การวิเคราะห์สาเหตุหลักของการกัดกร่อนของโลหะ

การกัดกร่อนของโลหะเป็นปรากฏการณ์การเสื่อมสภาพของวัสดุที่พบได้ทั่วไปและซับซ้อน ซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับลักษณะของโลหะเอง รวมถึงสภาพแวดล้อมภายนอกและกระบวนการแปรรูป ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์เชิงระบบเกี่ยวกับสาเหตุของการกัดกร่อนของโลหะจากสามแง่มุม

 1、 ปัจจัยภายในของการกัดกร่อนของโลหะ

จากมุมมองทางอุณหพลศาสตร์ โลหะเองมีสถานะพลังงานสูงกว่าผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อน ซึ่งเป็นสถานะที่ไม่เสถียร ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนพลังงานต่ำตามธรรมชาติ (เช่น ออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ เป็นต้น) ดังนั้น การกัดกร่อนของโลหะจึงเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นเองและไม่สามารถย้อนกลับได้ ในงานอุตสาหกรรม โลหะส่วนใหญ่มักทำจากโลหะผสมที่มีหลายส่วนประกอบ เนื่องจากโครงสร้างทางโลหะวิทยาที่ซับซ้อนและความไม่เป็นเนื้อเดียวกันทางกายภาพ เคมี และไฟฟ้าเคมีระหว่างส่วนประกอบต่างๆ รวมถึงสิ่งเจือปนที่อาจเกิดขึ้น ความเค้นที่ไม่สม่ำเสมอ และการเสียรูปเชิงกลในวัสดุ ข้อบกพร่องทางโครงสร้างภายในเหล่านี้จึงมีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นเซลล์ขนาดเล็กเมื่อสัมผัสกับตัวกลางภายนอก เช่น ความชื้นและละอองเกลือ ซึ่งสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการกัดกร่อนทางเคมีหรือไฟฟ้าเคมีได้

 2、 ปัจจัยภายนอกของการกัดกร่อนของโลหะ 

 ความชื้นสัมพัทธ์

ยิ่งความชื้นในอากาศสูงขึ้น ฟิล์มน้ำก็จะก่อตัวบนพื้นผิวโลหะได้ง่ายขึ้น ซึ่งเป็นตัวกลางในการซึมผ่านของออกซิเจนและปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้า เมื่อความชื้นสัมพัทธ์เกินค่าวิกฤตที่กำหนด (เช่น ประมาณ 70% สำหรับเหล็ก) อัตราการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

 อุณหภูมิ 

ในสภาพแวดล้อมที่แห้ง แม้ว่าอุณหภูมิสูง โอกาสเกิดสนิมจะน้อยลง แต่เมื่อความชื้นเกินค่าวิกฤต ผลกระทบของอุณหภูมิที่เร่งตัวขึ้นต่อการกัดกร่อนจะมีนัยสำคัญมาก โดยทั่วไป ทุกๆ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 10 องศาเซลเซียส อัตราการกัดกร่อนของโลหะจะเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมอุปกรณ์ในพื้นที่ชื้นในเขตร้อนชื้นหรือฤดูฝนจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมมากขึ้น

 ออกซิเจน 

ออกซิเจนมีบทบาทสำคัญในกระบวนการกัดกร่อนโลหะ กระบวนการเกิดปฏิกิริยาโดยทั่วไปประกอบด้วย:

 Fe + H? O → Fe(OH)?

 Fe(OH)? + H?O + O? → Fe(OH)?

 Fe + H? O + O? → Fe(OH)?

จะเห็นได้ว่าหากไม่มีปฏิกิริยาระหว่างน้ำและออกซิเจน สนิมก็จะไม่เกิดขึ้น สัดส่วนของออกซิเจนในอากาศอยู่ที่ประมาณ 20% และมีความสามารถในการซึมผ่านได้สูงมาก

 มลภาวะในบรรยากาศอื่นๆ 

หากอากาศมีสารมลพิษ เช่น ละอองเกลือ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ฝุ่น ฯลฯ จะทำให้การกัดกร่อนรุนแรงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้น สภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนในแต่ละภูมิภาคจึงมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น โดยทั่วไปแล้วเขตเมืองมีระดับการกัดกร่อนสูงกว่าเขตชนบท เขตอุตสาหกรรมมีระดับการกัดกร่อนสูงกว่าเขตที่อยู่อาศัย เขตชายฝั่งมีระดับการกัดกร่อนสูงกว่าเขตใน และพื้นที่ที่มีความเข้มข้นของฝุ่นละอองสูงจะมีระดับการกัดกร่อนสูงกว่าสภาพแวดล้อมที่สะอาด

3、 การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นระหว่างการประมวลผล

 ในระหว่างการผลิตและการใช้โลหะ การดำเนินการตามกระบวนการบางอย่างอาจกลายเป็นสาเหตุของการกัดกร่อนได้เช่นกัน 

ตัวอย่างเช่น:

 1. พื้นผิวของวัตถุดิบมีสนิมที่ไม่ได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึง

 2. ของเหลวตัดที่เหลือและน้ำมันหล่อลื่นระหว่างการประมวลผลเชิงกล

 3. การทำให้เป็นกลางหรือการล้างไม่เพียงพอหลังการล้างด้วยกรด

 4. การเกิดออกซิเดชันหรือการแยกตัวของชั้นคาร์บอนเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการอบชุบด้วยความร้อน

 5. การกำจัดเกลือที่เหลือไม่หมดหลังการทำความสะอาด

 6. ในระหว่างการประกอบหรือการจัดการ ผู้ปฏิบัติงานอาจสะสมเหงื่อบนพื้นผิวโลหะ

 7. กระบวนการอบชุบด้วยความเครียดหรือไฮโดรเจนที่ไม่เหมาะสม

 8. ความล้มเหลวในการป้องกันสนิมระหว่างกระบวนการอย่างทันท่วงที หรือมาตรการปิดผนึกที่ไม่เพียงพอ

ปัจจัยที่กล่าวมาข้างต้นอาจกลายเป็น "จุดกระตุ้น" ของการกัดกร่อน ซึ่งทำให้โลหะเกิดการกัดกร่อนก่อนที่จะนำไปใช้งาน

บทสรุป

การกัดกร่อนของโลหะเป็นผลมาจากปัจจัยภายในและภายนอกหลายประการที่ทำงานร่วมกัน เพื่อยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนโลหะอย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องบริหารจัดการกระบวนการอย่างครบวงจร ตั้งแต่การเลือกใช้วัสดุ การควบคุมกระบวนการ มาตรการป้องกัน และสภาพแวดล้อมการใช้งาน การป้องกันสนิมตั้งแต่ต้นทางเท่านั้นที่จะสามารถบรรลุผลสำเร็จในการป้องกันสนิมอย่างมีประสิทธิภาพ ลดต้นทุน และเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างแท้จริง