زنگ آهن چیست و روشهای از بین بردن زنگ آهن

زنگ آهن یکی از مشکلات عمده در صنایع گوناگون است که هزینه زیادی را برای اقتصاد کشورها در پی دارد. اگر با قطعات یا تجهیزات آهنی یا فولادی کار کرده باشید، به طور قطع با زنگ زدگی روبرو شده اید. زنگ زدگی می تواند قطعات فلزی مورد نیاز شما را خراب کند، ماشین آلات را از کار بیاندازد و خطرات ایمنی ایجاد کند. در این مقاله علاوه بر توضیح فرایند شیمیایی زنگ زدن آهن، شما را با روش های از بین زنگ آهن آشنا می کنیم. همچنین بهترین روش های جلوگیری از زنگ آهن را به شما معرفی کنیم.

زنگ آهن چیست؟

زنگ آهن Rust زمانی اتفاق می افتد که آهن و سایر فلزات و آلیاژهای آهنی اکسید شوند. هنگامی که اکسیژن یا آب به آهن می رسد، یک فرآیند شیمیایی رخ می دهد. در این واکنش شیمیایی با جابجایی الکترون ها، آهن مصرف شده و تبدیل به اکسید آهن می شود که به نام زنگ آهن نیز شناخته می شود.

حضور آب نمک در نواحی ساحلی یا نمک در جاده های زمستانی و همچنین باران اسیدی در برخی مناطق شهری یا صنعتی از عواملی هستند که به اکسیداسیون آهن سرعت می بخشند.

زنگ آهن از دید علم شیمی

از نظر شیمیایی، زنگ آهن یکی از اکسیدهای آهن است. زنگ آهن در واقع اکسید آهن (III ) که فرمول شیمیایی آن Fe_۲O_۳ است. زنگ آهن یک ترکیب معدنی است. دو اکسید دیگر آهن عبارتند از: اکسید آهن (II) با فرمول شیمیایی FeO و اکسید آهن (II,III ) با فرمول شیمیایی Fe_۳O_۴.

ساختار شیمیایی اکسید آهن دارای اتم آهن (Fe ) در مرکز است که به شش لیگاند اکسیژن متصل است. اکسید آهن در چندین شکل گوناگون رخ می دهد:

• فاز آلفا، به طور طبیعی به نام هماتیت معدنی وجود دارد.
• فاز گاما، به طور طبیعی به نام ماگمیت معدنی وجود دارد.
• فاز بتا
• فاز اپسیلون

اکسید آهن یکی از منابع اصلی آهن برای صنعت فولاد است.

ویژگی های زنگ آهن

برخی از خواص اکسید آهن عبارتند از:

واکنش شیمیایی زنگ آهن

واکنش شیمیایی زنگ آهن: در حضور اکسیژن

۴Fe + 3O_۲ –> Fe_۲O_۳

واکنش شیمیایی زنگ آهن: در حضور آب و اکسیژن

۴ Fe (s) + 3O_۲ (g) + 2H_۲O → ۲Fe_۲O_۳ * H2O

آیا همه فلزات زنگ می زنند؟

اکسیداسیون یکی از انواع خوردگی است که روی فلزات رخ می دهد. بسیاری از فلزات دچار اکسیداسیون می شوند. اما اصطلاح زنگ زدن مخصوص فلزات آهنی و فولادی (آهن، چدن، فولاد کربنی و…) است. سایر فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم، مس یا سرب دچار خوردگی می شوند، اما در واقع زنگ نمی زنند.

روشهای از بین بردن زنگ آهن

روشها و مواد گوناگونی برای بین بردن زنگ آهن استفاده می شود. هر یک از آنها اثرات متفاوتی روی آهن دارند.

روشهای از بین بردن زنگ آهن به شیوه صنعتی به شرح زیر است:

اسیدها و قلیاهای قوی: اسیدهای قوی مانند اسید کلریدریک و همچنین قلیاهای قوی با زنگ آهن واکنش داده و آن را حل می کنند. با این حال، این مواد شیمیایی خورنده به لایه زیرین آهن نیز آسیب می زنند و کار با آنها بسیار خطرناک است.

اسیدهای ضعیف: اسیدهای ضعیف مانند اگزالیک اسید یا EDTA، فسفریک اسید و استیک اسید با زنگ آهن با شدت کمتری نسبت به اسیدهای قوی واکنش نشان می دهند و واکنش متفاوتی دارند. اسیدهای ضعیف خورندگی کمتری دارند و کار با آنها ایمن تر است.

• اسید فسفریک: اسید فسفریک اکسید آهن را بدون حمله به سایر اجزای فولاد (کروم، اکسید کروم، نیکل و آهن) حل می کند. اسید فسفریک به راحتی در دسترس است و به دلیل ماهیت غیر تهاجمی می توان بدون رقیق شدن آن را استفاده کرد.

زنگ آهن با واکنش زیر در اسید فسفریک حل می شود: ۲H_۳??_۴ + ??_۲?_۳ → ۲ ????_۴ + ۳?_۲?

پس از اسیدشویی می توان با شستشوی کامل قطعات در آب دیونیزه، هر گونه اسید باقی مانده روی سطح را حذف کرد. اگر آب دیونیزه در دسترس نیست، می توانید قطعه را با آب مقطر بشویید. متأسفانه، این روش ۱۰۰% بر روی تمام اشکال اکسید آهن موثر نیست و ممکن است سایر روشهای آماده سازی سطح ضروری باشد.

• استیک اسید: واکنش زنگ آهن با اسید استیک اغلب کندتر از اسید فسفریک است. از این رو در شرایطی که خوردگی/ زنگ درصد بیشتری از بستر آهنی را تحت تاثیر قرار می دهد، انتخاب بهتری است.

محلول های بر پایه آب: محلول‌های بدون اسید و بر پایه آب از فرآیند شیمیایی متفاوتی برای واکنش با زنگ آهن استفاده می‌کنند و آن را از بین می‌برند، بدون آنکه به لایه آهن زیرین تاثیری بگذارند. این محلول ها ایمن ترین گزینه برای از بین بردن زنگ آهن هستند.

الکترولیز: الکترولیز یک واکنش شیمیایی سریع برای از بین بردن زنگ آهن با اعمال جریان الکتریکی است. فرایند الکترولیز، نسبتا خطرناک است و  مواد شیمیایی سمی و بخارات خورنده تولید می کند.

روش های مکانیکی: یکی از  روش های از بین بردن زنگ آهن، استفاده از روش های سایشی مکانیکی است. سمباده زنی، پولیش کردن، سند بلاست و شات بلاست همگی از روش های مکانیکی از بین بردن زنگ آهن است. البته باید این نکته را در نظر داشته باشید که استفاده از این روش ها موجب بروز ناهمواری های قابل توجهی در سطح قطعه می شود که بر عملکرد یا ظاهر قطعه یا تجهیزات تأثیر می گذارد.

روش های جلوگیری از زنگ آهن

به طور خلاصه، بهترین راه برای جلوگیری از زنگ زدگی، جلوگیری از رسیدن رطوبت به فلز یا استفاده از موادی است که کندتر با اکسیژن واکنش می دهند. موارد زیر بهترین راه های جلوگیری از زنگ زدگی است.

استفاده از آلیاژ: استفاده از آلیاژها، مانند فولاد زنگ نزن، یکی از رایج ترین راه ها برای جلوگیری از زنگ زدگی یا کاهش سرعت آن است. البته فولاد زنگ نزن برای همه کاربردها مناسب یا مقرون به صرفه نیست، اما در بسیاری از شرایط کارایی دارد.

پوشش دهی با روغن: وجود پوشش روغنی به جلوگیری از زنگ زدگی یا کاهش سرعت آن کمک می کند، زیرا از رسیدن رطوبت به آهن جلوگیری می کند. با این حال، وجود یک سطح روغنی ممکن است برای برخی ابزارها یا ماشین آلات مشکل ساز باشد و مشکلات محیط زیستی به دنبال داشته باشد.

رنگ کردن: یک  لایه رنگ با کیفیت، با جلوگیری از رسیدن رطوبت به فلز، احتمال زنگ زدگی را کاهش می دهد.

نگهداری مناسب: اگر قطعات یا محصولات فلزی در محیطی با رطوبت کم یا در محیطی با دما و رطوبت کنترل شده نگهداری شوند تا به میزان قابل توجهی سرعت زنگ زدگی کاهش می یابد. استفاده از مواد نمگیر در انبار نگهداری قطعات نیز مفید است.

گالوانیزه کردن: پوشش های گالوانیزه بر روی آهن و فولاد موجب محافظت در برابر زنگ زدگی می شود. روی با سرعت بسیار کمتری نسبت به آهن یا فولاد خورده می شود، بنابراین برای کاهش سرعت زنگ زدگی بسیار موثر است.

پوشش پودری: ایجاد لایه ای از اکریلیک، وینیل، اپوکسی یا مواد دیگر از رسیدن رطوبت به فلز جلوگیری می کند و در نتیجه از زنگ زدگی جلوگیری می کند.

خرید انواع مقاطع فولادی از آهن مال

امروزه برای خرید و استعلام قیمت انواع مقاطع فولادی نیازی به مراجعه به بازار آهن و انواع عمده فروشی یا خرده فروشی ها در سطح شهر ندارید. شما تنها یک کلیک تا دریافت محموله در محل پروژه فاصله دارید! آهن مال نخستین مرکز خرید اینترنتی انواع مقاطع فولادی، مسیر خرید را برای شما هموار کرده  است.

مجموعه آهن مال با نزدیک به سه دهه حضور تاثیر گذار در صنایع فولاد کشور، امکان خرید انواع مقاطع فولادی را برای مشتریان فراهم کرده است. اگر قصد مشاوره یا خرید انواع مقاطع فولادی را دارید با ما تماس بگیرید. مهندسان و کارشناسان مجموعه آهن مال آماده پاسخگویی به کلیه سوالات و دادن مشاوره رایگان به شما مشتریان عزیز هستند. همچنین شما را در جریان قیمت انواع مقاطع فولادی قرار می دهند.