การกัดกร่อนเป็นกระบวนการทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นกับโลหะทุกชนิด แต่สามารถชะลอการผุกร่อนได้อย่างมากด้วยการรักษาที่แตกต่างกันเล็กน้อย
เกิดจากการมีตัวออกซิไดซ์ในสิ่งแวดล้อม เช่น น้ำหรืออากาศ อาจเป็นปัญหาใหญ่สำหรับผู้ที่เกี่ยวข้องในโครงการก่อสร้างขนาดใหญ่ที่ใช้วัสดุโลหะ ซึ่งรวมถึงอาคาร รถยนต์ สะพาน เครื่องบิน และอื่นๆ แต่แม้ผลิตภัณฑ์โลหะขนาดเล็กจะสึกกร่อนและสูญเสียความแข็งแรงหรือความสวยงาม โชคดีที่คุณสามารถป้องกันไม่ให้กระบวนการนี้เกิดขึ้นได้เร็วเหมือนปกติกับวัสดุที่พบรอบๆ บ้านหรือด้วยเทคนิคขั้นสูงเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดียิ่งขึ้น
ขั้นตอน
วิธีที่ 1 จาก 3: การทำความเข้าใจประเภททั่วไปของการกัดกร่อนของโลหะ
เนื่องจากในปัจจุบันมีการใช้โลหะหลายประเภท ผู้ผลิตและผู้ผลิตจึงจำเป็นต้องป้องกันการกัดกร่อนประเภทต่างๆ โลหะทุกชนิดมีคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าเฉพาะตัว ซึ่งจะกำหนดประเภทของการกัดกร่อน (ถ้ามี) ที่โลหะมีความเสี่ยง ตารางด้านล่างแสดงรายละเอียดการเลือกโลหะทั่วไปและประเภทของการกัดกร่อนที่สามารถรับได้
| โลหะ | ช่องโหว่การกัดกร่อนของโลหะ | เทคนิคการป้องกันทั่วไป | กิจกรรมกัลวานิก* |
|---|---|---|---|
| สแตนเลส (แบบพาสซีฟ) | การโจมตีแบบสม่ำเสมอ, ไฟฟ้า, หลุม, รอยแยก (ทั้งหมดโดยเฉพาะในน้ำเค็ม) | ทำความสะอาด เคลือบป้องกันหรือเคลือบหลุมร่องฟัน | ต่ำ (การกัดกร่อนเริ่มต้นสร้างชั้นออกไซด์ต้านทาน) |
| เหล็ก | จู่โจมแบบสม่ำเสมอ กัลวานิก รอยแยก | ทำความสะอาด เคลือบป้องกันหรือเคลือบหลุมร่องฟัน ชุบสังกะสี โซล'ns กันสนิม | สูง |
| ทองเหลือง | จู่โจมแบบสม่ำเสมอ คลายเครียด | การทำความสะอาด การเคลือบป้องกันหรือยาแนว (โดยปกติคือน้ำมันหรือแล็กเกอร์) เติมดีบุก อะลูมิเนียม หรือสารหนูลงในโลหะผสม | ปานกลาง |
| อลูมิเนียม | กัลวานิก รูพรุน รอยแยก | การทำความสะอาด การเคลือบป้องกันหรือเคลือบหลุมร่องฟัน อโนไดซ์ ชุบสังกะสี การป้องกันแคโทดิก ฉนวนไฟฟ้า | สูง (ชั้นออกไซด์ต้านทานเริ่มต้นการกัดกร่อน) |
| ทองแดง | Galvanic, pitting, การทำให้มัวหมองสวยงาม | ทำความสะอาด เคลือบป้องกัน หรือเคลือบหลุมร่องฟัน เติมนิกเกิลลงในโลหะผสม (โดยเฉพาะสำหรับน้ำเค็ม) | ต่ำ (การกัดกร่อนในขั้นต้นก่อให้เกิดคราบต้านทาน) |
*โปรดทราบว่าคอลัมน์ "กิจกรรมกัลวานิก" หมายถึงกิจกรรมทางเคมีสัมพัทธ์ของโลหะตามที่อธิบายไว้ในตารางอนุกรมกัลวานิกจากแหล่งอ้างอิง สำหรับวัตถุประสงค์ของตารางนี้ ยิ่งกิจกรรมของกัลวานิกของโลหะสูงเท่าไร ก็จะยิ่งเกิดการกัดกร่อนของกัลวานิกได้เร็วเมื่อเชื่อมกับโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อย
ขั้นตอนที่ 1 ป้องกันการกัดกร่อนของการโจมตีอย่างสม่ำเสมอโดยการปกป้องพื้นผิวโลหะ
การกัดกร่อนจากการโจมตีแบบสม่ำเสมอ (บางครั้งสั้นลงถึงการกัดกร่อนแบบ "สม่ำเสมอ") เป็นการกัดกร่อนประเภทหนึ่งที่เกิดขึ้นอย่างเหมาะสมในลักษณะที่สม่ำเสมอบนพื้นผิวโลหะที่เปิดเผย ในการกัดกร่อนประเภทนี้ พื้นผิวทั้งหมดของโลหะอยู่ภายใต้การโจมตีจากการกัดกร่อน ดังนั้น การกัดกร่อนจึงเกิดขึ้นในอัตราที่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น หากหลังคาเหล็กที่ไม่มีการป้องกันถูกฝนเป็นประจำ พื้นผิวหลังคาทั้งหมดจะสัมผัสกับน้ำในปริมาณที่เท่ากันโดยประมาณ และจะเกิดการสึกกร่อนในอัตราที่สม่ำเสมอ วิธีที่ง่ายที่สุดในการป้องกันการกัดกร่อนจากการโจมตีที่สม่ำเสมอมักจะสร้างเกราะป้องกันระหว่างโลหะกับสารกัดกร่อน นี่อาจเป็นได้หลายอย่าง เช่น สี น้ำยาเคลือบหลุมร่องฟัน หรือสารละลายไฟฟ้าเคมี เช่น เคลือบสังกะสีเคลือบสังกะสี
ในสถานการณ์ใต้ดินหรือการแช่ การป้องกัน cathodic ก็เป็นทางเลือกที่ดีเช่นกัน
ขั้นตอนที่ 2 ป้องกันการกัดกร่อนของกัลวานิกโดยหยุดการไหลของไอออนจากโลหะหนึ่งไปยังอีกโลหะหนึ่ง
รูปแบบการสึกกร่อนที่สำคัญรูปแบบหนึ่งที่สามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่คำนึงถึงความแข็งแรงทางกายภาพของโลหะที่เกี่ยวข้องคือการกัดกร่อนแบบกัลวานิก การกัดกร่อนแบบกัลวานิกเกิดขึ้นเมื่อโลหะสองชนิดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่างกันมาสัมผัสกันในที่ที่มีอิเล็กโทรไลต์ (เช่น น้ำเค็ม) ที่สร้างเส้นทางการนำไฟฟ้าระหว่างทั้งสอง เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ไอออนของโลหะจะไหลจากโลหะที่มีปฏิกิริยามากกว่าไปยังโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อย ทำให้โลหะที่มีปฏิกิริยารุนแรงกว่ากัดกร่อนในอัตราเร่ง และโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยกว่าจะกัดกร่อนในอัตราที่ช้าลง ในทางปฏิบัติ นี่หมายความว่าการกัดกร่อนจะเกิดขึ้นบนโลหะที่มีการเคลื่อนไหวมากกว่า ณ จุดสัมผัสระหว่างโลหะทั้งสอง
- วิธีการป้องกันใดๆ ที่ป้องกันการไหลของไอออนระหว่างโลหะสามารถหยุดการกัดกร่อนของกัลวานิกได้ การเคลือบป้องกันโลหะสามารถช่วยป้องกันอิเล็กโทรไลต์จากสิ่งแวดล้อมจากการสร้างเส้นทางการนำไฟฟ้าระหว่างโลหะทั้งสอง ในขณะที่กระบวนการป้องกันไฟฟ้าเคมี เช่น การชุบสังกะสีและอโนไดซ์ก็ทำงานได้ดีเช่นกัน นอกจากนี้ยังสามารถป้องกันการกัดกร่อนของกัลวานิกได้ด้วยฉนวนไฟฟ้าบริเวณโลหะที่สัมผัสกัน
- นอกจากนี้ การใช้การป้องกันแบบแคโทดิกหรือแอโนดแบบบูชายัญสามารถป้องกันโลหะที่สำคัญจากการกัดกร่อนของกัลวานิกได้ ดูข้อมูลเพิ่มเติมด้านล่าง
ขั้นตอนที่ 3 ป้องกันการกัดกร่อนแบบรูพรุนด้วยการปกป้องพื้นผิวโลหะ หลีกเลี่ยงแหล่งคลอไรด์ในสิ่งแวดล้อม และหลีกเลี่ยงรอยบากและรอยขีดข่วน
การเจาะรูเป็นรูปแบบหนึ่งของการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นในระดับจุลทรรศน์ แต่อาจมีผลกระทบในวงกว้าง การเจาะรูเป็นปัญหาอย่างมากสำหรับโลหะที่ได้รับความต้านทานการกัดกร่อนจากชั้นบาง ๆ ของสารประกอบแฝงบนพื้นผิว เนื่องจากการกัดกร่อนรูปแบบนี้อาจนำไปสู่ความล้มเหลวของโครงสร้างในสถานการณ์ที่ปกติชั้นป้องกันจะป้องกันพวกเขา Pitting เกิดขึ้นเมื่อส่วนเล็ก ๆ ของโลหะสูญเสียชั้นป้องกันแบบพาสซีฟ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น การกัดกร่อนของกัลวานิกจะเกิดขึ้นในระดับจุลภาค นำไปสู่การก่อตัวของรูเล็กๆ ในโลหะ ภายในหลุมนี้ สภาพแวดล้อมในท้องถิ่นจะกลายเป็นกรดสูง ซึ่งเร่งกระบวนการ ปกติแล้วการป้องกันหลุมบ่อทำได้โดยการเคลือบป้องกันกับพื้นผิวโลหะและ/หรือการใช้สารป้องกันแคโทดิก
การสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์สูง (เช่น น้ำเกลือ) เป็นที่ทราบกันดีว่าช่วยเร่งกระบวนการเป็นบ่อ
ขั้นตอนที่ 4 ป้องกันการกัดกร่อนของรอยแยกโดยการลดพื้นที่แคบในการออกแบบวัตถุ
การกัดกร่อนของรอยแยกเกิดขึ้นในพื้นที่ของวัตถุโลหะที่การเข้าถึงของเหลวโดยรอบ (อากาศหรือของเหลว) ไม่ดี - ตัวอย่างเช่น ใต้สกรู ใต้แหวนรอง ใต้เพรียง หรือระหว่างข้อต่อของบานพับ การกัดกร่อนของรอยแยกเกิดขึ้นเมื่อช่องว่างใกล้กับพื้นผิวโลหะกว้างพอที่จะให้ของเหลวเข้าไปได้ แต่แคบพอที่ของไหลจะออกได้ยากและหยุดนิ่ง สภาพแวดล้อมในพื้นที่ในพื้นที่ขนาดเล็กเหล่านี้จะกัดกร่อนและโลหะเริ่มสึกกร่อนในกระบวนการที่คล้ายกับการกัดกร่อนแบบรูพรุน การป้องกันการกัดกร่อนของรอยแยกมักเป็นปัญหาในการออกแบบ โดยการลดการเกิดช่องว่างที่แน่นในโครงสร้างของวัตถุที่เป็นโลหะโดยการปิดช่องว่างเหล่านี้หรือปล่อยให้มีการหมุนเวียน จึงสามารถลดการผุกร่อนของรอยแยกได้
การกัดกร่อนของรอยแยกเป็นเรื่องที่ต้องกังวลเป็นพิเศษเมื่อต้องรับมือกับโลหะ เช่น อะลูมิเนียมซึ่งมีชั้นนอกเชิงป้องกันแบบพาสซีฟ เนื่องจากกลไกของการกัดกร่อนของรอยแยกสามารถส่งผลต่อการสลายตัวของชั้นนี้
ขั้นตอนที่ 5. ป้องกันการแตกร้าวจากการกัดกร่อนของความเค้นโดยใช้โหลดและ/หรือการหลอมที่ปลอดภัยเท่านั้น
การแตกร้าวจากการกัดกร่อนของความเค้น (SCC) เป็นรูปแบบที่หายากของความล้มเหลวของโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อน ซึ่งเป็นเรื่องที่ต้องกังวลเป็นพิเศษสำหรับวิศวกรที่รับผิดชอบโครงสร้างอาคารเพื่อรองรับน้ำหนักที่สำคัญ ในกรณีของ SCC โลหะรับน้ำหนักจะเกิดรอยแตกร้าวและแตกหักต่ำกว่าขีดจำกัดน้ำหนักที่กำหนด - ในกรณีร้ายแรง ให้อยู่ที่เศษเสี้ยวของขีดจำกัด เมื่อมีไอออนที่มีฤทธิ์กัดกร่อน รอยแตกเล็กๆ น้อยๆ ในโลหะที่เกิดจากความเค้นดึงจากภาระหนักที่แพร่กระจายไปเมื่อไอออนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนไปถึงปลายของรอยแตก ซึ่งจะทำให้รอยแตกค่อยๆ โตขึ้น และอาจทำให้โครงสร้างเสียหายได้ในที่สุด SCC เป็นอันตรายอย่างยิ่งเนื่องจากสามารถเกิดขึ้นได้แม้ในที่ที่มีสารที่กัดกร่อนโลหะเพียงเล็กน้อยตามธรรมชาติเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าการกัดกร่อนที่เป็นอันตรายจะเกิดขึ้นในขณะที่พื้นผิวโลหะที่เหลือไม่ได้รับผลกระทบเพียงผิวเผิน
- การป้องกัน SCC เป็นส่วนหนึ่งของปัญหาการออกแบบ ตัวอย่างเช่น การเลือกวัสดุที่ทนทานต่อ SCC ในสภาพแวดล้อมที่โลหะจะทำงาน และการทำให้มั่นใจว่าวัสดุโลหะได้รับการทดสอบความเครียดอย่างเหมาะสมสามารถช่วยป้องกัน SCC ได้ นอกจากนี้ กระบวนการหลอมโลหะสามารถขจัดความเค้นตกค้างจากการผลิตได้
- เป็นที่ทราบกันดีว่า SCC นั้นรุนแรงขึ้นด้วยอุณหภูมิสูงและมีของเหลวที่มีคลอไรด์ละลายอยู่
วิธีที่ 2 จาก 3: การป้องกันการกัดกร่อนด้วย Home Solutions
ขั้นตอนที่ 1. ทาสีพื้นผิวโลหะ
บางทีวิธีการป้องกันโลหะจากการกัดกร่อนที่ใช้กันทั่วไปและราคาไม่แพงที่สุดก็เพียงแค่ทาทับด้วยชั้นสี กระบวนการกัดกร่อนเกี่ยวข้องกับความชื้นและตัวออกซิไดซ์ที่ทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของโลหะ ดังนั้น เมื่อเคลือบโลหะด้วยเกราะป้องกันของสี ความชื้นหรือสารออกซิไดซ์จะไม่สามารถสัมผัสกับตัวโลหะเองได้และไม่มีการกัดกร่อนเกิดขึ้น
- อย่างไรก็ตาม ตัวสีเองมีความเสี่ยงที่จะเสื่อมสภาพ ทาสีใหม่ทุกครั้งที่บิ่น ชำรุด หรือเสียหาย หากสีเสื่อมสภาพจนถึงจุดที่โลหะด้านล่างสัมผัส ต้องแน่ใจว่าได้ตรวจสอบการกัดกร่อนหรือความเสียหายของโลหะที่สัมผัส
-
มีหลายวิธีในการลงสีบนพื้นผิวโลหะ ช่างโลหะมักใช้วิธีการเหล่านี้หลายวิธีร่วมกันเพื่อให้แน่ใจว่าวัตถุที่เป็นโลหะทั้งหมดได้รับการเคลือบอย่างทั่วถึง ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างวิธีการที่มีความคิดเห็นเกี่ยวกับการใช้งาน:
- แปรง - ใช้สำหรับพื้นที่ที่เข้าถึงยาก
- ลูกกลิ้ง - ใช้สำหรับคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ ถูกและสะดวก
- สเปรย์ลม - ใช้สำหรับคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ เร็วกว่าแต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าลูกกลิ้ง (สิ้นเปลืองสีสูง)
- สเปรย์สุญญากาศ/สเปรย์สุญญากาศไฟฟ้าสถิต - ใช้สำหรับคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ รวดเร็วและช่วยให้ปรับระดับความหนา/บางได้อย่างสม่ำเสมอ สิ้นเปลืองน้อยกว่าสเปรย์ลมธรรมดา อุปกรณ์มีราคาแพง
ขั้นตอนที่ 2 ใช้สีน้ำทะเลสำหรับโลหะที่สัมผัสกับน้ำ
วัตถุที่เป็นโลหะที่สัมผัสกับน้ำเป็นประจำ (หรือสม่ำเสมอ) เช่น เรือ ต้องใช้สีพิเศษเพื่อป้องกันการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้น ในสถานการณ์เหล่านี้ การกัดกร่อน "ปกติ" ในรูปของการเกิดสนิมไม่ได้เป็นปัญหาเพียงอย่างเดียว (แม้ว่าจะเป็นเรื่องใหญ่ก็ตาม) เนื่องจากสิ่งมีชีวิตในทะเล (เพรียง ฯลฯ) ที่สามารถเติบโตได้บนโลหะที่ไม่มีการป้องกันอาจกลายเป็นแหล่งสึกหรอเพิ่มเติม และการกัดกร่อน เพื่อป้องกันวัตถุที่เป็นโลหะ เช่น เรือ และอื่นๆ ควรใช้สีอีพ็อกซี่คุณภาพสูงสำหรับใช้ในน้ำทะเล สีประเภทนี้ไม่เพียงแต่ปกป้องโลหะที่อยู่เบื้องล่างจากความชื้น แต่ยังกีดกันการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตในทะเลบนพื้นผิวของมันด้วย
ขั้นตอนที่ 3 ใช้สารหล่อลื่นป้องกันกับชิ้นส่วนโลหะที่เคลื่อนไหว
สำหรับพื้นผิวโลหะที่เรียบและคงที่ สีสามารถรักษาความชื้นและป้องกันการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมโดยไม่กระทบต่อประโยชน์ของโลหะ อย่างไรก็ตาม สีมักไม่เหมาะสำหรับการเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนโลหะ ตัวอย่างเช่น หากคุณทาสีทับบานพับประตู เมื่อสีแห้ง มันจะยึดบานพับเข้าที่ ขัดขวางการเคลื่อนที่ของมัน หากคุณฝืนเปิดประตู สีจะแตก ปล่อยให้เป็นรูเพื่อให้ความชื้นไปถึงโลหะ ทางเลือกที่ดีกว่าสำหรับชิ้นส่วนโลหะ เช่น บานพับ ข้อต่อ แบริ่ง และอื่นๆ คือน้ำมันหล่อลื่นที่ไม่ละลายน้ำที่เหมาะสม การเคลือบสารหล่อลื่นประเภทนี้อย่างละเอียดจะไล่ความชื้นตามธรรมชาติ ในขณะเดียวกันก็รับประกันการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นและง่ายดายของชิ้นส่วนโลหะของคุณ
เนื่องจากน้ำมันหล่อลื่นไม่แห้งเหมือนสี จึงเสื่อมสภาพตามกาลเวลาและต้องทาซ้ำเป็นครั้งคราว ใช้สารหล่อลื่นอีกครั้งกับชิ้นส่วนโลหะเป็นระยะเพื่อให้แน่ใจว่ายังคงมีประสิทธิภาพในฐานะสารเคลือบหลุมร่องฟันป้องกัน
ขั้นตอนที่ 4. ทำความสะอาดพื้นผิวโลหะให้สะอาดก่อนทาสีหรือหล่อลื่น
ไม่ว่าคุณจะใช้สีธรรมดา สีทะเล หรือสารหล่อลื่นป้องกัน/ยาแนว คุณจะต้องแน่ใจว่าโลหะของคุณสะอาดและแห้งก่อนเริ่มขั้นตอนการสมัคร ตรวจสอบให้แน่ใจว่าโลหะนั้นปราศจากสิ่งสกปรก จารบี เศษการเชื่อมที่ตกค้าง หรือการกัดกร่อนที่มีอยู่ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้สามารถบ่อนทำลายความพยายามของคุณโดยทำให้เกิดการกัดกร่อนในอนาคต
- สิ่งสกปรก สิ่งสกปรก และเศษวัสดุอื่นๆ ขัดขวางสีและสารหล่อลื่น โดยป้องกันไม่ให้สีหรือสารหล่อลื่นเกาะติดกับพื้นผิวโลหะโดยตรง ตัวอย่างเช่น หากคุณทาสีทับแผ่นเหล็กที่มีเศษโลหะหลงเหลืออยู่สองสามชิ้น สีจะติดบนขี้เลื่อย โดยปล่อยให้มีช่องว่างบนโลหะที่อยู่ข้างใต้ ถ้าและเมื่อขี้เถ้าหลุดออก จุดที่เปิดเผยจะเสี่ยงต่อการสึกกร่อน
- หากทาสีหรือหล่อลื่นพื้นผิวโลหะด้วยการกัดกร่อนที่มีอยู่ เป้าหมายของคุณควรจะทำให้พื้นผิวเรียบและสม่ำเสมอที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุยาแนวยึดเกาะกับโลหะได้ดีที่สุด ใช้แปรงลวด กระดาษทราย และ/หรือน้ำยาขจัดสนิมเคมีเพื่อขจัดการกัดกร่อนที่หลวมให้มากที่สุด
ขั้นตอนที่ 5. เก็บผลิตภัณฑ์โลหะที่ไม่มีการป้องกันให้ห่างจากความชื้น
ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น รูปแบบการกัดกร่อนส่วนใหญ่จะรุนแรงขึ้นด้วยความชื้น หากคุณไม่สามารถเคลือบป้องกันสีหรือสารเคลือบหลุมร่องฟันให้โลหะของคุณได้ คุณควรดูแลไม่ให้โลหะสัมผัสกับความชื้น การพยายามทำให้เครื่องมือโลหะที่ไม่มีการป้องกันแห้งอยู่เสมอสามารถปรับปรุงประโยชน์และยืดอายุการใช้งานได้ หากชิ้นส่วนโลหะของคุณโดนน้ำหรือความชื้น ต้องแน่ใจว่าได้ทำความสะอาดและเช็ดให้แห้งทันทีหลังการใช้งาน เพื่อป้องกันการกัดกร่อนจากการเริ่มทำงาน
นอกจากระวังการสัมผัสกับความชื้นระหว่างการใช้งานแล้ว อย่าลืมเก็บสิ่งของที่เป็นโลหะไว้ในที่ร่มในที่แห้งและสะอาด สำหรับวัตถุขนาดใหญ่ที่ไม่สามารถใส่ลงในตู้หรือตู้เสื้อผ้าได้ ให้คลุมวัตถุด้วยผ้าใบกันน้ำหรือผ้า ช่วยป้องกันความชื้นจากอากาศและป้องกันฝุ่นสะสมบนพื้นผิว
ขั้นตอนที่ 6 รักษาพื้นผิวโลหะให้สะอาดที่สุด
หลังจากใช้สิ่งของที่เป็นโลหะทุกครั้ง ไม่ว่าโลหะนั้นจะทาสีหรือไม่ก็ตาม ให้ทำความสะอาดพื้นผิวที่ใช้งานได้ ขจัดสิ่งสกปรก สิ่งสกปรก หรือฝุ่นละออง การสะสมของสิ่งสกปรกและเศษซากบนพื้นผิวโลหะสามารถส่งผลต่อการสึกหรอและหูของโลหะและ/หรือสารเคลือบป้องกัน ซึ่งนำไปสู่การกัดกร่อนเมื่อเวลาผ่านไป
วิธีที่ 3 จาก 3: ป้องกันการกัดกร่อนด้วยโซลูชันเคมีไฟฟ้าขั้นสูง
ขั้นตอนที่ 1 ใช้กระบวนการชุบสังกะสี
โลหะชุบสังกะสีเป็นโลหะที่เคลือบด้วยสังกะสีบางๆ เพื่อป้องกันการกัดกร่อน สังกะสีมีปฏิกิริยาทางเคมีมากกว่าโลหะที่อยู่เบื้องล่าง ดังนั้นจึงออกซิไดซ์เมื่อสัมผัสกับอากาศ เมื่อชั้นสังกะสีออกซิไดซ์ จะก่อตัวเป็นชั้นเคลือบป้องกัน ป้องกันการผุกร่อนของโลหะที่อยู่ด้านล่าง การชุบสังกะสีแบบที่พบบ่อยที่สุดในปัจจุบันคือกระบวนการที่เรียกว่าการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน โดยที่ชิ้นส่วนโลหะ (โดยปกติคือเหล็ก) จะถูกจุ่มลงในถังที่มีสังกะสีหลอมเหลวร้อนเพื่อให้ได้การเคลือบที่สม่ำเสมอ
-
กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการจัดการสารเคมีทางอุตสาหกรรม ซึ่งบางชนิดมีอันตรายที่อุณหภูมิห้อง ที่อุณหภูมิที่ร้อนจัด ดังนั้นจึงไม่ควรดำเนินการโดยใครอื่นนอกจากผู้เชี่ยวชาญที่ผ่านการฝึกอบรมมาแล้ว ด้านล่างนี้เป็นขั้นตอนพื้นฐานของกระบวนการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนสำหรับเหล็ก:
- ทำความสะอาดเหล็กด้วยสารละลายโซดาไฟเพื่อขจัดสิ่งสกปรก จารบี สี ฯลฯ แล้วล้างออกให้สะอาด
- เหล็กถูกดองในกรดเพื่อขจัดคราบตะกรันแล้วล้างออก
- วัสดุที่เรียกว่าฟลักซ์ถูกนำไปใช้กับเหล็กและปล่อยให้แห้ง ซึ่งจะช่วยให้เคลือบสังกะสีขั้นสุดท้ายยึดติดกับเหล็กได้
- เหล็กถูกจุ่มลงในถังสังกะสีหลอมเหลวและปล่อยให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิของสังกะสี
- เหล็กถูกทำให้เย็นลงใน "ถังดับ" ที่มีน้ำ
ขั้นตอนที่ 2 ใช้ขั้วบวกบูชายัญ
วิธีหนึ่งในการปกป้องวัตถุที่เป็นโลหะจากการผุกร่อนคือการติดโลหะขนาดเล็กที่เกิดปฏิกิริยาซึ่งเรียกว่าแอโนดบูชายัญ (sacrificial anode) เข้ากับวัตถุดังกล่าว เนื่องจากความสัมพันธ์ทางไฟฟ้าเคมีระหว่างวัตถุโลหะที่มีขนาดใหญ่กว่าและวัตถุที่ทำปฏิกิริยาขนาดเล็ก (อธิบายไว้ด้านล่างโดยสังเขป) เฉพาะโลหะชิ้นเล็กๆ ที่ทำปฏิกิริยาเท่านั้นที่จะได้รับการกัดกร่อน ทำให้วัตถุโลหะขนาดใหญ่ที่สำคัญไม่เสียหาย เมื่อแอโนดบูชายัญกัดกร่อนจนหมด จะต้องเปลี่ยนใหม่ มิฉะนั้นวัตถุโลหะที่มีขนาดใหญ่กว่าจะเริ่มสึกกร่อน วิธีการป้องกันการกัดกร่อนนี้มักใช้สำหรับโครงสร้างที่ฝังไว้ เช่น ถังเก็บใต้ดิน หรือวัตถุที่สัมผัสกับน้ำตลอดเวลา เช่น เรือ
- แอโนดบูชายัญทำมาจากโลหะปฏิกิริยาหลายชนิด สังกะสี อะลูมิเนียม และแมกนีเซียมเป็นโลหะทั่วไปสามชนิดที่ใช้เพื่อการนี้ เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีของวัสดุเหล่านี้ สังกะสีและอะลูมิเนียมจึงมักใช้สำหรับวัตถุที่เป็นโลหะในน้ำเค็ม ในขณะที่แมกนีเซียมจะเหมาะกับการใช้น้ำจืดมากกว่า
- เหตุผลที่การทำงานของแอโนดบูชายัญนั้นเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางเคมีของกระบวนการกัดกร่อนเอง เมื่อวัตถุที่เป็นโลหะสึกกร่อน บริเวณที่มีลักษณะทางเคมีคล้ายกับแอโนดและแคโทดในเซลล์ไฟฟ้าเคมีจะก่อตัวขึ้นตามธรรมชาติ อิเล็กตรอนไหลจากส่วนขั้วบวกส่วนใหญ่ของพื้นผิวโลหะไปยังอิเล็กโทรไลต์โดยรอบ เนื่องจากแอโนดบูชายัญจะมีปฏิกิริยาตอบสนองมากเมื่อเทียบกับโลหะของวัตถุที่ได้รับการปกป้อง ตัววัตถุเองจึงกลายเป็นแคโทดิกอย่างมากเมื่อเปรียบเทียบ ดังนั้น อิเล็กตรอนจึงไหลออกจากแอโนดบูชายัญ ทำให้เกิดการกัดกร่อนแต่ประหยัดโลหะส่วนที่เหลือ
ขั้นตอนที่ 3 ใช้กระแสประทับใจ
เนื่องจากกระบวนการทางเคมีที่อยู่เบื้องหลังการกัดกร่อนของโลหะนั้นเกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าในรูปของอิเล็กตรอนที่ไหลออกจากโลหะ จึงเป็นไปได้ที่จะใช้แหล่งกระแสไฟฟ้าภายนอกเพื่อเอาชนะกระแสกัดกร่อนและป้องกันการกัดกร่อน โดยพื้นฐานแล้ว กระบวนการนี้ (เรียกว่ากระแสประทับใจ) ทำให้เกิดประจุไฟฟ้าเชิงลบอย่างต่อเนื่องบนโลหะที่ได้รับการปกป้อง ประจุนี้จะเอาชนะกระแสทำให้อิเล็กตรอนไหลออกจากโลหะ หยุดการกัดกร่อน การป้องกันประเภทนี้มักใช้สำหรับโครงสร้างโลหะฝัง เช่น ถังเก็บและท่อ
- โปรดทราบว่าประเภทของกระแสไฟที่ใช้สำหรับระบบป้องกันกระแสประทับใจมักจะเป็นกระแสตรง (DC)
- โดยปกติ กระแสประทับใจที่ป้องกันการกัดกร่อนจะถูกสร้างขึ้นโดยการฝังขั้วบวกโลหะสองอันในดินใกล้กับวัตถุที่เป็นโลหะที่จะป้องกัน กระแสจะถูกส่งผ่านลวดหุ้มฉนวนไปยังแอโนด จากนั้นจะไหลผ่านดินและเข้าไปในวัตถุที่เป็นโลหะ กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวัตถุที่เป็นโลหะและกลับสู่แหล่งกำเนิดของกระแสไฟฟ้า (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า วงจรเรียงกระแส ฯลฯ) ผ่านลวดหุ้มฉนวน
ขั้นตอนที่ 4 ใช้อโนไดซ์
อโนไดซ์เป็นการเคลือบพื้นผิวป้องกันชนิดพิเศษที่ใช้เพื่อป้องกันโลหะจากการกัดกร่อนและยังใช้กับแม่พิมพ์และอื่นๆ หากคุณเคยเห็นคาราไบเนอร์โลหะสีสดใส คุณเคยเห็นพื้นผิวโลหะชุบอะโนไดซ์แล้ว แทนที่จะเกี่ยวข้องกับการใช้สารเคลือบป้องกันทางกายภาพ เช่นเดียวกับการทาสี การชุบอโนไดซ์ใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อให้โลหะมีการเคลือบป้องกันที่ป้องกันการกัดกร่อนเกือบทุกรูปแบบ
- กระบวนการทางเคมีที่อยู่เบื้องหลังอโนไดซ์เกี่ยวข้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าโลหะหลายชนิด เช่น อะลูมิเนียม จะสร้างผลิตภัณฑ์เคมีที่เรียกว่าออกไซด์ตามธรรมชาติเมื่อสัมผัสกับออกซิเจนในอากาศ ส่งผลให้โลหะปกติมีชั้นออกไซด์บางๆ ซึ่งปกป้อง (ในระดับที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับโลหะ) จากการกัดกร่อนเพิ่มเติม กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในกระบวนการอโนไดซ์โดยพื้นฐานแล้วจะสร้างออกไซด์นี้หนาขึ้นมากบนพื้นผิวของโลหะมากกว่าที่จะเกิดขึ้นตามปกติ ทำให้ป้องกันการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม
-
มีหลายวิธีในการชุบโลหะ ด้านล่างนี้คือขั้นตอนพื้นฐานของกระบวนการอโนไดซ์ ดูวิธีการชุบอะลูมิเนียมสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม
- อะลูมิเนียมทำความสะอาดและขจัดคราบไขมัน
- สิ่งสกปรกบนพื้นผิวของอะลูมิเนียมจะถูกลบออกด้วยสารละลายขจัดคราบสกปรก
- อลูมิเนียมถูกลดระดับลงในอ่างกรดที่กระแสและอุณหภูมิคงที่ (เช่น 12 แอมป์/ตารางฟุต และ 70-72 องศาฟาเรนไฮต์ (21-22 องศาเซลเซียส)
- อลูมิเนียมจะถูกลบออกและล้าง
- เลือกใช้อลูมิเนียมจุ่มลงในสีย้อมที่อุณหภูมิ 100-140 องศาฟาเรนไฮต์ (38-60 องศาเซลเซียส)
- อลูมิเนียมถูกปิดผนึกโดยวางไว้ในน้ำเดือดประมาณ 20-30 นาที
ขั้นตอนที่ 5. ใช้โลหะที่แสดงทู่
ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น โลหะบางชนิดก่อให้เกิดสารเคลือบป้องกันออกไซด์ตามธรรมชาติเมื่อสัมผัสกับอากาศ โลหะบางชนิดสร้างสารเคลือบออกไซด์นี้อย่างมีประสิทธิภาพจนในที่สุดพวกมันก็จะไม่ใช้งานทางเคมี เรากล่าวว่าโลหะเหล่านี้เป็นแบบพาสซีฟโดยอ้างอิงถึงกระบวนการทู่ทู่โดยที่พวกมันจะมีปฏิกิริยาน้อยลง ขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ต้องการ วัตถุโลหะแบบพาสซีฟอาจไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันเพิ่มเติมใดๆ เพื่อให้ทนทานต่อการกัดกร่อน
-
ตัวอย่างหนึ่งที่รู้จักกันดีของโลหะที่แสดงทู่คือสแตนเลส เหล็กกล้าไร้สนิมเป็นโลหะผสมของเหล็กธรรมดาและโครเมียมที่ป้องกันการกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาวะส่วนใหญ่โดยไม่ต้องมีการป้องกันอื่นใด สำหรับการใช้งานประจำวันส่วนใหญ่ เหล็กกล้าไร้สนิมมักไม่เกี่ยวกับการกัดกร่อน
อย่างไรก็ตาม มีการกล่าวถึงว่าในบางสภาวะ เหล็กกล้าไร้สนิมไม่สามารถป้องกันการกัดกร่อนได้ 100% โดยเฉพาะในน้ำเกลือ ในทำนองเดียวกัน โลหะแบบพาสซีฟจำนวนมากกลายเป็นแบบไม่พาสซีฟภายใต้สภาวะที่รุนแรง ดังนั้นอาจไม่เหมาะสำหรับการใช้งานทั้งหมด