در اینجا، مفهوم ‘زنگ زدگی’ به عنوان یک اصطلاح، به خوردگی‌های ناخوشایندی اشاره دارد که فلزات در اثر تماس با اکسیژن تجربه می‌کنند. این موضوع که به طور خاص با آهن مرتبط می‌شود، به واقعیت محدود نیست و در مورد بسیاری از فلزات قابل اعمال است. در واقع، واکنشی که به آن اکسیداسیون گفته می‌شود، باعث ایجاد ترکیبات فلزات با اکسیژن می‌شود و باعث از دست رفتن ویژگی‌های اصلی آنها می‌شود. این مسئله می‌تواند منجر به تخریب فلزات شود. در این متن، هدف ما آن است که فلزاتی را معرفی کنیم که در مقابل زنگ زدگی مقاوم هستند. لطفاً تا آخرین لحظه با ما همراه باشید.
منظور از زنگ زدگی چیست؟
در واقع، اکسیداسیون به عنوان یک اصطلاح علمی به واکنش فلز با اکسیژن اشاره دارد. این فرایند، که به نیروی زنگ زدگی نیز مشهور است، با کاتالیزورهایی همچون رطوبت همراه است. در اینجا، کاتالیزور به موادی اشاره دارد که فرایند شیمیایی را تسریع می‌کنند. اکسیداسیون به طور گسترده‌ای در شیمی و فیزیک مورد مطالعه قرار گرفته و اهمیت زیادی در فهم رفتار فلزات و فرایندهای شیمیایی دارد. این واکنشات می‌توانند در محیط‌های مختلفی اتفاق بیفتند، از جمله در محیط‌های حاوی رطوبت یا حتی در فضای بیرونی با حضور اکسیژن. اکسیداسیون می‌تواند منجر به تغییرات شیمیایی و فیزیکی در فلزات شود، که می‌تواند به خوردگی، زنگ زدگی و حتی تخریب ماده منجر شود.
زمانی که به زنگ زدگی فلزات فکر می‌کنیم، با دو روشن‌گر مختلف روبه‌رو می‌شویم. در حالت اول، یک لایه نازک از اکسید بر روی سطح فلز تشکیل می‌شود و این لایه مانع ورود زنگ زدگی به لایه‌های زیرین می‌شود. این پدیده به خوبی در فلزاتی همچون تیتانیوم قابل مشاهده است، زیرا این فلزات از خصوصیات مقاومتی خود برای جلوگیری از پیشرفت زنگ زدگی بهره می‌برند. اما در حالت دوم، لایه اکسید به سرعت گسترش می‌یابد و باعث تردی و در نهایت، تخریب فلز می‌شود. این حالت بیشتر در فلزاتی مانند آهن مشاهده می‌شود، زیرا آهن در مقابل زنگ زدگی کمترین مقاومت را از خود نشان می‌دهد و پس از مدتی ممکن است به‌طور کامل تخریب شود. این دو حالت نشان می‌دهند که چگونه فلزات در مواجهه با اکسیداسیون و زنگ زدگی عمل می‌کنند و چگونه می‌توانند از آسیب به سطح خود جلوگیری کنند یا با آن مقاومت کنند.
پدیده زنگ زدگی که به کاهش استحکام فلزات منجر می‌شود، از جمله مواردی است که در مهندسی مواد و ساخت‌و‌سازها بسیار مورد توجه قرار دارد. این پدیده می‌تواند باعث خسارات جدی در سازه‌ها و قطعات فلزی شود، بنابراین انسان‌ها به دنبال فلزاتی هستند که در مقابل اکسیداسیون و زنگ زدگی مقاومت بیشتری داشته باشند. از این رو، تحقیقات بسیاری در زمینه پوشش‌دهی فلزات با مواد مقاوم به زنگ زدگی انجام می‌شود.
یافتن فلزاتی با خواص مقاومت بیشتر به زنگ زدگی از اهمیت بالایی برخوردار است. برخی از فلزاتی مانند استنلس استیل به دلیل داشتن اکسیداسیون کمتر و پوشش طبیعی اکسیدی که مانع ورود اکسیژن به فلز می‌شود، مقاومت به زنگ زدگی بالاتری دارند. همچنین، فلزاتی مانند آلومینیوم و مس با پوشش‌دهی مناسب می‌توانند مقاومت خوبی در برابر زنگ زدگی ارائه دهند.
اما یکی از مفاهیمی که برای بسیاری از افراد جالب است، شناختن فلزاتی است که به هیچ عنوان به زنگ زدگی مبتلا نمی‌شوند. به طور عمومی، فلزاتی مانند طلا و پلاتینوم به عنوان فلزات غیرقابل زنگ زدگی شناخته می‌شوند. این فلزات به دلیل شیمیایی بودن خاصیت‌هایشان و عدم واکنش با عوامل خارجی، هیچگاه به زنگ زدگی مبتلا نمی‌شوند و مقاومت بسیار بالایی دارند.
کدام فلزات دچار زنگ زدگی نمی شوند؟
به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارند، تعدادی از فلزات و آلیاژهای آنها ارتقاء‌های مناسبی در مقابل عوامل خوردگی مانند اکسیداسیون و زنگ زدگی ارائه می‌دهند. این فهرست شامل موارد زیر می‌شود:
– آلومینیوم: با وزن سبک، مقاومت قابل توجهی در برابر اکسیداسیون و زنگ زدگی دارد که از آنجایی که از آلومینیوم به‌طور گسترده در صنایع مختلف مانند هوافضا، خودروسازی و معماری استفاده می‌شود، بسیار ارزشمند است.
– فولاد ضدزنگ: این نوع فولاد با اضافه کردن فلزات نیکل و کروم، مقاومت بسیار خوبی در برابر زنگ زدگی و اکسیداسیون ارائه می‌دهد. از این فلزات برای ساخت سازه‌های دریایی، وسایل آشپزخانه و ابزارهای پزشکی استفاده می‌شود.
– فولاد گالوانیزه: این نوع فولاد با پوشش لایه‌لایه روی فلزهای آهنی با روش گالوانیزه کردن، مقاومت بالایی در برابر زنگ زدگی و اکسیداسیون را فراهم می‌کند. از آن به عنوان مواد ساختمانی، اتصالات لوله و ساخت قطعات خودرو استفاده می‌شود.
– فلزات قرمز رنگ مانند مس، برنج و برنز: این فلزات به دلیل خاصیت‌های فیزیکی و شیمیایی خود، مقاومت مناسبی در برابر زنگ زدگی و اکسیداسیون دارند. آنها در صنایع مختلفی از جمله الکترونیک، تجهیزات آب و هوا، و ساخت ابزارهای دستی استفاده می‌شوند.
– تیتانیوم: این فلز به دلیل ویژگی‌های خاصی مانند مقاومت بالا در برابر حرارت و شرایط محیطی، مقاومت مناسبی در برابر اکسیداسیون و زنگ زدگی دارد. بنابراین در صنایع هوا و فضا، پزشکی و صنایع شیمیایی به کار می‌رود.
– فلزات گرانبها مانند طلا و نقره: این فلزات به دلیل خاصیت‌های چندین مقاومتی که دارند، از جمله مقاومت در برابر اکسیداسیون و زنگ زدگی، ارزش بسیار بالایی دارند. از آنها به عنوان زینت‌های جواهرات، ابزارهای الکترونیکی و تجهیزات پزشکی استفاده می‌شود.
پیشنهاد سایت : 6 مورد از بهترین کارخانه های تولید ورق رنگی در ایران + مقایسه
آلومینیوم
آلومینیوم به عنوان یکی از فلزاتی شناخته می‌شود که به طور عمومی مقاومت خوبی در برابر زنگ زدگی دارد. اما این امر به معنای کاملی نباید تفسیر شود که این فلز اصلاً اکسید نمی‌شود. در واقع، در آغاز بحث درباره اینکه چگونه فلزات با اکسیژن واکنش نشان می‌دهند، دو نوع از اکسیداسیون مورد بررسی قرار گرفت. آلومینیوم یکی از فلزاتی است که در برابر اکسیداسیون نوع اول، به عنوان فرایندی که با ایجاد یک لایه نازک از اکسید فلز روی سطح، فلز را از اکسیداسیون بیرونی محافظت می‌کند، مقاومت نسبتاً خوبی دارد.
در واقع، زمانی که یک لایه نازک از اکسید بر روی سطح آلومینیوم تشکیل می‌شود، این لایه می‌تواند به عنوان یک پوشش محافظ عمل کند و از نفوذ زنگ زدگی به لایه‌های زیرین آلومینیوم جلوگیری کند. این پدیده موجب می‌شود که مقاومت و پایداری این فلز حفظ شود و به عنوان یک ماده قابل اعتماد در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد، از جمله خودروسازی، صنایع لوازم خانگی و دیگر صنایع که به دنبال مواد با کیفیت و مقاوم هستند.
فولاد ضد زنگ
یکی از فلزاتی که معمولاً خاصیت ضدزنگ مناسبی را ارائه می‌دهد، فولاد است، اما باید توجه داشت که این خاصیت بستگی به نوع و ترکیبات مختلف آن دارد. به عنوان مثال، فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل (Stainless Steel)، نسبت به سایر انواع فولاد دارای خاصیت ضدزنگ بیشتری است. این نوع فولاد خود دارای انواع مختلفی از جمله مارتنزیتی، آستنیتی و فریتی است. در واقع، خاصیت ضدزنگ فولاد به عواملی مانند محتوای کروم، نیکل، و مواد دیگر در ترکیبات آن بستگی دارد که ترکیبات مختلف می‌توانند خواص متفاوتی را ارائه دهند.
فولاد استنلس استیل آستنیتی اغلب از میزان بیشتری کروم در ترکیب خود بهره می‌برد. این نوع فلز خود را در فرایند اکسیداسیون قربانی می‌کند تا با تشکیل یک لایه نازک از اکسید، سایر عناصر مانند آهن وارد واکنش نشوند. همچنین، فولادهای ضدزنگ مارتنزیتی و فریتی هم این قابلیت را دارند؛ اما به دلیل استفاده از کروم در مقادیر کمتر، خاصیت ضدزنگ کمتری نسبت به نوع آستنیتی دارند.
فولاد گالوانیزه
فولاد گالوانیزه یکی از دسته‌های مهم فولادهاست که به خاطر خاصیت ضدزنگ خود مورد توجه قرار می‌گیرد. این نوع فولاد به عنوان فولاد روکش‌دار نیز شناخته می‌شود؛ به این معنا که در فرآیند تولید آن، از یک لایه فلز روی (زینک یا Zn) برای پوشش دهی روی سطح فولاد استفاده می‌شود. اما کاربردهای اصلی این نوع فولاد چیست؟ به طور کلی، فولاد گالوانیزه به دلیل خاصیت ضدزنگ و مقاومت بالا در برابر خوردگی، در صنایع مختلفی مانند ساخت و ساز، خودروسازی، صنایع لوازم خانگی، صنایع دریایی و حتی در تولید تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی استفاده می‌شود.
ماموریت اساسی این لایه روی این است که در فرآیندی به نام اکسیداسیون، خود را فدا کند تا به فولاد محافظت کند. به طور دقیق‌تر، با ورود روی به تعامل با اکسیژن در محیط، یک لایه نازک از اکسید بر روی سطح فولاد شکل می‌گیرد که این لایه محافظ باعث می‌شود تا لایه اصلی فولاد بدون آسیب باقی بماند. به این ترتیب، بسیاری از فلزاتی که از خاصیت ضدزنگ برخوردارند، در واقع به دلیل وقوع اکسیداسیون نوع اول، که باعث ایجاد یک لایه محافظ بر روی سطح فلز می‌شود، این خاصیت را نشان می‌دهند.
یکی از محصولاتی که به وسیله این فرآیند تولید می‌شود، ورق گالوانیزه است که از جمله پرکاربردترین محصولات در این زمینه به حساب می‌آید. این نوع ورق در صنایع گوناگون برای تولید محصولاتی که نیازمند مقاومت در برابر زنگ‌زدگی هستند، به کار می‌رود. این اقدام نه تنها باعث افزایش طول عمر وسایل مورد نیاز انسان می‌شود، بلکه به بهبود کیفیت و مقاومت آنها نیز کمک می‌کند، از این روی که لایه گالوانیزه بر روی سطح فلز، آن را از عوامل مخرب محیطی مانند زنگ زدگی محافظت می‌کند.
مس، برنج و برنز
مس و آلیاژهای پرمصرف آن، از جمله برنج و برنز، به گونه‌ای دیگر از فلزات تعلق دارند که در برابر زنگ‌زدگی مقاومت ارائه می‌دهند. به طولانی مدت، مس ممکن است اکسید شود و یک لایه نازک با رنگ سبزآبی بر روی سطحش شکل بگیرد. با این حال، مس و آلیاژهای آن به عنوان یکی از فلزات ضدزنگ شناخته می‌شوند.
طلا، تیتانیوم و فلزات گران بها
فلزاتی که ارزش بیشتری دارند، به دلیل داشتن ویژگی‌هایی که قوت و مزیت‌های آنها را افزایش می‌دهند، مورد توجه قرار می‌گیرند. این ویژگی‌ها شامل کمیاب بودن، مقاومت بالا در برابر آسیب‌های مختلف، و خاصیت ضدزنگ می‌شود. به دلیل این ویژگی‌ها، این فلزات از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند و در مصارف مختلفی از جمله صنایع فلزی، خودروسازی، و صنایع مهندسی استفاده می‌شوند.
تیتانیوم یکی از فلزاتی است که به دلیل مقاومت فوق‌العاده‌اش و ویژگی‌های ضدزنگ، ارزش بسیاری دارد. هنگامی که این فلز با اکسیژن در معرض قرار می‌گیرد، یک لایه نازک از اکسید تیتانیوم بر روی سطحش تشکیل می‌شود که به عنوان یک پوشش محافظ برای فلز زیرین عمل می‌کند. اما فلز بعدی که به ذهن می‌رسد، طلا است. یکی از پرسش‌هایی که بسیاری از مردم مطرح می‌کنند این است که آیا طلا ممکن است زنگ بزند و در زیر خاک تغییر کند؟
طلا به‌عنوان یکی از فلزاتی که بسیار خنثی و بی‌تمایل به شرکت در واکنش‌های شیمیایی است، شناخته می‌شود. به همین دلیل، دیدن طلا در وضعیت زنگ‌زده تقریباً غیرممکن به نظر می‌رسد. حتی ممکن است این فلز تا سال‌ها در زیر خاک باقی بماند و بدون تغییر ظاهری باشد. البته باید به این نکته اشاره کرد که در صورتی که تغییرات دما در زیر خاک به شدت رخ دهد، طلا نیز ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد. اما در شرایط معمول، طلا تحت زنگ‌زدگی قرار نمی‌گیرد.
سرب
سرب به عنوان یکی از سنگین‌ترین فلزات پایدار که در جدول تناوبی قرار دارد، شناخته می‌شود. اما موضوعی که باید در اینجا مورد بررسی قرار گیرد این است که آیا سرب ممکن است زنگ بزند یا خیر؟ در واقع، این عنصر نیز همانند بسیاری از فلزات دیگر، دارای پایداری مناسبی در برابر زنگ‌زدگی است؛ اما هنگامی که با اکسیژن واکنش می‌دهد، لکه‌هایی بر روی سطح آن شکل می‌گیرد.
روش های جلوگیری از زنگ زدگی فلزات چیست؟
برای پیشگیری از زنگ‌زدگی فلزات، از تنوعی از روش‌ها استفاده می‌شود که به طور گسترده در صنایع مختلف به کار گرفته می‌شوند. یکی از روش‌های پرکاربرد، ایجاد آلیاژهای جدید از فلزات است که باعث افزایش مقاومت فلز در برابر زنگ‌زدگی می‌شوند. همچنین، فرآیندهایی مانند گالوانیزه کردن، رنگ‌آمیزی سطوح فلزی، استفاده از پوشش‌های مختلف بر روی فلزات، و مدیریت عوامل محیطی از جمله رطوبت و اکسیژن، به عنوان دیگر روش‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که در حفظ و ارتقاء خواص ضد زنگ فلزات مؤثر هستند.
با مرور این مطلب، مشاهده می‌شود که فلزات مطرح شده، از جمله طلا، تیتانیوم، پلاتین و فلزات مشابه، دارای پایداری قابل توجهی بوده و در مقابل اکسیداسیون و زنگ‌زدگی مقاومت مناسبی از خود نشان می‌دهند. با این حال، به دلیل هزینه‌های بالا و محدودیت در دسترسی، استفاده از این فلزات در صنایع عمومی معمولاً محدود است و به طور عمده در صنایع حساس یا در موارد خاص به کار می‌روند. از این رو، در صنعت بیشتر از فلزاتی همچون فولاد، مس و آلیاژهای آن، و همچنین آلومینیوم استفاده می‌شود. امیدوارم که این مطلب از دانشنامه فرا آهن زنده رود برایتان مفید بوده باشد و در صورت داشتن هرگونه سوال یا ابهام، می‌توانید آن را در بخش نظرات مطرح کنید تا توسط کارشناسان ما پاسخ داده شود.
پیشنهاد سایت : گالوانیزه چیست؟
