خوردگی
5-2- خوردگی اثر تخریبی محیط بر فلزات و آلیاژها میباشد. 5-2-1- انواع خوردگی
الف) خوردگی در نتیجه اکسایش
بسیاری از فلزات در صورت تماس با اکسیژن به سرعت لایهای از اکسید در سطح خود تشکیل میدهند. خوردگی اغلب فلزات در نتیجه اکسایش معمولاً بسیار کند و تدریجی میباشد. در صورت حضور رطوبت و دی اکسیدکربن و دودهای شیمیایی، این فرآیند تشدید
میگردد. برای جلوگیری از خوردگی فلزات در نتیجه اکسایش معمولاً از فلزات و آلیاژهای مقاوم در برابر این نوع خوردگی استفاده میشود. در مواردی نیز سطح فلزات با لایهای از مواد مقاوم در برابر اکسایش پوشانده میشود. بهعنوان مثال برای جلوگیری از زنگ زدن آهن میتوان آن را با لایهای از قلع پوشاند.
ب) خوردگی الکتروشیمیایی
در نتیجه تشکیل یک پیل الکتروشیمیایی بوقوع میپیوندد. انواع مختلف خوردگی الکتروشیمیایی با توجه به مکانیسم آنها و نحوه تشکیل پیلهای الکتروشیمایی عبارتند از:
ب-1- خوردگی الکترولیتیک: این نوع خوردگی در محیطهای آبی و در حضور یک الکترولیت، در صورت وجود جریان الکتریکی در سیستم صورت میگیرد. قسمتی از فلز بهصورت آند عمل کرده و در آن، فلز در حال خوردگی با از دست دادن الکترون به محلول الکترولیت وارد میشود. الکترونهای مذکور به موضع کاتدی منتقل شده و در آنجا مصرف میشوند. این عمل طی یک واکنش احیا انجام میگیرد.
در محیطهای اسیدی، مصرف الکترونها به متصاعد شدن هیدروژن منجر شده و در محیطهای غیراسیدی به تشکیل یونهای هیدروکسیل ودر نتیجه احیای مولکولهای اکسیژن موجود در محلول منتهی میگردد.
ب-2- خوردگی گالوانیک: در حقیقت نوعی خوردگی الکترولیتیک است که به علت نامتجانس بودن فلزات مسئول تشکیل پیل، معمولاً در رده دیگری مورد بررسی قرار میگیرد. هر گاه دو الکترود فلزی نامتجانس در یک محلول قرار گیرند، با توجه به لیست طبقهبندی مواد براساس نیروی الکتروموتیو آنها، فلز فعالتر تمایل به جایگزینی فلز دیگر خواهد داشت. مثلاً در خوردگی گالوانیک ورقها و لولههای گالوانیزه، فلز روی مورد استفاده برای گالوانیزه کردن آهن، به علت فعالتر بودن از آهن ضمن تشکیل یک پیل گالوانیک از خورده شدن آهن جلوگیری میکند.
ب-3- خوردگی در نتیجه اختلاف غلظت: این نوع خوردگی در فلزاتی که با الکترولیتهای متفاوت تماس دارند با تشکیل یک پیل غلظتی صورت میگیرد.
بهعنوان مثال، خوردگی خط لولههای زیر زمینی که با خاکهایی دارای ترکیبات متفاوت در تماس هستند از این نوع است. خوردگی فلزات در نتیجه اختلاف غلظت نیز به جریان الکتریکی خارجی نیاز نداشته و خود مولد جریان میباشد.
ج) خوردگی مکانیکی: خوردگی مکانیکی فلزات در مواردی بهعلت سایش مداوم قطعات متحرک و در مواردی دیگر به علت تنش بیش از حد ایجاد میشود.
د) خوردگي دوفلزي (گالوانيك): زماني كه دو فلز غيرهمجنس كه در تماس الكتريكي با يكديگر هستند و در معرض يك محلول هادي قرار ميگيرند، فلز مقاومتر خورده نشده و متعاقباً سرعت خوردگي فلز فعالتر كه مقاومت خوردگي كمتري دارد، افزايش مييابد. به علت وجود جريانهاي الكتريكي بين فلزات غيرهمجنس، اين نوع خوردگي، گالوانيك يا دو فلزي ناميده ميشود.
5-2-2- فاکتورهای موثردر خوردگی
الف) مصونیت: بهطورکلی فلزاتی که در جدولهای
طبقهبندی الکتروشیمایی پتانسیل در سطح پایینتری قرار دارند، تمایل و گرایش نسبی کمتری به یونیزه شدن و انحلال نشان داده و میتوان گفت که در برابر خوردگی، صرفنظر از استحکام مکانیکی آنها، بهطور نسبی مصونتر میباشند.
ب) فیلم یا لایه محافظ:لایههای محافظ سطحی در صورتی که بتوانند از ورود فلز جلوگیری کنند، باعث توقف واکنش خواهند شد. پتانسیل خارجی، پتانسیل داخلی و اکسیژن نیز مؤثرند.
ج) درجه خلوص فلز: هرچه فلز خالصتر باشد و ناهمگني كمتري داشته باشد، ديرتر خورده ميشود.
د) تغييرات فيزيكي و مكانيكي فلز
ه) غلظت ماده مؤثر و جنس آن (عامل خورنده)
و) مقدار اكسيژن
ز) pH محيط
ح) درجه حرارت
5-2-3- روشهای جلوگیری از خوردگی
الف) جداسازی یا ایزولاسیون: در این روش سعی بر این است که سطح فلز از محیط خورنده بهطور کامل و صددرصد بهوسیله پوششی از یک ماده مقاوم و مصون از خوردگی جدا شود. پوششهای مورد استفاده ممکن است از نوع فلزی یا غیرفلزی باشند.
ب) محافظت کاتدی: محافظت کاتدی فلزات در برابر خوردگی به دو دسته تقسیم میشود:
ب- 1- استفاده از یک جریان ضعیف الکتریکی یک سو یا DC به نحوی که فلز نتواند بهعنوان آند عمل کند.
ب-2- استفاده از یک آند فداشونده یا قربانی: در این روش برای جلوگیری از خوردگی یک فلز، از فلز
فعالتری بهعنوان آند خوردگی گالوانیک استفاده
میشود. به این ترتیب این آند بهتدریج مصرف شده و از بین رفته و مجدداً جایگزین میگردد. منیزیم بهعنوان یک آند ازبین رونده در سطح وسیعی برای حفاظت سطوح فولادی مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین برای حفاظت مخازن فولادی در برابر محلولهای خورندهای مانند کلرین میتوان از میلههای آلومینیومی بهعنوان آند فداشونده استفاده کرد.
منبع: دانشنامه صنایع غذایی، دکتر سید مهدی جعفری و همکاران
5-2- خوردگی اثر تخریبی محیط بر فلزات و آلیاژها میباشد. 5-2-1- انواع خوردگی
الف) خوردگی در نتیجه اکسایش
بسیاری از فلزات در صورت تماس با اکسیژن به سرعت لایهای از اکسید در سطح خود تشکیل میدهند. خوردگی اغلب فلزات در نتیجه اکسایش معمولاً بسیار کند و تدریجی میباشد. در صورت حضور رطوبت و دی اکسیدکربن و دودهای شیمیایی، این فرآیند تشدید
میگردد. برای جلوگیری از خوردگی فلزات در نتیجه اکسایش معمولاً از فلزات و آلیاژهای مقاوم در برابر این نوع خوردگی استفاده میشود. در مواردی نیز سطح فلزات با لایهای از مواد مقاوم در برابر اکسایش پوشانده میشود. بهعنوان مثال برای جلوگیری از زنگ زدن آهن میتوان آن را با لایهای از قلع پوشاند.
ب) خوردگی الکتروشیمیایی
در نتیجه تشکیل یک پیل الکتروشیمیایی بوقوع میپیوندد. انواع مختلف خوردگی الکتروشیمیایی با توجه به مکانیسم آنها و نحوه تشکیل پیلهای الکتروشیمایی عبارتند از:
ب-1- خوردگی الکترولیتیک: این نوع خوردگی در محیطهای آبی و در حضور یک الکترولیت، در صورت وجود جریان الکتریکی در سیستم صورت میگیرد. قسمتی از فلز بهصورت آند عمل کرده و در آن، فلز در حال خوردگی با از دست دادن الکترون به محلول الکترولیت وارد میشود. الکترونهای مذکور به موضع کاتدی منتقل شده و در آنجا مصرف میشوند. این عمل طی یک واکنش احیا انجام میگیرد.
در محیطهای اسیدی، مصرف الکترونها به متصاعد شدن هیدروژن منجر شده و در محیطهای غیراسیدی به تشکیل یونهای هیدروکسیل ودر نتیجه احیای مولکولهای اکسیژن موجود در محلول منتهی میگردد.
ب-2- خوردگی گالوانیک: در حقیقت نوعی خوردگی الکترولیتیک است که به علت نامتجانس بودن فلزات مسئول تشکیل پیل، معمولاً در رده دیگری مورد بررسی قرار میگیرد. هر گاه دو الکترود فلزی نامتجانس در یک محلول قرار گیرند، با توجه به لیست طبقهبندی مواد براساس نیروی الکتروموتیو آنها، فلز فعالتر تمایل به جایگزینی فلز دیگر خواهد داشت. مثلاً در خوردگی گالوانیک ورقها و لولههای گالوانیزه، فلز روی مورد استفاده برای گالوانیزه کردن آهن، به علت فعالتر بودن از آهن ضمن تشکیل یک پیل گالوانیک از خورده شدن آهن جلوگیری میکند.
ب-3- خوردگی در نتیجه اختلاف غلظت: این نوع خوردگی در فلزاتی که با الکترولیتهای متفاوت تماس دارند با تشکیل یک پیل غلظتی صورت میگیرد.
بهعنوان مثال، خوردگی خط لولههای زیر زمینی که با خاکهایی دارای ترکیبات متفاوت در تماس هستند از این نوع است. خوردگی فلزات در نتیجه اختلاف غلظت نیز به جریان الکتریکی خارجی نیاز نداشته و خود مولد جریان میباشد.
ج) خوردگی مکانیکی: خوردگی مکانیکی فلزات در مواردی بهعلت سایش مداوم قطعات متحرک و در مواردی دیگر به علت تنش بیش از حد ایجاد میشود.
د) خوردگي دوفلزي (گالوانيك): زماني كه دو فلز غيرهمجنس كه در تماس الكتريكي با يكديگر هستند و در معرض يك محلول هادي قرار ميگيرند، فلز مقاومتر خورده نشده و متعاقباً سرعت خوردگي فلز فعالتر كه مقاومت خوردگي كمتري دارد، افزايش مييابد. به علت وجود جريانهاي الكتريكي بين فلزات غيرهمجنس، اين نوع خوردگي، گالوانيك يا دو فلزي ناميده ميشود.
5-2-2- فاکتورهای موثردر خوردگی
الف) مصونیت: بهطورکلی فلزاتی که در جدولهای
طبقهبندی الکتروشیمایی پتانسیل در سطح پایینتری قرار دارند، تمایل و گرایش نسبی کمتری به یونیزه شدن و انحلال نشان داده و میتوان گفت که در برابر خوردگی، صرفنظر از استحکام مکانیکی آنها، بهطور نسبی مصونتر میباشند.
ب) فیلم یا لایه محافظ:لایههای محافظ سطحی در صورتی که بتوانند از ورود فلز جلوگیری کنند، باعث توقف واکنش خواهند شد. پتانسیل خارجی، پتانسیل داخلی و اکسیژن نیز مؤثرند.
ج) درجه خلوص فلز: هرچه فلز خالصتر باشد و ناهمگني كمتري داشته باشد، ديرتر خورده ميشود.
د) تغييرات فيزيكي و مكانيكي فلز
ه) غلظت ماده مؤثر و جنس آن (عامل خورنده)
و) مقدار اكسيژن
ز) pH محيط
ح) درجه حرارت
5-2-3- روشهای جلوگیری از خوردگی
الف) جداسازی یا ایزولاسیون: در این روش سعی بر این است که سطح فلز از محیط خورنده بهطور کامل و صددرصد بهوسیله پوششی از یک ماده مقاوم و مصون از خوردگی جدا شود. پوششهای مورد استفاده ممکن است از نوع فلزی یا غیرفلزی باشند.
ب) محافظت کاتدی: محافظت کاتدی فلزات در برابر خوردگی به دو دسته تقسیم میشود:
ب- 1- استفاده از یک جریان ضعیف الکتریکی یک سو یا DC به نحوی که فلز نتواند بهعنوان آند عمل کند.
ب-2- استفاده از یک آند فداشونده یا قربانی: در این روش برای جلوگیری از خوردگی یک فلز، از فلز
فعالتری بهعنوان آند خوردگی گالوانیک استفاده
میشود. به این ترتیب این آند بهتدریج مصرف شده و از بین رفته و مجدداً جایگزین میگردد. منیزیم بهعنوان یک آند ازبین رونده در سطح وسیعی برای حفاظت سطوح فولادی مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین برای حفاظت مخازن فولادی در برابر محلولهای خورندهای مانند کلرین میتوان از میلههای آلومینیومی بهعنوان آند فداشونده استفاده کرد.
منبع: دانشنامه صنایع غذایی، دکتر سید مهدی جعفری و همکاران