خوردگی چیست؟ زنگ زدگی چگونه رخ می دهد؟ روش های جلوگیری از خوردگی کدام اند؟ عوامل موثر بر خوردگی و زنگ زدگی فلزات کدام اند؟ این ها نمونه سوالاتی هستند که با یافتن پاسخشان می توانیم به معنای خوردگی و زنگ زدگی پی برده و از شباهت ها و تفاهت های بین این دو فرآیند آگاه شویم.
قصد داریم در این مقاله به توضیحات بیشتری در مورد تفاوت خوردگی و زنگ زدگی بپردازیم با ما همراه باشید.
واکنش خوردگی و معرفی انواع آن
به یک سری واکنش های شیمیایی و الکتروشیمیایی بین پلیمر، کامپوزیت، سرامیک یا در نوع شایع تر آن یک فلز خوردگی گفته می شود که در نهایت منجر به تغییر خواص ماده می گردد. از انواع خوردگی می توان به خوردگی تنشی، خوردگی حفره ای، شکافی، گالوانیکی، شیاری و … اشاره کرد.
خوردگی گاهی زیان‌آور و گاهی مفید است. برای مثال تاثیرات مخربی که بر روی عملکرد یک سیستم دارد برای اجزای آن دستگاه مضر است، اما حفاظت کاتدی و تولید انرژی الکتریکی در یک باتری از تاثیرات مثبت آن است. در مجموع تاثیرات مخرب خوردگی از تاثیرات مفید آن بیشتر است.
برای اندازه گیری میزان خوردگی در یک فلز، مقدار کاهش وزن فلز که در طول یک سال رخ داده است را محاسبه می کنند که بر حسب میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع است.
اما این روش اندازه گیری خیلی درست نیست زیرا در اکثر موارد مقداری جرم حاصل از خوردگی که همان اکسید یا هیدروکسید فلز است بر روی فلز باقی می ماند و حتی باعث افزایش وزن آن می شود.
برای اندازه‌گیری بهتر و نیز به دلیل اهمیت زیاد ضخامت قطعه، از محاسبه کاهش ضخامت قطعه در سال بر حسب هزارم اینچ استفاده می شود.
روش های جلوگیری از خوردگی عبارتند از
- حفاظت کاتدی و آندی
- استفاده از بازدارنده های خوردگی
- استفاده از پوشش های مقاوم
- انتخاب آلیاژ درست
قسمت های مختلف واکنش خوردگی
- آند: قسمتی که الکترون از دست می دهد و اکسید می شود.
- کاتد: قسمتی است که الکترون را دریافت می کند و احیا می شود.
- الکترولیت: بخشی است که اتصال یونی بین کاتد و آند روی آن صورت می‌گیرد.
بررسی خوردگی از نظر الکتروشیمی
هر واکنشی را که بتوان آن را به صورت جداگانه در دو واکنش کاتدی و آندی نوشت در دسته واکنش های الکتروشیمیایی قرار می گیرند. به بیان دیگر در واکنش الکتروشیمی هم اتصال الکتریکی صورت می گیرد و هم اتصال الکترولیتی.
عوامل موثر بر خوردگی
عوامل متفاوتی بر روی خوردگی و نیز سرعت آن تاثیر دارند که دانستن آن ها می تواند به ما کمک کند که تفاوت خوردگی و زنگ زدگی را بهتر درک کنیم. عوامل موثر بر خوردگی عبارت‌اند از:
اختلاف پتانسیل
اگر در یک محیط دو فلز وجود داشته باشند بر اساس اختلاف پتانسیلی که دارند یکی نقش آند و دیگری نقش کاتد را دارد که تخریب آند زودتر آغاز می شود.
خواص درونی هر فلز
از جمله عوامل بسیار مهم در خوردگی یک فلز خواص ذاتی آن فلز مثل ساختار بلوری آن، نوع آلیاژ و ترکیب شیمیایی آن، عملیات حرارتی و … است.
عوامل مکانیکی
فلزاتی که تحت ساییدگی هستند زودتر خورده می شوند. به این صورت که سطح رویی فلز از بین می‌رود و بستر خوردگی لایه های زیرین را فراهم می‌کند. همچنین فلزاتی که تحت فشار یا تنش هایی که از قدرت ارتجاعی فلز بالاتر است قرار می‌گیرند، زودتر دچار خوردگی می شوند.
حرارت
حرارت بر روی خوردگی تاثیر مستقیم دارد. به این صورت که مشاهده شده است با افزایش ۱۰ درجه سانتی‌گرادی دما، سرعت خوردگی ۲ برابر می شود.
شرایط محیط و وجود ناخالصی:
وجود ناخالصی مثل رطوبت یا نمک و … باعث به وجود آمدن یک محیط همانند الکترولیت می شود و سرعت ناخالصی را افزایش می دهد. همچنین هرچه محیط اسیدی‌تر باشد الکترولیت قوی‌تری به وجود می آورد، به همین دلیل سرعت خوردگی نیز بیشتر می شود.
زنگ زدگی چیست
حال که خوردگی را شناختیم زمان آن رسیده است که با فرآیند زنگ زدگی نیز بیشتر آشنا شویم تا بتوانیم تفاوت خوردگی و زنگ زدگی را درک کنیم.
در واقع به واکنش الکتروشیمیایی آهن در حضور آب و اکسیژن، زنگ زدگی گفته می شود که منجر به ایجاد اکسید قرمز رنگ آهن و تغییر خواص شیمیایی آن می شود. با انتقال الکترون از آهن به اکسیژن، در حضور آب واکنش و فرآیند زنگ زدگی آغاز می شود.
روش های حفاظت از آهن در مقابل زنگ زدگی
- حفاظت کاتدی: از فلزاتی که از آهن فعال‌تر هستند در نزدیکی قطعه استفاده می شود که نقش آند را ایفا کنند و خود آهن نیز در نقش کاتد عمل کند و در نتیجه از اکسید شدن آهن جلوگیری شود.
- گالوانیزه کردن: یک لایه از فلز روی را بر روی آهن می‌گذارند که با عمل پاسیو شدن از زنگ زدن آهن جلوگیری کنند.
آبکاری کروم: علاوه بر محافظت باعث زیبایی قطعه آهنی نیز می شود. - رنگ کردن
تفاوت خوردگی و زنگ زدگی
برای پرداختن به تفاوت خوردگی و زنگ زدگی می توان این گونه بیان داشت که زنگ زدگی در واقع یکی از زیرمجموعه های خوردگی است. در حالی که خوردگی به معنای تجزیه مواد به دلیل وقوع واکنش های شیمیایی و الکتروشیمیایی است.
خوردگی گستره وسیع‌تری دارد و برای انواع سرامیک، پلیمر، فلزات و … به وقوع می پیوندد، در صورتی‌که زنگ زدگی فقط برای آهن و چند آلیاژ مثل فولاد اتفاق می‌افتد.
دیگر تفاوت خوردگی و زنگ زدگی این است که، خوردگی در اثر واکنش یک ماده با مواد شیمیایی رخ می دهد اما زنگ زدگی باید حتماً در حضور دو ماده یعنی آب و اکسیژن صورت بگیرد.
چند آلیاژ وجود دارند که نسبت به زنگ زدگی مقاوم هستند. از جمله آن ها می توان به آلومینیوم، منیزیم، روی، تیتانیم، فولاد ضد زنگ و اکسید روی اشاره کرد. فلزات بیان شده زنگ نمی زنند اما به این معنی نیست که دچار خوردگی نمی شوند. این موضوع تفاوت خوردگی و زنگ زدگی را یادآور می شود. برای اینکه، این موضوع را بهتر درک کنید در ادامه برای شما چند مثال می آوریم.
برای مثال آلومینیوم زنگ نمی زند. زنگ زدگی مختص ترکیبات آهنی است و در واقع تشکیل اکسید آهن را زنگ زدگی می گویند، اما آلومینیوم هیچ گونه آهنی در ترکیب خود ندارد. با این حال می دانید که آلومینیوم دچار اکسیدشدگی می شود. همین فرآیند اکسید شدن باعث حفاظت لایه‌های زیرین آلومینیوم در مقابل اکسید شدگی می شود.
فولاد ضدزنگ نیز در ترکیب خود مقادیر زیادی کروم و نیکل دارد. هنگام واکنش فولاد ضدزنگ با اکسیژن، کروم موجود در آن زودتر از آهن وارد واکنش می شود و در نتیجه لایه کروم اکسید را ایجاد می کند. این لایه در مقابل خوردگی مقاوم است و از لایه های زیرین خود نیز در مقابل این فرآیند جلوگیری می کند.
جمع بندی
انواع واکنش های الکتروشیمیایی یا شیمیایی که موجب تغییر در ویژگی و ساختار شیمیایی ماده می شوند، خوردگی نام دارند که شامل خوردگی انواع فلز، سرامیک و … می شود. یکی از انواع خوردگی، خوردگی آهن است که نام آن را زنگ زدن آهن می گویند. زنگ زدن واکنش الکتروشیمیایی بین آهن با آب و اکسیژن است و تنها برای آهن و آلیاژهای آن به این نام خوانده می شود.
هر ساله هزینه های هنگفتی برای جبران خسارت های ناشی از خوردگی صرف می شود. البته گاهی خوردگی مفید نیز هست اما در حالت کلی پدیده ای مضر به شمار می رود. راه‌هایی برای حفاظت از وسایل در مقابل خوردگی وجود دارد که در متن به آن ها پرداخته شد. این دو فرایند تفاوت های اندکی دارند که در متن به تفاوت خوردگی و زنگ زدگی پرداخته شد.
سوالات متداول
خوردگی چیست
به یک سری واکنش های شیمیایی و الکتروشیمیایی بین پلیمر، کامپوزیت، سرامیک یا در نوع شایع‌تر آن یک فلز خوردگی گفته می شود که در نهایت منجر به تغییر خواص ماده می شود. از انواع خوردگی می توان به خوردگی تنشی، خوردگی حفره ای، شکافی، گالوانیکی، شیاری و … اشاره کرد.
زنگ زدگی چیست
در واقع به واکنش الکتروشیمیایی آهن در حضور آب و اکسیژن، زنگ زدگی گفته می شود که منجر به ایجاد اکسید قرمز رنگ آهن و تغییر خواص شیمیایی آن می شود. با انتقال الکترون از آهن به اکسیژن، در حضور آب واکنش و فرآیند زنگ زدگی آغاز می شود.
تفاوت خوردگی و زنگ زدگی
برای پرداختن به تفاوت خوردگی و زنگ زدگی می توان این گونه بیان داشت که زنگ زدگی در واقع یکی از زیرمجموعه های خوردگی است. در حالی که خوردگی به معنای تجزیه مواد به دلیل وقوع واکنش های شیمیایی و الکتروشیمیایی است.
