زنگ یک اکسید آهن است که معمولاً اکسید قرمز رنگی است که در اثر واکنش ردوکس آهن و اکسیژن در مجاورت آب یا رطوبت هوا ایجاد می شود. چندین اشکال زنگ هم از نظر بصری و هم از طریق طیف‌سنجی قابل تشخیص هستند و در شرایط مختلف شکل می‌گیرند.
این یک فرآیند بسیار پیچیده است، اما ما به همه عواملی که در آن کمک می کنند نگاه خواهیم کرد. به علاوه، نکاتی را در مورد نحوه پیشگیری از آن به اشتراک خواهم گذاشت.
در این پست به موارد زیر می پردازیم:
زنگ در دنیا چیست؟
زنگ اصطلاحی است که معمولاً برای توصیف اکسیداسیون آهن یا فولاد ناشی از قرار گرفتن در معرض رطوبت و اکسیژن استفاده می شود. از نظر فنی، زنگ یک اکسید آهن است، به ویژه یک اکسید آهن آبدار (III) یا اکسید-هیدروکسید آهن (III). هنگامی که آهن با اکسیژن در حضور آب یا رطوبت هوا واکنش می دهد، تشکیل می شود و در نتیجه یک پوشش پوسته پوسته قهوه ای مایل به قرمز روی فلز ایجاد می شود.
علل زنگ زدگی
زنگ زمانی اتفاق می افتد که آهن یا فولاد در معرض رطوبت و اکسیژن قرار گیرد. وجود رطوبت آب یا هوا به عنوان یک کاتالیزور عمل می کند و سرعت واکنش بین آهن و اکسیژن را افزایش می دهد. برخی از عوامل موثر در زنگ زدگی عبارتند از:
- موقعیت جغرافیایی: مناطقی که رطوبت، بارندگی یا باد زیاد دارند می توانند در گسترش زنگ نقش داشته باشند.
- قرار گرفتن در معرض نمک: نمک می تواند روند زنگ زدگی را تسریع کند و در مناطقی که نمک زیاد دارد بدتر می شود.
- عدم حفاظت: فولادهای بدون حفاظ نسبت به فولادهایی که روکش یا رنگ شده اند در معرض زنگ زدگی هستند.
پیشگیری و درمان زنگ زدگی
جلوگیری از زنگ زدگی یک راه خوب برای محافظت از فلز در برابر اثرات اجتناب ناپذیر اکسیداسیون است. برخی از راه های جلوگیری از زنگ زدگی عبارتند از:
- پوشش یا رنگ آمیزی سطح فلز برای محافظت از آن در برابر رطوبت و اکسیژن.
- خشک نگه داشتن فلز و عاری از رطوبت.
- استفاده از فولاد ضد زنگ یا سایر فلزات مقاوم در برابر زنگ در مناطقی که زنگ زدگی نگران کننده است.
درمان زنگ زدگی می تواند کمی چالش برانگیزتر باشد، اما برخی از روش ها عبارتند از:
- محل زنگ زده را سمباده یا سیم کشی کنید تا زنگ زدگی از بین برود.
- استفاده از یک مبدل زنگ در ناحیه آسیب دیده برای تغییر شیمیایی زنگ به یک ترکیب پایدارتر.
- پر کردن هر حفره یا حفره با پرکننده فلزی برای بازیابی یکپارچگی ساختاری فلز.
علم پشت زنگ: کاوش در واکنش های شیمیایی
زنگ نتیجه یک واکنش شیمیایی است که زمانی رخ می دهد که آهن در معرض اکسیژن و رطوبت قرار گیرد. واکنش شیمیایی اصلی که باعث زنگ زدگی می شود، اکسیداسیون آهن است که می توان آن را با معادله زیر نشان داد:
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
این بدان معناست که چهار اتم آهن با سه مولکول اکسیژن ترکیب شده و دو مولکول اکسید آهن تولید می کند.
نقش آب و اکسیژن در زنگ زدگی
آب و اکسیژن دو عنصر کلیدی مورد نیاز برای ایجاد زنگ زدگی هستند. هنگامی که آهن در معرض آب و اکسیژن قرار می گیرد، فرآیند زنگ زدگی آغاز می شود. آب به عنوان واسطه ای عمل می کند که مولکول های اکسیژن را به سطح آهن می رساند، در حالی که اکسیژن الکترون های مورد نیاز برای فرآیند اکسیداسیون را فراهم می کند.
اثرات رطوبت و خشکی بر زنگ زدگی
رطوبت نقش مهمی در فرآیند زنگ زدگی دارد. هنگامی که آهن در معرض رطوبت قرار می گیرد، هیدروکسید آهن را تشکیل می دهد که ترکیبی است که حاوی مولکول های آهن و آب است. این ترکیب ناپایدار است و به راحتی تجزیه می شود و اکسید آهن را تشکیل می دهد و مولکول های آب را آزاد می کند. این فرآیند باعث پوسته پوسته شدن آهن و تشکیل فلس می شود که در نهایت می تواند منجر به تجزیه کامل فلز شود. از سوی دیگر، خشکی می تواند روند زنگ زدگی را کند کرده یا حتی از وقوع آن جلوگیری کند.
ماهیت پیچیده زنگ زدگی
زنگ زدگی یک فرآیند پیچیده است که شامل تعداد زیادی واکنش شیمیایی است. با اکسیداسیون آهن شروع می شود که سپس با مولکول های آب ترکیب می شود و هیدروکسید آهن را تشکیل می دهد. این ترکیب سپس تجزیه می شود و اکسید آهن را تشکیل می دهد و مولکول های آب را آزاد می کند. اکسید آهن به دست آمده یک لایه محافظ بر روی سطح فلز تشکیل می دهد، اما این لایه در نهایت می تواند پوسته پوسته شود و فلز تازه را در معرض عناصر قرار دهد و باعث ادامه روند زنگ زدگی شود.
شباهت ها و تفاوت های زنگ زدگی و خوردگی
زنگ زدگی و خوردگی اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند، اما یکسان نیستند. زنگ زدگی نوع خاصی از خوردگی است که زمانی رخ می دهد که آهن در معرض اکسیژن و رطوبت قرار گیرد. از سوی دیگر، خوردگی یک اصطلاح کلی است که فرآیند واکنش فلزات با محیط خود را برای تشکیل ترکیبات توصیف می کند. خوردگی می تواند به اشکال مختلف از جمله زنگ زدگی رخ دهد، اما می تواند به روش های دیگری نیز رخ دهد، مانند زمانی که فلزات در معرض نمک یا اسید قرار می گیرند.
عوامل کلیدی که بر زنگ زدگی تأثیر می گذارد
عوامل متعددی می توانند بر روند زنگ زدگی تأثیر بگذارند، از جمله:
- وجود آب و اکسیژن
- وجود نمک یا سایر الکترولیت ها
- خلوص فلز
- ساختار فلز
- دما و رطوبت محیط
درک این عوامل برای جلوگیری از زنگ زدگی و حفظ اجسام فلزی در زندگی روزمره بسیار مهم است.
زنگ زدگی را در مسیر خود متوقف کنید: نکاتی برای جلوگیری از خوردگی
در مورد جلوگیری از زنگ زدگی، نوع فلزی که انتخاب می کنید می تواند تفاوت زیادی ایجاد کند. برخی فلزات به طور طبیعی نسبت به سایرین در برابر خوردگی مقاوم‌تر هستند. به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ یک انتخاب محبوب برای مبلمان و لوازم در فضای باز است زیرا حاوی کروم است که یک لایه محافظ بر روی سطح فلز تشکیل می دهد. سایر فلزات مانند آلومینیوم و مس نیز در برابر خوردگی نسبتاً مقاوم هستند. اگر روی پروژه ای کار می کنید که در معرض عناصر قرار می گیرد، از یکی از این فلزات استفاده کنید.
از یک بازدارنده خوردگی استفاده کنید
یکی از موثرترین راه ها برای جلوگیری از زنگ زدگی استفاده از بازدارنده خوردگی است. این ترکیبات شیمیایی با کاهش نرخ خوردگی فلز یا آلیاژی که با مایع یا گاز تماس پیدا می کند، کار می کنند. بازدارنده های خوردگی را می توان به مواد مختلفی از جمله آب، روغن و سوخت اضافه کرد. آنها با تشکیل یک مانع محافظ روی سطح فلز کار می کنند که از رسیدن رطوبت و سایر عوامل خورنده به خود فلز جلوگیری می کند. برخی از انواع رایج بازدارنده های خوردگی عبارتند از:
- فسفات روی
- نیترات سدیم
- بنزوات سدیم
- نیترات کلسیم
آن را خشک نگه دارید
رطوبت یکی از عوامل اصلی زنگ زدگی و خوردگی است. اگر می خواهید از ایجاد زنگ زدگی روی سطوح فلزی خود جلوگیری کنید، مهم است که آنها را تا حد امکان خشک نگه دارید. این بدان معناست که اجسام فلزی را در جای خشک نگهداری کنید، پس از استفاده آنها را پاک کنید و در صورت امکان از قرار دادن آنها در معرض رطوبت اجتناب کنید.
یک پوشش محافظ اعمال کنید
یکی دیگر از راه های موثر برای جلوگیری از زنگ زدگی، اعمال یک پوشش محافظ بر روی سطوح فلزی است. پوشش های مختلفی از جمله رنگ، اپوکسی و پلی اورتان وجود دارد. این پوشش ها با ایجاد مانعی بین فلز و محیط کار می کنند و از رسیدن رطوبت و سایر عوامل خورنده به سطح فلز جلوگیری می کنند.
سرویس و نگهداری های مرتب
در نهایت، یکی از بهترین راه‌ها برای جلوگیری از زنگ زدگی این است که مراقبت‌های منظم را حفظ کنید. این به این معنی است که سطوح فلزی خود را به طور منظم برای علائم خوردگی بازرسی کنید. تمیز کاری آنها را در صورت نیاز و اعمال هرگونه پوشش محافظ یا بازدارنده های خوردگی لازم. با هوشیاری و انجام اقدامات پیشگیرانه برای جلوگیری از زنگ زدگی، می توانید سطوح فلزی خود را برای سال های آینده عالی نگه دارید.
رهایی از زنگ زدگی: گزینه های درمانی
وقتی صحبت از درمان زنگ زدگی می شود، گزینه های مختلفی در دسترس است. در اینجا برخی از رایج ترین انواع مبدل زنگ آورده شده است:
- مبدل های مبتنی بر اسید تانیک: این محلول ها حاوی تانیک اسید هستند که از نظر شیمیایی زنگ را به لایه ای پایدار و بی اثر از تانات آهن تبدیل می کند. این لایه یک سد محافظ در برابر زنگ زدگی بیشتر ایجاد می کند. مبدل های مبتنی بر اسید تانیک گزینه ای عالی برای تزئینات خانگی و وسایل فلزی کوچک هستند. Ferprime و Qconvert نمونه هایی از مبدل های مبتنی بر اسید تانیک هستند.
- مبدل های مبتنی بر اسید فسفریک: این محلول ها حاوی اسید فسفریک هستند که زنگ زدگی را به اکسیدی بی اثر و پایدار تبدیل می کند. مبدل های مبتنی بر اسید فسفریک یک گزینه عالی برای قطعات فلزی بزرگتر هستند که نیاز به پردازش سریع دارند. آنها همچنین معمولاً همراه با رنگ آمیزی یا اپوکسی برای ایجاد یک سطح قوی و مقاوم در برابر زنگ استفاده می شوند. برخی از نمونه‌های مبدل‌های مبتنی بر اسید فسفریک عبارتند از Rust-Oleum Rust Reformer و KBS Coatings RustSeal.
- مبدل های مبتنی بر پلیمر: این محلول ها حاوی یک ماده فعال هستند که زنگ را به پلیمر تبدیل می کند که یک لایه محافظ قوی ایجاد می کند. مبدل های پلیمری گزینه ای عالی برای اقلامی هستند که در معرض شرایط سخت قرار می گیرند، مانند مبلمان یا وسایل نقلیه در فضای باز. استفاده از آنها نیز آسان است، زیرا می توان آنها را مستقیماً روی سطح زنگ زده اسپری کرد. برخی از نمونه‌های مبدل‌های مبتنی بر پلیمر عبارتند از POR-15 Rust Preventive Coating و Rust-Oleum Rust Reformer.
انتخاب مبدل زنگ مناسب
هنگام انتخاب یک مبدل زنگ، مهم است که عوامل زیر را در نظر بگیرید:
- نوع فلزی که در حال درمان آن هستید
- اندازه موردی که در حال درمان آن هستید
- نوع مبدل زنگ مورد نظر شما (بر پایه اسید تانیک، بر پایه اسید فسفریک یا بر پایه پلیمر)
- روش کاربرد (آئروسل، قابل پاشیدن یا کوارت/گالن)
- زمان مورد نیاز برای خشک شدن و سخت شدن مبدل
نکات اضافی برای درمان زنگ زدگی
در اینجا چند نکته اضافی وجود دارد که هنگام درمان زنگ زدگی باید در نظر داشته باشید:
- قبل از اعمال مبدل از تمیز و خشک بودن سطح اطمینان حاصل کنید.
- اگر زنگ زدگی به خصوص سرسخت است، ممکن است لازم باشد قبل از اعمال مبدل، آن را به صورت مکانیکی (با یک برس سیمی یا کاغذ سنباده) پاک کنید.
- هنگام کار با مبدل های زنگ همیشه از دستکش و عینک محافظ استفاده کنید.
- اگر از مبدل مبتنی بر اسید فسفریک استفاده می کنید، ممکن است بخواهید قبل از استفاده از مبدل، با خیس کردن سطح با اسید (مانند سرکه) pH محلول را کاهش دهید. این می تواند واکنش را تسریع کند و پشتیبانی اضافی برای لایه اکسید فراهم کند.
- اگر از مبدل مبتنی بر پلیمر استفاده می کنید، حتما مبدلی را انتخاب کنید که حاوی حلالی باشد (مانند گلیکول مونوبوتیل اتر) که به عنوان عامل مرطوب کننده عمل می کند. این به مبدل کمک می کند تا به زنگ نفوذ کند و یک لایه قوی و پایدار ایجاد کند.
نتیجه
بنابراین، زنگ یک واکنش شیمیایی است که هنگام تماس آهن با اکسیژن و رطوبت رخ می دهد.
مهم است که بدانید چگونه از زنگ زدگی جلوگیری کنید و در صورت بروز آن درمان کنید. بنابراین، اگر در مورد چیزی مطمئن نیستید، از پرسیدن سؤال نترسید. فقط به یاد داشته باشید که همیشه مراقب زنگ زدگی باشید و از پوشش های محافظ استفاده کنید.
