دانلود مقاله خوردگی فلزات

بخشی از مقاله

خوردگي فلزات
تخريب فلزات با عوامل غير خوردگي
فلزات در اثر اصطکاک ، سايش و نيروهاي وارده دچار تخريب مي‌‌شوند که تحت عنوان خوردگي مورد نظر ما نيست.

فرايند خودبه‌خودي و فرايند غيرخودبه‌خودي
خوردگي يک فرايند خودبخودي است، يعني به زبان ترموديناميکي در جهتي پيش مي‌‌رود که به حالت پايدار برسد. البته M+n مي‌‌تواند به حالتهاي مختلف گونه‌هاي فلزي با اجزاي مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهيم، زنگ مي‌‌زند که يک نوع خوردگي و پديده‌اي خودبه‌خودي است. انواع مواد هيدروکسيدي و اکسيدي نيز مي‌‌توانند محصولات جامد خوردگي باشند که همگي گونه فلزي هستند. پس در اثر خوردگي فلزات در يک محيط که پديده‌اي خودبه‌خودي است، اشکال مختلف آن ظاهر مي‌‌شود.

بندرت مي‌‌توان فلز را بصورت فلزي و عنصري در محيط پيدا کرد و اغلب بصورت ترکيب در کاني‌ها و بصورت کلريدها و سولفيدها و غيره يافت مي‌‌شوند و ما آنها را بازيابي مي‌‌کنيم. به عبارت ديگر ، با استفاده ‌از روشهاي مختلف ، فلزات را از آن ترکيبات خارج مي‌‌کنند.

يکي از اين روشها ، روش احياي فلزات است. بعنوان مثال ، براي بازيابي مس از ترکيبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکيبات آن خارج مي‌‌کنيم يا اينکه آلومينيوم موجود در طبيعت را با روشهاي شيميايي تبديل به ‌اکسيد آلومينيوم مي‌‌کنند و سپس با روشهاي الکتروليز مي‌‌توانند آن را احيا کنند.

براي تمام اين روشها ، نياز به صرف انرژي است که يک روش و فرايند غيرخودبه‌خودي است و يک فرايند غيرخودبه‌خودي هزينه و مواد ويژه‌اي نياز دارد. از طرف ديگر ، هر فرايند غير خودبه‌خودي درصدد است که به حالت اوليه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت اوليه يک مسير خودبه‌خودي است. پس فلزات استخراج شده ميل دارند به ذات اصلي خود باز گردند.

در جامعه منابع فلزات محدود است و مسير برگشت طوري نيست که دوباره آنها را بازگرداند. وقتي فلزي را در اسيد حل مي‌‌کنيم و يا در و پنجره دچار خوردگي مي‌‌شوند، ديگر قابل بازيابي نيستند. پس خوردگي يک پديده مضر و ضربه زننده به ‌اقتصاد است.

جنبه‌هاي اقتصادي فرايند خوردگي
برآوردي که در مورد ضررهاي خوردگي انجام گرفته، نشان مي‌‌دهد سالانه هزينه تحميل شده از سوي خوردگي ، بالغ بر 5 ميليارد دلار است. بيشترين ضررهاي خوردگي ، هزينه‌هايي است که براي جلوگيري از خوردگي تحميل مي‌‌شود.

پوششهاي رنگها و جلاها
ساده‌ترين راه مبارزه با خوردگي ، اعمال يک لايه رنگ است. با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رويه ، مي‌‌توان ارتباط فلزات را با محيط تا اندازه‌اي قطع کرد و در نتيجه موجب محافظت تاسيسات فلزي شد. به روشهاي ساده‌اي مي‌‌توان رنگها را بروي فلزات ثابت کرد که مي‌‌توان روش پاششي را نام برد. به کمک روشهاي رنگ‌دهي ، مي‌‌توان ضخامت معيني از رنگها را روي تاسيسات فلزي قرار داد.

آخرين پديده در صنايع رنگ سازي ساخت رنگهاي الکتروستاتيک است که به ميدان الکتريکي پاسخ مي‌‌دهند و به ‌اين ترتيب مي‌توان از پراکندگي و تلف شدن رنگ جلوگيري کرد.

پوششهاي فسفاتي و کروماتي
اين پوششها که پوششهاي تبديلي ناميده مي‌‌شوند، پوششهايي هستند که ‌از خود فلز ايجاد مي‌‌شوند. فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند. با استفاده ‌از محلولهاي معيني مثل اسيد سولفوريک با مقدار معيني از نمکهاي فسفات ، قسمت سطحي قطعات فلزي را تبديل به فسفات يا کرومات آن فلز مي‌‌کنند و در نتيجه ، به سطح قطعه فلز چسبيده و بعنوان پوششهاي محافظ در محيط‌هاي خنثي مي‌‌توانند کارايي داشته باشند.

اين پوششها بيشتر به ‌اين دليل فراهم مي‌‌شوند که ‌از روي آنها بتوان پوششهاي رنگ را بر روي قطعات فلزي بکار برد. پس پوششهاي فسفاتي ، کروماتي ، بعنوان آستر نيز در قطعات صنعتي مي‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود اين پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر مي‌‌سازد. رنگ کم و بيش داراي تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمي‌‌تواند از خوردگي جلوگيري کند.

پوششهاي اکسيد فلزات
اکسيد برخي فلزات بر روي خود فلزات ، از خوردگي جلوگيري مي‌‌کند. بعنوان مثال ، مي‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لايه‌اي از اکسيد آلومينيوم بر روي آلومينيوم نشاند. اکسيد آلومينيوم رنگ خوبي دارد و اکسيد آن به سطح فلز مي‌‌چسبد و باعث مي‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبي در مقابل خوردگي داشته باشد. همچنين اکسيد آلومينيوم رنگ‌پذير است و مي‌‌توان با الکتروليز و غوطه‌وري ، آن را رنگ کرد. اکسيد آلومينيوم داراي تخلخل و حفره‌هاي شش وجهي است که با الکتروليز ، رنگ در اين حفره‌ها قرار مي‌‌گيرد.

همچنين با پديده ‌الکتروليز ، آهن را به ‌اکسيد آهن سياه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبديل مي‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگي است که به آن "سياه‌کاري آهن يا فولاد" مي‌‌گويند که در قطعات يدکي ماشين ديده مي‌‌شود.

پوششهاي گالوانيزه
گالوانيزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روي است. گالوانيزه ، بطرق مختلف انجام مي‌‌گيرد که يکي از اين طرق ، آبکاري با برق است. در آبکاري با برق ، قطعه‌اي که مي‌‌خواهيم گالوانيزه کنيم، کاتد الکتروليز را تشکيل مي‌‌دهد و فلز روي در آند قرار مي‌‌گيرد. يکي ديگر از روشهاي گالوانيزه ، استفاده ‌از فلز مذاب يا روي مذاب است. روي داراي نقطه ذوب پاييني است.

در گالوانيزه با روي مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار مي‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازي فلز در روي مذاب ، لايه‌اي از روي در سطح فلز تشکيل مي‌‌شود که به ‌اين پديده ، غوطه‌وري داغ (Hot dip galvanizing) مي‌گويند. لوله‌هاي گالوانيزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشي منازل و آبرساني و ... مورد استفاده قرار مي‌‌گيرند.

پوششهاي قلع
قلع از فلزاتي است که ذاتا براحتي اکسيد مي‌‌شود و از طريق ايجاد اکسيد در مقابل اتمسفر مقاوم مي‌‌شود و در محيطهاي بسيار خورنده مثل اسيدها و نمکها و ... بخوبي پايداري مي‌‌کند. به همين دليل در موارد حساس که خوردگي قابل کنترل نيست، از قطعات قلع يا پوششهاي قلع استفاده مي‌‌شود. مصرف زياد اين نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازي مي‌‌باشد که بر روي ظروف آهني اين پوششها را قرار مي‌‌دهند.

پوششهاي کادميم
اين پوششها بر روي فولاد از طريق آبگيري انجام مي‌‌گيرد. معمولا پيچ و مهره‌هاي فولادي با اين فلز ، روکش داده مي‌‌شوند.