การกัดกร่อนของโลหะเป็นที่รู้กันว่าก่อให้เกิดปัญหามากมาย เจ้าของรถที่รักไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณใช่ไหมที่จะอธิบายว่ามันคุกคามอะไร: ให้บังเหียนฟรีแล้วรถจะเป็นเพียงยางเท่านั้น ดังนั้นยิ่งการต่อสู้กับภัยพิบัตินี้เริ่มต้นเร็วเท่าใดตัวถังรถก็จะมีอายุยืนยาวขึ้นเท่านั้น

ในการต่อสู้กับการกัดกร่อนได้สำเร็จคุณต้องค้นหาว่ามันคือ "สัตว์ร้าย" แบบไหนและเข้าใจสาเหตุของการเกิดขึ้น

วันนี้คุณจะได้รู้

มีความหวังไหม?

ความเสียหายที่เกิดจากการกัดกร่อนต่อมนุษยชาตินั้นมีมหาศาล ตามแหล่งที่มาต่างๆ การกัดกร่อน "กิน" จาก 10 ถึง 25% ของการผลิตเหล็กทั่วโลก กลายเป็นผงสีน้ำตาลกระจัดกระจายไปทั่วโลกสีขาวอย่างถาวรซึ่งไม่เพียง แต่เราเท่านั้น แต่ยังรวมถึงลูกหลานของเราด้วยโดยไม่มีวัสดุโครงสร้างที่มีค่าที่สุดนี้

แต่ปัญหาไม่ใช่แค่ว่าโลหะสูญหายเท่านั้น สะพาน รถยนต์ หลังคา และอนุสรณ์สถานทางสถาปัตยกรรมถูกทำลายด้วย การกัดกร่อนไม่ได้ช่วยอะไรเลย

หอไอเฟลแห่งเดียวกันซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของปารีสกำลังป่วยหนัก ทำจากเหล็กธรรมดาย่อมเกิดสนิมและแตกหักอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ หอคอยแห่งนี้จะต้องทาสีทุกๆ 7 ปี จึงทำให้น้ำหนักของมันเพิ่มขึ้น 60-70 ตันในแต่ละครั้ง

น่าเสียดายที่ไม่สามารถป้องกันการกัดกร่อนของโลหะได้อย่างสมบูรณ์ เว้นแต่คุณจะแยกโลหะออกจากสิ่งแวดล้อมโดยสิ้นเชิง ให้วางไว้ในสุญญากาศ 🙂 แต่ชิ้นส่วน “กระป๋อง” แบบนี้มีประโยชน์อะไร? โลหะจะต้อง "ทำงาน" ดังนั้นวิธีเดียวที่จะป้องกันการกัดกร่อนได้คือการหาวิธีที่จะทำให้การกัดกร่อนช้าลง

ในสมัยโบราณมีการใช้ไขมันและน้ำมันและต่อมาก็เริ่มเคลือบเหล็กกับโลหะอื่น ๆ ก่อนอื่น ดีบุกละลายต่ำ ในงานของเฮโรโดตุส นักประวัติศาสตร์ชาวกรีกโบราณ (ศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราช) และนักวิทยาศาสตร์ชาวโรมัน พลินีผู้เฒ่า มีการอ้างอิงถึงการใช้ดีบุกเพื่อปกป้องเหล็กจากการกัดกร่อนแล้ว

เหตุการณ์ที่น่าสนใจเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2508 ที่การประชุมนานาชาติเรื่องการควบคุมการกัดกร่อน นักวิทยาศาสตร์ชาวอินเดียคนหนึ่งพูดถึงสังคมที่ต่อสู้กับการกัดกร่อนซึ่งมีมาประมาณ 1,600 ปีซึ่งเขาเป็นสมาชิกอยู่ เมื่อหนึ่งพันห้าพันปีก่อน สังคมนี้มีส่วนร่วมในการสร้างวัดพระอาทิตย์บนชายฝั่งใกล้เมืองโกนารัก และแม้ว่าวัดเหล่านี้จะถูกน้ำท่วมมาระยะหนึ่งแล้ว แต่คานเหล็กก็ยังได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างสมบูรณ์แบบ ดังนั้นแม้ในช่วงเวลาอันห่างไกล ผู้คนก็รู้มากเกี่ยวกับการต่อสู้กับการกัดกร่อน ดังนั้นไม่ใช่ทุกอย่างจะสิ้นหวังนัก

การกัดกร่อนคืออะไร?

คำว่า "การกัดกร่อน" มาจากภาษาละติน "corrodo - to แทะ" นอกจากนี้ยังมีการอ้างอิงถึงภาษาละตินตอนปลายว่า "corrosio" - การสึกกร่อน แต่อย่างไรก็ตาม:

การกัดกร่อนเป็นกระบวนการทำลายโลหะอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมีและเคมีไฟฟ้ากับสิ่งแวดล้อม

แม้ว่าการกัดกร่อนมักเกี่ยวข้องกับโลหะ คอนกรีต หิน เซรามิก ไม้ และพลาสติกก็อาจได้รับผลกระทบเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ในส่วนของวัสดุโพลีเมอร์นั้น มักใช้คำว่าการทำลายล้างหรือการเสื่อมสภาพมากกว่า

การกัดกร่อนและสนิมไม่เหมือนกัน

ในคำจำกัดความของการกัดกร่อนในย่อหน้าข้างต้น คำว่า "กระบวนการ" ไม่ได้ถูกเน้นเพื่อสิ่งใด ความจริงก็คือการกัดกร่อนมักถูกระบุด้วยคำว่า "สนิม" อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่คำพ้องความหมาย การกัดกร่อนเป็นกระบวนการหนึ่ง ในขณะที่สนิมเป็นหนึ่งในผลลัพธ์ของกระบวนการนี้

นอกจากนี้ ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าสนิมเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนโดยเฉพาะจากเหล็กและโลหะผสม (เช่น เหล็กหรือเหล็กหล่อ) ดังนั้นเมื่อเราพูดว่า "สนิมเหล็ก" เราหมายถึงเหล็กที่อยู่ในส่วนประกอบของสนิมนั้น

หากสนิมเกิดเฉพาะกับเหล็ก นั่นหมายความว่าโลหะอื่นๆ ไม่เป็นสนิมใช่หรือไม่ ไม่เป็นสนิม แต่ไม่ได้หมายความว่าไม่เป็นสนิม พวกมันมีผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น ทองแดงเมื่อสึกกร่อนจะถูกปกคลุมไปด้วยสีเขียวสวยงาม (คราบ) เงินจะหมองเมื่อสัมผัสกับอากาศ โดยจะเกิดการสะสมของซัลไฟด์บนพื้นผิว ซึ่งเป็นฟิล์มบางๆ ที่ทำให้โลหะมีลักษณะเป็นสีชมพู

Patina เป็นผลมาจากการกัดกร่อนของทองแดงและโลหะผสม

กลไกของกระบวนการกัดกร่อน

สภาวะและสภาพแวดล้อมที่หลากหลายซึ่งกระบวนการกัดกร่อนเกิดขึ้นนั้นกว้างมาก ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะจำแนกประเภทการเกิดการกัดกร่อนแบบเดี่ยวและครอบคลุม แต่ถึงกระนั้นกระบวนการกัดกร่อนทั้งหมดไม่เพียงแต่ส่งผลร่วมกันเท่านั้น - การทำลายของโลหะ แต่ยังรวมถึงสารเคมีสำคัญชนิดเดียวด้วย - ออกซิเดชัน

อย่างง่ายออกซิเดชันสามารถเรียกได้ว่าเป็นกระบวนการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน เมื่อสารตัวหนึ่งถูกออกซิไดซ์ (บริจาคอิเล็กตรอน) สารอีกตัวหนึ่งจะลดลง (รับอิเล็กตรอน)

ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยา...

... อะตอมของสังกะสีสูญเสียอิเล็กตรอนสองตัว (ออกซิไดซ์) และโมเลกุลของคลอรีนจะได้รับพวกมัน (ลดลง)

เรียกว่าอนุภาคที่บริจาคอิเล็กตรอนและออกซิไดซ์ ผู้ฟื้นฟูและอนุภาคที่รับอิเล็กตรอนและถูกรีดิวซ์เรียกว่า สารออกซิไดซ์. กระบวนการทั้งสองนี้ (ออกซิเดชันและการรีดักชัน) มีความสัมพันธ์กันและเกิดขึ้นพร้อมกันเสมอ

ปฏิกิริยาดังกล่าว ซึ่งในทางเคมีเรียกว่ารีดอกซ์ นั้นเป็นสาเหตุของกระบวนการกัดกร่อน

โดยธรรมชาติแล้ว แนวโน้มที่จะเกิดออกซิไดซ์จะแตกต่างกันไปสำหรับโลหะชนิดต่างๆ เพื่อทำความเข้าใจว่าอันไหนมีมากกว่าและอันไหนมีน้อยกว่า มาจำหลักสูตรเคมีของโรงเรียนกัน มีแนวคิดเช่นชุดแรงดันไฟฟ้า (กิจกรรม) ของโลหะไฟฟ้าเคมีซึ่งโลหะทั้งหมดจะถูกจัดเรียงจากซ้ายไปขวาเพื่อเพิ่ม "ขุนนาง"

ดังนั้นโลหะที่อยู่ทางซ้ายติดต่อกันมีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอน (และเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่น) มากกว่าโลหะที่อยู่ทางด้านขวา ตัวอย่างเช่น เหล็ก (Fe) ไวต่อการเกิดออกซิเดชันมากกว่าทองแดงที่มีตระกูลสูง (Cu) โลหะบางชนิด (เช่น ทองคำ) สามารถให้อิเล็กตรอนได้ภายใต้สภาวะที่รุนแรงเท่านั้น

เราจะกลับมาที่ชุดกิจกรรมอีกครั้งในภายหลัง แต่ตอนนี้เรามาพูดถึงการกัดกร่อนประเภทหลักๆ กันดีกว่า

ประเภทของการกัดกร่อน

ดังที่กล่าวไปแล้ว มีหลายเกณฑ์ในการจำแนกกระบวนการกัดกร่อน ดังนั้นการกัดกร่อนจึงจำแนกตามประเภทของการกระจาย (ต่อเนื่อง ในพื้นที่) ตามประเภทของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (ก๊าซ บรรยากาศ ของเหลว ดิน) โดยธรรมชาติของผลกระทบทางกล (การแตกร้าวของการกัดกร่อน ปรากฏการณ์ Fretting การกัดกร่อนของโพรงอากาศ) และอื่นๆ บน.

แต่วิธีหลักในการจำแนกการกัดกร่อนซึ่งช่วยให้สามารถอธิบายรายละเอียดปลีกย่อยทั้งหมดของกระบวนการร้ายกาจนี้ได้อย่างเต็มที่ที่สุดคือการจำแนกประเภทตามกลไกของการเกิดขึ้น

ตามเกณฑ์นี้จะแยกแยะการกัดกร่อนได้สองประเภท:

• เคมี
• เคมีไฟฟ้า

การกัดกร่อนของสารเคมี

การกัดกร่อนของสารเคมีแตกต่างจากการกัดกร่อนของเคมีไฟฟ้าตรงที่เกิดในสภาพแวดล้อมที่ไม่นำกระแสไฟฟ้า ดังนั้นด้วยการกัดกร่อนดังกล่าวการทำลายของโลหะจึงไม่มาพร้อมกับการเกิดกระแสไฟฟ้าในระบบ นี่คือปฏิกิริยารีดอกซ์ตามปกติของโลหะกับสภาพแวดล้อม

ตัวอย่างการกัดกร่อนของสารเคมีที่พบบ่อยที่สุดคือการกัดกร่อนของแก๊ส การกัดกร่อนของแก๊สเรียกอีกอย่างว่าการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากมักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง เมื่อไม่รวมความเป็นไปได้ที่จะเกิดการควบแน่นของความชื้นบนพื้นผิวโลหะโดยสิ้นเชิง การกัดกร่อนประเภทนี้อาจรวมถึงการกัดกร่อนของส่วนประกอบเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าหรือหัวฉีดเครื่องยนต์จรวด เป็นต้น

อัตราการกัดกร่อนของสารเคมีขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่อเพิ่มขึ้น การกัดกร่อนก็จะเร่งตัวขึ้น ด้วยเหตุนี้ในระหว่างการผลิตโลหะม้วน สาดที่ลุกเป็นไฟจึงบินไปทุกทิศทางจากมวลร้อน นี่คือช่วงที่อนุภาคตะกรันแตกออกจากพื้นผิวของโลหะ

ตะกรันเป็นผลิตภัณฑ์ทั่วไปที่เกิดจากการกัดกร่อนทางเคมี ซึ่งเป็นออกไซด์ที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างโลหะร้อนกับออกซิเจนในบรรยากาศ

นอกจากออกซิเจนแล้ว ก๊าซอื่นๆ ยังสามารถมีคุณสมบัติเชิงรุกที่รุนแรงต่อโลหะได้ ก๊าซเหล่านี้ได้แก่ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ฟลูออรีน คลอรีน และไฮโดรเจนซัลไฟด์ ตัวอย่างเช่น อลูมิเนียมและโลหะผสม รวมถึงเหล็กที่มีปริมาณโครเมียมสูง (สแตนเลส) จะมีความเสถียรในบรรยากาศที่มีออกซิเจนเป็นสารก่อมะเร็งหลัก แต่ภาพจะเปลี่ยนไปอย่างมากหากมีคลอรีนอยู่ในบรรยากาศ

ในเอกสารประกอบสำหรับยาป้องกันการกัดกร่อนบางชนิด การกัดกร่อนของสารเคมีบางครั้งเรียกว่า "แห้ง" และการกัดกร่อนของเคมีไฟฟ้าบางครั้งเรียกว่า "เปียก" อย่างไรก็ตาม การกัดกร่อนของสารเคมีก็สามารถเกิดขึ้นได้ในของเหลวเช่นกัน เท่านั้น ไม่เหมือนกับการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี ของเหลวเหล่านี้ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ (เช่น กระแสไฟฟ้าที่ไม่นำไฟฟ้า เช่น แอลกอฮอล์ เบนซิน น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด)

ตัวอย่างของการกัดกร่อนดังกล่าวคือการกัดกร่อนชิ้นส่วนเหล็กของเครื่องยนต์รถยนต์ กำมะถันที่มีอยู่ในน้ำมันเบนซินเป็นสิ่งเจือปนจะทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของชิ้นส่วนทำให้เกิดเหล็กซัลไฟด์ เหล็กซัลไฟด์เปราะมากและสะเก็ดหลุดออกได้ง่าย ทำให้มีพื้นผิวใหม่ว่างสำหรับทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ต่อไป ดังนั้นทีละชั้นชิ้นส่วนก็จะค่อยๆถูกทำลาย

การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมี

หากการกัดกร่อนทางเคมีไม่มีอะไรมากไปกว่าการออกซิเดชันอย่างง่าย ๆ ของโลหะ การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าถือเป็นการทำลายเนื่องจากกระบวนการกัลวานิก

การกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีต่างจากการกัดกร่อนทางเคมีตรงที่เกิดในสภาพแวดล้อมที่มีการนำไฟฟ้าได้ดีและเกิดมาพร้อมกับกระแสไฟฟ้า ในการ “เริ่มต้น” การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า จำเป็นต้องมีเงื่อนไขสองประการ: คู่กัลวานิคและ อิเล็กโทรไลต์.

ความชื้นบนพื้นผิวโลหะ (การควบแน่น น้ำฝน ฯลฯ) ทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ คู่กัลวานิคคืออะไร? เพื่อทำความเข้าใจเรื่องนี้ ขอให้เรากลับมาที่ชุดกิจกรรมของโลหะ

มาดูกัน. โลหะที่มีฤทธิ์มากกว่าจะอยู่ทางด้านซ้าย ส่วนโลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจะอยู่ทางด้านขวา

หากโลหะสองชนิดที่มีกิจกรรมต่างกันสัมผัสกัน พวกมันจะก่อตัวเป็นกัลวานิกคู่ และเมื่อมีอิเล็กโทรไลต์ จะมีการไหลของอิเล็กตรอนเกิดขึ้นระหว่างพวกมัน โดยไหลจากขั้วบวกไปยังบริเวณแคโทด ในกรณีนี้ โลหะที่มีความว่องไวมากกว่าซึ่งเป็นขั้วบวกของกัลวานิกคูเปอร์จะเริ่มเกิดการกัดกร่อน ในขณะที่โลหะที่มีความว่องไวน้อยกว่าจะไม่เกิดการกัดกร่อน

แผนภาพเซลล์กัลวานิก

เพื่อความชัดเจน เรามาดูตัวอย่างง่ายๆ กัน

สมมติว่าสลักเกลียวเหล็กยึดด้วยน็อตทองแดง สิ่งใดจะกัดกร่อนเหล็กหรือทองแดง? มาดูแถวกิจกรรมกัน เหล็กมีความกระฉับกระเฉงมากกว่า (วางอยู่ทางซ้าย) ซึ่งหมายความว่าจะถูกทำลายที่ทางแยก

โบลท์เหล็ก-น็อตทองแดง (เหล็กกัดกร่อน)

เกิดอะไรขึ้นถ้าน็อตเป็นอลูมิเนียม? มาดูแถวกิจกรรมกันอีกครั้ง ภาพเปลี่ยนไป: อะลูมิเนียม (Al) ซึ่งเป็นโลหะที่มีความว่องไวมากกว่า จะสูญเสียอิเล็กตรอนและพังทลายลง

ดังนั้นการสัมผัสโลหะ "ซ้าย" ที่ทำงานมากกว่ากับโลหะ "ขวา" ที่ทำงานน้อยกว่าจะเพิ่มการกัดกร่อนของโลหะชิ้นแรก

ตัวอย่างของการกัดกร่อนด้วยเคมีไฟฟ้า เราสามารถอ้างอิงถึงกรณีของการทำลายและการจมเรือซึ่งการชุบเหล็กถูกยึดด้วยหมุดทองแดง ที่น่าสังเกตอีกประการหนึ่งคือเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2510 กับผู้ขนส่งแร่ของนอร์เวย์ Anatina ซึ่งเดินทางจากไซปรัสไปยังโอซาก้า ในมหาสมุทรแปซิฟิก พายุไต้ฝุ่นพัดถล่มเรือและท่าเรือเต็มไปด้วยน้ำเค็ม ส่งผลให้เกิดกัลวานิกคู่ขนาดใหญ่: ทองแดงเข้มข้น + ตัวถังเหล็ก หลังจากนั้นไม่นาน ตัวเรือที่เป็นเหล็กก็เริ่มอ่อนตัวลง และในไม่ช้ามันก็ส่งสัญญาณขอความช่วยเหลือออกไป โชคดีที่เรือเยอรมันลำหนึ่งได้รับการช่วยเหลือไว้ซึ่งมาถึงทันเวลา และตัวเรือ Anatina เองก็เดินทางมาถึงท่าเรือได้สำเร็จ

ดีบุกและสังกะสี “สารเคลือบอันตราย” และ “สารเคลือบปลอดภัย”

ลองมาอีกตัวอย่างหนึ่ง สมมติว่าแผงตัวถังถูกเคลือบด้วยดีบุก ดีบุกเป็นโลหะที่ทนต่อการกัดกร่อนได้มาก นอกจากนี้ยังสร้างชั้นป้องกันแบบพาสซีฟ ปกป้องเหล็กจากการมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมภายนอก หมายความว่าเตารีดที่อยู่ใต้ชั้นดีบุกจะปลอดภัยหรือไม่? ได้ แต่จนกว่าชั้นดีบุกจะเสียหายเท่านั้น

และหากสิ่งนี้เกิดขึ้น คู่กัลวานิกจะเกิดขึ้นทันทีระหว่างดีบุกกับเหล็ก และเหล็กซึ่งเป็นโลหะที่มีความว่องไวมากกว่าจะเริ่มกัดกร่อนภายใต้อิทธิพลของกระแสกัลวานิก

อย่างไรก็ตาม ผู้คนยังคงมีตำนานเกี่ยวกับร่างที่คาดคะเนด้วยดีบุก "นิรันดร์" ของ "ชัยชนะ" รากฐานของตำนานนี้มีดังนี้: เมื่อซ่อมรถฉุกเฉินช่างฝีมือใช้เครื่องเป่าลมเพื่อให้ความร้อน และทันใดนั้น ดีบุกก็เริ่มไหล "เหมือนแม่น้ำ" จากใต้เปลวไฟของเตา! นี่คือจุดเริ่มต้นของข่าวลือว่าร่างของ Pobeda ถูกกระป๋องจนหมด

ในความเป็นจริงทุกอย่างธรรมดากว่ามาก อุปกรณ์ปั๊มขึ้นรูปในช่วงหลายปีที่ผ่านมาไม่สมบูรณ์ ดังนั้นพื้นผิวของชิ้นส่วนจึงไม่เรียบ นอกจากนี้เหล็กในยุคนั้นไม่เหมาะสำหรับการดึงลึกและการเกิดริ้วรอยระหว่างการตอกกลายเป็นเรื่องปกติ ต้องเตรียมตัวถังที่เชื่อมแต่ยังไม่ได้ทาสีเป็นเวลานาน ส่วนนูนถูกทำให้เรียบด้วยล้อขัด และรอยบุบก็เต็มไปด้วยดีบุกบัดกรี โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนใหญ่อยู่ใกล้กรอบกระจกหน้ารถ นั่นคือทั้งหมดที่

คุณรู้อยู่แล้วว่าร่างกายกระป๋องนั้นเป็น "นิรันดร์" หรือไม่: มันเป็นนิรันดร์จนกระทั่งได้รับการโจมตีที่ดีครั้งแรกจากหินมีคม และมีมากเกินพอบนท้องถนนของเรา

แต่ด้วยสังกะสีภาพจะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง โดยพื้นฐานแล้ว เรากำลังต่อสู้กับการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าด้วยอาวุธของมันเอง โลหะป้องกัน (สังกะสี) จะอยู่ทางด้านซ้ายของเหล็กในชุดแรงดันไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าหากได้รับความเสียหาย ก็จะไม่ใช่เหล็กที่จะถูกทำลายอีกต่อไป แต่เป็นสังกะสี และหลังจากที่สังกะสีสึกกร่อนหมดแล้วเท่านั้น เหล็กจึงจะเริ่มเสื่อมสภาพ แต่โชคดีที่มันกัดกร่อนช้ามาก จึงสามารถรักษาเหล็กไว้ได้นานหลายปี

ก) การกัดกร่อนของเหล็กกระป๋อง: เมื่อสารเคลือบเสียหายเหล็กจะถูกทำลาย ข) การกัดกร่อนของเหล็กชุบสังกะสี: เมื่อผิวเคลือบเสียหาย สังกะสีจะถูกทำลาย เพื่อปกป้องเหล็กจากการกัดกร่อน

สารเคลือบที่ทำจากโลหะที่มีฤทธิ์มากกว่าเรียกว่า " ปลอดภัย"และจากความกระตือรือร้นน้อยลง -" อันตราย" สารเคลือบที่ปลอดภัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการชุบสังกะสี ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จมาเป็นเวลานานในการปกป้องตัวถังรถยนต์จากการกัดกร่อน

ทำไมต้องสังกะสี? นอกเหนือจากสังกะสีแล้ว องค์ประกอบอื่นๆ อีกหลายอย่างยังมีบทบาทมากขึ้นในชุดกิจกรรมเมื่อเทียบกับธาตุเหล็ก นี่คือสิ่งที่จับได้: โลหะทั้งสองที่อยู่ไกลจากกันในชุดกิจกรรมจะยิ่งทำลายโลหะที่มีความกระตือรือร้นมากขึ้น (มีเกียรติน้อยกว่า). และนี่ก็ช่วยลดความทนทานของการป้องกันการกัดกร่อนด้วย ดังนั้นสำหรับตัวถังรถยนต์ นอกเหนือจากการปกป้องโลหะที่ดีแล้ว การได้รับอายุการใช้งานที่ยาวนานของการปกป้องนี้เป็นสิ่งสำคัญ การชุบสังกะสีจึงเหมาะอย่างยิ่ง นอกจากนี้สังกะสียังมีราคาไม่แพงอีกด้วย

ยังไงก็ตามจะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณคลุมร่างกายด้วยทองคำ? อย่างแรกเลย มันจะแพงมาก! 🙂 แม้ว่าทองคำจะกลายเป็นโลหะที่ถูกที่สุด แต่ก็ไม่สามารถทำได้ เนื่องจากจะทำให้ฮาร์ดแวร์ของเราเสียหาย

ท้ายที่สุดแล้วทองคำนั้นอยู่ห่างไกลจากเหล็กมากในชุดกิจกรรม (ไกลที่สุด) และหากมีรอยขีดข่วนเพียงเล็กน้อย เหล็กก็จะกลายเป็นกองสนิมที่ปกคลุมไปด้วยฟิล์มทองในไม่ช้า

ตัวรถสัมผัสกับการกัดกร่อนทั้งทางเคมีและไฟฟ้าเคมี แต่บทบาทหลักยังคงได้รับมอบหมายให้กับกระบวนการไฟฟ้าเคมี

ท้ายที่สุดแล้ว บอกตามตรงว่ามีคู่กัลวานิกจำนวนมากในตัวรถและรถเข็นขนาดเล็ก: สิ่งเหล่านี้คือรอยเชื่อมและหน้าสัมผัสของโลหะที่แตกต่างกันและมีสิ่งเจือปนแปลกปลอมในแผ่นรีด สิ่งที่ขาดหายไปคืออิเล็กโทรไลต์สำหรับ "เปิด" เซลล์กัลวานิกเหล่านี้

และอิเล็กโทรไลต์ก็หาได้ง่ายเช่นกัน - อย่างน้อยก็ความชื้นที่มีอยู่ในบรรยากาศ

นอกจากนี้ ภายใต้สภาวะการทำงานจริง การกัดกร่อนทั้งสองประเภทได้รับการปรับปรุงด้วยปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย เรามาพูดถึงประเด็นหลักโดยละเอียดกันดีกว่า

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการกัดกร่อนของตัวรถ

โลหะ: องค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมี

แน่นอนว่าหากตัวรถทำจากเหล็กบริสุทธิ์ทางเทคนิค ความต้านทานการกัดกร่อนของมันจะไร้ที่ติ แต่น่าเสียดายและอาจจะโชคดีที่มันเป็นไปไม่ได้ ประการแรกเหล็กดังกล่าวมีราคาแพงเกินไปสำหรับรถยนต์และประการที่สอง (และที่สำคัญกว่านั้น) มันไม่แข็งแรงพอ

อย่างไรก็ตาม อย่าพูดถึงอุดมคติอันสูงส่ง แต่กลับไปสู่สิ่งที่เรามี ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้า 08KP ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในรัสเซียในการปั๊มส่วนต่างๆ ของร่างกาย เมื่อตรวจดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ เหล็กชนิดนี้จะปรากฏดังนี้: เม็ดเล็กๆ ของเหล็กบริสุทธิ์ผสมกับเม็ดเหล็กคาร์ไบด์และสารอื่นๆ ที่เจือปนอยู่

ดังที่คุณอาจเดาได้ โครงสร้างดังกล่าวก่อให้เกิดเซลล์ไมโครกัลวานิกจำนวนมาก และทันทีที่อิเล็กโทรไลต์ปรากฏในระบบ การกัดกร่อนจะเริ่มทำลายล้างอย่างช้าๆ

สิ่งที่น่าสนใจคือกระบวนการกัดกร่อนของเหล็กจะถูกเร่งโดยการกระทำของสิ่งเจือปนที่มีกำมะถัน โดยปกติแล้วมันจะเข้าไปในเหล็กจากถ่านหินระหว่างการถลุงแร่จากเตาหลอมเหล็ก อย่างไรก็ตามในอดีตอันไกลโพ้นไม่ได้ถูกนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ไม่ใช่หิน แต่ถ่านซึ่งในทางปฏิบัติไม่มีกำมะถัน

ด้วยเหตุนี้เองที่ทำให้วัตถุโลหะในสมัยโบราณบางชิ้นแทบไม่ได้รับผลกระทบจากการกัดกร่อนตลอดประวัติศาสตร์ที่มีอายุหลายศตวรรษ ตัวอย่างเช่น ลองดูที่เสาเหล็กซึ่งตั้งอยู่ในลานของ Qutub Minar ในเดลี

มันยืนหยัดมาเป็นเวลา 1,600 (!) ปีแล้วและไม่ว่าจะเกิดอะไรขึ้นก็ตาม นอกจากความชื้นในอากาศต่ำในเดลีแล้ว สาเหตุหนึ่งที่ทำให้เหล็กอินเดียต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างน่าทึ่งก็คือปริมาณกำมะถันในโลหะต่ำ

ดังนั้นในการให้เหตุผลตามบรรทัดของ "เมื่อก่อนโลหะสะอาดกว่าและตัวเครื่องไม่เป็นสนิมเป็นเวลานาน" ยังคงมีความจริงอยู่บ้างและยังมีอีกมาก

แล้วทำไมสแตนเลสถึงไม่เป็นสนิมล่ะ? แต่เนื่องจากโครเมียมและนิกเกิลซึ่งใช้เป็นส่วนประกอบผสมของเหล็กเหล่านี้ จะอยู่เคียงข้างเหล็กในชุดแรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้า นอกจากนี้ เมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง จะเกิดฟิล์มออกไซด์ที่แข็งแกร่งบนพื้นผิว ปกป้องเหล็กจากการกัดกร่อนเพิ่มเติม

เหล็กโครเมียม-นิกเกิลเป็นเหล็กสเตนเลสทั่วไปส่วนใหญ่ แต่ก็มีสแตนเลสเกรดอื่นด้วย ตัวอย่างเช่น โลหะผสมสแตนเลสน้ำหนักเบาอาจมีอะลูมิเนียมหรือไทเทเนียม หากคุณเคยไปที่ศูนย์นิทรรศการ All-Russian คุณอาจเคยเห็นเสาโอเบลิสก์ "To the Conquerors of Space" ที่ด้านหน้าทางเข้า มันถูกบุด้วยแผ่นโลหะผสมไทเทเนียม และไม่มีสนิมแม้แต่จุดเดียวบนพื้นผิวมันวาว

เทคโนโลยีตัวถังโรงงาน

ความหนาของเหล็กแผ่นที่ใช้สร้างส่วนต่างๆ ของร่างกายของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลสมัยใหม่นั้น ตามกฎแล้วจะน้อยกว่า 1 มม. และในบางจุดของร่างกายความหนานี้ก็น้อยลงไปอีก

คุณลักษณะหนึ่งของกระบวนการปั๊มขึ้นรูปที่แผงตัวถัง และแท้จริงแล้วของการเสียรูปพลาสติกของโลหะ คือการเกิดความเค้นตกค้างที่ไม่ต้องการในระหว่างการเปลี่ยนรูป ความเค้นเหล่านี้ไม่สำคัญหากอุปกรณ์ปั๊มไม่ชำรุดและมีการปรับอัตราความเครียดอย่างถูกต้อง

มิฉะนั้น จะมีการวาง "ระเบิดเวลา" ไว้ในแผงตัวถัง: การจัดเรียงอะตอมในเม็ดผลึกจะเปลี่ยนไป ดังนั้นโลหะที่อยู่ในสภาวะความเค้นเชิงกลจึงกัดกร่อนรุนแรงกว่าในสถานะปกติ และโดยลักษณะเฉพาะ การทำลายของโลหะเกิดขึ้นอย่างแม่นยำในบริเวณที่ผิดรูป (ส่วนโค้ง รู) ซึ่งมีบทบาทเป็นขั้วบวก

นอกจากนี้เมื่อทำการเชื่อมและประกอบตัวถังที่โรงงานจะเกิดรอยแตกการทับซ้อนและโพรงจำนวนมากซึ่งมีสิ่งสกปรกและความชื้นสะสมอยู่ ไม่ต้องพูดถึงรอยเชื่อมซึ่งก่อตัวเป็นคู่กัลวานิกเดียวกันกับโลหะฐาน

อิทธิพลของสิ่งแวดล้อมระหว่างการทำงาน

สภาพแวดล้อมที่ใช้โครงสร้างโลหะ รวมถึงรถยนต์ มีความรุนแรงมากขึ้นทุกปี ในทศวรรษที่ผ่านมา ปริมาณซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และคาร์บอนในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่ารถยนต์ไม่ได้ถูกล้างด้วยน้ำเพียงอย่างเดียวอีกต่อไป แต่ล้างด้วยฝนกรด

เนื่องจากเรากำลังพูดถึงฝนกรด ลองกลับมาที่อนุกรมแรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าอีกครั้ง ผู้อ่านผู้สังเกตการณ์จะสังเกตเห็นว่ามีไฮโดรเจนรวมอยู่ด้วย คำถามที่สมเหตุสมผล: ทำไม? แต่เหตุผล: ตำแหน่งของโลหะแสดงให้เห็นว่าโลหะชนิดใดแทนที่ไฮโดรเจนจากสารละลายกรด และโลหะชนิดใดที่ไม่แทนที่ ตัวอย่างเช่น เหล็กตั้งอยู่ทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน ซึ่งหมายความว่ามันจะแทนที่มันจากสารละลายกรด ในขณะที่ทองแดงซึ่งอยู่ทางด้านขวามือ ไม่สามารถทำสิ่งนี้ได้อีกต่อไป

ตามมาด้วยว่าฝนกรดเป็นอันตรายต่อเหล็ก แต่ไม่ใช่สำหรับทองแดงบริสุทธิ์ แต่ไม่สามารถพูดเกี่ยวกับทองแดงและโลหะผสมที่มีทองแดงอื่นๆ ได้ เนื่องจากประกอบด้วยอลูมิเนียม ดีบุก และโลหะอื่นๆ ที่อยู่ในอนุกรมทางด้านซ้ายของไฮโดรเจน

มีการสังเกตและพิสูจน์แล้วว่าในเมืองใหญ่ร่างกายมีชีวิตอยู่น้อยลง ในเรื่องนี้ ข้อมูลจาก Swedish Corrosion Institute (SCI) เป็นสิ่งบ่งชี้ โดยระบุว่า:

• ในชนบทของสวีเดนอัตราการทำลายเหล็กคือ 8 ไมครอนต่อปีสังกะสี - 0.8 ไมครอนต่อปี
• สำหรับเมืองตัวเลขเหล่านี้อยู่ที่ 30 และ 5 ไมครอนต่อปี ตามลำดับ

สภาพอากาศที่รถใช้งานก็มีความสำคัญเช่นกัน ดังนั้นในสภาพอากาศทางทะเล การกัดกร่อนจึงมีฤทธิ์เป็นสองเท่าโดยประมาณ

ความชื้นและอุณหภูมิ

เราสามารถเข้าใจได้ว่าอิทธิพลของความชื้นที่มีต่อการกัดกร่อนนั้นยิ่งใหญ่เพียงใดโดยตัวอย่างของเสาเหล็กที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ในเดลี (โปรดจำไว้ว่าอากาศแห้งเป็นหนึ่งในสาเหตุของความต้านทานการกัดกร่อน)

มีข่าวลือว่าชาวต่างชาติคนหนึ่งตัดสินใจเปิดเผยความลับของเหล็กสเตนเลสนี้ และหักชิ้นส่วนเล็กๆ ออกจากเสา ลองนึกภาพความประหลาดใจของเขาที่ชิ้นส่วนนี้ปกคลุมไปด้วยสนิมขณะที่ยังอยู่บนเรือระหว่างทางจากอินเดีย ปรากฎว่าในอากาศทะเลชื้น เหล็กสเตนเลสของอินเดียกลับกลายเป็นสเตนเลสไม่มากนัก นอกจากนี้เสาที่คล้ายกันจากโกนารักษ์ซึ่งตั้งอยู่ใกล้ทะเลก็ได้รับผลกระทบจากการกัดกร่อนอย่างมาก

อัตราการกัดกร่อนที่ความชื้นสัมพัทธ์สูงถึง 65% ค่อนข้างต่ำ แต่เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นเกินค่าที่ระบุ การกัดกร่อนก็จะเร่งขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากที่ความชื้นดังกล่าวชั้นของความชื้นจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวโลหะ และยิ่งพื้นผิวเปียกนานเท่าใด การกัดกร่อนก็จะแพร่กระจายเร็วขึ้นเท่านั้น

นี่คือสาเหตุที่จุดโฟกัสหลักของการกัดกร่อนมักจะพบในช่องที่ซ่อนอยู่ของร่างกาย: พวกมันจะแห้งช้ากว่าส่วนที่เปิดอยู่มาก เป็นผลให้โซนนิ่งก่อตัวขึ้นในนั้น - สวรรค์ที่แท้จริงสำหรับการกัดกร่อน

อย่างไรก็ตาม การใช้สารเคมีเพื่อต่อสู้กับการกัดกร่อนของน้ำแข็งก็มีประโยชน์เช่นกัน เมื่อผสมกับหิมะและน้ำแข็งที่ละลายแล้ว เกลือละลายจะกลายเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่มีความเข้มข้นมากซึ่งสามารถทะลุทะลวงได้ทุกที่ รวมถึงเข้าไปในโพรงที่ซ่อนอยู่ด้วย

ในส่วนของอุณหภูมิ เรารู้อยู่แล้วว่าการเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้เกิดการกัดกร่อน ด้วยเหตุนี้จึงมักมีร่องรอยการกัดกร่อนบริเวณใกล้กับระบบไอเสียอยู่เสมอ

การเข้าถึงทางอากาศ

ถึงกระนั้นการกัดกร่อนนี้ก็เป็นสิ่งที่น่าสนใจ ถึงจะน่าสนใจแต่ก็ร้ายกาจเช่นกัน ตัวอย่างเช่น อย่าแปลกใจที่สายเคเบิลที่เป็นเหล็กมันเงาซึ่งดูเหมือนไม่มีการกัดกร่อนเลย อาจกลายเป็นสนิมภายในได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเข้าถึงอากาศไม่สม่ำเสมอ: ในสถานที่ที่ยากลำบาก ภัยคุกคามจากการกัดกร่อนมีมากขึ้น ในทฤษฎีการกัดกร่อน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเติมอากาศแบบต่าง

หลักการของการเติมอากาศที่แตกต่างกัน: การเข้าถึงอากาศที่ไม่สม่ำเสมอไปยังส่วนต่าง ๆ ของพื้นผิวโลหะทำให้เกิดการก่อตัวขององค์ประกอบกัลวานิก ในกรณีนี้ พื้นที่ที่ให้ออกซิเจนอย่างเข้มข้นยังคงไม่เป็นอันตราย ในขณะที่พื้นที่ที่ให้ออกซิเจนได้ไม่ดีเกิดการกัดกร่อน

ตัวอย่างที่เด่นชัด: หยดน้ำที่ตกลงบนพื้นผิวโลหะ พื้นที่ที่อยู่ใต้หยดและมีออกซิเจนไม่เพียงพอจึงมีบทบาทเป็นขั้วบวก โลหะในบริเวณนี้ถูกออกซิไดซ์และบทบาทของแคโทดจะเล่นโดยขอบของหยดซึ่งเข้าถึงอิทธิพลของออกซิเจนได้ง่ายกว่า เป็นผลให้เหล็กไฮดรอกไซด์ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาระหว่างเหล็ก ออกซิเจน และความชื้น เริ่มตกตะกอนที่ขอบของหยด

อย่างไรก็ตาม เหล็กไฮดรอกไซด์ (Fe 2 O 3 ·nH 2 O) คือสิ่งที่เราเรียกว่าสนิม พื้นผิวที่เป็นสนิม ต่างจากคราบบนพื้นผิวทองแดงหรือฟิล์มอะลูมิเนียมออกไซด์ ไม่ได้ป้องกันเหล็กจากการกัดกร่อนเพิ่มเติม ในตอนแรก สนิมจะมีโครงสร้างเป็นเจล แต่จะค่อยๆ ตกผลึก

การตกผลึกเริ่มต้นภายในชั้นสนิม ในขณะที่เปลือกด้านนอกของเจลซึ่งอยู่ในสถานะแห้งจะหลวมและเปราะบางมาก จะลอกออก และชั้นถัดไปของเหล็กจะถูกเปิดออก และต่อๆไปจนกว่าเหล็กจะถูกทำลายหมดหรือออกซิเจนและน้ำในระบบหมดไป

เมื่อกลับไปสู่หลักการของการเติมอากาศที่แตกต่างกันเราสามารถจินตนาการได้ว่ามีโอกาสกี่ครั้งในการพัฒนาการกัดกร่อนในบริเวณที่ซ่อนอยู่และมีการระบายอากาศไม่ดีของร่างกาย

พวกมันขึ้นสนิม... ทุกอย่าง!

อย่างที่พวกเขาพูดกันว่าสถิติรู้ทุกอย่าง ก่อนหน้านี้ เราได้กล่าวถึงศูนย์ต่อสู้กับการกัดกร่อนที่มีชื่อเสียงเช่น Swedish Corrosion Institute (SCI) ซึ่งเป็นหนึ่งในองค์กรที่น่าเชื่อถือที่สุดในสาขานี้

ทุก ๆ สองสามปี นักวิทยาศาสตร์ของสถาบันจะทำการศึกษาที่น่าสนใจ: พวกเขานำตัวถังของรถยนต์ที่ใช้งานได้ดี ตัด "ชิ้นส่วน" ที่เป็นที่ชื่นชอบมากที่สุดจากการกัดกร่อน (ส่วนของธรณีประตู ซุ้มล้อ ขอบประตู ฯลฯ ) และประเมิน ระดับความเสียหายจากการกัดกร่อน

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าในบรรดาตัวถังที่อยู่ระหว่างการศึกษานั้นมีทั้งแบบป้องกัน (ชุบสังกะสีและ/หรือป้องกันการกัดกร่อน) และตัวถังที่ไม่มีการป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติม (เพียงแค่ทาสีชิ้นส่วน)

ดังนั้น CHIC อ้างว่าการปกป้องตัวถังรถที่ดีที่สุดคือการผสมผสานระหว่าง "สังกะสีและสารป้องกันสนิม" เท่านั้น แต่ทางเลือกอื่นๆ ทั้งหมด รวมถึง "แค่ชุบสังกะสี" หรือ "แค่ป้องกันการกัดกร่อน" ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุนั้นถือว่าไม่ดี

การชุบสังกะสีไม่ใช่ยาครอบจักรวาล

ผู้เสนอที่จะปฏิเสธการบำบัดป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติมมักอ้างถึงการชุบสังกะสีของโรงงาน: พวกเขากล่าวว่ารถไม่ตกอยู่ในอันตรายจากการกัดกร่อนใด ๆ แต่ดังที่นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดนได้แสดงให้เห็นแล้ว สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงเลย

แท้จริงแล้วสังกะสีสามารถทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันที่เป็นอิสระได้ แต่เฉพาะบนพื้นผิวที่เรียบและเรียบเท่านั้น ซึ่งไม่อยู่ภายใต้การโจมตีทางกลด้วย และตามขอบ ขอบ ข้อต่อ รวมถึงสถานที่ที่สัมผัสกับทรายและหินเป็นประจำ การชุบสังกะสีจะเกิดการกัดกร่อน

นอกจากนี้รถยนต์บางคันไม่ได้มีโครงสังกะสีทั้งหมด ส่วนใหญ่แล้วมีเพียงสองสามแผงเท่านั้นที่เคลือบด้วยสังกะสี

เราต้องไม่ลืมว่าแม้ว่าสังกะสีจะปกป้องเหล็ก แต่ก็มีการใช้ในกระบวนการป้องกันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นความหนาของ “ชีลด์” สังกะสีจะค่อยๆ ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป

ตำนานเกี่ยวกับอายุการใช้งานที่ยืนยาวของตัวสังกะสีจะเป็นเรื่องจริงก็ต่อเมื่อสังกะสีกลายเป็นส่วนหนึ่งของอุปสรรคโดยรวม นอกเหนือจากการบำบัดการกัดกร่อนของตัวถังเพิ่มเติมเป็นประจำ

ถึงเวลาจบแล้ว แต่เรื่องของการกัดกร่อนยังไม่หมดสิ้น เราจะพูดถึงการต่อสู้ต่อไปในบทความต่อไปนี้ภายใต้หัวข้อ "การป้องกันการกัดกร่อน"

แนวคิดเรื่องความแข็งแกร่งมักเกี่ยวข้องกับโลหะ “ แข็งแกร่งดุจเหล็ก” - เราแต่ละคนเคยได้ยินวลีนี้มากกว่าหนึ่งครั้ง ในความเป็นจริง ภายใต้อิทธิพลทางเคมีของสภาพแวดล้อมภายนอก โลหะสามารถออกซิไดซ์และทำลายได้

คำว่า "การกัดกร่อน" มาจากภาษาละติน "corrodere" - เพื่อกัดกร่อน แต่ไม่เพียงแต่โลหะเท่านั้นที่ไวต่อการกัดกร่อน พลาสติก โพลีเมอร์ ไม้ และแม้แต่หินก็ไวต่อการกัดกร่อนเช่นกัน

การกัดกร่อนเป็นผลมาจากการสัมผัสสารเคมีกับสิ่งแวดล้อม ผลจากการกัดกร่อนทำให้โลหะถูกทำลายได้เอง แน่นอนว่าโลหะสามารถถูกทำลายได้ภายใต้อิทธิพลของการกระแทกทางกายภาพ กระบวนการดังกล่าวเรียกว่าการสึกหรอ การเสื่อมสภาพ การสึกกร่อน

แม้ว่าโพลีเมอร์ เซรามิก และแก้วจะใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน แต่บทบาทของโลหะในชีวิตมนุษย์ยังคงมีความสำคัญมาก

เราพบกับการกัดกร่อนของโลหะบ่อยมาก เหล็กที่เป็นสนิมเป็นผลมาจากการกัดกร่อน ต้องบอกว่าโลหะหลายชนิดสามารถสึกกร่อนได้ มีแต่สนิมเหล็กเท่านั้น

จะเกิดอะไรขึ้นกับโลหะระหว่างการกัดกร่อนจากมุมมองทางเคมี?

การกัดกร่อนของสารเคมี

ชั้นผิวของโลหะมีปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ ส่งผลให้เกิดฟิล์มออกไซด์ขึ้น ฟิล์มที่มีความแข็งแรงต่างกันจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะชนิดต่างๆ ดังนั้นอลูมิเนียมและสังกะสีจึงสร้างฟิล์มที่แข็งแรงเมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ซึ่งช่วยป้องกันการกัดกร่อนของโลหะเหล่านี้ต่อไป ฟิล์มป้องกันของอลูมิเนียมคืออลูมิเนียมออกไซด์ Al 2 O 3 ออกซิเจนและน้ำไม่สามารถทะลุผ่านได้ ตัวอย่างเช่น ในกาต้มน้ำอลูมิเนียม น้ำเดือดจะไม่ส่งผลกระทบต่อโลหะ

แต่โลหะบางชนิดและสารประกอบของพวกมันจะเกิดเป็นฟิล์มหลวม หากคุณตัดโลหะโซเดียมออก คุณจะเห็นฟิล์มที่มีรอยแตกปรากฏขึ้นบนพื้นผิว ฟิล์มดังกล่าวจะช่วยให้ออกซิเจนในอากาศ ไอน้ำ และสารอื่น ๆ ผ่านลงสู่พื้นผิวได้อย่างอิสระ การกัดกร่อนของโซเดียมจะดำเนินต่อไป

การกัดกร่อนของสารเคมีคือปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างโลหะกับสภาพแวดล้อมภายนอก ซึ่งส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของโลหะและการฟื้นฟูสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

แต่สภาพแวดล้อมภายนอกไม่เพียงแต่ประกอบด้วยออกซิเจนและไอน้ำเท่านั้น ออกไซด์ของไนโตรเจน ซัลเฟอร์ และคาร์บอนพบได้ในอากาศ ส่วนเกลือและก๊าซที่ละลายในน้ำสามารถพบได้ในน้ำ และกระบวนการกัดกร่อนเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างซับซ้อน โลหะต่างชนิดกันสึกกร่อนต่างกัน ตัวอย่างเช่น บรอนซ์เคลือบด้วยคอปเปอร์ซัลเฟต (CuOH) 2 SO 4 ซึ่งดูเหมือนใยแมงมุมสีเขียว

การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้าไม่ใช่สารเคมี เรียกว่าเคมีไฟฟ้า

ทำไมเหล็กถึงเกิดสนิม?

ทำไมเหล็กถึงยังเป็นสนิม?

ในระหว่างกระบวนการกัดกร่อน โลหะจะออกซิไดซ์และเปลี่ยนเป็นออกไซด์

สมการอย่างง่ายสำหรับการกัดกร่อนของเหล็กมีลักษณะดังนี้:

4เฟ + 3O 2 + 2H 2 O = 2Fe 2 O 3 H 2 O

2Fe 2 O 3 ·H 2 O - เหล็กออกไซด์ไฮเดรตหรือเหล็กไฮดรอกไซด์ นี่คือสนิม

ดังที่เห็นได้จากสมการปฏิกิริยา สนิมจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของเหล็กหากทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในน้ำหรือในอากาศชื้น เหล็กไม่เป็นสนิมในที่แห้ง พื้นผิวของสนิมไม่ได้ปกป้องเหล็กจากการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม ดังนั้นในที่สุดเหล็กก็จะกลายเป็นสนิมโดยสิ้นเชิง สนิมเป็นชื่อที่กำหนดให้กับการกัดกร่อนของเหล็กและโลหะผสม

การกัดกร่อนของสารเคมีอาจเป็นการกัดกร่อนของก๊าซและการกัดกร่อนในของเหลวที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์

ประเภทของการกัดกร่อนของสารเคมี

การกัดกร่อนของแก๊สเป็นกระบวนการทำลายพื้นผิวโลหะภายใต้อิทธิพลของก๊าซที่อุณหภูมิสูง การกัดกร่อนเป็นที่รู้จักกันเป็นอย่างดีเมื่อโลหะสัมผัสกับออกซิเจน

การกัดกร่อนทางเคมีของโลหะและสารประกอบสามารถเกิดขึ้นได้ในของเหลวที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ ของเหลวที่ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ - ฟีนอล เบนซิน แอลกอฮอล์ น้ำมันก๊าด ปิโตรเลียม น้ำมันเบนซิน คลอโรฟอร์ม ซัลเฟอร์หลอมเหลว โบรมีนเหลว และอื่นๆ ของเหลวดังกล่าวไม่นำไฟฟ้า ในรูปแบบบริสุทธิ์ ไม่มีสิ่งเจือปนและไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะ แต่ถ้ามีสิ่งเจือปนเข้าไปโลหะในของเหลวดังกล่าวก็เริ่มเกิดการกัดกร่อนทางเคมี

เพื่อปกป้องโครงสร้างโลหะจากการกัดกร่อนของสารเคมี จึงมีการเคลือบพื้นผิวซึ่งจะช่วยป้องกันผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

หากทิ้งวัตถุที่เป็นเหล็กไว้ในที่ชื้นและชื้นเป็นเวลาหลายวัน วัตถุนั้นจะกลายเป็นสนิมราวกับว่าถูกทาสีด้วยสีแดง

สนิมคืออะไร? เหตุใดจึงก่อตัวบนวัตถุที่เป็นเหล็กและเหล็กกล้า? สนิมคือเหล็กออกไซด์ เกิดจากการ "เผาไหม้" ของเหล็กเมื่อรวมกับออกซิเจนที่ละลายในน้ำ

ซึ่งหมายความว่าหากไม่มีความชื้นและน้ำในอากาศ จะไม่มีออกซิเจนละลายในน้ำเลย และไม่เกิดสนิม

หากมีฝนตกกระทบพื้นผิวเหล็กมันวาว ฝนจะยังคงโปร่งใสในช่วงเวลาสั้นๆ เหล็กและออกซิเจนในน้ำเริ่มทำปฏิกิริยากันและก่อตัวเป็นออกไซด์ ซึ่งก็คือสนิมภายในหยด น้ำเปลี่ยนเป็นสีแดงและมีสนิมลอยอยู่ในน้ำในรูปของอนุภาคขนาดเล็ก เมื่อหยดระเหยออกไป สนิมก็จะยังคงอยู่ ก่อตัวเป็นชั้นสีแดงบนพื้นผิวของเหล็ก

หากสนิมปรากฏขึ้นแล้ว มันจะเติบโตในอากาศแห้ง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากคราบสนิมที่มีรูพรุนดูดซับความชื้นในอากาศ - มันดึงดูดและกักเก็บเอาไว้ ด้วยเหตุนี้การป้องกันสนิมจึงง่ายกว่าการหยุดทันทีที่ปรากฏ ปัญหาการป้องกันสนิมมีความสำคัญมากเนื่องจากผลิตภัณฑ์เหล็กและเหล็กกล้าจะต้องเก็บไว้เป็นเวลานาน บางครั้งก็ถูกเคลือบด้วยชั้นสีหรือพลาสติก คุณจะทำอย่างไรเพื่อป้องกันไม่ให้เรือรบเกิดสนิมเมื่อไม่ได้ใช้งาน? ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยความช่วยเหลือของตัวดูดซับความชื้น กลไกดังกล่าวจะแทนที่อากาศชื้นในช่องด้วยอากาศแห้ง สนิมไม่สามารถปรากฏในสภาวะเช่นนี้ได้!

การกัดกร่อนของโลหะเป็นสาเหตุอย่างกว้างขวางของการเสื่อมสภาพของชิ้นส่วนโลหะต่างๆ การกัดกร่อนของโลหะ (หรือการเกิดสนิม) คือการทำลายของโลหะภายใต้อิทธิพลของปัจจัยทางกายภาพและเคมี ปัจจัยที่ทำให้เกิดการกัดกร่อน ได้แก่ การตกตะกอนตามธรรมชาติ น้ำ อุณหภูมิ อากาศ ด่างและกรดต่างๆ เป็นต้น

1

การกัดกร่อนของโลหะกำลังกลายเป็นปัญหาร้ายแรงในการก่อสร้าง ที่บ้าน และในการผลิต บ่อยครั้งที่นักออกแบบให้การปกป้องพื้นผิวโลหะจากสนิม แต่บางครั้งสนิมก็เกิดขึ้นบนพื้นผิวที่ไม่มีการป้องกันและบนชิ้นส่วนที่ได้รับการดูแลเป็นพิเศษ

โลหะผสมเป็นพื้นฐานของชีวิตมนุษย์ โลหะผสมล้อมรอบเขาเกือบทุกที่ ทั้งที่บ้าน ที่ทำงาน และในยามว่าง ผู้คนไม่ได้สังเกตเห็นสิ่งของและชิ้นส่วนที่เป็นโลหะเสมอไป แต่พวกเขาจะติดตามสิ่งเหล่านั้นอยู่ตลอดเวลา โลหะผสมและโลหะบริสุทธิ์หลายชนิดเป็นสารที่ผลิตมากที่สุดในโลกของเรา อุตสาหกรรมสมัยใหม่ผลิตโลหะผสมหลายชนิดมากกว่าวัสดุอื่นๆ ถึง 20 เท่า (โดยน้ำหนัก) แม้ว่าโลหะจะถือเป็นสสารที่แข็งแกร่งที่สุดในโลก แต่ก็สามารถสลายตัวและสูญเสียคุณสมบัติผ่านกระบวนการเกิดสนิมได้ ภายใต้อิทธิพลของน้ำอากาศและปัจจัยอื่น ๆ กระบวนการออกซิเดชั่นของโลหะเกิดขึ้นซึ่งเรียกว่าการกัดกร่อน แม้ว่าไม่เพียงแต่โลหะเท่านั้น แต่หินยังสามารถสึกกร่อนได้ แต่กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับโลหะโดยเฉพาะจะกล่าวถึงด้านล่าง ควรให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าโลหะผสมหรือโลหะบางชนิดไวต่อการกัดกร่อนมากกว่าโลหะชนิดอื่น นี่เป็นเพราะความเร็วของกระบวนการออกซิเดชั่น

กระบวนการออกซิเดชั่นของโลหะ

สารที่พบมากที่สุดในโลหะผสมคือเหล็ก การกัดกร่อนของเหล็กอธิบายได้ด้วยสมการทางเคมีต่อไปนี้: 3O 2 +2H 2 O+4Fe=2Fe 2 O 3 H 2 O ผลลัพธ์ของเหล็กออกไซด์คือสนิมแดงที่ทำให้วัตถุเสียหาย แต่ลองดูประเภทของการกัดกร่อน:

1. การกัดกร่อนของไฮโดรเจน ในทางปฏิบัติแล้วจะไม่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลหะ (แม้ว่าในทางทฤษฎีจะเป็นไปได้ก็ตาม) ในเรื่องนี้จะไม่ขออธิบาย
2. การกัดกร่อนของออกซิเจน คล้ายกับไฮโดรเจน
3. เคมี. ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเนื่องจากอิทธิพลของโลหะกับปัจจัยบางอย่าง (เช่นอากาศ 3O 2 +4Fe = 2Fe 2 O 3) และเกิดขึ้นโดยไม่มีการก่อตัวของกระบวนการเคมีไฟฟ้า ดังนั้นหลังจากสัมผัสกับออกซิเจน ฟิล์มออกไซด์จะปรากฏขึ้นบนพื้นผิว สำหรับโลหะบางชนิด ฟิล์มชนิดนี้ค่อนข้างแข็งแรงและไม่เพียงแต่ปกป้ององค์ประกอบจากกระบวนการทำลายล้างเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความแข็งแรงด้วย (เช่น อลูมิเนียมหรือสังกะสี) บนโลหะบางชนิด ฟิล์มดังกล่าวจะลอก (ทำลาย) อย่างรวดเร็ว เช่น โซเดียมหรือโพแทสเซียม และโลหะส่วนใหญ่จะเสื่อมสภาพค่อนข้างช้า (เหล็ก เหล็กหล่อ ฯลฯ) ตัวอย่างเช่น การกัดกร่อนเกิดขึ้นในเหล็กหล่อ เป็นต้น บ่อยครั้งที่การเกิดสนิมเกิดขึ้นเมื่อโลหะผสมสัมผัสกับซัลเฟอร์ ออกซิเจน หรือคลอรีน เนื่องจากการกัดกร่อนของสารเคมี หัวฉีด ข้อต่อ ฯลฯ ทำให้เกิดสนิม
4. การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าของเหล็ก การเกิดสนิมประเภทนี้เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีการนำไฟฟ้า (ตัวนำ) เวลาในการทำลายของวัสดุที่แตกต่างกันในระหว่างปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าจะแตกต่างกัน ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าจะสังเกตได้ในกรณีที่สัมผัสกันระหว่างโลหะซึ่งอยู่ห่างจากความตึงเครียดชุดหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากเหล็กมีการบัดกรี/ยึดด้วยทองแดง เมื่อน้ำกระทบจุดเชื่อมต่อ ชิ้นส่วนทองแดงจะเป็นแคโทด และเหล็กจะเป็นขั้วบวก (แต่ละจุดมีศักย์ไฟฟ้าของตัวเอง) ความเร็วของกระบวนการดังกล่าวขึ้นอยู่กับปริมาณและองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ เพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้น จำเป็นต้องมีโลหะ 2 ชนิดที่แตกต่างกันและมีตัวกลางที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ในกรณีนี้การทำลายโลหะผสมจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของกระแสไฟฟ้า ยิ่งกระแสน้ำมากเท่าไร ปฏิกิริยาก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น ยิ่งปฏิกิริยาเร็วเท่าไร การทำลายล้างก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น ในบางกรณี สิ่งเจือปนของโลหะผสมทำหน้าที่เป็นแคโทด

การกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าของเหล็ก

นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าชนิดย่อยที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดสนิม (เราจะไม่อธิบาย แต่จะแสดงรายการเท่านั้น): ใต้ดิน, บรรยากาศ, ก๊าซที่มีการแช่ประเภทต่าง ๆ , ต่อเนื่อง, การสัมผัส, เกิดจากแรงเสียดทาน ฯลฯ ชนิดย่อยทั้งหมดสามารถจำแนกได้ว่าเป็นสนิมเคมีหรือไฟฟ้าเคมี

2

การกัดกร่อนของโครงสร้างเสริมและโครงสร้างรอยเชื่อมมักเกิดขึ้นระหว่างการก่อสร้าง การกัดกร่อนมักเกิดขึ้นเนื่องจากการไม่ปฏิบัติตามกฎการจัดเก็บวัสดุหรือความล้มเหลวในการประมวลผลแท่ง การกัดกร่อนของเหล็กเสริมค่อนข้างอันตรายเนื่องจากการเสริมแรงถูกวางเพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับโครงสร้างและผลที่ตามมาของการทำลายแท่งทำให้เกิดการพังทลายลงได้ การกัดกร่อนของรอยเชื่อมมีอันตรายไม่น้อยไปกว่าการกัดกร่อนของเหล็กเสริม นอกจากนี้ยังจะทำให้ตะเข็บอ่อนตัวลงอย่างมากและอาจนำไปสู่การฉีกขาดได้ มีตัวอย่างมากมายที่สนิมบนโครงสร้างพลังงานนำไปสู่การพังทลายของสถานที่

กรณีทั่วไปอื่นๆ ของการเกิดสนิมในชีวิตประจำวัน ได้แก่ ความเสียหายต่อเครื่องมือในครัวเรือน (มีด ช้อนส้อม เครื่องมือ) ความเสียหายต่อโครงสร้างโลหะ ความเสียหายต่อยานพาหนะ (ทั้งทางบก อากาศ และทางน้ำ) เป็นต้น

บางทีสิ่งที่ขึ้นสนิมที่พบบ่อยที่สุดคือกุญแจ มีด และเครื่องมือ สิ่งของทั้งหมดเหล่านี้อาจเกิดสนิมได้เนื่องจากการเสียดสีจะทำให้ชั้นเคลือบป้องกันหลุดออกไป ซึ่งเผยให้เห็นฐาน

ฐานอยู่ภายใต้กระบวนการทำลายเนื่องจากการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (โดยเฉพาะมีดและเครื่องมือ)

การทำลายล้างเนื่องจากการสัมผัสกับสื่อที่ก้าวร้าว

อย่างไรก็ตาม การทำลายสิ่งต่าง ๆ ที่มักใช้ในชีวิตประจำวันสามารถสังเกตได้เกือบทุกที่และสม่ำเสมอ ในขณะเดียวกัน วัตถุหรือโครงสร้างโลหะบางชนิดก็อาจเป็นสนิมได้นานหลายสิบปีและจะทำหน้าที่ได้อย่างเหมาะสม ตัวอย่างเช่น เลื่อยเลือยตัดโลหะซึ่งมักใช้เลื่อยท่อนไม้และทิ้งไว้ในโรงเรือนเป็นเวลาหนึ่งเดือน จะเกิดสนิมอย่างรวดเร็วและอาจแตกหักระหว่างการทำงาน และเสาที่มีป้ายบอกทางสามารถยืนได้เป็นสิบปีหรือมากกว่านั้นและเป็นสนิมและไม่ ทรุด.

ดังนั้นสิ่งของที่เป็นโลหะทั้งหมดควรได้รับการปกป้องจากการกัดกร่อน การป้องกันมีหลายวิธี แต่ทั้งหมดเป็นสารเคมี การเลือกการป้องกันดังกล่าวขึ้นอยู่กับประเภทของพื้นผิวและปัจจัยการทำลายล้างที่กระทำต่อมัน

ในการทำเช่นนี้ พื้นผิวจะถูกทำความสะอาดจากสิ่งสกปรกและฝุ่นอย่างทั่วถึง เพื่อลดโอกาสที่สารเคลือบป้องกันจะไม่ถึงพื้นผิว จากนั้นจึงขจัดคราบไขมัน (สำหรับโลหะผสมหรือโลหะบางประเภทและสำหรับการเคลือบป้องกันบางชนิดจำเป็น) หลังจากนั้นจึงทาชั้นป้องกัน ส่วนใหญ่แล้วการป้องกันทำได้ด้วยสีและสารเคลือบเงา ขึ้นอยู่กับโลหะและปัจจัยต่างๆ จะใช้สารเคลือบเงา สีและไพรเมอร์ที่แตกต่างกัน

อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้ชั้นป้องกันบาง ๆ ของวัสดุอื่น โดยทั่วไปมักใช้วิธีนี้ในการผลิต (เช่น การชุบสังกะสี) เป็นผลให้ผู้บริโภคไม่จำเป็นต้องทำอะไรเลยหลังจากซื้อสินค้า

การทาชั้นป้องกันบางๆ

อีกทางเลือกหนึ่งคือการสร้างโลหะผสมพิเศษที่ไม่ออกซิไดซ์ (เช่น สแตนเลส) แต่ไม่รับประกันการป้องกัน 100% ยิ่งกว่านั้น บางสิ่งที่ทำจากวัสดุดังกล่าวจะออกซิไดซ์

พารามิเตอร์ที่สำคัญของชั้นป้องกันคือความหนา อายุการใช้งาน และอัตราการทำลายภายใต้อิทธิพลที่ไม่พึงประสงค์ เมื่อใช้การเคลือบป้องกัน จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องปรับให้เข้ากับความหนาของชั้นที่อนุญาตได้อย่างแม่นยำ โดยปกติแล้วผู้ผลิตสีและสารเคลือบเงาจะระบุไว้บนบรรจุภัณฑ์ ดังนั้น หากชั้นมีขนาดใหญ่กว่าค่าสูงสุดที่อนุญาต จะทำให้เกิดการสิ้นเปลืองสารเคลือบเงา (สี) มากเกินไป และชั้นอาจถูกทำลายภายใต้ความเค้นเชิงกลที่รุนแรง ชั้นที่บางกว่าอาจสึกหรอและทำให้ระยะเวลาการป้องกันของฐานสั้นลง

วัสดุป้องกันที่เลือกอย่างถูกต้องและนำไปใช้กับพื้นผิวอย่างถูกต้องรับประกัน 80% ว่าชิ้นส่วนจะไม่ถูกกัดกร่อน

3

หลายๆ คนในชีวิตประจำวันไม่คิดว่าจะปกป้องสิ่งของของตนจากข้าวไรย์ได้อย่างไร และพวกเขาก็ประสบปัญหาในรูปแบบของสิ่งของที่เสียหาย จะแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างไร?

การขจัดสนิมออกจากชิ้นส่วน

ในการคืนสภาพสิ่งของหรือชิ้นส่วนจากสนิม ขั้นตอนแรกคือการขจัดสารเคลือบสีแดงทั้งหมดออกสู่พื้นผิวที่สะอาด สามารถลบออกได้ด้วยกระดาษทราย ตะไบ หรือสารรีเอเจนต์เข้มข้น (กรดหรือด่าง) แต่เครื่องดื่มอย่างโคคา-โคล่ามีชื่อเสียงเป็นพิเศษในเรื่องนี้ ในการทำเช่นนี้รายการจะถูกจุ่มลงในภาชนะที่มีของเหลวมหัศจรรย์อย่างสมบูรณ์และทิ้งไว้ระยะหนึ่ง (จากหลายชั่วโมงถึงหลายวัน - เวลาขึ้นอยู่กับรายการและพื้นที่ที่เสียหาย)

จุดแดงบนผลิตภัณฑ์เหล็ก

จากข้อมูลของสหประชาชาติ แต่ละประเทศสูญเสียผลิตภัณฑ์มวลรวมประชาชาติไป 0.5 ถึง 7-8% ต่อปีอันเนื่องมาจากการกัดกร่อน ความขัดแย้งก็คือประเทศที่พัฒนาน้อยกว่าสูญเสียน้อยกว่าประเทศที่พัฒนาแล้ว และ 30% ของผลิตภัณฑ์เหล็กทั้งหมดที่ผลิตบนโลกนี้ถูกนำมาใช้เพื่อทดแทนเหล็กที่เป็นสนิม ดังนั้นจึงขอแนะนำอย่างยิ่งให้คุณดำเนินการกับปัญหานี้อย่างจริงจัง

สถาบันการศึกษาเทศบาล โรงเรียนมัธยมในหมู่บ้าน Novopavlovka

เขต Petrovsk-Zabaikalsky ภูมิภาค Transbaikal

งานวิจัยในหัวข้อ:

ทำไมน้ำถึงเป็นสนิม?

งานนี้เสร็จสิ้นโดยนักเรียนชั้น 2-A

อิโอนินสกี้ มิทรี

หมู่บ้านโนโวปาฟโลฟกา

การแนะนำ
ส่วนทางทฤษฎี
สนิมคืออะไร
บทบาทของโลหะในชีวิตมนุษย์
ส่วนการปฏิบัติ
การทดลอง 1. “โลหะในน้ำชนิดใดเกิดสนิมได้เร็วที่สุด?”
การทดลอง 2. “โลหะขึ้นสนิมได้เร็วที่สุดในสภาพแวดล้อมใด”
ประสบการณ์ 3. “โลหะชนิดต่างๆ ต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างไร”
บทสรุป
รายการอ้างอิงที่ใช้

การแนะนำ

ฉันสังเกตเห็นว่าหากน้ำจากบ่อไม่ถูกสูบออกเป็นระยะเวลาหนึ่ง น้ำจะกลายเป็นสีเหลือง ฉันสงสัยว่าทำไมน้ำถึงเปลี่ยนเป็นสีเหลือง? ฉันเรียนรู้จากพ่อว่ามันเป็นสนิม

เป้าหมายของการทำงาน: ค้นหาสาเหตุที่ทำให้เกิดสนิมบนเหล็ก สารละลายชนิดใดที่ทำให้เกิดสนิม และค้นหาวิธีการป้องกันสนิม

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ จำเป็นต้องแก้ปัญหาหลายประการ งาน:

· ค้นหาว่าสนิมคืออะไรและทำไมจึงเกิดขึ้น (ตามทฤษฎี)

· จากประสบการณ์ ทำให้เกิดสนิมบนตะปูเหล็กในสภาพแวดล้อมต่างๆ ที่บ้าน

· วิเคราะห์และเปรียบเทียบผลการสังเกตของการทดลองนี้และสรุปผล

วัตถุประสงค์ของการศึกษา: ตะปูเหล็กในหลอดทดลองพร้อมน้ำยาต่างๆ

วิธีการวิจัย:

· การศึกษาวรรณกรรม

· การสังเกต;

· การวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับ

·ลักษณะทั่วไป

ฉันกำลังผลักดัน สมมติฐาน:เหล็กถูกทำลายนั่นคือสนิมไม่ว่าด้วยวิธีใดก็ตาม

ในการทำวิจัยนี้ Lyudmila Sergeevna ครูของฉันและฉันศึกษาวรรณกรรมเฉพาะทาง (ผู้เขียนมีรายชื่ออยู่ในรายการข้อมูลอ้างอิง) ด้วยการมีส่วนร่วมของครอบครัว ฉันทำการทดลอง สังเกต วิเคราะห์ และสรุปผล

เนื้อหาหลัก

ส่วนทางทฤษฎี

สนิมคืออะไร

ตอนแรกฉันอ่านในพจนานุกรมอธิบายของ Ozhegov สนิมคืออะไร?

สนิม, - s, f.

1. สารเคลือบสีน้ำตาลแดงบนเหล็ก เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและนำไปสู่การทำลายของโลหะ รวมถึงเป็นรอยบนบางสิ่ง จากการจู่โจมดังกล่าว r บางอย่างปรากฏในจิตวิญญาณของฉัน(แปลว่า: มีฤทธิ์กัดกร่อน, ทรมาน)

2.ฟิล์มสีน้ำตาลบนน้ำพรุ

JPG" width="252" height="237">

สนิมเกิดขึ้นเมื่อบรรยากาศมีปฏิกิริยากับเหล็ก กระบวนการก่อตัวของมันเรียกว่าการเกิดสนิมหรือการกัดกร่อน การกัดกร่อนคือการทำลายโลหะที่เกิดขึ้นเองอันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม กระบวนการเกิดสนิมของเหล็กเริ่มต้นเมื่อมีความชื้นในอากาศเท่านั้น เมื่อหยดน้ำกระทบพื้นผิวของผลิตภัณฑ์เหล็ก หลังจากนั้นสักครู่หนึ่ง คุณจะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของสีได้ หยดจะมีเมฆมากและค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล สิ่งนี้บ่งบอกถึงการปรากฏตัวของผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อนของเหล็ก ณ จุดที่น้ำสัมผัสกับพื้นผิว

บทบาทของโลหะในชีวิตมนุษย์

โลหะถูกนำมาใช้ทุกที่ในชีวิตประจำวัน เราอาศัยอยู่ในโลกแห่งโลหะ ที่บ้าน บนถนน บนรถบัส วัตถุที่เป็นโลหะล้อมรอบเราทุกที่ เราไม่สามารถจินตนาการถึงชีวิตของเราหากไม่มีพวกเขา

เหล็ก– องค์ประกอบทางเคมี โลหะสีเงินขาว ในรูปแบบบริสุทธิ์นั้นไม่ได้ใช้งานจริงเนื่องจากมีความแข็งแรงต่ำ ตามกฎแล้วจะใช้โลหะผสมที่มีธาตุเหล็ก - เหล็กกล้าและเหล็กหล่อ

เหล็กนี่คือโลหะผสมเหล็กประเภทที่สำคัญที่สุด มันแตกต่างจากเหล็กบริสุทธิ์ตรงที่มีปริมาณคาร์บอนซึ่งน้อยกว่า 2% แต่การเติมเข้าไปเพียงเล็กน้อยนี้เองที่ทำให้โลหะผสมมีความแข็งแบบที่เหล็กไม่มี ระดับการพัฒนาทางเทคนิคและเศรษฐกิจของรัฐขึ้นอยู่กับปริมาณเหล็กที่ผลิตในประเทศต่อหัวอย่างมาก

อลูมิเนียมใช้ในการก่อสร้างเครื่องบินเนื่องจากมีความแข็งแรงและน้ำหนักเบามาก อลูมิเนียมไม่กลัวความชื้นและไม่เกิดสนิมซึ่งแตกต่างจากเหล็กดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่ทำจากอลูมิเนียมจึงไม่จำเป็นต้องเคลือบป้องกัน

สังกะสีทำหน้าที่เป็นสารเติมแต่งให้กับทองแดง แต่มักใช้ในรูปแบบบริสุทธิ์ สังกะสีมีคุณสมบัติในการหล่อที่ดี ดังนั้นจึงมีการหล่อชิ้นส่วนสำหรับเครื่องจักรต่างๆ เรามักจะสังเกตเห็นโลหะสีฟ้าอมขาวซึ่งมีลวดลายจุดด่างดำอันเป็นเอกลักษณ์บนรางน้ำและถังโลหะแบบใหม่ ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดนี้ทำจากเหล็กที่เรียกว่าหลังคา - เหล็กแผ่นอ่อนเคลือบด้วยสังกะสีบาง ๆ ช่วยปกป้องโลหะฐานจากสนิม เหล็กดังกล่าวเรียกว่าสังกะสี

ทองแดงมันมีความเหนียวมากและนำกระแสไฟฟ้าได้ดีกว่าโลหะอื่นๆ (ยกเว้นเงินอันมีค่า) คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้สามารถนำไปใช้กับสายไฟฟ้าได้ ที่นี่ถือเป็นโลหะอันดับหนึ่ง

เงิน. โรงหล่อ ช่างตีเหล็ก และช่างอัญมณีในสมัยโบราณต่างให้ความสำคัญกับโลหะนี้เนื่องจากความนุ่มนวลและความยืดหยุ่นในการแปรรูป ตั้งแต่สมัยกรีกโบราณจนถึงต้นศตวรรษนี้ เงินที่ขุดได้ส่วนใหญ่ถูกนำมาใช้สำหรับการทำเหรียญกษาปณ์ และส่วนที่เหลือสำหรับการผลิตเครื่องประดับ มีดและจาน ทุกวันนี้ เงินยังมีคุณค่าจากการที่นำกระแสไฟฟ้าได้ดีกว่าโลหะใดๆ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า เงินจำนวนมากนำไปใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ แต่มีการใช้เงินจำนวนมากในการผลิตวัสดุภาพถ่ายและฟิล์ม โลหะมีข้อดีอีกอย่างหนึ่ง นั่นคือ ฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคได้ ดังนั้นจึงมีการเตรียมยาบนพื้นฐานของมันซึ่งใช้ในการล้างบาดแผลที่เป็นหนองเพื่อรักษาบาดแผลเล็ก ๆ จึงมีการใช้กระดาษฆ่าเชื้อที่ชุบด้วยสารประกอบเงินกับร่างกาย เงินยังใช้ในโรงงานกระจกด้วย

โลหะผสมที่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบหลักจะได้รับผลกระทบจากการกัดกร่อนมากที่สุด “สนิมกินเหล็ก” เป็นสุภาษิตโบราณแต่ถูกต้อง โลหะที่ขุดได้ประมาณ 10% จะสูญเสียไปอย่างถาวร การกัดกร่อนตามมาด้วยการกัดเซาะ - การทำลายผลิตภัณฑ์โลหะ หลังจากนั้นโลหะก็ไม่เหมาะสมอีกต่อไป อย่างไรก็ตาม โลหะ 2/3 กลับคืนสู่การผลิตหลังจากการหลอมใหม่ในเตาเผาแบบเปิด ด้วยเหตุนี้การรวบรวมเศษโลหะจึงเป็นเรื่องสำคัญ

ฉันตัดสินใจทำการทดลองกับตะปูเหล็กโดยวางไว้ในสภาพแวดล้อมต่างๆ

ส่วนการปฏิบัติ

ประสบการณ์ 1. “โลหะในน้ำชนิดใดเกิดสนิมได้เร็วที่สุด?”

วัตถุประสงค์ของประสบการณ์: ค้นหาว่าเหล็กน้ำชนิดใดขึ้นสนิมเร็วที่สุด

ฉันนำน้ำจากแหล่งน้ำ 4 แห่ง (จากบ่อน้ำ จากแม่น้ำ กลั่นจากหิมะ) แล้วใส่ตะปูเหล็กที่เหมือนกันเข้าไป หม้อน้ำก็อยู่ในสภาพเดียวกัน หลังจากผ่านไป 2 วัน น้ำก็เปลี่ยนเป็นสีเหลือง หลังจากผ่านไปหนึ่งสัปดาห์ สนิมก็ปรากฏบนเล็บ หลังจากผ่านไปหนึ่งเดือน ชั้นของสนิมก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก สนิมเกิดขึ้นบนตะปูทั้งหมดไม่ว่าจะอยู่ในแหล่งน้ำใดก็ตาม

	น้ำดี	น้ำจากแม่น้ำ	น้ำกลั่น
	ใส่เล็บลงไปในน้ำ
	น้ำเปลี่ยนเป็นสีเหลืองแล้ว	น้ำเปลี่ยนเป็นสีเหลืองแล้ว	น้ำเปลี่ยนเป็นสีเหลืองแล้ว	น้ำเปลี่ยนเป็นสีเหลืองแล้ว
	มีสนิมที่เล็บ	มีสนิมที่เล็บ	มีสนิมที่เล็บ	มีสนิมที่เล็บ
	ชั้นสนิมกำลังเติบโต	ชั้นสนิมกำลังเติบโต	ชั้นสนิมกำลังเติบโต	ชั้นสนิมกำลังเติบโต

บทสรุป: สนิมก่อตัวบนเหล็กในน้ำทุกชนิด

ประสบการณ์ 2. “โลหะจะขึ้นสนิมได้เร็วที่สุดในสภาพแวดล้อมใด”

เป้า ประสบการณ์: ค้นหาว่าเหล็กเกิดสนิมในสภาพแวดล้อมใดได้เร็วที่สุด

ฉันตัดสินใจค้นหาว่าเหล็กเกิดสนิมได้เร็วที่สุดในสภาพแวดล้อมใด เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ฉันเอาน้ำ 4 กระป๋องจากบ่อน้ำ ฉันเติมเกลือในส่วนแรก น้ำตาลในส่วนที่สอง โซดาในส่วนที่สาม และน้ำส้มสายชูในส่วนที่สี่ ตะปูเหล็กถูกหย่อนลงในแต่ละขวด

ในอีก 2 วัน:

· เกิดการตกตะกอนสีเหลืองเล็กๆ ในน้ำที่มีเกลือ แต่ตัวสารละลายยังคงโปร่งใส

· สารละลายที่มีน้ำตาลเปลี่ยนเป็นสีเหลือง

· สารละลายด้วยน้ำส้มสายชูมีความใสและมีฟองที่ผนังขวด

หนึ่งเดือนต่อมา:

·ในน้ำที่มีเกลือมีชั้นของสนิมและผลึกเกลือปรากฏบนเล็บ

· สารละลายที่มีน้ำตาลมีความกระจ่างใสขึ้น ไม่เป็นสนิม

· ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในน้ำที่มีโซดา

· น้ำส้มสายชูมีสีน้ำตาลเข้ม มีเศษเล็บอยู่ที่ก้นขวด

	น้ำกับน้ำตาล	น้ำกับเกลือ	น้ำกับโซดา	น้ำกับน้ำส้มสายชู
	ใส่เล็บในสารละลายต่างๆ
	สารละลายเปลี่ยนเป็นสีเหลือง	ตะกอนสีเหลืองเล็กๆ สารละลายใส	ไม่มีการเปลี่ยนแปลง	สารละลายมีความโปร่งใส มีฟองอยู่บนผนังขวด
	น้ำยามีความกระจ่างใส ไม่เป็นสนิม	ชั้นของผลึกสนิมและเกลือปรากฏบนเล็บ	ไม่มีการเปลี่ยนแปลง	สารละลายเป็นสีน้ำตาลเข้ม มีเศษเล็บอยู่ที่ก้นขวด

บทสรุป: สนิมไม่ก่อตัวในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เหล็กจะถูกทำลาย

ประสบการณ์ 3 . "โลหะชนิดต่างๆ ต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างไร"

วัตถุประสงค์ของประสบการณ์: ดูว่าสนิมเกิดบนโลหะอื่นหรือไม่

ฉันต้องการทราบว่าสนิมก่อตัวบนโลหะอื่นหรือไม่ ฉันนำโลหะ 4 ชนิดที่แตกต่างกัน (ทองแดง อลูมิเนียม สังกะสี เหล็ก) มาใส่ในน้ำ ฉันแยกตะปูเหล็กทาสีลงในน้ำ หลังจากนั้นเพียง 2 วัน น้ำที่มีเหล็กก็กลายเป็นสนิม และไม่มีสนิมบนโลหะที่เหลือแม้หลังจากผ่านไปหนึ่งเดือน น้ำที่ทาสีเล็บจะไม่เกิดสนิม

บทสรุป: สนิมเกิดขึ้นเมื่อน้ำทำปฏิกิริยากับเหล็กเท่านั้น

บทสรุป

ในระหว่างการวิจัยของฉัน ฉันพยายามค้นหาว่าทำไมสนิมจึงก่อตัวบนเหล็ก สารละลายชนิดใดที่ทำให้เกิดสนิม และค้นหาวิธีการป้องกันสนิม จากตัวอย่างการศึกษาพบว่าน้ำเป็นสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการเกิดสนิมไม่ว่าจะมาจากแหล่งใดก็ตาม สภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเป็นผลดีต่อการปกป้องเหล็กจากสนิม ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เหล็กจะสลายตัวเร็วขึ้น เหล็กสามารถเก็บรักษาไว้ได้หากไม่อนุญาตให้สัมผัสกับน้ำซึ่งต้องย้อมสี

รายการอ้างอิงที่ใช้

2. สารานุกรมใหญ่ “ Whychek” - อ.: “ ROSMAN”, 2549

3. ฉันสำรวจโลก AST", 1999