زنگ زدگی نوعی تغییر شکل در ظاهر فلز است که به شکل لایه هایی قهوه ای یا نارنجی رنگ بر روی فلز تشکیل می شود، زدگی زدگی ظاهر فلز را زشت می کند و کارایی آن را نیز پایین می آورد.
معمولاً قطعات فلزی که در معرض اکسیژن و رطوبت قرار بگیرند پس از مدتی دچار زنگ زدگی می شوند.
البته نگرانی اصلی بر سر زشت شدن ظاهر فلز نیست. در صورتی که زنگ زدگی برطرف نشود، می تواند تمام ساختار یک قطعه را از بین ببرد. به عنوان مثال، زنگ زدگی عامل مهمی در حادثه پل سیلور در سال 1967 در آمریکا بود که در طی آن این پل به دلیل شدت زنگ زدگی در کمتر از یک دقیقه تخریب شد و خسارات جانی و مالی بسیاری را بر جای گذاشت.
محصولات فولادی در صنایع گوناگونی بکار می روند. فولاد یا استیل خود به دلیل استحکام بالای آن در چنین مکان هایی استفاده می شود. بنابراین هر گونه آسیب به آن هم برای کارکنان و هم برای قسمت های دیگر خطرناک خواهد بود. زنگ زدگی یکی از مشکلات بسیار رایجی است که فلزات در این صنایع با آن رو به رو هستند.
زنگ زدگی چیست؟
زنگ زدگی در واقع ترکیبات آهن اکسیدی است که بر روی فلز تشکیل می شود. این ترکیبات زمانی بوجود می آیند که آهن با اکسیژن هوا ترکیب شده که باعث خورده شدن سطح مورد نظر می گردد. زنگ زدگی هم آهن و هم آلیاژ های آن بوجود می آید، که فولاد یکی از آنها است. اصلی ترین ماده ای که باعث وقوع زنگ زدگی می شود، آب است.
درست است که آهن و فولاد در ظاهر فلزات محکمی به نظر می آیند، اما مولکول های آب قادرند تا در میان فاصله های میکروسکوپی در ساختار این دو نفوذ کنند. اینجاست که فرایند خورندگی آغاز می شود. اگر در محیط، نمک هم موجود باشد، فرایند خوردگی شدید تر و سریع تر انجام می شود. در صورتی که فلز در مجاورت دی اکسید گوگرد و کربن دی اکسید باشد، خورندگی از این هم سریع تر خواهد شد.
زنگ زدگی به تدریج به اعماق قطعه فلزی نفوذ کرده و ساختار آن را سست می کند
خوردگی باعث افزایش طول و مساحت در فلز می گردد. همین عامل فشار زیادی را به یک ساختار فلزی وارد می سازد. در عین حال، فلز ضعیف شده، استحکام خود را از دست می دهد و شکننده می شود.
سطح زنگی روی فلز نفوذ پذیر است؛ بنابراین آب و هوا می توانند به قسمت های داخلی راه پیدا کنند و باعث زنگ زدگی شوند. در نتیجه زنگ زدگی به راحتی در کل ساختار گسترش خواهد یافت.
چگونه از زنگ زدگی جلوگیری کنیم؟
قرار داشتن در مجاورت عوامل بیرونی خطر زنگ زدگی را افزایش خواهد داد، مخصوصاً اگر هوا ابری یا مرطوب باشد. بهترین راه های جلوگیری از زنگ زدگی به شرح زیر است.
روش های جلوگیری از زنگ زدگی
1. استفاده از آلیاژ های مقاوم به زنگ زدگی
معروف ترین آلیاژ های مقاوم به زنگ زدگی، فولاد ضد زنگ و فولاد هوازده هستند.
فولاد ضد زنگ، حداقل 11 درصد کروم را دارا است. این ویژگی باعث می شود در سطح فلز لایه هایی از اکسید کروم که به عنوان یک سپر محافظ برای سطوح رفتار می کنند، تشکیل شود. این لایه حتی اگر هم آسیب ببیند، دوباره خود را بازسازی خواهد کرد. مقاومت به خوردگی فلز را می توان با اضافه کردن نیکل به آن باز هم افزایش داد.
فولاد هوازده، که به آن COR-TEN گفته می شود، شامل حداکثر 21 درصد عنصر آلیاژی از جمله کروم، مس، نیکل و فسفر می باشد. این آلیاژ بر روی خود نوعی زنگار ضد زنگ تشکیل داده که این زنگار سرعت خوردگی را کاهش خواهد داد. فولاد هوازده معمولاً از استیل ضد زنگ ارزانتر است.
2. طرح های منحصر بفرد و مخصوص برای جلوگیری از زنگ زدگی
هنگام طراحی سطوح، تفکر و طراحی مناسب می تواند میزان نفوذ آب را کاهش داده و در نتیجه ریسک زنگ زدگی را نیز پایین بیاورد. به عنوان مثال اتصالات را باید جوشکاری و نه بولت نمود. ساختار های عظیم، باید به گونه ای طراحی شوند، که بتوان آنها را بررسی و مراقبت کرد.
3. گالوانیزه کردن
فرایند گالوانیزه کردن شامل پوشاندن سطح فلز با لایه خارجی از جنس روی می باشد. لایه روی جلوی پیشروی مواد خورنده به درون فلز را می گیرد. همچنین روی نیز به عنوان یک سپر حفاظتی عمل کرده و هرگونه زنگ زدگی به لایه روی در سطح فلز منتقل می شود.
4. زاج کاری
زاج کاری یک تکنیک کارآمد است که به قطعات فلزی کوچک مقاومت قابل قبولی را در برابر زنگ زدگی می دهد. نام زاج کاری به دلیل ظاهر آبی و سیاه سطح پرداخت شده است که در واقع پس از انجام این تکنیک این رنگ را به خود می گیرد.
از زاج کاری بیشتر در صنعت تولید اسلحه استفاده می شود تا میزانی از مقاومت به آنها بدهد. روش انجام این فرایند نیز به این صورت است که فلز را در محلول پتاسیم نیترات، سدیم هیدروکسید و آب فرو می برند.
غیر از این موارد راه های دیگر چون پوشاندن سطح فلز با مواد ارگانیک، پوشاندن سطح فلز با پودر و حتی مراقبت های معمول وجود دارد، اما به کارآمدی و پراهمیتی موارد بالا نیستند.
