در توضیح زنگ آهن چیست می‌توان گفت وقتی آهن و اکسیژن در مجاورت با رطوبت یا آب قرار می‌گیرند، اکسید آهن تشکیل می‌شود که به زنگ آهن نیز معروف است. اکسید تشکیل شده در این حالت رنگ قهوه‌ای مایل به قرمز دارد.
اصطلاح زنگ‌زدگی برای توصیف خوردگی آهن و آلیاژهای این فلز مانند فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته فلزات بسیار دیگری نیز وجود دارند که دچار خوردگی می‌شوند اما به اکسید حاصل از آن‌ها زنگ‌زدگی نمی‌گویند.
در این مطلب قرار است در مورد چه عواملی باعث زنگ زدن آهن می شود، انواع زنگ‌زدگی آهن و راه‌های جلوگیری از آن صحبت کنیم. بنابراین تا انتهای مطلب همراه ما باشید.
زنگ آهن چیست و چطور شکل می‌گیرد؟
همین جا در جواب اکسیداسیون چیست باید بگوییم به پدیده‌ای است که طی آن یک عنصر یا ترکیب در اتصال با اکسیژن قرار می‌گیرد. حالا زمانی که آهن با آب و اکسیژن یک ارتباط را تشکیل می‌دهد، زنگ می‌زند.
همچنین اگر در محیط نمک وجود داشته باشد، به‌دلیل شکل‌گیری فرآیندهای الکتروشیمیایی، تمایل آهن به خوردگی افزایش پیدا می‌کند.
از دیگر ترکیب‌های تخریب‌کننده موجود در آب می‌توان به دی‌اکسیدگوگرد و کربندیاکسید اشاره کرد. تحت چنین شرایطی، در کنار تشکیل اکسید، هیدروکسید آهن نیز تشکیل می‌شود.
با آن‌که هیدروکسید به آهن نمی‌چسبد اما با خوردگی سطح، آهن جدید را در معرض زنگ‌زدگی قرار می‌دهد. خوردگی آهن تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که تمام آن یا اکسیژن، رطوبت، کربندیاکسید یا دی‌اکسیدگوگرد موجود در محیط به اتمام برسد.
فرمول شیمیایی زنگ آهن Fe2O3 است که در این فرآیند الکتروشیمیایی، واکنش اکسایش کاهش رخ می‌دهد.
وقتی آهن شروع به زنگ زدن می‌کند، حجم بیشتری از فلز در اختیار اکسیدها قرار می‌گیرد. این افزایش حجم، نیروهای زیادی را به‌وجود می‌آورد که می‌تواند به ساختار شکل گرفته با آهن آسیب وارد کند.
خوردگی آهن یک پدیده شایع است و باید با حذف عوامل آسیب‌زا و استفاده از روش‌های محافظتی از بروز آن جلوگیری کرد.
چه عواملی باعث زنگ زدن آهن می شود؟
بعد از بررسی فرآیند اکسیداسیون چیست، اکنون بد نیست که شما را با عوامل موثر در بروز زنگ‌زدگی آهن آشنا کنیم. به‌طور کلی فاکتورهایی مانند رطوبت، آب شور، کربندیاکسید و مواد اسیدی در این قضیه نقش قابل توجهی دارند.
همان‌طور که گفتیم یکی از عوامل موثر در زنگ‌زدگی آهن، رطوبت است. اما چرا آهن در هوای مرطوب زنگ می‌زند؟
نیازی به توضیح نیست که برای زنگ‌زدگی آهن، باید در محیط آب و همچنین اکسیژن قرار داشته باشد. در این شرایط، آب نقش الکترولیت را در واکنش با کربندیاکسید بازی می‌کند و اسید کربنیک شکل می‌گیرد. این اسید ضعیف است و در مقایسه با آب، الکترولیت بهتری به‌حساب می‌آید.
وقتی اسید کربنیک در آب حل شود، مولکول‌های آب به اتم‌های تشکیل‌دهنده خود یعنی هیدروژن و اکسیژن تبدیل می‌شوند. با ادامه یافتن این تبدیل‌ها، اکسیژن آزاد در محیط و آهن با یکدیگر واکنش می‌دهند و اکسید آهن به‌وجود می‌آید.
تمام این فرآیندها در هوای خشک انجام نمی‌شود، بنابراین طبیعی است که آهن در محیط‌های فاقد رطوبت خوردگی را تجربه نکند.
انواع زنگ آهن
پس از توضیح عوامل موثر بر زنگ‌زدگی آهن، اکنون بد نیست که پرسش انواع زنگ آهن چیست را نیز جواب دهیم. زنگ آهن در یکی از دسته‌های زیر قرار می‌گیرد.
زنگ آهن قرمز
وقتی آهن در برابر اکسیژن و آب قرار می‌گیرد، اکسید آهن به رنگ قرمز تشکیل می‌شود.
زنگ آهن زرد
وقتی فلز آهن در برابر رطوبت بالایی قرار می‌گیرد، اکسیداسیون به رنگ زرد است. چنین اتفاقی را بیشتر در بخش‌های محصور قطعه‌های فلزی می‌بینید.
زنگ آهن قهوه‌ای
وقتی اکسید آهن در برابر اکسیژن زیاد و رطوبت کم قرار گیرد، زنگ‌زدگی به‌رنگ قهوه‌ای است.
زنگ آهن سیاه
با واکنش اکسید آهن با اکسیژن و رطوبت پایین، زنگ‌زدگی آهن به رنگ سیاه خواهد بود.
راه‌های جلوگیری از زنگ آهن چیست؟
با شناخت چه عواملی باعث زنگ زدن آهن می شود، بهتر می‌توان جلوی این اتفاق را گرفت. چون زنگ زدگی یا اکسیداسیون فلز جزو انواع فرآیند الکتروشیمیایی است که صدمات زیادی می‌زند. بنابراین طبیعی است که در صنایع مختلف، هر سال مبالغ زیادی را صرف بازسازی یا جلوگیری از تخریب فلزات می‌کنند.
بعضی از فلزات مانند آلومینیوم و مس وقتی در معرض هوا دچار خوردگی می‌شوند، یک لایه محافظ روی آن‌ها شکل می‌گیرد. در نتیجه این لایه نازک از تماس بیشتر اکسیژن با اتم‌های فلز جلوگیری می‌کند.
اما فلز آهن این طور نیست و با زنگ زدگی، فلز جدید سطح‌های زیرین از بین می‌رود تا در نهایت به‌طور کامل فلز مصرف شود.
از آن‌جایی که آهن و آلیاژهای آن مانند فولاد در صنایع متفاوت کاربردهای گسترده‌ای دارند، باید با استفاده از راهکارهایی از بروز این مشکل جلوگیری کرد.
از آلیاژهای مقاوم استفاده کنید
وقتی از آلیاژهای مقاوم مانند فولاد ضد زنگ استفاده کنید، در صورت ایجاد رنگ‌زدگی لایه فعالی از اکسید کروم ایجاد می‌شود. این امر کمک می‌کند تا فرآیند خوردگی با سرعت بسیار کمتری در مقایسه با حالت عادی رخ دهد.
استفاده از روکش محافظ یا گالوانیزه
گالوانیزه یعنی استفاده از یک روکش محافظ روی فلز که این کار را می‌توان با گالوانیزه گرم یا آبکاری روی آهن یا فولاد انجام داد.
به‌طور معمول از فلز روی برای گالوانیزه استفاده می‌کنند. زیرا قیمت کمی دارد، به‌خوبی روی فولاد قرار می‌گیرد و در صورت آسیب، نقش محافظ کاتدی را در سطح فولاد ایفا می‌کند.
گرچه زمانی که روی در محیط‌هایی مانند آب نمک قرار می‌گیرد که شدت خورندگی در آن‌ها زیاد است، ترجیحا باید از روش آبکاری کادمیوم استفاده کرد.
با این‌حال در آب و هوای عادی می‌توان از روی و آلیاژهای آن برای یک گالوانیزه ساده و معمولی استفاده کرد و در این شرایط روی فلز اصلی یک پوشش ۸۵ میکرومتری از فلز روی را قرار می‌دهند.
وقتی شرایط آب و هوا طبیعی است، سرعت خوردگی این پوشش یک میکرومتر در سال است. به‌همین علت ۸۵ سال زمان می‌برد تا به‌طور کامل این پوشش از بین برود.
محافظت کاتدی
محافظت کاتدی یکی دیگر از راهکارهایی است که با تامین بار الکتریکی مورد نیاز از رخ دادن واکنش الکتروشیمیایی جلوگیری می‌کند. این روش از زنگ‌زدگی محصولات آهنی که در آب قرار دارند، جلوگیری می‌کند و اگر به‌درستی انجام شود، به‌طور کامل جلوی ایجاد خوردگی آهن را می‌گیرد.
بلوینگ
با این روش برای محصولات فولادی با سایز کوچک مانند سلاح‌های گرم، یک مقاومت نسبی در برابر خوردگی ایجاد می‌شود. برای به‌ثمر رسیدن این روش از روغن ضد آب روی فولاد و آهن استفاده می‌کنند.
استفاده از بازدارنده‌های زنگ‌زدگی
برای جلوگیری از زنگ‌زدگی در محیط‌های محصور و عایق می‌توان از بازدارنده‌های فاز گاز یا فرار استفاده کرد. فقط دقت داشته باشید در صورت گردش هوا در داخل محیط، استفاده از این روش کاربردی ندارد.
رطوبت را کنترل کنید
در صورتی که بتوانید میزان رطوبت موجود در جو را کنترل کنید، جلوی زنگ‌زدگی آهن و فولاد را می‌گیرید. برای مثال، در بسته‌بندی کالاهایی که جابه‌جایی آن‌ها با کشتی است، بسته‌های ژل سیلیکا را قرار می‌دهند تا بتوانند رطوبت را به شکل قابل توجهی کنترل کنند.
ایجاد پوشش روی فلز با رنگ‌کاری
با رنگ کاری فلز، یک پوشش را روی آن قرار می‌دهند و استفاده از چنین پوششی یک روش کاربردی و رایج برای جلوگیری از زنگ‌زدگی آهن در وسایل نقلیه و کشتی است تا دوام آن‌ها افزایش پیدا کند. روغن و گریس نیز به‌عنوان پوشش‌های ضد خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سخن نهایی
در این مطلب از شرکت پخش رنگ تهران سعی کردیم به‌طور کامل به پاسخ سوال زنگ آهن چیست بپردازیم و راه‌های جلوگیری از این مشکل را نیز مطرح می‌کنیم. همچنین به سوال اکسیداسیون چیست، پاسخ دادیم. زنگ‌زدگی‌ها را می‌توانید با استفاده از محصولاتی معروف به مبدل زنگ از بین ببرید. چراکه این محصولات در فرمول خود اسید تانیک یا فسفریک اسید دارند و با رنگ ترکیب می‌شوند. از طرفی اسیدهای آلی دیگر مانند سیتریک اسید و کلریدریک قوی نیز در حذف زنگ‌زدگی‌ها عالی عمل می‌کنند. به‌عنوان نکته آخر بد نیست که بدانید با استفاده یکی از انواع رنگ فلز برای سطح فلزات، یک پوشش را روی آن قرار می‌دهند و به کمک این لایه رنگ از تماس مستقیم فلز با آب و هوا جلوگیری می‌کنند.
