زنگ زدن آهن منجر به تولید یک ترکیب بسیار آشنا به نام اکسید آهن می شود. اکسید آهن بسیار رایج است زیرا آهن به راحتی با اکسیژن ترکیب می شود. در واقع، این واکنش به قدری آسان است که آهن خالص به ندرت در طبیعت یافت می شود. زنگ زدگی آهن (یا فولاد) نمونه ای از خوردگی است.

خوردگی یک فرآیند الکتروشیمیایی است که شامل یک آند ( قطعه فلزی که به راحتی الکترون از دست می دهد)، یک الکترولیت (مایع که به حرکت الکترون ها کمک می کند) و یک کاتد (یک قطعه فلزی که به راحتی الکترون ها را می پذیرد) می باشد.

هنگامی که یک فلز خورده می شود الکترولیت به تامین اکسیژن برای آند کمک می کند. با ترکیب اکسیژن با فلز، الکترون ها آزاد می شوند. هنگامی که آنها از طریق الکترولیت به کاتد جریان می یابند، فلز آند توسط جریان الکتریکی از بین می رود یا به شکلی مانند زنگ به کاتیون های فلزی تبدیل می شود. در ادامه مقاله توضیحات بیشتری در رابطه با فرآیند زنگ زدن آهن ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

جزئیات فرآیند زنگ زدن

برای تبدیل شدن آهن به اکسید آهن، سه مولفه لازم است که شامل آهن، آب و اکسیژن است. وقتی این سه با هم جمع می‌ شوند، زنگ زدگی رخ می دهد. هنگامی که یک قطره آب به یک جسم آهنی برخورد می کند، تقریبا بلافاصله دو اتفاق رخ می دهد. اول آب با دی اکسید کربن موجود در هوا ترکیب می شود و یک اسید کربنیک ضعیف که یک الکترولیت ضعیف است را بوجود می آورد.

هنگامی که اسید تشکیل شد، آهن را حل می کند. همچنین مقداری از آب شروع به تجزیه شدن به قطعات تشکیل دهنده خود می کند. اکسیژن آزاد شده و آهن محلول در اسید باهم واکنش می دهند و در این فرآیند الکترون ها آزاد می شوند. الکترون‌ های آزاد شده از بخش آند آهن به سمت کاتد جریان می‌ یابند که ممکن است قطعه ‌ای از فلزی باشد که واکنش الکتریکی کمتری نسبت به آهن دارد یا نقطه دیگری روی خود قطعه آهن باشد.

ترکیبات شیمیایی موجود در مایعاتی مانند باران اسیدی، آب دریا و محلول های حاوی نمک، الکترولیت های بهتری نسبت به آب خالص هستند و در صورت تماس با آهن، زنگ زدگی سریع تر رخ می دهد.

شرایط  لازم برای زنگ زدن آهن

رطوبت:

در دسترس بودن آب در محیط، خوردگی آهن را تشدید می کند. شایع ترین علت زنگ زدگی آهن، قرار گرفتن در معرض باران است. اگر PH محیط اطراف فلز پایین باشد، فرآیند زنگ زدگی سریع تر می شود. وقتی آهن در معرض باران اسیدی قرار می گیرد، سریع تر زنگ می زند. خوردگی آهن با pH بالاتر کند می شود. به دلیل وجود املاح مختلف در آب، آهن زودتر زنگ می زند. بسیاری از یون های موجود در آب شور، فرآیند زنگ زدگی را از طریق فرآیندهای الکتروشیمیایی سرعت می بخشند.

ناخالصی:

در مقایسه با آهنی که دارای انواع فلزات به صورت ناخالصی است، آهن خالص کندتر زنگ می‌ زند. اندازه جسم آهنی نیز می تواند بر سرعت زنگ زدگی آن تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، یک جسم بزرگ آهنی به دلیل فرآیند ذوب احتمالا دارای نقص های جزئی است. این نقص ها، بستری را برای حملات محیطی به فلز فراهم می کند.

از بین رفتن اجسام آهنی در اثر زنگ زدگی تاثیرات اقتصادی منفی زیادی برای کشورهای مختلف دارد و باید از آن جلوگیری کرد. برای جلوگیری از زنگ زدن اجسام آهنی، از تکنیک های مختلفی استفاده می شود. برای جلوگیری از تماس سطح آهن با هوا و آب، اکثر راه ها شامل پوشاندن قطعه آهنی با پوشش دیگر است. در زیر برخی از رایج ترین راه ها برای جلوگیری از زنگ زدگی برای شما ارائه شده است.

چگونه از زنگ زدن آهن جلوگیری کنیم؟

با رنگ آمیزی می توان از زنگ زدگی آهن جلوگیری کرد

پوشاندن سطح آهن با رنگ، محبوب ترین راه برای جلوگیری از زنگ زدگی آن است. هنگامی که رنگ روی سطح یک جسم آهنی قرار می گیرد، از تماس هوا و رطوبت با آهن جلوگیری می شود و زنگ زدگی رخ نمی دهد. برای جلوگیری از زنگ زدگی، قطعات آهنی مانند پنجره ها، نرده ها، پل های آهنی، اثاثیه فولادی، واگن های راه آهن و بدنه خودروها همه به طور منظم رنگ آمیزی می شوند.

با استفاده از روغن یا گریس می توان از زنگ زدگی آهن جلوگیری کرد:

هنگامی که گریس یا روغن روی سطح یک جسم آهنی قرار می گیرد، هوا و رطوبت نمی توانند با سطح آهن تماس پیدا کنند. بنابراین از زنگ زدگی جلوگیری می شود.

با گالوانیزه کردن می توان از زنگ زدگی آهن جلوگیری کرد:

گالوانیزه کردن از اجسام آهنی که در معرض رطوبت بیش از حد هستند، مانند ورق های سقف و خطوط لوله، در برابر زنگ زدگی محافظت می کند. گالوانیزه تکنیکی است که برای جلوگیری از زنگ زدگی، لایه نازکی از فلز روی بر روی فولاد یا آهن اعمال می شود.

آهن گالوانیزه آهنی است که حاوی روکشی از فلز روی است، فلز روی نسبت به آهن واکنش‌ پذیرتر است. بنابراین در حضور رطوبت، با اکسیژن واکنش می‌ دهد و یک لایه نامرئی از اکسید روی ایجاد می‌ کند که از آهن در برابر زنگ ‌زدگی محافظت می ‌کند.

با آبکاری می توان از زنگ زدگی آهن جلوگیری کرد:

آبکاری روش دیگری برای جلوگیری از زنگ زدن آهن است. فلزات غیرخورنده شامل قلع، نیکل و کروم بر روی آهن آبکاری می شوند. این تکنیک نه تنها از زنگ زدگی اجسام آهنی جلوگیری می کند، بلکه زیبایی آن ها را نیز افزایش می دهد. یراق آلات حمام و آیتم های وسیله نقلیه مانند دسته دوچرخه، سپر اتومبیل و غیره نمونه هایی از اجسام آبکاری شده با روکش کروم هستند.

می توان با آلیاژ کردن از زنگ زدگی آهن جلوگیری کرد:

فولاد ضد زنگ زمانی ایجاد می شود که آهن با کروم و نیکل آلیاژ شود. فولاد ضد زنگ در برابر زنگ زدگی نفوذ ناپذیر است. به عنوان مثال، ظروف پخت و پز، قیچی و تجهیزات پزشکی دچار زنگ زدگی نمی شوند. از سوی دیگر فولاد ضد زنگ برای استفاده در مقادیر زیاد، بسیار گران است.

با قلع ‌زنی می‌ توان از زنگ زدگی آهن جلوگیری کرد:

فلز قلع غیر سمی است و واکنش ‌پذیری آن کمتر از آهن است. قوطی ‌های مواد غذایی قلع ‌زنی شده‌ اند، به این معنی است که یک لایه نازک قلع بر روی آهن ایجاد می شود. در نتیجه، هنگامی که یک پوشش نازک آبکاری شده از فلز قلع بر روی اجسام آهنی و فولادی قرار می گیرد، اجسام آهنی و فولادی دچار زنگ زدگی نمی شوند.

با میناکاری می توان از زنگ زدگی آهن جلوگیری کرد:

میناکاری روشی است که در حرارت بالا، پودر شیشه بر روی سطح فلزی ذوب می شود. لعاب ها را می توان بر روی سطوح مختلف از جمله شیشه و سرامیک نیز استفاده کرد.