التآكل وطرق حماية المعادن

تعريف التآكل

يُعرف التآكل (بالإنجليزية: Corrosion) على أنّه تحلّل المادّة عن طريق الاتصال بينها وبين البيئة الخارجية، وقد يحدث التآكل للمواد غير المعدنية كالخرسانة والبلاستيك، ومن العوامل التي يعتمد عليها التآكل: درجة الحرارة، وتركيز البيئة، بالإضافة إلى الضغط والحتّ اللذان يزيدان من مُعدل التآكل، كما يُسبّب التآكل خسائر ماديّة بالإضافة إلى التأثير على السلامة، وقد يُسبّب خسائر بشرية.

أنواع التآكل

• التآكل الشقّي: يؤدّي التآكل الشقّي إلى تحطّم طبقة الترابط بين جزئين في الهيكل، ممّا يسمح بدخول الماء إلى الداخل، أمّا خلايا الأكسجين فتُعدّ ضروريةً في تآكل الشقوق في جوّ رطب.
• التآكل الإجهادي: يُطلق عليه أيضاً تآكل الضغط، ويحصل في محيط مناسب بخطوات متسلسلة، حيث يبدأ تأثير الضغط على المعدن والتسبّب في ضعف موضعيّ لطلاء أكسيد الحماية الذي يسمح بالتلامس بين المعدن والكهارل، ممّا يؤدّي إلى حدوث تقوّس في المعدن، ومن ثمّ ازدياد تكوّن الحفرة مع مرور الوقت، ومن ثمّ يحدث تآكل الإجهاد في القاعدة الحادّة للحفرة، ويُعزّز التآكل في نموّ الشقّ، ويؤدّي ازدياد الشقّ إلى تحطّم المادة.
• التآكل الجلفاني: يحصل هذا النوع عندما يتمّ توصيل فلزيين مختلفيين في الكهرل (بالإنجليزية: Electrolyte)، ويتمّ تآكل أحد المعادن من أجل حماية المعدن الآخر.
• التآكل بين الحبيبات: يحصل هذا النوع من التآكل في الفولاذ المقاوم للصدأ بالإضافة إلى معادن أخرى، حيث يحدث عندما تتكوّن حدود الحبيبات في المعدن من الأنود، والحبيبات الداخلية من الكاثود، ويحدث عندما يتمّ تسخين المعدن إلى درجة حرارة تتراوح ما بين 425 و 870 درجة مئوية، حيث يتفاعل الكروم الموجود في الفولاذ المقاوم للصدأ مع الكربون، وبالتالي تتكوّن جسيمات كربيد الكروم عند حدود الحبيبات، وبالتالي يقلّ تركيز الكروم فيها، ممّا يؤدّي إلى تآكلها.

طرق حماية المعادن

هناك العديد من الطرق التي تساهم في حماية المعادن من التآكل، ومنها ما يأتي:

• الطلاء: تُساعد الطبقة الخارجية المحيطة بسطح المعدن على حماية المعدن من التآكل، وتعتمد فعاليّة الطلاء في حماية المعدن على البيئة التي يتعرّض لها، وكذلك فإنّ الهدف من عملية الطلاء إبقاء المعدن جافّاً، وتجنّب تعرضّه للرطوبة.
• الجلفنة (بالإنجليزية: Galvanization) : يتم من خلال طلاء السطح المعدني بمعدن آخر، حيث يتأكسد الأخير بدلاً من المعدن، وغالباً ما يتمّ طلاء السبائك الفولاذية بالزنك الذي يُعتبر من العناصر الأكثر نشاطاً، حيث يتآكل الزنك، ممّا يجعل الحديد كاثودي ويمنع تآكله.
• الحماية الكاثودية: تكون بتوفير شحنة كهربائية سالبة مستمرّة على المعدن، ويكون مصدر الشحنة الخارجي مصدر طاقة خارجي مباشر، ويُستخدم هذا النوع من الحماية في خزّانات الوقود وخطوط الأنابيب تحت الأرض.
• الحماية الأنودية: يتمّ استعمال أنود مصنوع من معدن أكثر نشاطاً من المعدن المُراد حمايته؛ وذلك لمنع التآكل في الهياكل المعدنية المغمورة أو المدفونة، ويتمّ تآكل الأنود لذا يجب تبديله لمنع تآكل المعدن المُراد حمايته.