كيفية تجنب التآكل: الطرق الرئيسية
لمعرفة كيفية تجنب التآكل ، من المهم معرفة ماهية التآكل ولماذا يتم إنتاجه. يُطلق على التآكل العملية الطبيعية التي يتدهور فيها المعدن تدريجياً نتيجة التفاعلات الكهروكيميائية (أو الكيميائية) مع بيئته.
تتسبب هذه التفاعلات في أن المعادن المكررة تبحث عن شكل من أشكال الاستقرار أكبر أو طاقة داخلية أصغر ، والتي عادة ما تكون إصداراتها من أكسيد أو هيدروكسيد أو كبريت (لهذا السبب يقال أن هذا المعدن مؤكسد). يحدث التآكل أيضًا في المواد غير المعدنية مثل السيراميك والبوليمرات ، لكنه مختلف ويطلق عليه في كثير من الأحيان تدهور.
التآكل هو عملية عدو للإنسان ، لأن هذه الأضرار تحط من المواد وتغير تلوينها وتضعفها ، مما يزيد من احتمال التمزق وزيادة التكاليف عن طريق إصلاح واستبدالها.
لهذا السبب ، توجد حقول كاملة في علم المواد مخصصة للوقاية من هذه الظاهرة ، على سبيل المثال ، هندسة التآكل. تختلف طرق الوقاية من التآكل وستعتمد على المواد المتأثرة.
طرق لمنع التآكل
بادئ ذي بدء ، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار أن المعادن لا تتآكل في نفس السرعة ، وبعضها لديه خصوصية عدم التآكل بشكل طبيعي على الإطلاق ، كما هو الحال في الفولاذ المقاوم للصدأ والذهب والبلاتين.
يحدث هذا بسبب وجود مواد يكون التآكل فيها غير صالح للديناميكا الحرارية (أي أنها لا تصل إلى ثبات أكبر مع العمليات التي تؤدي إلى ذلك) أو لأن لديها تفاعل حركي بطيئًا للغاية بحيث تستغرق تأثيرات التآكل وقتًا لتظهر.
ومع ذلك ، بالنسبة للعناصر التي تتآكل ، توجد سلسلة من الأساليب لمنع هذه العملية الطبيعية ومنحها حياة أطول:
المجلفن
إنها طريقة الوقاية من التآكل حيث يتم طلاء سبائك الحديد والصلب بطبقة رقيقة من الزنك. الهدف من هذه الطريقة هو جعل ذرات الزنك للطلاء تتفاعل مع جزيئات الهواء ، مما يؤدي إلى أكسدة وتأخير تآكل القطعة التي تغطيها.
تحول هذه المنهجية الزنك إلى أنود كلفاني أو أنود ذبيحي ، مما يتسبب في تعرضه لتدهور التآكل لتوفير مواد أكثر قيمة.
يمكن تحقيق الجلفنة عن طريق غمر الأجزاء المعدنية في الزنك المصهور في درجات حرارة عالية ، وكذلك في الطبقات الأرق التي يتم تحقيقها باستخدام الجلفنة الكهربائية.
هذا الأخير هو المنهجية التي تحمي أكثر ، لأن الزنك متحد للمعادن من خلال العمليات الكهروكيميائية وليس فقط من خلال العمليات الميكانيكية كما هو الحال في الغمر.
دهانات وطلاءات
يعتبر تطبيق الدهانات والألواح المعدنية والمينا طريقة أخرى لإضافة طبقة واقية للمعادن المعرضة للتآكل. تولد هذه المواد أو الطبقات حاجزًا للمواد المضادة للتآكل التي تقف بين البيئة الضارة والمواد الهيكلية.
التغطيات الأخرى لها خصائص محددة تجعلها مثبطات للتآكل أو مضادات التآكل. يتم إضافة هذه السوائل أو الغازات أولاً ، ثم يتم إضافتها في شكل طبقة على المعدن.
تستخدم هذه المركبات الكيميائية على نطاق واسع في الصناعة ، وخاصة في الأنابيب التي تنقل السوائل ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إضافتها إلى الماء وأجهزة التبريد للتأكد من أنها لا تولد تآكلًا في المعدات والأنابيب التي تمر من خلالها.
والنمش
وهو إجراء التخميل كهربائيا. وهذا هو ، العملية التي يتم من خلالها تشكيل فيلم خامل إلى حد ما على سطح عنصر معدني. تُستخدم هذه العملية لزيادة سماكة الطبقة الطبيعية للأكسيد الموجودة في هذه المادة.
تتمتع هذه العملية بميزة كبيرة لا تتمثل في إضافة حماية ضد التآكل والاحتكاك فحسب ، بل توفر أيضًا تصاقًا أكبر لطبقات الطلاء والمواد اللاصقة من المواد العارية.
على الرغم من حدوث تغييرات وتطورات مع مرور الوقت ، يتم تنفيذ هذه العملية عادةً عن طريق إدخال كائن ألومنيوم في محلول إلكتروليتي وتمرير تيار مباشر عبره.
سيؤدي هذا التيار إلى إطلاق أنود الألومنيوم الهيدروجين والأكسجين ، مما يولد أكسيد الألومنيوم الذي سيربط به لزيادة سمك الطبقة السطحية.
يولد أنودة التغييرات في النسيج المجهري للسطح وفي التركيب البلوري للمعادن ، مما تسبب في ارتفاع المسامية التي يتم إنشاؤها فيه.
لذلك ، على الرغم من تحسين قوة ومقاومة تآكل المعدن ، إلا أنه يمكن أن يجعله أكثر هشاشة ، بالإضافة إلى تقليل مقاومته لدرجات الحرارة المرتفعة.
الأغشية الحيوية
الأغشية الحيوية هي مجموعات من الكائنات الحية الدقيقة التي تتحد في طبقة على سطح ، تتصرف مثل هيدروجيل ولكنها لا تزال تمثل مجتمعًا حيًا من البكتيريا أو الكائنات الحية الدقيقة الأخرى.
على الرغم من أن هذه التكوينات ترتبط غالبًا بالتآكل ، فقد حدث تطور في استخدام الأغشية الحيوية البكتيرية في السنوات الأخيرة لحماية المعادن في البيئات شديدة التآكل.
بالإضافة إلى ذلك ، تم اكتشاف الأغشية الحيوية ذات الخصائص المضادة للميكروبات ، مما يوقف آثار البكتيريا التي تقلل الكبريتات.
نظم تيار المطبوعة
في تلك الهياكل الكبيرة جدًا أو التي تكون فيها مقاومة الكهارل عالية ، لا تستطيع الأنودات الكلفانية توليد تيار كافي لحماية السطح بالكامل ، لذلك يتم استخدام نظام الحماية الكاثودية المطبوعة.
تتكون هذه الأنظمة من أنودات متصلة بمصدر للطاقة الحالية المباشرة ، وبشكل أساسي مقوم المحول المتصل بمصدر التيار المتردد.
تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي في سفن الشحن والسفن الأخرى ، والتي تتطلب مستوى عاليًا من الحماية في مساحة أكبر من هيكلها ، مثل المراوح والدفة والأجزاء الأخرى التي يعتمد عليها التنقل.
التغيرات في الظروف البيئية
أخيرًا ، يمكن إيقاف أو تقليل معدل التآكل عن طريق تغيير الظروف البيئية التي توجد فيها المواد المعدنية.
يجب الحفاظ على رطوبة ومحتويات الكبريت والكلوريد والأكسجين في السوائل والغازات عند مستويات منخفضة لزيادة العمر المتوقع للمادة ، واستخدام أقل ملوحة و / أو الماء العسر له تأثير إيجابي.
