สนิมคือออกไซด์ของเหล็ก โดยปกติแล้วจะเป็นออกไซด์สีแดงที่เกิดจากปฏิกิริยารีดอกซ์ของเหล็กและออกซิเจนเมื่อมีน้ำหรือความชื้นในอากาศ สนิมหลายรูปแบบสามารถแยกความแตกต่างได้ทั้งทางสายตาและทางสเปกโทรสโกปี และก่อตัวขึ้นภายใต้สถานการณ์ที่แตกต่างกัน
เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก แต่เราจะพิจารณาปัจจัยทั้งหมดที่ทำให้เกิดกระบวนการนี้ นอกจากนี้ ฉันจะแบ่งปันเคล็ดลับบางประการเกี่ยวกับวิธีป้องกัน
ในโพสต์นี้เราจะกล่าวถึง:
อะไรในโลกที่เป็นสนิม?
สนิมเป็นคำที่ใช้กันทั่วไปเพื่ออธิบายการเกิดออกซิเดชันของเหล็กหรือเหล็กกล้าที่เกิดจากการสัมผัสกับความชื้นและออกซิเจน ในทางเทคนิคแล้ว สนิมคือออกไซด์ของเหล็ก โดยเฉพาะไฮดรัสเหล็ก(III) ออกไซด์ หรือเหล็ก(III) ออกไซด์-ไฮดรอกไซด์ เกิดขึ้นเมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในน้ำหรือความชื้นในอากาศ ทำให้เกิดเป็นขุยสีน้ำตาลแดงบนโลหะ
สาเหตุของการเกิดสนิม
สนิมเกิดขึ้นเมื่อเหล็กหรือเหล็กกล้าสัมผัสกับความชื้นและออกซิเจน การมีน้ำหรือความชื้นในอากาศเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้ปฏิกิริยาระหว่างเหล็กกับออกซิเจนเร็วขึ้น ปัจจัยบางอย่างที่ทำให้เกิดสนิม ได้แก่:
- ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์: พื้นที่ที่มีความชื้นสูง ปริมาณน้ำฝน หรือลมสามารถทำให้เกิดสนิมได้
- การสัมผัสกับเกลือ: เกลือสามารถเร่งกระบวนการเกิดสนิมได้ ทำให้แย่ลงในบริเวณที่มีเกลือมาก
- ขาดการป้องกัน: เหล็กที่ไม่มีการป้องกันมีโอกาสเกิดสนิมได้ง่ายกว่าเหล็กที่เคลือบหรือทาสี
การป้องกันและรักษาสนิม
การป้องกันสนิมเป็นวิธีที่ดีในการปกป้องโลหะจากผลกระทบที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของการเกิดออกซิเดชัน วิธีป้องกันสนิมมีดังนี้
- เคลือบหรือทาสีพื้นผิวโลหะเพื่อป้องกันไม่ให้สัมผัสกับความชื้นและออกซิเจน
- ทำให้โลหะแห้งและปราศจากความชื้น
- ใช้สแตนเลสหรือโลหะกันสนิมในบริเวณที่เป็นกังวลเรื่องสนิม
การรักษาสนิมอาจทำได้ยากขึ้นเล็กน้อย แต่บางวิธีก็รวมถึง:
- ขัดหรือขัดบริเวณที่เป็นสนิมเพื่อขจัดสนิม
- ใช้ตัวแปลงสนิมไปยังพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบเพื่อเปลี่ยนสนิมทางเคมีให้เป็นสารประกอบที่เสถียรมากขึ้น
- การอุดรูพรุนหรือโพรงใดๆ ด้วยฟิลเลอร์โลหะเพื่อคืนความสมบูรณ์ทางโครงสร้างของโลหะ
วิทยาศาสตร์เบื้องหลังการเกิดสนิม: การสำรวจปฏิกิริยาเคมี
สนิมเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อเหล็กสัมผัสกับออกซิเจนและความชื้น ปฏิกิริยาเคมีหลักที่ทำให้เกิดสนิมคือปฏิกิริยาออกซิเดชันของเหล็ก ซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยสมการต่อไปนี้:
4เฟ + 3O2 → 2Fe2O3
ซึ่งหมายความว่าเหล็กสี่อะตอมรวมกับออกซิเจนสามโมเลกุลเพื่อผลิตเหล็กออกไซด์สองโมเลกุล
บทบาทของน้ำและออกซิเจนในการเกิดสนิม
น้ำและออกซิเจนเป็นสององค์ประกอบสำคัญที่จำเป็นต่อการเกิดสนิม เมื่อเหล็กสัมผัสกับน้ำและออกซิเจน กระบวนการเกิดสนิมจะเริ่มขึ้น น้ำทำหน้าที่เป็นสื่อนำโมเลกุลออกซิเจนไปยังพื้นผิวเหล็ก ในขณะที่ออกซิเจนให้อิเล็กตรอนที่จำเป็นสำหรับกระบวนการออกซิเดชั่น
ผลกระทบของความชื้นและความแห้งต่อการเกิดสนิม
ความชื้นมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเกิดสนิม เมื่อเหล็กสัมผัสกับความชื้น จะเกิดไอรอนไฮดรอกไซด์ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีทั้งโมเลกุลของเหล็กและน้ำ สารประกอบนี้ไม่เสถียรและแตกตัวได้ง่าย ก่อตัวเป็นเหล็กออกไซด์และปล่อยโมเลกุลของน้ำออกมา กระบวนการนี้ทำให้เหล็กหลุดล่อนและก่อตัวเป็นเกล็ด ซึ่งอาจนำไปสู่การสลายตัวของโลหะได้ในที่สุด ในทางกลับกัน ความแห้งสามารถชะลอหรือป้องกันกระบวนการเกิดสนิมได้
ลักษณะที่ซับซ้อนของการเกิดสนิม
การเกิดสนิมเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีจำนวนมาก เริ่มต้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของธาตุเหล็ก ซึ่งต่อมาจะรวมกับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างไอรอนไฮดรอกไซด์ สารประกอบนี้จะแตกตัวเพื่อสร้างเหล็กออกไซด์และปล่อยโมเลกุลของน้ำ ออกไซด์ของเหล็กที่เกิดขึ้นจะสร้างชั้นป้องกันบนพื้นผิวของโลหะ แต่ในที่สุดชั้นนี้สามารถหลุดลอกออกและทำให้โลหะใหม่สัมผัสกับองค์ประกอบต่างๆ ทำให้กระบวนการเกิดสนิมดำเนินต่อไป
ความเหมือนและความแตกต่างระหว่างการเกิดสนิมและการกัดกร่อน
สนิมและการกัดกร่อนมักใช้แทนกันได้ แต่ไม่เหมือนกัน การเกิดสนิมเป็นการกัดกร่อนชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเหล็กสัมผัสกับออกซิเจนและความชื้น ในทางกลับกัน การกัดกร่อนเป็นคำทั่วไปที่อธิบายกระบวนการของโลหะที่ทำปฏิกิริยากับสิ่งแวดล้อมเพื่อสร้างสารประกอบ การกัดกร่อนสามารถเกิดขึ้นได้หลายรูปแบบ รวมถึงการเกิดสนิม แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ในรูปแบบอื่นๆ เช่น เมื่อโลหะสัมผัสกับเกลือหรือกรด
ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการเกิดสนิม
มีหลายปัจจัยที่สามารถส่งผลต่อกระบวนการเกิดสนิม ได้แก่:
- การมีน้ำและออกซิเจน
- การมีเกลือหรืออิเล็กโทรไลต์อื่นๆ
- ความบริสุทธิ์ของโลหะ
- โครงสร้างของโลหะ
- อุณหภูมิและความชื้นของสิ่งแวดล้อม
การทำความเข้าใจปัจจัยเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการป้องกันการเกิดสนิมและการรักษาวัตถุที่เป็นโลหะในชีวิตประจำวัน
หยุดสนิมที่ติดตาม: เคล็ดลับในการป้องกันการกัดกร่อน
เมื่อพูดถึงการป้องกันสนิม ประเภทของโลหะที่คุณเลือกสามารถสร้างความแตกต่างได้อย่างมาก โลหะบางชนิดมีความทนทานต่อการกัดกร่อนตามธรรมชาติมากกว่าโลหะชนิดอื่น ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับเฟอร์นิเจอร์และเครื่องใช้กลางแจ้ง เนื่องจากมีโครเมียมซึ่งเป็นชั้นป้องกันบนพื้นผิวของโลหะ โลหะอื่นๆ เช่น อะลูมิเนียมและทองแดง ค่อนข้างทนทานต่อการกัดกร่อนเช่นกัน หากคุณกำลังทำงานในโครงการที่ต้องสัมผัสกับธาตุต่างๆ ให้พิจารณาใช้หนึ่งในโลหะเหล่านี้
ใช้สารยับยั้งการกัดกร่อน
วิธีป้องกันสนิมที่ได้ผลดีที่สุดวิธีหนึ่งคือการใช้สารยับยั้งการกัดกร่อน สารประกอบทางเคมีเหล่านี้ทำงานโดยการลดอัตราการกัดกร่อนของโลหะหรือโลหะผสมที่สัมผัสกับของเหลวหรือก๊าซ สารยับยั้งการกัดกร่อนสามารถเติมลงในสารหลายชนิด รวมทั้งน้ำ น้ำมัน และเชื้อเพลิง พวกมันทำงานโดยการสร้างเกราะป้องกันบนพื้นผิวของโลหะ ซึ่งป้องกันความชื้นและสารกัดกร่อนอื่นๆ ไม่ให้เข้าถึงตัวโลหะ สารยับยั้งการกัดกร่อนทั่วไปบางประเภท ได้แก่ :
- สังกะสีฟอสเฟต
- โซเดียมไนไตรต์
- โซเดียมเบนโซเอต
- แคลเซียมไนเตรท
ให้แห้ง
ความชื้นเป็นสาเหตุหลักอย่างหนึ่งที่ทำให้เกิดสนิมและการกัดกร่อน หากคุณต้องการป้องกันไม่ให้เกิดสนิมบนพื้นผิวโลหะ สิ่งสำคัญคือต้องทำให้แห้งที่สุดเท่าที่จะทำได้ ซึ่งหมายถึงการเก็บวัตถุที่เป็นโลหะไว้ในที่แห้ง เช็ดออกหลังการใช้งาน และหลีกเลี่ยงการให้วัตถุสัมผัสกับความชื้นทุกครั้งที่ทำได้
ใช้การเคลือบป้องกัน
วิธีป้องกันสนิมที่มีประสิทธิภาพอีกวิธีหนึ่งคือการใช้สารเคลือบป้องกันกับพื้นผิวโลหะของคุณ มีสารเคลือบผิวให้เลือกมากมาย ได้แก่ สี อีพ็อกซี่ และโพลียูรีเทน สารเคลือบเหล่านี้ทำงานโดยสร้างกำแพงกั้นระหว่างโลหะกับสิ่งแวดล้อม ป้องกันไม่ให้ความชื้นและสารกัดกร่อนอื่นๆ เข้าถึงพื้นผิวโลหะ
การบำรุงรักษาปกติ
สุดท้าย วิธีป้องกันสนิมที่ดีที่สุดวิธีหนึ่งคือการดูแลบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งหมายถึงการตรวจสอบพื้นผิวโลหะของคุณอย่างสม่ำเสมอเพื่อหาร่องรอยของการกัดกร่อน การทำความสะอาด ตามความจำเป็น และทาสารเคลือบป้องกันหรือสารยับยั้งการกัดกร่อนที่จำเป็น ด้วยการระมัดระวังและดำเนินการเชิงรุกเพื่อป้องกันสนิม คุณสามารถรักษาพื้นผิวโลหะของคุณให้ดูดีไปอีกหลายปี
การกำจัดสนิม: ตัวเลือกการรักษา
เมื่อต้องจัดการกับสนิม มีตัวเลือกมากมายให้เลือก นี่คือประเภทของตัวแปลงสนิมที่พบมากที่สุด:
- ตัวแปลงที่มีกรดแทนนิกเป็นส่วนประกอบหลัก: สารละลายเหล่านี้ประกอบด้วยกรดแทนนิก ซึ่งทางเคมีจะเปลี่ยนสนิมเป็นชั้นเฟอริกแทนเนตที่เสถียรและเฉื่อย ชั้นนี้เป็นเกราะป้องกันการเกิดสนิมเพิ่มเติม คอนเวอร์เตอร์ที่ใช้กรดแทนนิกเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการตกแต่งบ้านและสิ่งของที่เป็นโลหะขนาดเล็ก Ferprime และ Qconvert เป็นตัวอย่างของคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้กรดแทนนิก
- ตัวแปลงที่ใช้กรดฟอสฟอริก: สารละลายเหล่านี้ประกอบด้วยกรดฟอสฟอริก ซึ่งจะเปลี่ยนสนิมเป็นออกไซด์ที่เฉื่อยและเสถียร ตัวแปลงที่ใช้กรดฟอสฟอริกเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับโลหะชิ้นใหญ่ที่ต้องได้รับการบำบัดอย่างรวดเร็ว มักใช้ร่วมกับการทาสีหรืออีพ็อกซี่เพื่อสร้างพื้นผิวที่แข็งแรงและป้องกันสนิม ตัวอย่างของคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้กรดฟอสฟอริก ได้แก่ Rust-Oleum Rust Reformer และ KBS Coatings RustSeal
- สารแปลงที่เป็นโพลิเมอร์: สารละลายเหล่านี้มีส่วนผสมที่ออกฤทธิ์ซึ่งเปลี่ยนสนิมเป็นโพลิเมอร์ที่สร้างชั้นป้องกันที่แข็งแรง ตัวแปลงที่ใช้โพลิเมอร์เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับสิ่งของที่ต้องสัมผัสกับสภาวะที่รุนแรง เช่น เฟอร์นิเจอร์กลางแจ้งหรือยานพาหนะ นอกจากนี้ยังทาง่ายเนื่องจากสามารถพ่นลงบนพื้นผิวที่เป็นสนิมได้โดยตรง ตัวอย่างบางส่วนของคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้โพลิเมอร์ ได้แก่ การเคลือบป้องกันสนิม POR-15 และสารรีฟอร์มเมอร์กันสนิมจากสนิม Oleum
การเลือกตัวแปลงสนิมที่เหมาะสม
เมื่อเลือกตัวแปลงสนิม สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:
- ประเภทของโลหะที่คุณกำลังบำบัด
- ขนาดของรายการที่คุณกำลังรักษา
- ประเภทของสารกันสนิมที่คุณต้องการ (แบบใช้กรดแทนนิก กรดฟอสฟอริก หรือแบบโพลีเมอร์)
- วิธีการใช้ (สเปรย์, สเปรย์, หรือควอร์ต/แกลลอน)
- เวลาที่จำเป็นสำหรับคอนเวอร์เตอร์ในการทำให้แห้งและแข็งตัว
เคล็ดลับเพิ่มเติมสำหรับการรักษาสนิม
ต่อไปนี้เป็นคำแนะนำเพิ่มเติมที่ควรคำนึงถึงเมื่อทำการรักษาสนิม:
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นผิวสะอาดและแห้งก่อนที่จะใช้คอนเวอร์เตอร์
- หากสนิมฝังแน่นเป็นพิเศษ คุณอาจต้องขจัดออกด้วยวิธีกลไก (ด้วยแปรงลวดหรือกระดาษทราย) ก่อนใช้คอนเวอร์เตอร์
- สวมถุงมือและแว่นตาป้องกันเสมอเมื่อทำงานกับตัวแปลงสนิม
- หากคุณใช้ตัวแปลงที่มีกรดฟอสฟอริกเป็นพื้นฐาน คุณอาจต้องการลดค่า pH ของสารละลายโดยการทำให้พื้นผิวเปียกด้วยกรด (เช่น น้ำส้มสายชู) ก่อนที่จะใช้ตัวแปลง สิ่งนี้สามารถเร่งปฏิกิริยาและให้การสนับสนุนเพิ่มเติมสำหรับชั้นออกไซด์
- หากคุณใช้ตัวแปลงที่เป็นโพลิเมอร์ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เลือกตัวแปลงที่มีตัวทำละลาย (เช่น ไกลคอล โมโนบิวทิล อีเทอร์) ที่ทำหน้าที่เป็นสารทำให้เปียก สิ่งนี้จะช่วยให้ตัวแปลงทะลุผ่านสนิมและให้ชั้นที่แข็งแรงและมั่นคง
สรุป
ดังนั้น สนิมจึงเป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อเหล็กสัมผัสกับออกซิเจนและความชื้น
สิ่งสำคัญคือต้องรู้วิธีป้องกันสนิมและวิธีปฏิบัติเมื่อเกิดสนิม ดังนั้นอย่ากลัวที่จะถามคำถามหากคุณไม่แน่ใจเกี่ยวกับบางสิ่ง อย่าลืมระวังสนิมและใช้สารเคลือบป้องกันอยู่เสมอ
