پتانسیل خوردگی برای همه‌ مواد وجود دارد و تنها منحصر به فلزات نیست. فرآیند خوردگی موجب می‌ شود که به ‌طور خود به خودی دو الکترود تشکیل شود، این دو الکترود به عنوان آند و کاتد شناخته می‌شوند.

پتانسیل خوردگی را می ‌توان از طریق اختلاف پتانسیل بین یک الکترود مرجع مفید و سطح ماده‌ مورد نظر (که عموماً سطح یک گونه‌ فلز است) به دست آورد. این اختلاف پتانسیل زمانی ایجاد می‌ شود که سطح فلز مورد نظر را در یک الکترولیت مناسب فرو برده باشیم.

خوردگی چیست

برای بیان تعریف خوردگی به بیان ساده می توان گفت از دست رفتن مواد بر اثر واکنش با محیط اطراف را خوردگی می ‌گویند. این مواد می‌ توانند هر چیزی باشند، برای مثال می ‌تواند مواد ارگانیک و یا سنتزی مثل پلاستیک و پلیمر و … باشند که در معرض خوردگی قرار گرفته ‌اند.

با این وجود اغلب موادی که دچار خوردگی می‌ شوند و اهمیت بیشتری نسبت به سایر مواد دارند، فلزات هستند، زیرا اکثر فلزات از نظر ترمودینامیک پایدار نبوده و تمایل دارند از نظر سطح انرژی به پایداری برسند.

به این صورت فلزات می ‌توانند به اکسید یا به بعضی از ترکیبات خودشان تبدیل شوند. در نتیجه می ‌توان گفت حالتی را که فلز به پایین‌ترین سطح انرژی خود می ‌رسد، خوردگی گفته می‌ شود.

انواع خوردگی

انواع خوردگی

خوردگی از لحاظ تغییر شکل ظاهر فلز ، انواع گوناگونی دارد. این بدان معنا است که از طریق تماشای فلزی که دچار خوردگی شده است می‌ توان به نوع خوردگی آن پی برد. به‌ طور کلی بیشتر انواع خوردگی را تنها با دیدن فلز می ‌توان تشخیص داد. در ادامه به ذکر نام انواع خوردگی از نظر شکل ظاهری فلز اکتفا می کنیم.

  • خوردگی یکنواخت
  • خوردگی گالوانیکی
  • خوردگی بین دانه ‌ای
  • خوردگی انتخابی
  • خوردگی سایش
  • خوردگی تنش

چگونگی انجام فرایند خوردگی

خوردگی یک نوع واکنش الکتروشیمیایی است. همچنین این فرآیند بیشتر در محیط‌ های مرطوب با دمای مناسب اتفاق می ‌افتد. رطوبت در محیط به عنوان الکترولیت عمل می ‌‌کند. خوردگی به صورت از دست رفتن الکترون‌ های فلز و جذب الکترون‌ ها توسط کاهنده ‌هایی مانند اکسیژن انجام می ‌گیرد.

در طی خوردگی، هم شاهد واکنش‌های آندی و هم کاتدی هستیم. این دو واکنش با هم ایجاد می ‌شوند و توقف یکی از آن ‌ها موجب توقف خوردگی می ‌شود.

خوردگی گالوانیک

خوردگی گالوانیک

واکنش‌ های کاتدی و آندی خوردگی می‌ توانند هم در محیط‌ های جداگانه و هم بخش ‌های مختلف یک فلز اتفاق بیافتند. زمانی که این واکنش‌ ها در محیط ‌های جداگانه ایجاد می‌ شوند، به آن‌ ها سلول خوردگی افتراقی می ‌گویند.

در سلول افتراقی به جایی که در آن فلز اکسید شود، آند می ‌گویند. در این حالت جریان الکتریکی از سطح فلز به سوی الکترولیت جاری خواهد شد که باعث می ‌شود، یون‌ های فلزی از سطح فلز به بیرون رانده شوند. همچنین این جریان‌ های الکتریکی در الکترولیت به سوی آند نیز جاری می ‌شوند که در نتیجه موادی مانند آب یا اکسیژن کاهش داده می‌شوند.

قوانین کلی سیستم‌ های خوردگی در روش افتراقی

  • وجود یک آند و یک کاتد در سلول ضروری است.
  • در طول سیستم باید تکه ‌ای از جنس فلز وجود داشته باشد تا موجب اتصال کاتد و آند به صورت الکتریکی شود.
  • آند و کاتد باید هر دو در یک الکترولیت وجود داشته باشند که رسانای جریان الکتریکی باشد.

خوردگی گالوانیک نیز خود نوعی از خوردگی افتراقی است. در پتانسیل خوردگی گالوانیکی، دو فلز از جنس ‌های متفاوت با یکدیگر جفت شده و در محیطی قرار می‌ گیرند که آن ‌ها را دچار خوردگی می کند.

تشخیص خوردگی

زمانی که قسمتی از یک فلز درون محیط الکترولیتی مثل خاک جایگذاری شود، یک نیروی محرک بین سطح مشترک فلز و الکترولیت مورد نظر شکل می‌ گیرد. دلیل این اتفاق، ماهیت الکتروشیمیایی خوردگی است.

این نیروی محرک را نمی ‌توان به‌ طور مستقیم محاسبه کرد بلکه می‌ توان آن را از طریق اختلاف پتانسیل یک فلز و الکترود مرجع اندازه‌گیری نمود. به این نیروی محرکه الکترود نیم سلول و یا پتانسیل خوردگی می ‌گویند.

تشخیص خوردگی

در محیط‌ هایی از جنس خاک، بهترین الکترودهای مرجع، UC و ESC است. پتانسیل خوردگی توانایی اندازه‌گیری نسبی مقاومت فلزات گوناگون در برابر خوردگی را دارد. فلزات با ارزشی مثل طلا و نقره پتانسیل بالاتری دارند و از این جهت پایداری آن‌ها نسبت به خوردگی فلزات دیگری چون فولاد بالاتر است.

جالب است بدانید پتانسیل خوردگی فلزات مختلف گاهی ممکن است دچار تغییر شود و این تغییر بستگی به ماهیت محیط دارد. البته اغلب در همه‌ محیط‌ های طبیعی پتانسیل‌ های یک فلز نزدیک به هم هستند.

پتانسیل خوردگی چیست

پتانسیل خوردگی همان‌طور که از اسمش پیداست، نوعی ولتاژ است که از طریق سطح فلز ایجاد می‌ شود. پتانسیل خوردگی را می ‌توان از طریق فرو بردن فلز در یک الکترود مرجع نسبت به الکترولیت مشخص کرد که موجب می ‌شود الکترون از سطح فلز آزاد شود.

به بیان دیگر پتانسیل خوردگی نوعی خاصیت سطوح فلزی است که میزان از دست دادن الکترون از سطح این مواد را در حضور الکترولیت نشان می ‌دهد.

جدول پتانسیل خوردگی

در ادامه یک نمونه جدول پتانسیل خوردگی را مشاهده خواهید کرد:

پتانسیل خوردگی عناصر
1/6-منیزیوم
1/0-روی
0/75- تا 0/1-آلومینیوم
0/65-آلیاژ آهن
0/34-مس
0/5- تا 0/5+تیتانیوم

کاربرد پتانسیل خوردگی

به‌ طورکلی پتانسیل خوردگی در فلزات برای اندازه گیری نسبی میزان آسیب و صدمه و همچنین تشخیص خوردگی در زمان حال و یا در زمان آینده به کار می‌رود. این پتانسیل حتی موجب می ‌شود واکنش‌ های شیمیایی که ممکن است باعث ایجاد خوردگی شوند، چه در صنعت و محیط ‌های کاری و چه در آزمایشگاه‌ های شیمی کنترل شوند.

به همین علت در شیمی تحقیق و آزمایش روی این پارامتر، برای افرادی که وظیفه‌ طراحی خطوط، لوله‌ ها، سیستم ‌ها، ساختمان‌ ها و دستگاه ‌های آزمایشگاه را دارند، امری ضروری است. همچنین مهندسان قسمت‌ های مختلف در تلاشند که از طریق پتانسیل خوردگی بتوانند هزینه‌ های زیاد و آسیب ‌های احتمالی ناشی از خوردگی را جبران نمایند.

کاربرد پتانسیل خوردگی

جبران این فرآیند در جهت بازسازی و مراقبت از این گونه تجهیزات نیز بسیار کاربردی است. یکی از کاربردهای پتانسیل خوردگی تشخیص وجود خوردگی است. در واقع به وسیله‌ پتانسیل خوردگی می‌ توان دریافت که فلز مورد نظر خورده شده است یا خیر.

در سلول الکتروشیمیایی قسمت منفی به عنوان آند و قسمت مثبت به عنوان کاتد شناخته می ‌شود. پتانسیل خوردگی به شرایطی چون PH، غلظت، میزان اکسیژن و نوع الکترولیت و فلز بستگی دارد.

جمع بندی

پتانسیل خوردگی را می‌ توان با استفاده از یک ولت‌سنج به دست آورد. بهتر است ولت‌متر مورد نظر دقت بالایی داشته باشد که بتواند ولتاژهای ضعیف را نیز بدون استفاده از جریان الکتریکی بالا ثبت کند. این کار به این علت است که جریان الکتریکی بالا می‌ تواند بر روی نتیجه‌ کار تاثیر بگذارد.

محاسبه‌ پتانسیل خوردگی فلزات معمولا جهت آزمایش پوشانندگی فلز بر سطح انواع تجهیزات و سیستم‌ ها ضروری است. این پارامتر همچنین موجب می ‌شود، هرگونه ایرادی در سطح فلزات چون سوراخ‌ ها، تخلخل ‌ها و… تشخیص داده شود.

سوالات متداول

پتانسیل خوردگی چیست

پتانسیل خوردگی نوعی خاصیت سطوح فلزی است که میزان از دست دادن الکترون از سطح این مواد را در حضور الکترولیت نشان می ‌دهد.

کاربرد پتانسیل خوردگی

به‌ طورکلی پتانسیل خوردگی در فلزات برای اندازه گیری نسبی میزان آسیب و صدمه و همچنین تشخیص خوردگی در زمان حال و یا در زمان آینده به کار می‌رود. توضیحات بیشتر در متن مقاله.

انواع خوردگی با توجه به شکل ظاهری فلز

انواع خوردگی با توجه به شکل ظاهری فلز خورده شده عبارتند از: خوردگی یکنواخت، گالوانیکی، بین دانه ‌ای، انتخابی و … .