زنگ زدگی آهن چیست؟ روش های جلوگیری از زنگ آهن
فهرست مطالب
زنگ آهن اصطلاحی است که معمولا برای توصیف پوششی پوسته پوسته قهوه‌ای مایل به قرمز روی سطح این فلز از آن استفاده می‌شود. زنگ زدگی آهن پدیده‌ای است که هنگام قرار گرفتن این فلز در معرض اکسیژن و رطوبت روی سطح آن ایجاد می‌شود. این پدیده بخشی از یک واکنش شیمیایی گسترده‌تر به نام خوردگی است که می‌تواند برای هر نوع فلزی اتفاق بیفتد. اما چرا این اتفاق می‌افتد و توضیح علمی پشت آن چیست؟ در این مقاله ضمن ارائه پاسخ این سوالات، روش‌های جلوگیری از زنگ زدن آهن را نیز معرفی می‌کنیم.
زنگ زدگی آهن چیست؟
در درجه اول برای توضیح این پدیده باید بدانید که زنگار یا همان پوسته قهوه‌ای رنگ مایل به قرمزی که روی سطح آهن ایجاد می‌شود نتیجه یک تغییر جدی‌تر به نام خوردگی است. خوردگی نوعی فرآیند زوال است که در فلزات مختلف و در اثر واکنش به محیط رخ می‌دهد. سرعت و شکل تخریب این پدیده زوال بسته به عوامل مختلفی مانند دما، رطوبت و وجود نمک یا سایر مواد شیمیایی در محیط می‌تواند متفاوت باشد.
زنگ آهن که معمولاً به آن اکسیداسیون می گویند، زمانی رخ می دهد که آهن یا آلیاژهای فلزی حاوی آهن مانند فولاد برای مدت طولانی در معرض اکسیژن و آب قرار گیرند. زنگ آهن زمانی ایجاد می شود که آهن تحت فرآیند اکسیداسیون قرار می گیرد اما همه اکسیداسیون ها زنگ را تشکیل نمی دهند. همانطور که قبلاً گفته شد، فقط آهن یا آلیاژهایی که حاوی آهن هستند می توانند زنگ بزنند، اما سایر فلزات می توانند به روشی مشابه خورده شوند.
در مورد آهن، زنگار به این شکل رخ می‌دهد که وقتی سطح این فلز در معرض آب یا رطوبت هوا با اکسیژن قرار میگیرد واکنش می‌دهد و زنگ زدگی ایجاد می‌شود. این فرآیند که به عنوان اکسیداسیون شناخته می‌شود باعث خواهد شد که اتمهای آهن الکترونهای خود را در معرض اتمهای اکسیژن از دست بدهند. این واکنش با حضور نمک یا سایر الکترولیتها تقویت می‌شود. از این رو آهن در مناطق مرطوب مانند شهرهای ساحلی سریعتر زنگ میزند.
خوردگی چیست؟
خوردگی زمانی اتفاق می افتد که عنصری که به راحتی الکترون های خود را از دست می دهد (مانند برخی فلزات) با عنصری که الکترون های اضافی (اکسیژن) را جذب می کند ترکیب می شود و سپس با محلول الکترولیت (آب) تماس پیدا می کند. وظیفه آب در فرآیند خوردگی تسریع جریان الکترون ها از فلز به اکسیژن است. این فرآیند واکنش ردوکس نامیده می شود و در واقع دو فرآیند شیمیایی است که همزمان اتفاق می افتد: کاهش و اکسیداسیون.
تاثیر عوامل محیطی بر روی فرآیند زنگ زدگی آهن
همانطور که اشاره شد فرآیند زنگ زدن آهن به تنهایی اتفاق نمیافتد. این پدیده به وجود طیف وسیعی از شرایط محیطی بستگی دارد. در واقع وجود این شرایط محیطی می‌تواند سرعت وقوع آن را افزایش یا کاهش دهد. در این میان برخی از موارد کلیدی در تسریع روند زنگ زدن آهن عبارتند از:
- رطوبت
- دما
- آلایندههای جوی
تاثیر رطوبت در زنگ زدگی آهن
زنگ زدگی در مجاورت رطوبت ایجاد می‌شود. هر چه درصد رطوبت نسبی محیط بیشتر و حضور آن طولانی‌تر باشد؛ روند زنگ‌زدگی سریعتر می‌شود.
تاثیر دما در زنگ آهن
در پدیده زنگ زدگی آهن، مانند اکثر پدیده‌های طبیعی که حاصل نوعی واکنش شیمیایی هستند؛ دما نقش مهمی را ایفا می‌کند. در واقع فرآیند زنگ زدگی در دمای بالا سریعتر رخ می‌دهد.
تاثیر آلاینده های جوی در زنگ زدگی آهن
حضور برخی از آلایندهها در کنار آهن و دو عامل دیگر، به ویژه دی اکسید گوگرد و کلریدها، خوردگی را تسریع می‌کند. به همین خاطر است که در مناطق صنعتی و مناطق ساحلی به شدت آلوده (به دلیل وجود نمک دریا)، خوردگی می‌تواند بین 10 تا 100 برابر سریعتر از مناطق پاک رخ دهد.
علاوه بر تمامی این موارد، PH و وجود عناصر یا فلزات دیگر در آهن نیز می‌تواند روی زنگ زدگی آن تاثیر بگذارد. به عنوان مثال، آهن در تماس با فلزاتی مانند مس یا خود آهن، راحتتر زنگ میزند.
| عامل محیطی | تاثیر بر زنگ زدگی |
| رطوبت بالا | سرعت زنگ‌زدگی را افزایش می‌دهد |
| دمای بالا | سرعت زنگ‌زدگی را افزایش می‌دهد |
| آلاینده های جوی | سرعت زنگ‌زدگی را افزایش می‌دهد |
| سطح PH | می‌تواند زنگ‌زدگی را تسریع یا کند کند |
در نهایت باید به این نکته نیز توجه شود که فرآیند زنگ‌زدگی آهن یک فرآیند پیچیده و چند وجهی است و عوامل زیادی در ایجاد آن نقش دارند. بنابراین درک این مراحل و تاثیرات آنها روی پدیده شکل‌گیری زنگار، بهترین راه را برای جلوگیری یا کنترل زنگ‌زدگی در این فلز به شما نشان می‌دهد و می‌تواند در درازمدت از ایجاد خسارات پرهزینه جلوگیری کند.
نقش رطوبت و اکسیژن در ایجاد زنگ زدگی آهن
حضور آب صرف نظر از حالت مایع یا به شکل رطوبت، روند زنگ زدن آهن را تسریع می‌کند. اما چرا؟ آب به عنوان یک الکترولیت عمل کرده و تبادل الکترون که برای فرآیند زنگ زدگی ضروری است را تسهیل می‌کند. مولکول‌های اکسیژن و آب الکترون‌ها را از آهن دریافت کرده و منجر به اکسیداسیون و متعاقبا زنگ زدگی آن می‌شود.
هنگامی که سطح آهن در معرض آب قرار میگیرد؛ دو واکنش رخ می‌دهد. اول اینکه در آند (محل اکسیداسیون)، اتمهای آهن الکترونهای خود را رها کرده و به یون تبدیل می‌شوند. این الکترون‌ها از طریق آب به جایی می‌رسند که آهن با اکسیژن (کاتد) مواجه می‌شود و با افزودن یون‌های هیدروژن به آب اکسیژن را کاهش می‌دهد تا یون‌های هیدروکسید را تشکیل دهند. در نهایت یون‌های آهن با یون‌های هیدروکسید واکنش می‌دهند و اکسید آهن هیدراته را تشکیل می‌دهند که بیشتر به نام زنگار شناخته می‌شود. همانطور که مشاهده می‌کنید؛ در محیطی که میزان رطوبت بالاست؛ فرآیند زنگ زدگی تسریع می‌شود زیرا در چنین محیطی انتقال الکترون کارآمدتر است.
روش‌های پیشگیری از زنگ زدگی آهن
درست است که زنگ‌زدگی یک فرآیند طبیعی است که می‌تواند بر آهن و یا هر آلیاژی که از این فلز ساخته می‌شود تاثیر بگذارد؛ اما دانستن نحوه جلوگیری از ایجاد آن می‌تواند طول عمر محصولات و سازه‌های آهنی را افزایش دهد و در زمان و هزینه‌ها صرفه‌جویی کند. خوشبختانه روش‌های بسیاری برای جلوگیری از زنگ‌زدگی آهن وجود دارد که در ادامه به برخی از این اقدامات پیشگیرانه پرداخته‌ایم.
زنگ یک واکنش شیمیایی طبیعی است. اگرچه برخی از فلزات سریعتر از سایرین زنگ می زنند، اما این نباید شما را از استفاده از آنها برای اهداف خاص منصرف کند. راه های زیادی برای جلوگیری از زنگ زدگی فلزات شما وجود دارد، مانند رنگ ها و پوشش های فلزی، موانع قربانی، فیلم های مانع، محلول های متعدد ضد زنگ و آبکاری قلع. در هر روش از ترکیبات و مواد مختلف برای ایجاد یک مانع محافظ بین فلز و عناصری که باعث زنگ زدگی و خوردگی می شوند، استفاده می شود.
نکات کاربردی برای جلوگیری از زنگ زدگی آهن
اصلی‌ترین اقدامات پیشگیرانه از زنگ زدن آهن شامل کاهش قرار گرفتن این فلز در معرض آب، هوا و سایر مواد خورنده است. در زیر به توضیح دقیق‌تر این روش‌ها پرداخته‌ایم.
خشک نگه داشتن فلز
از آنجایی که زنگار در درجه اول برای تشکیل شدن به اکسیژن و آب نیاز دارد؛ خشک نگه داشتن فلز آهن و اجسام آهنی می‌تواند روند ایجاد این پدیده را به میزان قابل توجهی کند کند. اگر سطح آهن خیس شده باید آن را پاک کنید و سعی کنید از تماس طولانی مدت بین آهن و هر نوع رطوبتی خودداری کنید. استفاده از مواد جاذب برای جذب رطوبت نیز می‌تواند کمککننده باشد. به عنوان مثال در مورد چاقوهای آشپزخانه که اکثرا آهنی هستند باید چند نکته مهم را لحاظ کنید. مثلا پس از شستن فورا آنها را خشک کنید تا در معرض آب قرار نگیرند.
نگهداری در محیط ایمن
یک محل نگهداری خشک و سرپوشیده می‌تواند از آهن در برابر آب و هوای مرطوب و متراکم محافظت کند. این امر به ویژه برای محصولات آهنی بزرگ مانند ابزار باغبانی یا مبلمان صادق است. در مورد این وسایل نگهداری مناسب و اصولی مناسب می‌تواند تاثیر زیادی روی طول عمرشان داشته باشد.
تعمیر و نگهداری منظم
تمیز کردن مرتب اجسام آهنی نیز به جلوگیری از زنگ‌زدگی آنها کمک می‌کند. خاک و کثیفی میتوانند رطوبت را جذب کرده و محیطی ایدهآل برای تشکیل زنگار ایجاد کنند. استفاده از آب و صابون برای تمیز کردن و سپس خشک کردن سطوح آهنی می‌تواند در شکل‌گیری این پدیده کاملا موثر باشد. علاوه بر این اگر علائم اولیه زنگ‌زدگی را مشاهده کردید؛ حذف سریع پوسته‌ای که نشانه از شکل‌گیری زنگار است می‌تواند از گسترش آن جلوگیری کند.
نقش پوششهای محافظ در جلوگیری از زنگ زدگی آهن
گاهی ممکن است روش‌های طبیعی پیشگیری از زنگ‌زدگی برای محافظت از محصولاتی که به صورت مستقیم یا غیرمستقیم از آهن تولید می‌شود کافی نباشد. در این شرایط استفاده از پوششهای محافظ می‌تواند دفاعی حیاتی در برابر زنگ‌زدگی باشد. یکی از موثرترین روش‌ها برای محافظت از آهن در برابر زنگ زدگی استفاده از رنگ یا مواد مشابه مانند ضدزنگ است. این پوششها با ایجاد یک مانع فیزیکی بین آهن و عناصر محیطی از ایجاد این پدیده پیشگیری می‌کنند. علاوه بر این روش‌ها، دو روش دیگر نیز وجود دارد که اغلب در کارخانه‌های تولیدکننده این محصولات برای محافظت از آنها در برابر زنگ‌زدگی به کار برده می‌شوند. این روش‌ها عبارتند از:
گالوانیزه کردن
گالوانیزه کردن تکنیکی است که در آن یک لایه محافظ از روی مذاب از طریق فرآیند آبکاری یا گالوانیزه گرم روی سطح آهن اعمال می‌شود. روی استفاده شده با تبدیل شدن به یک آند قربانی از آهن در برابر این پدیده محافظت می‌کند. در واقع از آنجایی که روی واکنش‌پذیرتر از آهن است؛ در مواجهه با عوامل محیطی مخرب، به جای آهن خورده می‌شود. برای گالوانیزاسیون از فلزات دیگری مانند قلع یا کروم نیز میتوان استفاده کرد؛ اما روی مذاب ماده‌ای پرمصرف‌تر برای گالوانیزه کردن آهن محسوب می‌شود.
بسته بندی VCI
برای انواع محصولات آهنی تولید شده در کارخانه که نیاز به حمل و نقل یا نگهداری طولانیمدت دارند؛ استفاده از بسته‌بندی VCI روشی محافظت‌کننده و عالی در برابر زنگ زدگی است. بسته‌بندی VCI به نوعی از بسته‌بندی گفته می‌شود که یک بخار بازدارنده از خوردگی از خود آزاد می‌کند. این بخار ته نشین می‌شود و به سطح فلز می‌چسبد و یک سد محافظ ایجاد می‌کند. در نتیجه راه ایجاد زنگ‌زدگی، خوردگی و واکنشهای الکتروشیمیایی به این روش مسدود می‌شود.
در حالی که روش‌های فوق رایج‌ترین روش‌ها برای پیشگیری از زنگ زدگی آهن هستند؛ اما روش‌های دیگری مانند استفاده از پوشش پودری یا حتی پوشش پلاستیکی نیز بسته به نوع محصولی که قصد محافظت از آن را داریم و میزان قرار گرفتن آن در معرض عوامل محیطی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. این لایه‌ها و تکنیک‌های محافظ همگی یک دفاع قوی در برابر زنگ‌زدگی ایجاد می‌کنند و طول عمر فلز آهن و محصولات تولید شده با آن را به ویژه در محیط‌های خورنده تضمین می‌کنند.
اگر با مطالعه این مطلب قانع شدهاید که به جای محصولات معمولی، مقاطع فولادی را خریداری کنید که به روش‌های استاندارد در برابر زنگ‌زدگی ایمن شده‌اند؛ برای استعلام قیمت ورق گالوانیزه و سایر مقاطع گالوانیزه شده کافیست که با شماره‌های مجموعه تامین کالا تماس بگیرید.
از بین بردن زنگ زدگی با روغن ترمز
برای از بین بردن زنگ زدگی با روغن ترمز، مراحل زیر را دنبال کنید:
۱. ابتدا، قطره‌هایی از روغن ترمز را روی زنگ زده اعمال کنید و صبر کنید تا به خوبی در جاهای مختلف زنگ روغن رسیدگی شود.
۲. سپس با استفاده از یک دستمال نرم یا پارچه‌ای بدون پرز، به آرامی و با فشار ملایم زنگ را پاک کنید. از حرکات دایره‌ای یا خطی استفاده کنید و با دستمال روغن را به آرامی پاک کنید.
۳. بعد از این کار، با یک دستمال جدید و خشک، سطح را خشک کنید و از انگشتان دستانتان برای اطمینان از تمیزی زنگ استفاده کنید.
۴. در نهایت، از یک پوشش حفاظتی مثل واکس یا پولیش خودرو استفاده کنید تا از زنگ زدگی جلوگیری کنید و ظاهر خودرویتان را بهبود بخشید.
از بین بردن زنگ آهن در خانه
برای از بین بردن زنگ آهن در خانه، می‌توانید از چند روش طبیعی و مواد خانگی استفاده کنید:
- استفاده از سرکه: سرکه یک ماده اسیدی است که می‌تواند زنگ آهن را از سطح حذف کند. برای استفاده، کمی سرکه را روی زنگ آهن اعمال کرده و با یک دستمال نرم آن را پاک کنید. پس از این کار، سطح را با آب شستشو دهید و خشک کنید.
- استفاده از لیمو: اسیدی بودن لیمو نیز می‌تواند در از بین بردن زنگ آهن موثر باشد. شیره لیمو را روی زنگ آهن بریزید و با استفاده از اسفنج یا دستمال نرم، آن را پاک کنید. سپس سطح را با آب بشویید و خشک کنید.
- استفاده از پاستا سدیم بیکربنات: با تهیه پاستا سدیم بیکربنات و ترکیب آن با آب، مخلوط را روی زنگ آهن بپاشید و با استفاده از اسفنج یا برس نرم، آن را پاک کنید. سپس با آب شستشو دهید و خشک کنید.
- استفاده از سفید کننده دندان: سفید کننده دندان نیز می‌تواند برای از بین بردن زنگ آهن مفید باشد. روی زنگ آهن کمی از سفید کننده دندان بمالید و با یک برس نرم، آن را پاک کنید. سپس با آب شستشو دهید و خشک کنید.
قبل از استفاده از هر روشی، مطمئن شوید که زمینه‌ی مورد استفاده مناسب برای آن است و با یک تست کوچک، روی یک نقطه ناچیز از زنگ آهن امتحان کنید.
آیا مس، آهن و آلومینیوم زنگ می زند؟
از نظر فنی، فقط آهن و آلیاژهای حاوی آهن می توانند زنگ بزنند. سایر فلزات، از جمله فلزات گرانبها مانند طلا و نقره، می توانند به روشی مشابه خورده شوند. چیزی که فلزات خاصی را متمایز می کند مدت زمانی است که طول می کشد تا شروع به زنگ زدن یا خوردگی کنند.
