدگی شوند اما آهن نسبت به سایر فلزات سریع‌تر با اکسیژن واکنش داده و زنگ می‌زند. برای جلوگیری از زنگ زدن فلزات می‌توان از آبکاری و انواع پوشش‌های فعال و غیرفعال و ضدزنگ‌ها استفاده کرد.
زنگ زدگی چیست؟
زنگ زدگی هنگامی که فلز در معرض اکسیژن، رطوبت، اسید و یا حتی در خشکی قرار دارد اتفاق میافتد و به رنگ‌های قرمز و قهوه‌ای دیده می‌شود. زنگ زدگی علاوه بر تغییر ظاهر، موجب ضعیف شدن فلز، کاهش کیفیت، کاهش عمر سازه و در موارد شدید موجب فروپاشی فلز می‌شود.
راه‌های جلوگیری از زنگ زدگی فلزات
راه‌های جلوگیری از زنگ زدگی شامل موارد زیر است:
کاهش خراش‌ها
وجود خراش‌ها موجب قرارگیری آب بین شکاف شده و فلز مدت بیشتری در معرض رطوبت قرار می‌گیرد. در نتیجه آنچه گفته شد فلزی که از طریق نورد سرد تولید شده نسبت به نورد گرم مقاومت بیشتری به خوردگی دارد. زیرا در اثر نورد سرد خراش کمتری روی سطح فلز ایجاد می‌شود.
پوشش‌های محافظتی
برای جلوگیری از زنگ زدگی می‌توان از پوشش رنگ، محلول هیدروکسید سدیم، نیترات پتاسیم، اسپری‌های آئروسل استفاده کرد. در این حالت با ایجاد یک لایه محافظتی می‌توان از خوردگی و زنگ زدگی جلوگیری نمود.
استفاده از فولاد ضد زنگ
گاهی برای مقاوم کردن فلز نسبت به زنگ زدگی در فرایند تولید عناصری نظیر کروم به آن اضافه می‌شود. اضافه کردن این عناصر موجب شکل‌گیری آلیاژ‌های متفاوت می‌گردد که علاوه بر ضد زنگ بودن قابلیت‌های دیگری نیز به فلز اضافه می‌کند. این عناصر نظیر کروم واکنش پذیرتر بوده و در مواجهه با اکسیژن اکسید شده و لایه محافظ ایجاد می‌کند تا فولاد و فلز اصلی دچار زنگ زدگی نشوند.
گالوانیزاسیون
گالوانیزاسیون یکی از قدیمی‌ترین روش‌ها است که با ایجاد لایه پوششی، لایه زیرین را از مجاورت با اکسیژن مصون می‌کند. در گالوانیزاسیون فولاد، از فلز روی استفاده می‌شود. این حفاظت در سه حالت انجام می‌گردد:
- پوشش از تماس با آب و اکسیژن جلوگیری می‌کند.
- در صورت خراش از فلز محافظت کاتدی می‌کند.
- از طرفی روی واکنش پذیرتر از فولاد بوده و با اکسید خود لایه محافظ ایجاد می‌کند.
رنگ آمیزی
رنگ با ایجاد لایه محافظ مانع از رسیدن رطوبت به فلز می‌شود. رنگ آمیزی جزو ساده‌ترین و آسان‌ترین راه‌ها برای جلوگیری از زنگ زدگی است. در رنگ آمیزی باید تمام سطوح به طور کامل به رنگ آغشته شوند و اگر محیط رطوبت یا آلایندگی زیادی دارد از رنگ روغنی استفاده شود.
روغن کاری
روغن کاری قطعات فلزی را روان کرده و موجب اصطکاک کمتر در حین حرکت می‌شود. علاوه بر این روغن یک محافظ قوی در برابر زنگ زدگی است. روغن کاری مانند رنگ کاری روشی ساده است اما کامل نیست زیرا زمان‌بر و انرژی‌بر است و ممکن است فلز کثیف به نظر برسد.
آبکاری
رایج‌ترین روش جلوگیری از زنگ زدگی آبکاری است که با ایجاد لایه‌ای محافظ از زنگ زدگی جلوگیری کرده و سطح را زیبا می‌کند. انواع آبکاری شامل آبکاری الکتریکی، مکانیکی، الکترولس و غوطه‌وری می‌باشد.
- در آبکاری الکتریکی لایه‌ای نازک از فلزی نظیر کروم یا نیکل به شیوه حمام الکترولیت بر روی فلز قرار می‌گیرد.
- آبکاری مکانیکی از طریق جوش سرد فلز پودری روی فلز انجام می‌شود.
- در الکترولس یک فلز نظیر نیکل یا کبالت از طریق واکنش شیمیایی غیر الکتریکی روی فلز قرار می‌گیرد.
- در غوطه وری داغ که از ساده‌ترین روش‌های آبکاری می‌باشد فلز درون یک حمام از فلز محافظ مذاب قرار می‌گیرد. گالوانیزه کردن در این گروه قرار می‌گیرد.
پوشش فدا شونده
این پوشش‌ها شامل دو نوع فعال‌تر از فلز و یا نجیب‌تر از فلز هستند. در حالت فعال‌تر، پوشش از فلز اصلی فعال‌تر بوده و خوردگی اول روی آن انجام می‌شود. بنابراین از زنگ زدگی فلز زیرین جلوگیری می‌کند. در حالت نجیب‌تر، به علت عدم واکنش پذیری، اجازه واکنش پذیری لایه زیرین فراهم نمی‌شود. پوشش‌های فدا شونده شامل حفاظت آنودی و حفاظت کاتودی هستند.
- در کاتدی، فولاد به کاتد که یک سلول الکتروشمیایی است، تبدیل می‌شود. این روش برای حفاظت لوله‌های آب، سوخت، مخازن ذخیره، بدنه کشتی وسکوهای نفتی استفاده می‌شود.
- در آنودی، فولاد به آنود که یک سلول الکتروشیمیایی است، تبدیل می‌گردد. در این حالت از یک فلز با فعالیت کمتر نظیر قلع استفاده می‌کنند. محافظت آنودی در مخازن فولاد کربنی برای ذخیره اسید سولفوریک کاربرد دارد.
راه های از بین بردن زنگ زدگی
حال اگر با تمام اقدامات انجام شده باز هم زنگ زدگی رخ داد می‌توان با روش‌های زیر آن‌ها را برطرف و یا از گسترش آن‌ها جلوگیری کرد. از جمله این روش‌ها عبارتند از:
سند بلاست
سند بلاست فرایندی سطحی است که با ساینده‌هایی نظیر شن و ماسه سیلیسی با فشار بالای هوا انجام می‌گیرد. در این حالت هوای فشرده به عنوان نیروی محرکه عمل می‌کند. سندبلاست روشی سنتی است و برای پاک کردن سطح قبل از رنگ کاری هم استفاده می‌شود. از معایب سند بلاست می‌توان به امکان پارگی سطح و استنشاق ذرات ساینده مضر برای سلامتی اشاره کرد.
شات بلاست
عملکردی مشابه سند بلاست دارد و فقط از نظر مواد ساینده متفاوت است. در شات بلاست به جای استفاده از شن و ماسه از ساچمه فلزی استفاده می‌شود. شدت تمیزکاری از سندبلاست بیشتر بوده و برای لایه‌های ضخیم‌تر استفاده می‌شود. شات بلاست علاوه بر تمیزی سطح، موجب افزایش سختی، افزایش استحکام سطحی و ایجاد سطوح صاف و هموار می‌شود که جزو مزیت‌های این روش است. توجه شود این روش به علت فشار زیاد برای قطعات کوچک مناسب نیست.
واتر جت
این روش با یک نازل فشار قوی انجام شده و فشار آب به انرژی جنبشی و مکانیکی تبدیل می‌شود و سطح از اکسید پاک می‌گردد. مزیت این روش عدم آلودگی آن است. توجه شود که فشار خروجی جریان آب برای اجرای صحیح فرایند باید کنترل شود.
لیزر زنی
این روش از پیشرفته‌ترین روش‌ها می‌باشد که با کمترین مقدار مصرف انرژی، طیف وسیعی از سطوح، زنگ زدایی می‌شود. در این روش از پرتوهای پرانرژی لیزر تابیده شده به سطح استفاده می‌کنند. مزیت این روش غیرشیمیایی بودن، کیفیت بالا، سرعت بالا و کارایی وسیع می‌باشد. این روش برای تمیز کردن سطوح نرم، ابعاد کوچک، موتورهای جت و محفظه‌های احتراق که دمایی بالا دارند به کار می‌رود.
اسید شویی
در اسیدشویی از محلول اسیدی برای رفع زنگ زدگی استفاده می‌شود که جزو پرکاربردترین روش‌هاست. در این روش از اسید اگزالیت کمک می‌گیرند. بعد از استفاده از اسید محلول یونی ایجاد شده از زنگ آهن به راحتی با استفاده از آب پاک می‌شود. از مزیت‌های این روش پاک شدن زنگ زدگی‌های قدیمی و از معایب آن استفاده زیاد از آب و ایجاد پساب اسیدی آلوده کننده محیط است.
از دیگر روش‌های سنتی زنگ زدایی می‌توان به استفاده از برس سیمی، جوش شیرین، و آب و سرکه سفید، آبلیمو و اسید سیتریک اشاره کرد.
بهترین ضد زنگ
ضد زنگ یک رنگ آلکیدی است که سطح فلزات را در مقابل اسیدها، مواد شیمیایی و رطوبت حفظ می‌کند. زینک فلیک بهترین پوشش ضد زنگ است که برای قطعات فولادی استفاده می‌شود و به علت داشتن شکل پولکی و ایجاد لایه سطحی، فلز را محافظت می‌کند.
نتیجه‌گیری
زنگ زدگی از پدیده‌های شایع در فلزات می‌باشد. در زنگ زدگی لایه شکننده روی سطح ایجاد می‌شود که به مرور پوسته پوسته شده و موجب از بین رفتن زیبایی، کاهش کیفیت، کاهش خواص، کاهش عمر مفید و نهایتاً فروپاشی می‌شود. بنابراین جلوگیری از زنگ زدگی حائز اهمیت است. مهم‌ترین راه‌های جلوگیری از زنگ زدگی استفاده از ضد زنگ، آبکاری و اعمال پوشش‌های محافظ است. اما اگر با وجود محافظت‌های انجام شده زنگ زدگی رخ داد، باید با روش‌هایی نظیر سند بلاست و اسید شویی و … آن را رفع کرد.
