لمعرفة كيفية تجنب التآكل ، من المهم معرفة ماهية التآكل ولماذا يحدث. التآكل هو العملية الطبيعية التي يتدهور فيها المعدن تدريجياً نتيجة التفاعلات الكهروكيميائية (أو الكيميائية) مع بيئته.

تتسبب هذه التفاعلات في سعي المعادن المكررة إلى تحقيق شكل من أشكال الاستقرار الأكبر أو انخفاض الطاقة الداخلية ، والتي عادة ما تكون نسخها من الأكسيد أو الهيدروكسيد أو الكبريتيد (وهذا هو السبب في أن المعدن يتأكسد). يحدث التآكل أيضًا في المواد غير المعدنية مثل السيراميك والبوليمرات ، ولكنه مختلف وغالبًا ما يسمى التحلل.

التآكل هو عملية عدو للإنسان ، حيث أن هذه الأضرار تؤدي إلى تدهور المواد وتغيير لونها وإضعافها ، مما يزيد من إمكانية التمزق ويزيد تكاليف إصلاح واستبدالها.

لهذا السبب ، هناك مجالات كاملة في علم المواد مكرسة للوقاية من هذه الظاهرة ، مثل هندسة التآكل. تتنوع طرق منع التآكل وتعتمد على المواد المتأثرة.

طرق تجنب التآكل

أولاً ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه ليست كل المعادن تتآكل بنفس السرعة ، وبعضها يتميز بخصوصية عدم التآكل بشكل طبيعي على الإطلاق ، كما في حالة الفولاذ المقاوم للصدأ والذهب والبلاتين.

يحدث هذا بسبب وجود مواد يكون التآكل فيها غير مواتٍ للديناميكا الحرارية (أي أنها لا تحقق قدرًا أكبر من الاستقرار مع العمليات التي تؤدي إلى ذلك) أو لأنها تتمتع بحركية رد فعل بطيئة بحيث تستغرق تأثيرات التآكل وقتًا لإظهارها.

ومع ذلك ، فبالنسبة للعناصر المتآكلة ، توجد سلسلة من الطرق لمنع هذه العملية الطبيعية ومنحها عمرًا أطول:

المجلفن

إنها طريقة لمنع التآكل يتم فيها طلاء سبيكة من الحديد والصلب بطبقة رقيقة من الزنك. الهدف من هذه الطريقة هو جعل ذرات الزنك في الغلاف تتفاعل مع جزيئات الهواء ، مما يؤدي إلى أكسدة وتأخير تآكل الجزء الذي تغطيه.

تعمل هذه المنهجية على تحويل الزنك إلى أنود جلفاني أو أنود ذواب ، مما يعرضه لتدهور التآكل لتوفير مادة أكثر قيمة.

يمكن تحقيق الجلفنة عن طريق غمس الأجزاء المعدنية في الزنك المصهور في درجات حرارة عالية ، وكذلك في الطبقات الرقيقة التي يتم تحقيقها باستخدام الطلاء الكهربائي.

هذه الأخيرة هي المنهجية الأكثر حماية ، حيث يرتبط الزنك بالمعدن من خلال العمليات الكهروكيميائية وليس فقط من خلال العمليات الميكانيكية مثل الغمر.

دهانات وأغطية

يعد تطبيق الدهانات والألواح المعدنية والمينا طريقة أخرى لإضافة طبقة واقية للمعادن المعرضة للتآكل. تخلق هذه المواد أو الطبقات حاجزًا من المواد المضادة للتآكل التي تتداخل بين البيئة الضارة والمواد الهيكلية.

تتميز الطلاءات الأخرى بخصائص محددة تجعلها مثبطات للتآكل أو مضادات للتآكل. تضاف إلى السوائل أو الغازات أولاً ، ثم تضاف كطبقة على المعدن.

تستخدم هذه المركبات الكيميائية على نطاق واسع في الصناعة ، وخاصة في الأنابيب التي تنقل السوائل ؛ علاوة على ذلك ، يمكن إضافتها إلى الماء والمبردات للتأكد من أنها لا تسبب تآكلًا في المعدات والأنابيب التي تمر من خلالها.

أنودة

إنه إجراء تخميل إلكتروليتي ؛ أي العملية التي من خلالها يتم تكوين فيلم خامل إلى حد ما على سطح عنصر معدني. تُستخدم هذه العملية لزيادة سمك طبقة الأكسيد الطبيعي الموجودة على سطح هذه المادة.

تتميز هذه العملية بميزة كبيرة ليس فقط في إضافة الحماية ضد التآكل والاحتكاك ، ولكنها توفر أيضًا التصاقًا أكبر لطبقات الطلاء والمواد اللاصقة أكثر من المواد العارية.

على الرغم من حدوث تغييرات وتطورات بمرور الوقت ، يتم تنفيذ هذه العملية بشكل شائع عن طريق إدخال جسم من الألومنيوم في محلول إلكتروليت وتمرير تيار مباشر خلاله.

سيؤدي هذا التيار إلى إطلاق أنود الألمنيوم للهيدروجين والأكسجين ، مما يؤدي إلى إنتاج أكسيد الألومنيوم الذي سيرتبط به لزيادة سماكة طبقته السطحية.

يولد الأنودة تغييرات في النسيج المجهري للسطح وفي البنية البلورية للمعدن ، مما يتسبب في تكوين مسامية عالية فيه.

لذلك ، على الرغم من تحسين قوة المعدن ومقاومته للتآكل ، إلا أنه يمكن أن يجعله أكثر هشاشة ، بالإضافة إلى تقليل مقاومته لدرجات الحرارة المرتفعة.

الأغشية الحيوية

الأغشية الحيوية عبارة عن مجموعات من الكائنات الحية الدقيقة التي تتجمع في طبقة على سطح ، وتتصرف مثل هيدروجيل ولكنها لا تزال تمثل مجتمعًا حيًا من البكتيريا أو الكائنات الحية الدقيقة الأخرى.

على الرغم من أن هذه التكوينات غالبًا ما ترتبط بالتآكل ، فقد حدث تطور في السنوات الأخيرة في استخدام الأغشية الحيوية البكتيرية لحماية المعادن في البيئات شديدة التآكل.

بالإضافة إلى ذلك ، تم اكتشاف الأغشية الحيوية ذات الخصائص المضادة للميكروبات ، والتي توقف تأثير البكتيريا التي تقلل الكبريتات.

أنظمة التيار المسلط

في تلك الهياكل الكبيرة جدًا أو حيث تكون مقاومة الإلكتروليت عالية ، لا تستطيع الأنودات الجلفانية توليد تيار كافٍ لحماية السطح بأكمله ، لذلك يتم استخدام نظام الحماية الكاثودية بواسطة التيارات المتدفقة.

تتكون هذه الأنظمة من أنودات متصلة بمصدر طاقة تيار مباشر ، بشكل أساسي محول-مقوم متصل بمصدر تيار متردد.

تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي في سفن الشحن والسفن الأخرى ، والتي تتطلب مستوى عالٍ من الحماية على مساحة سطح أكبر من هيكلها ، مثل المراوح والدفات والأجزاء الأخرى التي تعتمد عليها الملاحة.

Referencias

1. Wikipedia. (s.f.). Corrosion. Obtenido de en.wikipedia.org
2. Balance, T. (s.f.). Corrosion Protection for Metals. Obtenido de thebalance.com
3. Eoncoat. (s.f.). Corrosion Prevention Methods. Obtenido de eoncoat.com
4. MetalSuperMarkets. (s.f.). How to Prevent Corrosion. Obtenido de metalsupermarkets.com
5. Corrosionpedia. (s.f.). Impressed Current Cathodic Protection (ICCP). Obtenido de corrosionpedia.com