زنگ زدگی فلزات
فهرست مطالب
زنگ زدگی فولاد چیست؟
کدام فلزات دچار زنگ زدگی نمی شوند؟
راه های جلوگیری و پیشگیری از زنگ زدگی فلزات چیست؟
آیا زنگ زدگی فلزات باعث کاهش مقاومت مکانیکی آنها می‌شود؟
چگونه می‌توان زنگ زدگی فلز را از بین برد؟
فولادهای گالوانیزه چگونه از زنگ زدگی جلوگیری می‌کنند؟
آیا روش‌های جلوگیری از زنگ زدگی در برابر آتش‌سوزی نیز مؤثر است؟
زنگ زدگی فولاد چیست؟
در ابتدا باید گفت که استفاده از فلزات در پروژه‌های عمرانی و ساخت و ساز بسیار گسترده است؛ در این حین بهره گیری از فلزات به جهت عوامل خاصی دچار محدودیت می‌شود. یکی از این موارد، زنگ زدگی فلزات است. در فرآیند زنگ زدگی فلزات، فولاد دچار تغییر شکل ظاهری می‌شود، یعنی در این فرآیند فاصله مولکول ها از یکدیگر درون فلز افزایش می‌یابد. این تغییرات در ساختار داخلی فلز، باعث ایجاد موانع برای حرکت اجزای خمیری شکل داخلی می‌شود. این امر باعث افزایش سختی فلزات و مقاومت فلز می‌شود.
زنگ زدگی معمولاً در فرآیندهای تغییر شکل برای انواع فلزات اتفاق می‌افتد، یکی از این موارد، کاربرد آنها در ساخت قطعات مهندسی، جوشکاری، فرم دهی و شکل دهی مجدد به فلزات استفاده می‌شود. این پدیده می‌تواند به عنوان یک مزیت یا به نوعی یک عیب در برخی کارها و صنایع تلقی شود. توجه داشته باشید که زنگ زدگی همیشه یک عیب نیست و نوعی مزیت نیز ممکن است به شمار آید به این خاطر که با استفاده از این فرآیند شکل فلزات تغییر خواهد کرد.
کدام فلزات دچار زنگ زدگی نمی شوند؟
زنگ زدگی یا تقویت حالت شکل پذیری به طور عمده بر روی فلزات و آلیاژها اتفاق می‌افتد. این پدیده معمولاً در فرآیندهای تغییر شکل منقطع و تغییر شکل پیوسته مانند کشش، خمش، تولید و مرکب سازی به وجود می‌آید. اکثر فلزات قابلیت زنگ زدگی دارند، اما برخی از فلزات به دلیل خواص خاص و ساختار کریستالی آنها کمتر به این پدیده تحت‌فشار امکان‌پذیرند یا به طور کلی تحت تاثیر زنگ زدگی نیستند. مهم ترین نمونه‌هایی از فلزاتی که دچار زنگ زدگی نمی‌شوند عبارتند از:
- فلزات مرکب: برخی از فلزات مرکب، به خصوص آلیاژهای غنی شده با عناصر سخت‌کننده مانند کروم و مولیبدن، معمولاً دچار زنگ زدگی نمی‌شوند.
- فولاد ضد زنگ: فولادهای ضد زنگ، که شامل نیکل، کروم و مولیبدن با مقادیر بالا هستند، به دلیل مقاومت بالا به خوردگی و زنگ‌زدگی، تحت تأثیر زنگ زدگی قرار نمی‌گیرند. به اصطلاح این فلزات با اکسیژن هوا ترکیب نمی‌شوند و ساختارهای اکسیدی ایجاد نمی‌کنند. استفاده از این فلزات به علت دارا بودن این خاصیت بسیار رواج یافته است.
- آلومینیوم و آلیاژهای آن: آلومینیوم و برخی از آلیاژهای آن نیز به علت ساختار بلوری فلز و خواص آن، دچار زنگ زدگی نمی‌شوند.
- مس و آلیاژهای مسی: مس و برخی از آلیاژهای مسی نیز معمولاً دچار زنگ زدگی نمی‌شوند. درون مولکول‌های مس موادی وجود دارد که اجازه ترکیب شدن با اکسیژن را نمی‌دهد. به همین خاطر از مس برای ساخت ظروف استفاده می‌شود.
توجه داشته باشید که این توضیحات کلی هستند و با توجه به شرایط و مواد اضافه شده به فلز، ممکن است آن فلز دارای ویژگی‌های خاصی شود که این امر بر زنگ زدگی یا عدم زنگ زدگی فلزات تاثیر گذار خواهد بود. همچنین، نحوه پردازش و تغییر شکل فلز نیز می‌تواند برزنگ زدگی آن تاثیر زیادی داشته باشد. شما می‌توانید برای دریافت اطلاعات دقیق‌تر در مورد خواص فلزات و آلیاژها با کارشناسان همکار آهن ارتباط برقرار کنید.
راه های جلوگیری و پیشگیری از زنگ زدگی فلزات چیست؟
جلوگیری از زنگ زدگی (تحت فشار قرار گرفتن) فلزات می‌تواند از طریق استفاده از روش‌ها راهکارهای مختلف انجام شود. این روش‌ها عبارتند از:
- استفاده از فولادهای ضد زنگ: انتخاب فولاد‌هایی که حاوی نیکل، کروم، مولیبدن و عناصر ضد زنگ دیگر هستند، می‌تواند از زنگ‌زدگی فلزات جلوگیری کند.
- رنگ‌آمیزی و روکش دهی: اعمال رنگ آمیزی و روکش‌دهی مناسب می‌تواند از تماس مستقیم فلز با محیط‌های خورنده و مؤثر در زنگ زدگی جلوگیری کند. این امر تاثیر زیادی در افزایش عمر مفید فلز دارد.
- استفاده از پوشش‌های محافظتی: استفاده از پوشش‌های محافظتی مانند رنگ‌های ضد زنگ، روغن‌ها و شمع‌ها، واکس و رزین‌های محافظ می‌تواند فلز را از موادی که در محیط های مختلف بر زنگ زدگی تاثیر گذار هستند محافظت کند.
- استفاده از آلومینیوم و آلیاژهای آن: آلومینیوم به دلیل تشکیل لایه اکسیدی محافظ، معمولاً به خوبی از زنگ زدگی جلوگیری می‌کند.
- کنترل محیط‌های خورنده: اگر ممکن است فلزات در معرض محیط‌های خورنده مانند آب‌های شور، رطوبت، اسیدها و بازها قرار بگیرند، می‌توان با کنترل و تغییر محیط اطراف آنها، زنگ زدگی را کاهش داد.
- استفاده از فلزات گالوانیزه: گالوانیزه کردن فلزات به معنای پوشش دادن آنها با لایه‌هایی از روی و یا روی به همراه روکش روی با هدف جلوگیری از اکسیداسیون و زنگ زدگی می‌باشد.
- استفاده از پوشش های اپوکسی: پوشش‌های اپوکسی مقاوم به زنگ‌زدگی و شیمیایی بوده و می‌توانند فلزات را محافظت کنند.
- حمل و نقل مناسب: توجه به شیوه حمل و نقل و نگهداری از فلزات، مخصوصاً در مواقع نگهداری در محیط‌های رطوبتی و خورنده، می‌تواند از زنگ‌زدگی جلوگیری کند. در رابطه با این مورد باید گفت که استفاده از ماشین مناسب برای حمل و نقل فلزات به جهت جلوگیری از زنگ زدگی تاثیر زیادی در افزایش کارایی و طول عمر مفید فلز دارد. برای اطمینان از انتخاب بهترین روش جلوگیری از زنگ زدگی برای نوع خاص فلز و کاربردها، بهره گیری از تجربیات متخصصان لازم و ضروری است.
آیا زنگ زدگی فولاد باعث کاهش مقاومت مکانیکی آنها می‌شود؟
در پاسخ به این سوال باید گفت بله، زنگ زدگی فولاد می‌تواند به طور مؤثری مقاومت مکانیکی آن را کاهش دهد. زنگ زدگی یک فرآیند طبیعی است که در نتیجه تماس فلز با محیط‌های خورنده یعنی اکسیدان‌ها، لایه‌هایی از اکسید‌ها و هیدروکسید‌ها بر روی سطح فلز ایجاد می‌شود. این لایه‌ها عموماً به صورت رسوب‌های قهوه‌ای و غیر مستحکم هستند و باعث کاهش صافی فلز و تغییرات شیمیایی در سطح آن می‌شوند.
این لایه اکسیدی که بر روی سطح فلز تشکیل می‌شود، باعث کاهش اتصال بین دانه‌های فلز و باعث کاهش مقاومت مکانیکی فلز می‌شود. همچنین، لایه اکسیدی ضخیم‌تر و غیرمستحکم‌تر از خود فلز است، که می‌تواند منجر به خرابی‌ها و ترک‌های سطحی شود و باعث می‌شود سطح فلز نرم تر شده و همین امر حالت و خاصیت مکانیکی فلز را تغییر می دهد. همچنین، زنگ زدگی می‌تواند انسداد خطوط گرانولاریتی و موانع برای جابجایی حباب‌های اندازه گیری ناخواسته فولاد به همراه داشته باشد که ممکن است به تغییرات در خواص مکانیکی مواد منجر شود.
به‌طور کلی، زنگ زدگی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می‌تواند مقاومت مکانیکی فولاد را کاهش دهد و باعث کاهش عملکرد و عمر مفید فلز برای کاربری های مختلف شود. به همین دلیل است که جلوگیری از زنگ زدگی و نگهداری صحیح از فولاد‌ها برای حفظ خصوصیات مکانیکی آنها بسیار مهم است.
چگونه می‌توان زنگ زدگی فلز را از بین برد؟
حذف زنگ زدگی از فولاد ممکن است دشوار باشد. شاید برا این کار نیاز به ابزارهای خاص و ویژه ای داشته باشید؛ اما در اینجا می خواهیم مواردی را بیان کنیم که به شما کمک می‌کند به راحتی زنگ زدگی فلزات را کاهش دهید. این موارد بستگی به اندازه و شدت زنگ زدگی، نوع فولاد، و کاربرد آن دارد. در موارد معمولی، برای حذف زنگ زدگی از فولاد می‌توانید از روش‌های زیر استفاده کنید:
تمیزکاری مکانیکی: استفاده از ابزارهای که برای تمیز کردن سطح فلزات استفاده می شوند مانند مسواک سیمی، سنگ زنی، یا طرح دادن به وسیله‌های الکتریکی و مکانیکی می‌تواند لایه‌های زنگ زده را از سطح فولاد حذف کند. این روش به خصوص برای حذف زنگ زدگی که به صورت جزئی باشد مؤثر است.
تمیزکاری شیمیایی: استفاده از محلول‌ها و مواد شیمیایی حاوی اسیدها مانند اسید کلریدریک (HCl) یا اسید سیتریک می‌تواند به عنوان مذاب زنگ زدگی عمل کند. این روش باید با احتیاط انجام شود و در محیط‌های محدود می‌تواند به صورت ایمن انجام شود.
خمیر‌کاری: خمیر‌کاری با استفاده از خمیر سنگ‌آهک و آب می‌تواند لایه‌های زنگ‌زده را از فولاد حذف کند.
بیرون‌کشیدن الکتریکی (Electrolysis): این روش شامل استفاده از الکترولیت و تغذیه الکتریکی بر روی فولاد است و باعث حذف زنگ زدگی می‌شود.
استفاده از محلول‌های تبیین‌دهنده (Pickling): استفاده از محلول‌های تبیین‌دهنده حاوی اسیدها و اکسیدان‌ها برای حذف زنگ زدگی از سطح فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
لطفاً توجه داشته باشید که انجام این روش‌ها نیازمند تجربه و دانش است و به دلیل خطرات احتمالی مانند تولید بخارات سمی یا آسیب به سطح فلز، باید با احتیاط انجام شوند. اگر می‌خواهید زنگ زدگی را از فولاد مهم و حساس حذف کنید، بهتر است که خدمات یک کارگاه حرفه‌ای معتبر را برای انجام این کار مورد استفاده قرار دهید.
فولادهای گالوانیزه چگونه از زنگ زدگی جلوگیری می‌کنند؟
فولادهای گالوانیزه از زنگ زدگی به دلیل استفاده از روش گالوانیزه‌سازی محافظت می‌کنند. گالوانیزه‌سازی یک روش محافظت از فولاد است که به عنوان روشی اکتشافی توسط لوئی جالوانی در سال 1836 ابداع شد. در این روش، فولاد با پوشش نازکی از روی (زنگ‌زن) پوشانده می‌شود که از اکسیداسیون و زنگ‌زدگی جلوگیری می‌کند. این پوشش به عنوان لایه گالوانیزه شناخته می‌شود.
فرآیند گالوانیزه سازی عمدتاً به وسیله فرآیند گرم‌کاری (Hot-Dip Galvanizing) انجام می‌شود. در این روش، فولاد ابتدا به صورت کاملاً تمیز شده و سپس در حمام گرمی از محلول مذاب روی قرار می‌گیرد. این محلول شامل روی مذاب و معمولاً قلیایی‌کننده‌ها برای تمیزکاری مساحت فولاد است. پس از آن، فولاد از حمام خارج می‌شود و به خنک‌کاری می‌گذارند.
وقتی روی مذاب روی با سطح فولاد ترکیب می‌شود، لایه نازکی از روی زنگ‌زن شده به سطح فولاد چسبیده و تشکیل می‌شود. این لایه گالوانیزه بر روی سطح فولاد مقاومت زیادی به خوردگی و زنگ‌زدگی دارد و فولاد را از تاثیر محیط‌های خورنده و اکسیدان‌ها محافظت می‌کند. این روش به عنوان یک روش اقتصادی و موثر برای جلوگیری از زنگ‌زدگی در فولاد‌ها استفاده می‌شود و به ویژه در کاربردهای صنعتی، ساختمانی و خودروسازی محبوب است.
آیا روش‌های جلوگیری از زنگ زدگی در برابر آتش‌سوزی نیز مؤثر است؟
بله، برخی از روش‌های جلوگیری از زنگ زدگی همچنین می‌توانند در برابر آتش‌سوزی نیز مؤثر باشند. برخی از این روش‌ها عبارتند از: گالوانیزه سازی: فولادهای گالوانیزه که با پوشش نازکی از روی پوشانده می‌شوند، از زنگ زدگی محافظت می‌کنند و همچنین به علت مقاومت به حرارت نسبی روی، ممکن است در برابر آتش‌سوزی نیز مؤثر باشند. رنگ‌آمیزی مقاوم به حرارت: استفاده از رنگ‌ها و روکش‌های مقاوم به حرارت می‌تواند به عنوان یک پوشش محافظ برای فولاد عمل کند و در برابر آتش‌سوزی مؤثر باشد.
استفاده از فولادهای مقاوم به حرارت: برخی از فولاد‌ها طراحی شده‌اند تا در دماهای بالا مقاومت کنند و ممکن است در برابر آتش‌سوزی موثر باشند. استفاده از مواد حاوی عناصر مقاوم به حرارت: اضافه کردن عناصر مقاوم به حرارت مانند کروم و مولیبدن به فولاد می‌تواند مقاومت آن در برابر آتش‌سوزی را افزایش دهد.
استفاده از پوشش‌های ضد حرارت: استفاده از پوشش‌های محافظتی مقاوم به حرارت مانند آتش‌گیرها و روکش‌های ضد حرارت می‌تواند فولاد را در برابر آتش‌سوزی محافظت کند. برای محافظت از فولاد در برابر آتش‌سوزی و انتخاب روش‌های مناسب جلوگیری از زنگ زدگی در شرایط خاص، بهتر است با کارشناسان مهندسی مواد یا تولیدکنندگان فلزات مشورت کنید. همچنین، رعایت استانداردها و آیین‌نامه‌های ایمنی و حفاظت در کاربردهای خاص می‌تواند به تقویت این روش‌ها کمک کند.