حتماً تا به حال آهن هایی با رنگ های مایل به قهوه ای و قرمز دیده اید که حالتی فرسوده دارند؛ این پدیده زنگ آهن یا اکسید آهن نام دارد که به دلیل واکنش شیمیایی بین آهن با رطوبت و اکسیژن ایجاد می شود. البته دلایل دیگری مانند واکنش آهن با کلرید هم می تواند روی به وجود آمدن این پدیده تأثیرگذار باشد، اما اصلی ترین دلیل آن، قرار گرفتن آهن در معرض آب و اکسیژن است.
کمتر کسی پیدا می شود که تاکنون آهن زنگ زده را در کوچه و خیابان یا هر محل دیگری ندیده باشد. متاسفانه آهن ها به سرعت با رطوبت و هوا واکنش نشان می دهند و اصطلاحاً زنگ می زنند. ما در این مطلب تصمیم داریم اطلاعات کاملی درمورد زنگ زدن و اکسید شدن آهن در اختیار شما قرار داده و روش های پیشگیری از این پدیده را به شما آموزش دهیم؛ همراه ما باشید!
زنگ زدن آهن به چه معناست؟
همان طور که در ابتدای مطلب هم اشاره کردیم، زمانی که آهن در معرض تماس با رطوبت و اکسیژن قرار بگیرد، با آن ها واکنش نشان داده و درنتیجه دچار زنگ زدگی خواهد شد. در این صورت رنگ آهن به صورت قهوه ای مایل به قرمز در می آید و در برخی موارد شدیدتر هم سطح آهن دچار پوسیدگی خواهد شد.
وجود ترکیباتی مثل نمک، دی کسید کربن یا دی اکسید گوگرد در آب و تماس این آب به همراه اکسیژن با آهن، واکنش های الکتروشیمیایی شدیدتری را به دنبال خواهد داشت که درنتیجه سطح آهن دچار خوردگی خواهد شد.
به نقل از آهن رسان:
خوردگی و زنگ زدگی آهن بسیار مخرب بوده و می تواند استحکام آهن را به طور قابل توجهی کاهش دهد. همان طور که می دانید، آهن یک فلز بسیار مستحکم و مقاوم است و به همین دلیل در ساختمان سازی و در سازه های مختلف از آن استفاده می شود. زمانی که استحکام این فلز به دلیل اکسید شدن کاهش پیدا کند، امکان دارد خطرات جبران ناپذیری به سازه های ساخته شده با این فلز وارد شود.
در حقیقت زنگ آهن به راحتی از روی سطح آهن جدا می شود و به آن نمی چسبد. همین موضوع هم به مرور از ضخامت و استحکام آهن کم می کند. در نهایت این کم شدن استحکام تا جایی ادامه پیدا می کند که آهن توانایی تحمل فشارهای وارده که در ابتدا به راحتی تحمل می کرد را نداشته باشد و مقاومت آن در هم بشکند.
با توجه به این توضیحات، پیشگیری از زنگ زدن آهن برای جلوگیری از خطرات جبران ناپذیر این پدیده ضروری به نظر می رسد. در بخش های بعدی، روش هایی برای این کار به شما آموزش خواهیم داد.
فرمول زنگ آهن
در فرایند زنگ زدن و اکسید شدن آهن، واکنش اکساسیش پیش می آید. در این واکنش، اکسیژن نقش اکسنده را داشته و آهن کاهنده است. در تصویر زیر می توانید فرمول زنگ آهن را ببینید:
زنگ آهن چند نوع دارد؟
جالب است بدانید زنگ آهن با توجه به فرایند اکسیداسیون آهن، انواع مختلفی دارد. رایج ترین انواع آن عبارت اند از:
• اکسیداسیون قرمز رنگ آهن
رایج ترین نوع اکسید آهن است که به دلیل قرار گرفتن آهن در معرض رطوبت و اکسیژن رخ می دهد. به احتمال زیاد این نوع آهن زنگ زده را بارها دیده باشید.
• اکسیداسیون زرد رنگ آهن
در صورتی که آهن در معرض رطوبت بالایی قرار گرفته باشد، اکسیداسیون آن به رنگ زرد خواهد بود. این اتفاق معمولاً در زمان هایی که قطعات آهن در مکان های مرطوب محصور می شوند رخ می دهد.
• اکسیداسیون قهوه ای رنگ آهن
در صورتی که آهن در مکانی با اکسیژن زیاد و مقدار رطوبت کم قرار بگیرد، زنگ زده و رنگ آن به صورت قهوه ای خواهد بود.
• اکسیداسیون سیاه رنگ آهن
در مواقعی که هم میزان رطوبت و هم اکسیژن کم باشد و آهن در این شرایط قرار بگیرد، اکسید شدن آهن به رنگ سیاه اتفاق می افتد.
چگونه می توان زنگ آهن را از بین برد؟
یکی از اصلی ترین سوالاتی که خیلی از افراد با آن مواجه می شوند، این است که آیا می توان آهن زنگ زده را به حالت اول برگرداند و زنگ روی آن را پاک کرد؟ در پاسخ باید گفت که بله، امکان انجام این کار وجود دارد. برای انجام این کار می توان از مواد ساده ای مثل سرکه، جوش شیرین، نوشابه و... استفاده کرد. علاوه بر این، محصولات خاصی هم وجود دارند که به صورت تخصصی برای این کار طراحی شده اند. این محصولات حاوی اسید فسفریک، اسید سیتریک یا اسید کلریدریک هستند که با زنگ روی آهن ترکیب شده و آن را در خود حل می کنند.
پیشگیری از زنگ زدن آهن
همان طور که می دانید، زنگ زدگی فلز و خوردگی آهن به علت فرایند الکتروشیمیایی رخ می دهد و سالانه هزینه های زیادی برای پیشگیری از زنگ زدن آهن صرف می شود. برخی از فلزات نظیر مس و آلومینیوم دارای ساختاری هستند که در زمان خوردگی در هوا می توانند یک لایۀ محافظ را به وجود آورند. در این شرایط یک لایۀ نازک بر روی سطح فلز ایجاد شده که باعث جلوگیری از تماس اکسیژن با تعداد بیشتری از اتم های فلز می شود، بنابراین این لایه می تواند فلز را از خوردگی بیشتر محافظت کند. این در حالی است که زنگ زدگی روی آهن به این صورت بوده که فلز تازه سطح زیرین از بین می رود و درنهایت فلز به صورت کامل تخریب می شود. با توجه به این که آهن درزمینه های زیادی کاربرد دارد و به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، برای پیشگیری از زنگ زدن آهن و یا کاهش سرعت زنگ زدن بر روی آن برخی از فعالیت های خاص را انجام می دهند.
توجه داشته باشید که زنگ نسبت به آب و هوا نفوذپذیر بوده و آهن موجود در زیر لایۀ زنگ زده، دچار خوردگی شده و این روند ادامه پیدا می کند. به همین علت برای جلوگیری از زنگ زدن آهن از راهکارهای زیر استفاده می کنند.
• به کار بردن آلیاژهای مقاوم
فولاد ضدزنگ به گونه ای طراحی شده است که دارای یک لایۀ فعال از اکسید کروم بوده و این موضوع از زنگ زدن آهن جلوگیری می کند. این رفتار انفعالی در مواد دیگری همچون روی، آلومینیوم، تیتانیوم، منیزیم، اکسیدهای روی و غیره نیز برای جلوگیری از زنگ زدن نیز اتفاق می افتد. به طور کلی باید بدانید که آلیاژهای فولادی خاص در مقایسه با حالت طبیعی با سرعت کمتری دچار زنگ زدگی می شوند. دلیل این امر این است که زنگ زدگی شبیه به یک لایۀ محافظ بر روی سطح مورد نظر قرار می گیرد.
• گالوانیزه کردن
منظور از گالوانیزه کردن به کار بردن یک روکش محافظ است. این کار توسط گالوانیزۀ گرم یا آبکاری بر روی سطح فولاد یا آهن انجام می شود. در گالوانیزه فلز روی به صورت کاملا سنتی استفاده می شود، دلیل این امر این است که ارزان بوده و می تواند بر روی سطح فولاد به خوبی قرار بگیرد و در شرایطی که لایۀ روی آسیب ببیند، محافظت در سطح فولاد انجام می گیرد.
در گالوانیزه کردن معمولی یک پوشش روی 85 میکرومتری وجود دارد. در شرایط آب و هوایی عادی، این پوشش گالوانیزه بر روی سطوح مختلف می تواند با سرعت 1 میکرومتر در سال به مرور از بین رفته و باوجوداین می تواند تقریبا 85 سال از سطح مورد نظر نگهداری کند. امروزه پوشش های مدرن تر، آلومینیوم را تحت عنوان روی- آلوم به پوشش موردنظر می افزایند. آلومینیوم می تواند برای پوشاندن خراش ها عملکرد فوق العاده ای داشته باشد و برای طولانی مدت از آن نگهداری کند.
• پوشش و رنگ کاری
آهن زنگ زده قطعاً با گذشت زمان از بین رفته و کارایی اولیۀ خود را از دست می دهد، بنابراین یکی دیگر از روش هایی که برای پیشگیری از زنگ زدن آن وجود دارد و برای فرمول زنگ آهن به آن توجه می کنند، این است که توسط رنگ یک پوشش را بر روی آهن قرار دهند. این پوشش می تواند آهن را در شرایط آب و هوایی محافظت کند.
برای پیشگیری از زنگ زدن آهن در خودروها و کشتی ها، از پوشش رنگ استفاده می کنند و رایج ترین روش برای زنگ زدن چنین محصولاتی است. این امر موجب شده است تا ماندگاری و طول عمر این تجهیزات افزایش یابد. به علاوه از روغن و گریس نیز می توان به عنوان پوشش ضد زنگ استفاده کرد.
• کنترل کردن رطوبت
از دیگر روش هایی که می توان از زنگ زدن آهن جلوگیری کرد، کنترل کردن رطوبت است برای مثال، شما می توانید برای کنترل رطوبت از بسته های ژل سلیکا استفاده کنید.
جمع بندی
حتماً تا به حال برای شما هم پیش آمده است که تجهیزاتی از جنس آهن داشته اید و این تجهیزات دچار زنگ زدگی شده اند. آهن زنگ زده دارای فرمول خاصی بود که در این مطالب فرمول زنگ آهن را برای شما بیان کردیم. همچنین ذکر کردیم که برای جلوگیری از زنگ زدن آهن، روش هایی وجود دارد که با استفاده از آن ها می توانید از این امر جلوگیری کنید.
