آهن و فولاد پرکاربردترین فلزات در جهان هستند که به دلیل کارایی ‌های مختلف و استحکام، مورد توجه سازندگان و صنعتگران واقع شده هستند. اما مشکل ویژه این فلز این است که اگر درست پوشش داده نشود زنگ میزند. این زنگ زدن باعث می‌ شود که یک لایه قرمز، قهوه ‌ای یا نارنجی روی فلز بنشید و کارایی آن را از بین ببرد. در ادامه بعد از بحث درباره دلایل زنگ ‌زدگی و تاثیر آن بر ابزار مختلف به معرفی تعدادی از روش ‌های کاربردی برای زدودن زنگ آهن در صنعت می‌ پردازیم.

زنگ زدگی چیست؟

زنگ زدگی اصطلاح رایجی است که برای خوردگی آهن و سایر فلزات به کار می‌رود. زنگ زدگی باعث ایجاد اختلال در ویژگی‌های مکانیکی فلز شده، خواص شیمیایی آن را تغییر داده و از نظر هنری و زیبایی، شکل فلز را از بین می‌برد. به همین دلیل است که بسیاری از افراد در زمینه طراحی و انتخاب مواد، سعی می‌کنند تا از رویارویی با زنگ زدگی و اثرات منفی ناشی از آن دوری کنند.

زنگ زدگی فولاد

خوردگی فولاد یک پاسخ الکتروشیمیایی است که در چند ساختار نشان داده می‌شود، به عنوان مثال، خوردگی شیمیایی و خوردگی جوی، که آخرین سازه شناخته شده‌ترین ساختار است. در مرحله‌ای که مواد اسیدی (آب شمارش) با فلزات، به عنوان مثال آهن یا بالقوه فولاد، برهم کنش دارند، زنگ زدگی شروع به قاب شدن می‌کند. زنگ زدگی نتیجه مصرف فولاد پس از این که ذرات آهن در معرض اکسیژن و رطوبت قرار گرفتند. در نقطه‌ای که فولاد به آب ارائه می‌شود، ذرات آهن به الکترولیت‌های اسیدی آب از بین می‌روند. ذرات آهن در آن نقطه اکسید می‌شوند، که باعث ترتیب Fe⁺⁺ می‌شود. وقتی Fe⁺⁺ شکل می‌گیرد، دو الکترون تخلیه می‌شوند و از طریق فولاد به منطقه دیگری از فولاد معروف به منطقه کاتدی تخلیه می‌شوند.

روش‌های جلوگیری از زنگ زدگی محصولات فولادی

به دلیل استفاده گسترده و اهمیت محصولات آهن و فولاد، جلوگیری یا کند شدن زنگ زدگی اساس فعالیت‌های مهم اقتصادی در تعدادی از فناوری‌های تخصصی است. مختصری از روش‌ها در اینجا ارائه شده است.

ایجاد پوشش

ایجاد پوشش خود دارای ۳ نوع است؛ از جمله:

1- استفاده از پودر: برای این کار از پودرهای خشک مانند پودر اوتان، پودر آکریلیک، پلی استر، نایلون، وینیل و اپوکسی استفاده می‌شود. به این گونه که این نوع پودرها را روی سطح آهن تمیز پخش می‌کنند و حرارتی به آن می‌دهند تا پودر در سطح آهن لایه نازکی را ایجاد کند. کاربرد این لایه این است که از زنگ زدن آهن جلوگیری می‌کند.

۲- استفاده از روغن یا گریس: یکی از عواملی که در زنگ زدن آهن و جلوگیری از زنگ زدن آهن تاثیر بسیار زیادی دارد. استفاده از گریس یا روغن است که لایه نازکی سطح آهن ایجاد می‌شود تا از ترکیب شدن با اکسیژن و رطوبت جلوگیری شود.

۳- رنگ کردن: رنگ کردن آهن باعث می‌شود که لایه‌ای بین اکسیژن و سطح آهن قرار گیرد در نتیجه موجب جلوگیری از زنگ زدگی آهن و تیرآهن می‌شود. ناگفته نماند که از رنگ محلول در آب استفاده نشود زیرا امکان زنگ زدگی در لایه زیر رنگ را شدت می‌دهد.

مواظبت و نگهداری منظم

از آنجا که اگر سطح کوچکی دچار زنگ زدگی شود به سرعت در همه ی سطح فلز یا آهن پخش می شود، در صورت مشاهده زنگ زدگی در سطح تیرآهن، میلگرد، پروفیل، ورق سیاه و … باید آن را از بین ببرید. سپس با آب و صابون بشویید و از یکی از روش هایی که در قسمت بالا گفتیم (پودر، رنگ آمیزی، روغن) استفاده کنید تا از بیشتر زنگ زدن آهن جلوگیری کنید.

محافظت کاتدی

این روش برای مهار خوردگی در سازه های مدفون یا غوطه ور شده با تهیه یك بار الکتریکی كه سرکوب واكنش الكتروشیمیایی است، مورد استفاده قرار می گیرد. در صورت استفاده صحیح، می توان خوردگی را به طور کامل متوقف کرد. در ساده ترین شکل آن، با اتصال یک آند حاصل می شود. در نتیجه آهن یا فولاد را کاتد موجود در سلول تشکیل می دهد. آند باید از چیزی با پتانسیل الکترود منفی تر از آهن یا فولاد ، معمولاً روی، آلومینیوم یا منیزیم ساخته شود. آند سرانجام از بین می رود و عمل محافظتی خود را متوقف می کند. مگر این که به موقع جایگزین شود. محافظت از كاتدیك نیز می تواند با استفاده از یك وسیله مخصوص برقی برای القای مناسب شارژ الکتریکی فراهم شود. 

گالوانیزه کردن سطح فلز

گالوانیزاسیون روشی است که در آن از لایه روی فلز توسط گالوانیزه گرم یا آبکاری محافظت می شود. روی به طور سنتی به دلیل ارزان بودن از فولاد استفاده می شود و در صورت آسیب رساندن به لایه روی، محافظ کاتدیک از سطح فولاد را ایجاد می کند. در محیط های خورنده تر (مانند آب نمک) آبکاری کادمیوم ارجعیت دارد. گالوانیزاسیون اغلب در درزها ، سوراخ ها و اتصالات که در آن شکاف هایی در پوشش وجود دارد شکست می خورد. در این موارد، پوشش با محافظت كاتدیك جزئی از آهن از طریق عمل كردن به عنوان آند گالوانیك و خوردن خود به جای فلز محافظت شده زیرین، همچنان محافظت می كند.