خوردگی در حفاظت آندی و کاتدی

حفاظت کاتدی و آندی

نظر به اینکه خوردگی فلزات در محیط‌های مرطوب ماهیت الکتروشیمیائی دارند. لذا با استفاده از ماهیت الکتروشیمیائی و بکار بردن روش‌های اکتروشیمیایی مناسب مقدار پتانسیل الکترود به نحوی تغییر داده می‌شود تا سرعت خوردگی انحلال فلز به حداقل برسد.

حفاظت آندی: در حفاظت آندی، آند نقطه مورد نظر می‌باشد و کاتد یک فلز مقاوم مانند برنج با پوشش پلاتین است و الکترود سوم، الکترود مرجع می‌باشد که دستگاه پتانسیواسکات محلول (پتانسیومتر را نسبت به آند ثابت در نظر می‌گیرد).

همه ی ما تاکنون زنگ زدگی آهن که آن را به رنگ زردی در می آورد، سبز شدن ظرف مسی و سیاه شدن نقره را دیده ایم .

همه ی این ها نمونه هایی از خوردگی هستند. پس بنابر این خوردگی فلزات عبارت است از: واکنش فلزات با محیط و مواد درون محیط برای تبدیل آن فلز به شکل پایدارترش یعنی اکسید یا سولفور یا کربنات.

خوردگی معمولا از سطح فلز آغاز شده و تا درون آن نفوذ می کند که این کار تدریجی و پیوسته صورت می پذیرد.

فلزات یا آلیاژها به یکی از چهار شکل زیر خورده می شوند:

1. خوردگی شیمیایی: که بین یک جامد (فلز) و  یک مایع یا گاز رخ می دهد. اگر با گاز خورده شود در این صورت خوردگی خشک و اگر با مایع خورده شود نوعی از خوردگی اتفاق افتاده است که جریان الکتریکی نقشی در آن نمی تواند داشته باشد.
2. خوردگی الکتروشیمیایی: این نوع خوردگی هنگامی ایجاد می شود که در فلز یا در جسم، ناهمگنی وجود داشته باشد. وجود ناهمگنی در فلز سبب ایجاد پیل شده و بین کاتد و آند جریان الکتریکی به وجود آمده و فلز خورده می شود.چون تمام فلزات همگن نیستند بنابر این اگر در یک الکارولیت قرار گیرند خورده می شوند آن هم به شکل الکتروشیمیایی .
3. خوردگی بیوشیمیایی: که توسط عوامل زیستی مانند باکتری ها این نوع خوردگی ایجاد می شود. مانند خورده شدن لوله های نفت در دل زمین به وسیله ی باکتری ها.
4. خوردگی فرسایشی: که با سایش بین یک ماده ی جامد یا مایع یا حتی گاز با فلز موجب خوردگی فرسایشی می شود مانند خوردگی لوله های آب به وسیله ی عبور آب از درون آن.

عوامل موثر در خوردگی فلزات:

1. درجه ی خلوص فلز : هرچه فلز خالص تر باشد و ناهمگنی کم تری داشته باشد دیرتر خورده می شود.
2. تغییرات فیزیکی و مکانیکی فلز
3. غلظت ماده ی موثر و جنس آن(عامل خورنده)
4. مقدار اکسیژن
5. محیط PH
6. درجه ی حرارت

حفاظت در برابر خوردگی:

برای این کار ما سه روش پیش رو داریم:

1. ایجاد پوشش و قراردادن ماده ای بین محیط و فلز
2. سلسله اعمالی را که به آن ها نام اعمال الکتروشیمیایی می دهند روی فلز انجام دهیم تا خوردگی کم یا هیچ گردد.
3. موادی را درون فلز افزایش دهیم تا سرعت خوردگی کم شود که از این مواد با عنوان کند کننده های خوردگی یاد می شود.

اصول حفاظت کاتدی

در کنار فلز فاسد شدنی ، یک فلز با پتانسیل احیاء کمتر قرار می‌دهند تا اگر این دو فلز باهم یک پیل الکتروشیمیایی تشکیل دادند، فلز دارای E احیای بیشتر، در نقش کاتد پیل قرار گیرد و خورده نشود. در این پیل ، فلز دارای E کمتر خورده می‌شود و فلز مقابلش را ازخطر زنگ زدن می‌رهاند. این طریقه حفاظت را حفاظت کاتدی می‌نامند.

امروزه ، بدنه کشتیها ، پایه‌های اسکله‌ها و لوله‌های انتقال نفت و گاز را که در زیر زمین کار می‌گذارند، با همین روش حفاظت می‌نمایند. مثلا در کنار آهن ، فلز منیزیم  قرار می‌دهند که منیزیم ، الکترون می‌دهد و خورده می‌شود.

روئین شدن

باید بدانیم که آهن ، در محیط مرطوب و اکسیژن‌دار زنگ می‌زند و زنگ تولید شده ، اکسید آهن III آبدار است که فرمول آن را معمولا بصورت و می‌نویسند. چون مقدار آب آن در همه موارد یکسان نیست، اغلب موارد آن را به صورت و نشان می‌دهند. محیط اسیدی (مثلا هوای دارای و ) در مجاورت با فلزی که تمایل کمتری برای از دست دادن الکترون دارد، به زنگ زدن یک فلز کمک می‌نماید.

روئین شدن یا پاسیو شدن بعضی از فلزات را مربوط به تشکیل لایه‌ای از اکسید می‌دانند که سطح فلز را می‌پوشاند و در اسید حل نمی‌شود. در مورد آهن که اکسید مغناطیسی تشکیل می‌دهد، این اکسید در بعضی اسیدها حل نمی‌شود.