ماده ضد خوردگی چیست و چه کاربردی دارد؟

خوردگی پدیده ای رایج در عناصر موجود در طبیعت و ساخت بشر است. این پدیده در فلزات تحت عنوان زنگ زدگی شناخته می شود. زنگ زدگی یا خوردگی فلزات علاوه بر تاثیرگذاری منفی بر روی ظاهر فلزات موجب کاهش عمر مفید آنها نیز می شود. از گذشته های دور تا به امروز برای مبارزه با خوردگی فلزات راهکارهای گوناگونی ارائه شده است که استفاده از ماده محافظت از خوردگی فلزات یا Corrosion Inhibitor بهترین و کاربردی ترین آنها است.

ماده محافظت از خوردگی فلزات چیست؟

ماده ضد خوردگی فلزات یک ترکیب شیمیایی است که از فلزات در برابر خوردگی محافظت می کند. با کمک این ماده می توان خوردگی فلزات را حذف و یا به حداقل ممکن رساند. از این رو این ماده امروزه به یکی از ملزومات فرایندهای صنعتی و تجاری تبدیل شده است. کارایی و اثرگذاری ماده ضد خوردگی فلزات ارتباط تنگاتنگی با غلظت آن دارد. اصولا این ماده را در غلظت های کم مورد استفاده قرار می دهند تا بیشترین اثرگذاری را داشته باشد.

Inhibitor، با تغییر میزان pH سطح فلز، پاک کردن اکسیژن و حذف سولفید مانع از خوردگی فلزات می شود. شیوه عمل این ماده به این صورت است که روی سطح فلز یک فیلم نازک محافظ ایجاد می کند. این لایه بسته به ماهیت ماده بازدارنده، به دو صورت زیر از فلزات محافظت می کند:

1- Inhibitor، جذب فلز می شود و یک فیلم محافظتی ایجاد می کند.

2-  Inhibitor، با فلز واکنش شیمیایی برقرار می کند و از این طریق موجب شکل گیری فیلم حفاظتی می شود.

انواع مواد ضد خوردگی فلزات

ماده محافظت از خوردگی فلزات بسته به ماهیت تعریف شده و شیوه اثرگذاری آن به صورت زیر تقسیم بندی می شود.

بازدارنده های کاتدی

ماده محافظت از خوردگی فلزات کاتدی، از طریق احیای یون هیدروژن مانع از خوردگی فلزات می شود. عملکرد این ماده به این صورت است که با رسوب در محدوده کاتدی مانع از گسترش عناصر فرسایش می شود یا سرعت واکنش کاتدی را کاهش می دهد. از طرف دیگر این بازدارنده از میزان حساسیت فلز به هیدروژن می کاهد. همچنین استفاده از این بازدارنده می تواند در دستگاه‌های محافظ اکسیژن، مفید واقع شود. به طور مثال بازدارنده کاتدی نقش موثری در کاهش اثرگذاری یون های سولفیت و بی سولفیت حاصل از واکنش سولفات ها با اکسیژن یا واکنش ردوکس با کبالت یا نیکل دارد.

بازدارنده های آندی

ماده محافظت از خوردگی فلزات آندی در سطح فلزات یک لایه نازک از اکسید ایجاد می کند و از این طریق خوردگی را حذف یا کاهش می دهد. کرومات، نیترات و اورتوفسفات ها در این دسته از بازدارنده ها قرار دارند. لازم به ذکر است بازدارنده های آندی در دسته مواد شیمیایی خطرناک قرار می گیرند.

ماده محافظت از خوردگی یا ضد خوردگی فلزات فاز بخار

ماده ضد خوردگی فلزات فاز بخار، در فشار بالا تبخیر می شود و بر روی سطح فلز می نشیند و از این طریق مانع از خوردگی آنها می شود. استفاده از این دسته از مواد بازدارنده در محیط های بسته موجب پوشش دهی تمامی شکاف و شیارهای فلزات می شود. دو ماده مورفولین و هیدرازین در این گروه از بازدارنده ها جای دارند.

بازدارنده های ترکیبی

شیوه عملکرد ماده محافظت از خوردگی فلزات ترکیبی به این صورت است که روی سطح فلز یک فیلم نازک ایجاد می کند و از این طریق از پتانسیل خوردگی فلز می کاهد. در واقع بسته به شرایط حاکم بر محیط و نوع فلز، پتانسیل خوردگی را به حالت کاتدیک و آندی تغییر می دهد. این مواد با کاهش سطح فعال و یا انرژی فعال سازی اکسیداسیون مانع از خوردگی فلزات می شوند. اصولا استفاده از این نوع بازدارنده ها رواج بیشتری دارد زیرا غلظت آنها به مرور زمان کاهش نمی یابد.

کاربرد ماده ضد خوردگی فلزات

فرمول بندی ماده محافظت از خوردگی فلزات (ضد خوردگی) به گونه ای است که می تواند از کلیه فلزات به کار رفته در یک ساختار یا سازه محافظت کند. از این رو کاربردهای گسترده ای را می توان برای این ماده متصور شد  که در ادامه به برخی از آنها اشاره می شود.

• برای سیستم خنک کننده روباز آب، از بازدارنده هایی با فرمول بندی فسفونات و نمکهای فلزی استفاده می شود. این مواد نقش موثری در حفاظت فلزاتی همچون چدن، فولاد، مس و آلومینیوم ایفا می کنند.
• وجود آب-گلیکول (دیول) در سیستم بسته خنک کننده موتور وسایل نقلیه، بستر مناسبی را برای خوردگی فراهم کرده است. در  سیستم از فلزات گوناگونی همچون چدن، آلومینیوم، فولاد، مس، برنج، لحیم قلع و … استفاده می شود. از این رو در فرمول بندی بازدارنده های مخصوص آن از مواد بنزوتیازول، سیلیکات، بورات، مولیبدات، نیترات و نیتریت استفاده می شود. این ترکیبات به  محلول گلیکول اضافه می شوند.

• حمام های شستشوی قطعات مختلف، خوردگی فلزات را به همراه دارد.  با استفاده از بازدارنده های قطعه شویی در این حمام ها (ماده ضد خوردگی) می توان مانع از خوردگی فلزات شد. به طور مثال در حمام های قطعه شویی فولاد و آلومینیوم از ترکیبات نوعی تیواوره استفاده می شود.

• در هنگام رنگ کردن قطعات مختلف از آستر ضد زنگ استفاده می شود. در ترکیب ضد زنگ ها از بازدارنده هایی تحت عنوان رنگدانه فعال استفاده شده است. از جمله این رنگدانه های فعال می توان به مواردی همچون سرب قرمز، روی کرومات و روی فسفات اشاره کرد.
• در ترکیب سیال های بازدارندۀ خوردگی و چربی ها اصولا از مواد افزودنی همچون سولفوناتهای نفتی استفاده می شود. این ماده مانع از خوردگی فلزات می شود.
• برای مخازن حمل و نقل یا جعبه های بسته بندی فولادی از مواد بازدارنده فرار همچون دی سیکلوهگزیل آمونیوم نیتریت استفاده می شود. لازم به ذکر است این مواد بازدارنده تنها برای فلز فولاد کارایی دارند و بر فلزاتی همچون مس، سرب و … بی تاثیر هستند.

سخن پایانی

معمولا صنعتگران با خرید مواد ضد خوردگی فلزات یا Inhibitor و استفاده از آن با ایجاد یک لایه فیلم مانع از خوردگی فلزات گوناگون شوید. این مواد دارای فرمول بندی و انواع مختلفی هستند به همین دلیل در انتخاب آنها لازم است فاکتورهای مختلفی همچون نوع فلز، شرایط محیطی و … در نظر گرفته شود.  در نهایت باید گفت کارایی بالای بازدارنده های خوردگی فلزات موجب افزایش مصرف آنها در سیستم های آب خنک کننده، نیروگاه ها، کارخانه های تولیدی، محلول های اسید شویی، استخراج نفت و گاز ، خنک کننده های موتور اتومبیل و شبکه آب شهری و … شده است.