دانلود مقاله خوردگی گالوانیکی

بخشی از مقاله

خوردگی گالوانیکی

خوردگی گالوانیکی فروپاشی فلز است که به وسیله تفاوت های میکروسکوپی ر پتانسیل های الکتروشیمیایی کنترل می شوند است که معمولا در نتیجه نزدیکی دو فلز متفاوت اتفاق می افتد.
خوردگی گالوانیکی در ایمپلنت های دندانی تیتانیمی
بیشتر خوردگی هایی که معمولا در ایمپلنت های دندانی به وجود می آید از نوع خوردگی گالوانیکی است. تیتانیم برای کاشته شدن در قسمت انتهایی استخوان استفاده می شود. مطالعات طولانی و مشاهدات کلینیکی این حقیقت را نشان می دهد هنگامی که تیتانیم در بافت های زنده استفاده می شود خورده نمی شود و در صورت تشکیل زوج گالوانیکی تیتانیم و دیگر مواد فلزی زیستی ممکن است خورده شود. بنابراین نگرانی زیادی در ارتباط با ماده ای که برای روکش ایمپبلنت استفاده می شود وجود دارد.

آلیاژهای طلا به دلیل سازگاری زیستی عالی، مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی به عنوان روکش انتخاب می شوند. نرخ روزافزون آلیاژهای استفاده شده در دندان پزشکی منجر به ساخت مواد فلزی مؤثر در قیمت گردیده است این آلیاژهای مختلف نظیر آلیاژهای Ag- Pd Co-Crو آلیاژهای تیتانیم خواص مکانیکی خوبی دارا هستند و به لحاظ قیمت تأثیرگذار اما مقاومت به خوردگی آنها نگران کننده است.
خوردگی گالوانیک وقتی رخ می دهدکه آلیاژهای متفاوت در تماس با هم داخل حفره دهانی یا داخل بافت ها قرار می گیرند. پیچیدگی فرآیند الکتروشیمیایی در بردارنده ایمپلنت روکش می باشد به پدیده خوردگی حفره ای و زوج گالوانیکی مربوط است.

ASTM خوردگی گالوانیک را به عنوان خوردگی تسریع شده فلز تعریف می کند که به دلیل تماس الکتریکی با یک رسانا غیر فلزی یا بی اثرتردر یک محیط خورنده اتفاق می افتد.
وقتی دو یا بیش از دو وسیله پروتز دندانی که از آلیاژهای متفاوت تشکیل شده اند در تماس با همدیگر قرار می گیرند اگر در معرض مایعات دهانی قرار بگیرند اختلاف بین پتانسیل های خوردگی باعث جریان الکتریکی بین آنها می شود یک سلول گالوانیکی تشکیل می شود و جریان گالوانیک باعث تسریع خوردگی فلز بی اثر می شود این جریان گالوانیکی از طریق فلز یا اتصال فلزی و نیز از طریق بافت ها نیز عبور می کند که ایجاد درد میکند این جریان از طریق دو الکترولیت یعنی بزاق دهان یا مایعات دیگر داخل دهان و مایعات بافتها و استخوانها جریان می یابد

پدیده خوردگی گالوانیکی
وقتی دو فلز متفاوت ( با دو پتانسیل الکترودی متفاوت) با هم تماس پیدا می کنند یک پتانسیل تولید میشود و نتیجه نهایی اینست که یک واکنش شیمیایی همراه با اکسیداسیون در یک سطح ( آند ) و احیا در سطح دیگر( کاتد) رخ می دهد. تبادل یونها از طریق الکترولیتی که دو اکترود در آن قرار دارند صورت می گیرد فلزات مربوطه تجزیه می شوند و گفته می شود که خورده شدهاند .
این نوع خاص را خوردگی الکتروگالوانیک می گویند زیرا یک نوع رطوبت است که در آن الکتروگالوانیک وجود دارد زیرا جریان بار می باشد.
سلول الکترو شیمیایی دارای دو الکترود خواهد بود:

(a) Oxidation Anode M ® M n+ + n e-1
(b) Reduction - Cathode M+e ® 1/2H2 or M ® e ® M
O2 + 2H2O + 4e ® 4OH
بنابراین جریان بار اتفاق می افتد .

حفره دهانی می تواند یک سلول الکترو شیمیایی را تحت شراط خاص تحریک کند.
اگر یک روکش آلیاژ پایه فلزی بر روی ایمپلنت تیتانیم قرار گیرد یک سلول الکتروشیمیایی ساخته میشود.
آلیاژ فلزی کم اثرتر آند را شکل می دهد و تیتانیم پر اثر تر کاتد را شکل مثدهد. الکترونها از طریق تماس فلزی انتقال می یابند و مدار توسط انتقال یون از طریق بزاق ، مخاط و مایع بافتی کامل می شود .
در مطالعات Vitro

تغییرات قابل ملاحظه مربوط به زوج گالوانیکی دذر ادبیات آن گزارش شده است خوردگی گالوانیکی تیتانیم با آمالگام و آلیاژهای پروتیزی ریخته گری شده درvitro مورد مشاهده قرار گرفته است هیچ جریان یا تغییراتی در PHثبت نشده هنگامی که طلا ، کبالت- کروم،فولاد ضد زنگ ، کامپوزیت کربن یا آلیاژهای پالادیم نقره در تماس با تیتانیم بوده اند. تغییرات وقتی رخ می دهد که آمالگام در تماس با تیتانیم بود.
خوردگی گالوانیک سیستم های ایمپلنت-روکش از دو جهت مهم هستند: اولا امکان تاثیرات بیولوژیکی که ممکن است از حل نشدن عناصر آلیاژی ناشی شود ثانیا جریانی که ناشی از خوردگی گالوانیکی است ممکن است منجر به تخریب استخوان گردد.

مطالعات نشان داده است که آلیاژهای که قابل استفاده در روکش های گالوانیکی زوج شده با تیتانیم هستند با پیش نیازهای زیر تعیین می کنند:
1.در عمل زوج شدن تیتانیم باید دارای پلاریزاسیون آندی ضعیف باشد
2.جریانی که توسط سلول گالوانیکی تولید می شود نیز باید ضعیف باشد.
3.پتانسیل شکاف بیشتر از پتانسیل مجموع باشد.
مطالعات vivo

علیرغم مقاومت بالای خوردگی تیتانیم شواهد نشان می دهد که تیتانیم آزاد میشود و در بافت های مجاور ایمپلنت تیتانیم جمع می شود. اگر چه تیتانیم زیست سازگاری بالایی دارد مشاهده شده است واکنش بافت با انواع تیتانیم آزاد شده از یک عکس العمل ملایم تا یک عکس العمل شدید متغیر است.
تیتانیم مانند همه ایمپلنت های فلزی بی اثر دیگر با لایه اکسید محافظ پوشیده می شود.
اگر چه این مانع به لحاظ ترمودینامیکی پایدار است اما فلزاتی که دارای انواع تیتانیم هستند هنوز از طریق مکانیزم های نامحلول پسیوو آزاد می شود اگر چه شکل شیمیایی تیتانیم که در vivo آزاد می شود هنوز به وسیله آزمایش مشخص نشده است ، یک احتمال Ti(OH)440است .

آنالیز جذب اتمی آزادسازی زیاد یون های فلزی را از آمالگام و نونه های آلیاژی گالیم که با تیتانیم زوج شده اند در مقایسه با شرایطی که زوج نشده اند را نشان می دهد اگر چه که تفاوت ها همیشه معنی دار نیستند.
خوردگی گالوانیکی زوج هی آمالگام-تیتانیم در دراز مدت ممکن است مهم باشد ونیاز به تحقیقات بیشتر است. زوج شدن آلیاژ گالیم با تیتانیم ممکن است منجر به خوردگی گالوانیکی زیاد و عکس العمل های آسیب سلولی می شود.
نتیجه:

خوردگی بیومتریال ها دندانی یک مشکل کلینیکی جدی است . علی رغم پیشرفت های تکنولوژیکی و متالورژیکی نوآورانه و موفقیت های قابل ملاحظه در طراحی و توسعه مواد دندانی و جراحی ، نا کامی هایی نیز اتفاق افتاده است . تا کنون ایمپلنت های تیتانیم و آلیاژهای پایه فلزی زیادی طراحی و ساخته شده اند مطالعات نشان داده اند که سازگارند و شرایط موجود را دارا هستند باید در بازسازس عارضه های دهانی استفاده شوند این مقاله خوردگی ایمپلنت های دندانی تیتانیمی ناهمگن را با آلیاژهای پایه فلزی ناهمگن تحت شرایط vivoوvitoارزیابی می کنند.
خوردگي در رادياتورهاي خودرو (نوع مس - برنج) در محيط فلاكس هاي لحيم كاري كلريدي و برميدي

رادياتور مسي – برنجي اتومبيل از لوله ها، مخازن و صفات برنجي، پره هاي مسي و اتصالات لحيم قطع و سرب تشكيل مي شود. قبل از عمليات لحيم كاري لازم است سطح قطعات توسط فلاكس (روانساز) عاري از اكسيد گردد و امكان سياليت و دونگي لحيم را فراهم سازد. فلاكس معمول در صنعت رادياتورسازي، فلاكس با پايه كلريد بر اساس ZnCl2 مي باشد. فلاكس هاي با پايه برميد نيز با وسعت كمتري استفاده ميشوند. باقيمانده فلاكس مي تواند با جذب رطوبت، محيط الكتروليتي خطرناكي را بوجود اورد و منجر به انهدام و از بين رفتن مواد و اتصالات رادياتور گردد. جهت مشابه سازي محيط الكتروليتي حاصل از باقيمانده فلاكس، آزمايشات خوردگي مس و برنج در فلاكس كلريدي به صورت غوطه وري كامل با بررسي اثر غلظت pH و درصدكلريد آمونيوم و فلاكس برميدي Radsol 841 با بررسي اثر غلظت انجام گرديد علاوه بر اين ، پيل غلظتي اكسيژن و نقش غوطه وري جزئي در خوردگي موضعي اين دو فلز و آلياژ با آزمايشات غوطه وري جزئي بررسي گرديد.

اتصالات دو فلزي متفاوتي در ساختمان رادياتور اتومبيل وجود دارد. بدين منظور جهت بررسي نقش خوردگي گالوانيكي در نقايص بوجود آمده دررادياتورها، آزمايشات كوپل گالوانيك و اندازه گيري شدت خوردگي گالوانيكي در نقايص بوجود امده در رادياتور ها، آزمايشات كوپل گالوانيك و اندازه گيري شدت جريا ن گالوانيك با كوپل هاي مس – برنج، مس – لحيم انجام گرديد.

خوردگي در زير عايقهاي حرارتي و روشهاي کنترل، بازرسي و رديابي آن خوردگي فولاد و فولاد ضدزنگ در زير عايق در سالهاي اخير قابل توجه شده است . اين پديده در صنايع نفت و گاز و صنايع نفت و گاز و صنايع شيميايي اهميت پيدا کرده است . خوردگي در زير عايق مي‌تواند از عايق يا بواسطه کاربرد نادرست عايقکاري ناشي شود. اين مشکل معمولا از طريق نفوذ آب به داخل عايق ايجاد مي‌شود. عايق مانند يک اسفنج آب را در تماس با سطح فلز قرار مي‌دهد. آب مي‌تواند از باران، نشتي آب ناشي از طغيان، آب شستشو يا نم‌زدگي ناشي از سيکل دمايي يا عمليات درجه حرارت پائين نظير سرماسازي ناشي شود. در اين مسئله هفت متغير کنترل شناخته شده است : 1) طراحي دستگاهها 2) درجه حرارت عملياتي 3) انتخاب عايق 4) رنگ کاري و پوشش فلز 5) هوابندها 6) آب و هواي محيط و 7) برنامه‌هاي تعميرات و نگهداري. سه نوع

خوردگي در زير عايق وجود دارد: خوردگي اسيدي يا قليايي، خوردگي کلريدي و خوردگي گالوانيکي. محدوده درجه حرارت اين نوع خوردگي از صفر تا 120 درجه سانتيگراد براي فولاد و از 60 تا 200 درجه سانتيگراد براي فولاد ضدزنگ مي‌باشد. در فولاد کربني خوردگي به شکل از دست دادن موضعي يا يکنواخت ضخامت ديواره ظاهر مي‌شود. در فولاد ضدزنگ اين خوردگي معمولا به شکل حفره‌دار شدن و ترک خوردگي تنشي مي‌باشد. در اين تحقيق شيوه نامه‌ها و راهکارهاي کنترل، بازرسي و رديابي خوردگي در زير عايق کاملا شرح داده شده است . در قسمت آزمايشات تعدادي آزمايش براي مطالعه خوردگي فولاد و فولاد ضدزنگ نوع 304 انجام شده که با عايق پشم شيشه پوشيده شده است . به علاوه اطلاعات تجربي از پالايشگاه تهران و مجتمع پتروشيمي بندر امام دريافت و جمع‌آوري شده است . در نهايت توانايي بازرسي زير عايق در لوله‌هاي فولادي بدون برداشتن عايق توسط کاربرد دو روش جديد ارزيابي غيرمخرب تشريح شده است .
خوردگي در ساختمانها

امروزه فلزات مختلفي به طرق گوناگون در ساختمانها به كار مي‌روند و به همين دليل، مسئله خوردگي در ساختمانها گستره وسيعي را دربر مي‌گيرد . در اين مقاله، تنها طبقه‌بندي و خلاصه‌اي از مشكلات عمده حاصل از خوردگي به همراه اصول پايه براي هدايت طراحان جهت كاهش خسارات عظيم اقتصادي ناشي از خوردگي ارائه شده است .

تكنولوژي خوردگي اكنون به خوبي پيشرفت كرده و در حال تثبيت موقعيت خود به عنوان شاخه‌اي از علوم مهندسي است . براي يافتن شيوه‌هاي مناسب جلوگيري از خوردگي، مي‌توان از متخصصين راهنمايي خواست . خدمات ايشان در زمينه ساخت و ساز مي‌تواند بسيار ارزشمند باشد خصوصاً اگر هنگام طراحي به آن توجه شود . اعمال نظرات آنها در زمان طراحي ممكن است موجب تغييرات اندكي شود؛ در حالي كه هرگونه تغيير پس از اتمام ساختمان معمولاً هزينه زيادي را تحميل مي‌كند .

خوردگي به هر فرايندي اطلاق مي‌گردد كه موجب فرسايش يا فساد اجزاي فلزي شود و رايج‌ترين نمونه آن، زنگ زدن فولاد است . فرآيندهاي خوردگي غالباً الكتروشيميايي هستند و ضروريات يك باتري (پيل) را به همراه دارند، فلزات مختلف در حضور يك سيال هادي كه الكتروليت ناميده مي‌شود، پتانسيل الكتريكي ايجاد مي‌كنند كه در زمان مناسب، سبب جريان الكتريكي مي‌گردد . اين پتانسيلهاي الكتريكي همچنين ممكن است بين دو قسمت از يك سازه كه از فلزي واحد ساخته شده، در اثر تفاوتهاي جزئي در تركيب يا ساختار فلز ايجاد شوند . بخشي از سازه فلزي كه خورده مي‌شود ″ آند ″ و آن قسمت كه نقش قطب ديگر را بازي مي‌كند و خورده نمي‌شود اما وجودش براي سيستم ضروري است، ″ كاتد ″ نام دارد .

در خوردگيهاي رايج ساختماني، غالباً يك نوع فلز به همراه آبي كه كمي نمك در خود حل كرده (به عنوان الكتروليت) دخالت دارند . خوردگي‌ گاهي در حضور اكسيژن با آب خالص صورت مي‌پذيرد . در چنين مواردي، اكسيژن با هيدروژني كه در كاتد توليد مي‌گردد تركيب شده و به واكنش اجازه تداوم مي‌دهد .

عوامل ديگر از جمله باكتريهاي خاص موجود در خاك كه هيدروژن را جذب مي‌كنند نيز ممكن است به عنوان عوامل دپولاريزه كننده عمل كرده و باعث پيشرفت واكنش خوردگي شوند .
فولاد به خاطر قيمت پايين و قابليتهايش، فلزي رايج در ساختمانهاست . با استفاده از پوششهاي مناسب، اغلب مي‌توان فولاد را به نحوي مطلوب محافظت كرد . البته براي كاربردهاي خاص فلزات مقاوم‌تر بسته به قيمت و عمر مفيدشان ممكن است انتخابهاي بهتري باشند .

اجزاي فلزي به‌كار رفته در ساختمانها را بر حسب احتمال ايجاد خوردگي مي‌توان به چهار گروه تقسيم كرد :
۱) آنهايي كه در خارج ساختمان به عنوان روكار، پوشش بام، آفتاب شكن و سايبان به‌كار مي‌روند .
۲) آنهايي كه در اسكلت ساختمان به عنوان فولاد سازه‌اي يا به‌صورت تركيبي با مصالح بنّايي به‌كار مي‌روند .
۳) آنهايي كه در تأسيسات ساختمان مانند لوله‌كشي، مخزن آب گرم، كانالها و غيره استفاده مي‌شوند .
۴) آنهايي كه در خاك دفن مي‌شوند .