การกัดกร่อนเทียบกับออกซิเดชันกับสนิม: ทำความเข้าใจกับความแตกต่างและผลกระทบ

ในขอบเขตของวิทยาศาสตร์วัสดุและวิศวกรรมการกัดกร่อนคำศัพท์การออกซิเดชั่นและสนิมมักใช้แทนกันได้ อย่างไรก็ตามกระบวนการเหล่านี้ในขณะที่เกี่ยวข้องมีลักษณะและผลกระทบที่แตกต่างกัน การทำความเข้าใจความแตกต่างของพวกเขาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมตั้งแต่การก่อสร้างไปจนถึงการบินและอวกาศเนื่องจากปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถส่งผลกระทบต่ออายุยืนและความปลอดภัยของวัสดุและโครงสร้างอย่างมีนัยสำคัญ

การกัดกร่อนคืออะไร?

การกัดกร่อน คือการสลายตัวของวัสดุอย่างค่อยเป็นค่อยไปซึ่งมักจะเป็นโลหะที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีหรือเคมีไฟฟ้า มันอ่อนตัวลงวัสดุและส่งผลต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้าง การกัดกร่อนอาจนำไปสู่ความล้มเหลวหากไม่ถูกตรวจสอบ

การสลายตัวของคุณสมบัติของวัสดุ

เมื่อการกัดกร่อนเกิดขึ้นมันจะเปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ ซึ่งรวมถึงความแข็งแกร่งรูปลักษณ์และแม้กระทั่งการนำไฟฟ้า ปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าระหว่างโลหะและสภาพแวดล้อมทำให้เกิดการสลายตัวนี้

ประเภทของการกัดกร่อน

การกัดกร่อนไม่เหมือนกันในทุกสถานการณ์ สภาพแวดล้อมและวัสดุที่แตกต่างกันนำไปสู่การกัดกร่อนในรูปแบบที่แตกต่างกัน ด้านล่างนี้เป็นประเภททั่วไป:

• การโจมตีแบบสม่ำเสมอ : นี่เป็นรูปแบบที่พบบ่อยที่สุดของการกัดกร่อน มันเกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวทั้งหมดของวัสดุสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนทำให้เกิดการเสื่อมสภาพแม้

• การกัดกร่อนของกัลวานิก : การกัดกร่อนประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อโลหะที่แตกต่างกันสองชนิดสัมผัสกันต่อหน้าอิเล็กโทรไลต์ ยิ่งขุนนางน้อยลงกลายเป็นขั้วบวกและสึกกร่อนได้เร็วขึ้น

Ecell = E⁰cathode - E⁰anode - (RT/NF) LN ([OX]/[RED])

Ecell = ศักยภาพของเซลล์, E0 = ศักย์อิเล็กโทรดมาตรฐาน, r = ค่าคงที่ของก๊าซ, t = อุณหภูมิ, n = จำนวนอิเล็กตรอนที่ถ่ายโอนและ F คือค่าคงที่ฟาราเดย์

• การกัดกร่อนของรอยแยก : มันเกิดขึ้นในพื้นที่ จำกัด ซึ่งสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนนั้นรุนแรงกว่าพื้นที่โดยรอบ ช่องว่างหรือรอยแยกเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้จากการออกแบบหรือการสะสมของเศษซาก

อัตราการกัดกร่อน ∝ [cl–] e (-∆G/RT)

ในสมการนี้ΔGคือการเปลี่ยนแปลงของพลังงานฟรีกิ๊บส์ r คือค่าคงที่ก๊าซและ t คืออุณหภูมิ

• Pitting : นี่เป็นรูปแบบการกัดกร่อนที่มีการแปลซึ่งส่งผลให้เกิดรูเล็ก ๆ หรือหลุมบนพื้นผิวของโลหะ อาจเป็นเรื่องยากที่จะตรวจจับและสามารถนำไปสู่ความล้มเหลวอย่างรวดเร็ว

• การกัดกร่อนแบบระหว่างเกรน : การกัดกร่อนประเภทนี้เกิดขึ้นตามขอบเขตของเม็ดโลหะซึ่งมักเกิดจากการตกตะกอนของสิ่งสกปรกหรือการก่อตัวของเฟสที่แตกต่างกัน

• การกัดกร่อนการกัดเซาะ : มันเกิดขึ้นเมื่อของเหลวกัดกร่อนเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวโลหะที่ความเร็วสูงทำให้ทั้งการสึกหรอเชิงกลและการย่อยสลายทางเคมี

• การร้าวการกัดกร่อนของความเครียด : สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อโลหะมีทั้งความเครียดแรงดึงและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนซึ่งนำไปสู่การก่อตัวและการแพร่กระจายของรอยแตก

• Selective Leaching : การกัดกร่อนประเภทนี้เกี่ยวข้องกับการกำจัดองค์ประกอบหนึ่งออกจากโลหะผสมทิ้งไว้เบื้องหลังโครงสร้างที่อ่อนแอและมีรูพรุน

วัสดุที่ได้รับผลกระทบจากการกัดกร่อน

การกัดกร่อนไม่เพียงส่งผลกระทบต่อโลหะ วัสดุอื่น ๆ ก็สามารถลดลงได้เช่นกัน:

• โลหะ : เหล็ก, อลูมิเนียม, ทองแดงและโลหะผสมได้รับผลกระทบมากที่สุดจากการกัดกร่อน

• เซรามิกส์ : แม้ว่าจะน้อยกว่ากัน แต่เซรามิกสามารถลดลงผ่านปฏิกิริยาทางเคมีกับสภาพแวดล้อมของพวกเขา

• พอลิเมอร์ : แทนที่จะสึกกร่อนโพลีเมอร์จะลดลง การอ่อนตัวลงนี้สามารถนำไปสู่การแตกการแปรปรวนหรือการเปลี่ยนสี

ออกซิเดชั่นคืออะไร?

การออกซิเดชั่น เป็นกระบวนการทางเคมีที่วัสดุสูญเสียอิเล็กตรอนโดยทั่วไปจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน มันเป็นส่วนหนึ่งของเคมีทุกวันซึ่งมักส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่มองเห็นได้เช่นสีหรือพื้นผิว

กระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียอิเล็กตรอน

ในการเกิดออกซิเดชันสารให้อิเล็กตรอนไปยังอื่น ออกซิเจนมักจะเป็นสารที่ยอมรับพวกเขา ปฏิกิริยานี้สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในวัสดุอินทรีย์และอนินทรีย์เปลี่ยนคุณสมบัติของพวกเขา ปฏิกิริยาออกซิเดชันทั่วไปสามารถแสดงเป็น:

M →M⁺ + E⁻

ที่นี่ 'm ' หมายถึงวัสดุ (มักจะเป็นโลหะ) ที่สูญเสียอิเล็กตรอนกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก (M⁺)

ตัวอย่างของการเกิดออกซิเดชันในชีวิตประจำวัน

การเกิดออกซิเดชันมีผลต่อวัสดุที่เราใช้ทุกวัน นี่คือตัวอย่างทั่วไป:

• การเกิดสนิมของเหล็กและเหล็กกล้า : เมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและความชื้นมันจะเกิดสนิม สมการทางเคมีสำหรับการสร้างสนิมคือ:

  4FE + 3O₂ + 6H₂O→ 4FE (OH) ₃

     ชั้นสีน้ำตาลแดงนี้ทำให้โลหะอ่อนลง

• การมัวหมองของเงิน : เงินทำปฏิกิริยากับสารประกอบกำมะถันในอากาศทำให้เกิดซิลเวอร์ซัลไฟด์ สมการทางเคมีคือ:

  2AG + H₂S→AG₂S + H₂

  ชั้นสีดำนี้ทำให้ความเงางามของเครื่องประดับเงินหรือมีด

ออกซิเดชั่นในวัสดุอินทรีย์

การเกิดออกซิเดชันก็เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต แต่แตกต่างจากโลหะเอฟเฟกต์จะเป็นประโยชน์:

• เพิ่มการเผาผลาญ : ในร่างกายของเราออกซิเดชันช่วยเผาอาหารเป็นพลังงานเร่งการเผาผลาญ

• ความเสี่ยงมะเร็งที่ลดลง : กระบวนการออกซิเดชั่นบางอย่างในเซลล์ช่วยป้องกันการแพร่กระจายของอนุมูลอิสระที่เป็นอันตรายซึ่งสามารถลดความเสี่ยงมะเร็งได้

สนิมคืออะไร?

สนิมเป็นชนิดของการกัดกร่อนที่มีผลต่อเหล็กและโลหะผสมเช่นเหล็ก มันโดดเด่นด้วยสีน้ำตาลแดงและพื้นผิวที่ไม่สม่ำเสมอ

รูปแบบของการกัดกร่อนนี้เกิดขึ้นเมื่อเหล็กสัมผัสกับความชื้นและออกซิเจน กระบวนการสร้างสนิมเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน:

1. ปฏิกิริยาออกซิเดชัน : เหล็กสูญเสียอิเล็กตรอนและทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในที่ที่มีน้ำเป็นไอออนเหล็ก (II) ไอออน

   Fe →Fe⊃2; ⁺ + 2e⁻

2. การก่อตัวของเหล็กไฮดรอกไซด์ : Fe⊃2; ⁺ไอออนทำปฏิกิริยากับน้ำและออกซิเจนในรูปแบบเหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์

   Fe⊃2; ⁺ + 2H₂o + O₂→ Fe (OH) ₂

3. ออกซิเดชันของเหล็กไฮดรอกไซด์ : เหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์ออกซิไดซ์ต่อไปเพื่อสร้างไฮดรอกไซด์เหล็ก (III)

   4FE (OH) ₂ + O₂ + 2H₂O→ 4FE (OH) ₃

4. การก่อตัวของสนิม : เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์ dehydrates เพื่อสร้างเหล็ก (III) ออกไซด์-ไฮดรอกไซด์หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นสนิม สนิมนี้เป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของเหล็กออกไซด์และไฮดรอกไซด์

   4fe (OH) ₂→Fe₂o₃·3H₂o

   
   

หลายเงื่อนไขสามารถส่งเสริมการก่อสนิม:

• การปรากฏตัวของความชื้น : น้ำทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ทำให้เกิดปฏิกิริยาลดออกซิเดชั่นที่จำเป็นสำหรับการเกิดสนิม ความชื้นสูงหรือการสัมผัสกับฝนโดยตรงสามารถเร่งกระบวนการได้

• การสัมผัสกับออกซิเจนและอิเล็กโทรไลต์ : ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการก่อตัวของสนิม พื้นที่ที่มีการเติมอากาศที่ดีหรือความเข้มข้นของออกซิเจนสูงมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมมากขึ้น เกลือและกรดยังสามารถเพิ่มกิจกรรมทางเคมีไฟฟ้าของโลหะโดยเร่งกระบวนการสนิม

• ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม : อุณหภูมิมีบทบาทในการสร้างสนิม อุณหภูมิที่สูงขึ้นสามารถเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีซึ่งนำไปสู่การเกิดสนิมได้เร็วขึ้น สารปนเปื้อนของพื้นผิวเช่นสิ่งสกปรกหรือน้ำมันสามารถดักจับความชื้นกับพื้นผิวโลหะทำให้เกิดพื้นที่ท้องถิ่นที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดสนิม

ความแตกต่างระหว่างการกัดกร่อนการเกิดออกซิเดชันและ การกัดกร่อนออก

ซิ	ซิ	เดชั่นออก	เดชั่ น
คำนิยาม	การสลายตัวของวัสดุเนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีหรือเคมีไฟฟ้ากับสิ่งแวดล้อม	กระบวนการทางเคมีที่สารสูญเสียอิเล็กตรอนมักเกี่ยวข้องกับออกซิเจน	รูปแบบเฉพาะของการกัดกร่อนที่มีผลต่อเหล็กและโลหะผสมเหล็ก
ขอบเขต	คำที่กว้างที่สุดครอบคลุมการย่อยสลายของวัสดุในรูปแบบต่าง ๆ	ชนิดของปฏิกิริยาเคมีที่เฉพาะเจาะจง	ผลิตภัณฑ์เฉพาะของการเกิดออกซิเดชันของเหล็ก
วัสดุที่ได้รับผลกระทบ	วัสดุต่าง ๆ รวมถึงโลหะเซรามิกและโพลีเมอร์	ทั้งสารอินทรีย์และอนินทรีย์	เหล็กโดยเฉพาะและโลหะผสมของมัน
ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม	ต้องใช้อิเล็กโทรไลต์	ต้องการออกซิเจนหรือสารออกซิไดซ์อื่น	ต้องใช้ทั้งออกซิเจนและความชื้น
สินค้า	สามารถส่งผลให้สารประกอบต่าง ๆ	ผลิตออกไซด์	รูปแบบออกไซด์เหล็กและไฮดรอกไซด์
กระบวนการเคมี	มักเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างวัสดุและสิ่งแวดล้อม	การสูญเสียอิเล็กตรอนมักจะออกซิเจน	เหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและน้ำ
รูปร่าง	รูปแบบต่าง ๆ (เช่น pitting, scaling)	สามารถมองเห็นหรือมองไม่เห็นขึ้นอยู่กับวัสดุ	สีน้ำตาลแดงที่โดดเด่น
ผลกระทบ	มักจะเป็นอันตรายต่อคุณสมบัติของวัสดุ	สามารถเป็นประโยชน์ (เช่นเลเยอร์ป้องกัน) หรือเป็นอันตราย	เป็นอันตรายต่อวัสดุที่ทำจากเหล็กเสมอ
ผลกระทบทางเศรษฐกิจ	มีความสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ	แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับบริบท	มีความสำคัญในอุตสาหกรรมการใช้เหล็ก

ผลกระทบของการกัดกร่อนการออกซิเดชั่นและสนิม

การกัดกร่อนการออกซิเดชั่นและการเกิดสนิมมีผลกระทบอย่างกว้างขวางซึ่งขยายเกินกว่าการเสื่อมสภาพของวัสดุ พวกเขาสามารถนำไปสู่การสูญเสียทางเศรษฐกิจที่สำคัญก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยและแม้กระทั่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

ผลทางเศรษฐกิจ

ค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อนการออกซิเดชั่นและการเกิดสนิม จากการศึกษาของ Nace International ค่าใช้จ่ายในการกัดกร่อนทั่วโลกคาดว่าจะอยู่ที่ 2.5 ล้านล้านเหรียญสหรัฐต่อปีซึ่งเทียบเท่ากับ 3.4% ของ GDP ของโลก

ค่าใช้จ่ายเหล่านี้รวมถึง:

• ค่าใช้จ่ายโดยตรงในการเปลี่ยนหรือซ่อมแซมวัสดุและโครงสร้างที่สึกกร่อน

• ต้นทุนทางอ้อมเช่นการสูญเสียการผลิตความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมและการดำเนินคดี

• ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสำหรับมาตรการป้องกันและควบคุมการกัดกร่อน

อุตสาหกรรมที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดจากการกัดกร่อน ได้แก่ :

• น้ำมันและก๊าซ

• การขนส่ง (ยานยนต์, การบินและอวกาศ, รถไฟและทางทะเล)

• โครงสร้างพื้นฐาน (สะพานท่อและอาคาร)

• โรงงานผลิตและแปรรูป

ข้อกังวลด้านความปลอดภัย

การกัดกร่อนการออกซิเดชั่นและการเกิดสนิมสามารถส่งผลต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างของอาคารยานพาหนะและโครงสร้างพื้นฐาน การเสื่อมสภาพนี้สามารถนำไปสู่ความล้มเหลวอย่างรุนแรงทำให้ชีวิตมีความเสี่ยง

ตัวอย่างของอันตรายด้านความปลอดภัยที่เกิดจากการกัดกร่อน ได้แก่ :

• การล่มสลายของสะพานหรืออาคารเนื่องจากการเสริมกำลังเหล็กที่อ่อนแอลง

• ความล้มเหลวของท่อนำไปสู่การรั่วไหลของน้ำมันหรือการรั่วไหลของก๊าซ

• การทำงานผิดพลาดของส่วนประกอบที่สำคัญในเครื่องบินหรือยานพาหนะ

• การปนเปื้อนของน้ำดื่มจากท่อสึกกร่อน

ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อม

การกัดกร่อนการออกซิเดชั่นและการเกิดสนิมอาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อโครงสร้างที่สึกกร่อนล้มเหลวพวกเขาสามารถปล่อยวัสดุอันตรายเข้าสู่สภาพแวดล้อม

ตัวอย่างเช่น:

• ถังเก็บที่สึกกร่อนสามารถรั่วไหลของสารเคมีหรือผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมการปนเปื้อนของดินและน้ำใต้ดิน

• ขยะโลหะที่เป็นสนิมสามารถชะล้างโลหะหนักเข้าไปในระบบนิเวศ

• การเสื่อมสภาพของโครงสร้างพื้นฐานสามารถนำไปสู่ความไร้ประสิทธิภาพเพิ่มการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

กลยุทธ์การป้องกันและบรรเทาผลกระทบ

การป้องกันและบรรเทาการกัดกร่อนการออกซิเดชั่นและการเกิดสนิมต้องใช้วิธีการหลายแง่มุม สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเลือกวัสดุอย่างรอบคอบการพิจารณาการออกแบบการรักษาแบบป้องกันการควบคุมสิ่งแวดล้อมและการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ

การเลือกวัสดุและการออกแบบ

หนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการป้องกันการกัดกร่อนคือการใช้วัสดุที่ทนต่อมันโดยเนื้อแท้ ตัวอย่างของโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน ได้แก่ :

• สแตนเลส

• อลูมิเนียม

• ไทเทเนียม

• โลหะผสมทองแดงนิกเกิล

วัสดุเหล่านี้สร้างชั้นออกไซด์ป้องกันบนพื้นผิวซึ่งช่วยป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติม

การออกแบบยังมีบทบาทสำคัญในการลดการกัดกร่อน วิศวกรควร:

• หลีกเลี่ยงมุมที่คมชัดและรอยแยกที่สารกัดกร่อนสามารถสะสมได้

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการระบายน้ำที่เหมาะสมเพื่อป้องกันน้ำนิ่ง

• ใช้ข้อต่อเชื่อมแทนการเชื่อมต่อแบบยึดหรือหมุดเชื่อมต่อเมื่อเป็นไปได้

สารเคลือบและการรักษาแบบป้องกัน

การใช้การเคลือบป้องกันและการรักษากับพื้นผิวของวัสดุสามารถช่วยป้องกันการกัดกร่อน วิธีการทั่วไปบางอย่าง ได้แก่ :

• สีและน้ำมัน : สิ่งเหล่านี้สร้างสิ่งกีดขวางระหว่างโลหะและสิ่งแวดล้อมป้องกันการสัมผัสกับสารกัดกร่อน

• การชุบสังกะสี : สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเคลือบเหล็กหรือเหล็กกล้าที่มีชั้นสังกะสีซึ่งสึกกร่อนเพื่อปกป้องโลหะพื้นฐาน

• Electroplating : มันวางชั้นบาง ๆ ของโลหะที่ทนต่อการกัดกร่อนมากขึ้นเช่นโครเมียมหรือนิกเกิลลงบนพื้นผิวของโลหะอื่น

• อโนไดซ์ : กระบวนการนี้สร้างชั้นออกไซด์ที่หนาและป้องกันบนพื้นผิวของโลหะเช่นอลูมิเนียม

• Passivation : มันเกี่ยวข้องกับการรักษาพื้นผิวของโลหะด้วยสารละลายเคมีเพื่อเพิ่มการก่อตัวของชั้นป้องกันออกไซด์

การควบคุมสิ่งแวดล้อม

การควบคุมสภาพแวดล้อมสามารถช่วยลดการสัมผัสกับสารกัดกร่อนได้ กลยุทธ์บางอย่างรวมถึง:

• รักษาระดับความชื้นต่ำเพื่อลดความชื้นในอากาศ

• การควบคุมอุณหภูมิเพื่อหลีกเลี่ยงความผันผวนอย่างมากที่สามารถเร่งการกัดกร่อน

• การใช้เครื่องลดความชื้นเครื่องปรับอากาศหรือเครื่องทำความร้อนเพื่อควบคุมสิ่งแวดล้อม

• การจัดเก็บวัสดุในพื้นที่แห้งและมีการระบายอากาศอย่างดีห่างจากสารกัดกร่อน

การตรวจสอบและตรวจสอบการกัดกร่อน

การตรวจสอบและตรวจสอบเป็นประจำสามารถช่วยตรวจจับการกัดกร่อน แต่เนิ่นๆทำให้สามารถแทรกแซงได้ทันเวลา สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับ:

• การตรวจสอบพื้นผิวด้วยสายตาสำหรับสัญญาณของการกัดกร่อนเช่นการเปลี่ยนสีหลุมหรือสะบัด

• การใช้วิธีการทดสอบแบบไม่ทำลายเช่นการวัดความหนาของอัลตราโซนิกหรือการถ่ายภาพรังสีเพื่อประเมินขอบเขตของการกัดกร่อนโดยไม่ทำให้วัสดุเสียหาย

• เก็บบันทึกรายละเอียดของผลการตรวจสอบเพื่อติดตามความก้าวหน้าของการกัดกร่อนเมื่อเวลาผ่านไป

ความก้าวหน้าในการป้องกันและเทคโนโลยีการกัดกร่อน

ในขณะที่การต่อสู้กับการกัดกร่อนยังคงดำเนินต่อไปนักวิจัยและวิศวกรกำลังพัฒนาโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมเพื่อป้องกันและลดผลกระทบของมัน ความก้าวหน้าเหล่านี้มีตั้งแต่การเคลือบประสิทธิภาพสูงไปจนถึงระบบตรวจสอบแบบเรียลไทม์และวัสดุใหม่

การพัฒนาสารเคลือบสมรรถนะสูง

พื้นที่หนึ่งของความก้าวหน้าที่สำคัญคือการพัฒนาของการเคลือบป้องกันขั้นสูง การเคลือบเหล่านี้ให้ความต้านทานที่เหนือกว่าต่อการกัดกร่อนการสึกหรอและการโจมตีทางเคมี ตัวอย่างที่โดดเด่นบางอย่าง ได้แก่ :

• การเคลือบอีพ็อกซี่และโพลียูรีเทน : สิ่งเหล่านี้นำเสนอการยึดเกาะที่ยอดเยี่ยมความทนทานและความต้านทานต่อความชื้นและสารเคมี พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานทางอุตสาหกรรมและทางทะเล

• การเคลือบฟลูออโรโพลีเมอร์ : เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความต้านทานทางเคมีที่ยอดเยี่ยมและคุณสมบัติแรงเสียดทานต่ำการเคลือบฟลูออโรโพลีเมอร์เช่น PTFE (Teflon) เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

• การเคลือบด้วยตนเองที่ได้รับแรงบันดาลใจจากไบโอ : การเคลือบนวัตกรรมเหล่านี้เลียนแบบคุณสมบัติการรักษาตัวเองของสิ่งมีชีวิต พวกเขามีแคปซูลขนาดเล็กที่เต็มไปด้วยสารรักษาที่ปล่อยออกมาเมื่อการเคลือบเสียหายทำให้สามารถซ่อมแซมตัวเองได้

เทคโนโลยีการป้องกันและการกัดกร่อนของแคโทด

การป้องกัน Cathodic เป็นวิธีที่ดีสำหรับการป้องกันการกัดกร่อนในโครงสร้างโลหะ มันเกี่ยวข้องกับการใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กกับโลหะทำให้แคโทดในเซลล์เคมีไฟฟ้า สิ่งนี้ป้องกันไม่ให้โลหะสึกกร่อน

สารยับยั้งการกัดกร่อนเป็นสารที่เมื่อเพิ่มเข้ากับสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนลดอัตราการกัดกร่อน พวกเขาทำงานโดยการสร้างฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวโลหะหรือโดยการปรับเปลี่ยนเคมีของสิ่งแวดล้อม

ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีเหล่านี้รวมถึง:

• สร้างความประทับใจในระบบป้องกันแคโทดปัจจุบันที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์หรือแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ

• สารยับยั้งการกัดกร่อนอินทรีย์ที่ได้มาจากสารสกัดจากพืชและแหล่งที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ

• การเคลือบอัจฉริยะที่รวมสารยับยั้งการกัดกร่อนและปล่อยออกมาเมื่อจำเป็น

การตรวจสอบการกัดกร่อนแบบเรียลไทม์และระบบเตือนล่วงหน้า

การตรวจจับการกัดกร่อนในช่วงต้นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการป้องกันความล้มเหลวของหายนะ ระบบตรวจสอบแบบเรียลไทม์ใช้เซ็นเซอร์เพื่อวัดพารามิเตอร์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อนอย่างต่อเนื่องเช่น:

• ศักยภาพทางเคมีไฟฟ้า

• กระแสการกัดกร่อน

• ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม (อุณหภูมิ, ความชื้น, pH)

ระบบเหล่านี้สามารถแจ้งเตือนผู้ประกอบการเมื่ออัตราการกัดกร่อนเกินกว่าระดับที่ยอมรับได้ทำให้สามารถแทรกแซงได้ทันเวลา ระบบขั้นสูงบางระบบยังใช้อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อทำนายอัตราการกัดกร่อนตามข้อมูลประวัติ

วัสดุและเทคนิคใหม่สำหรับการป้องกันการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมทางทะเล

สภาพแวดล้อมทางทะเลมีความท้าทายเป็นพิเศษเมื่อพูดถึงการป้องกันการกัดกร่อน การรวมกันของน้ำเค็มการปนเปื้อนทางชีวภาพและความเครียดเชิงกลสามารถลดลงได้อย่างรวดเร็วแม้วัสดุที่แข็งแกร่งที่สุด

นักวิจัยกำลังพัฒนาวัสดุและเทคนิคใหม่ ๆ เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้เช่น:

• โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนที่มีระดับสูงของโครเมียมนิกเกิลและโมลิบดีนัม

• วัสดุคอมโพสิตที่รวมความแข็งแรงของโลหะกับความต้านทานการกัดกร่อนของโพลีเมอร์

• การเคลือบโครงสร้างนาโนที่สร้างพื้นผิวไฮโดรโฟบิกสุดป้องกันน้ำและสารกัดกร่อนอื่น ๆ จากการยึดติดกับโลหะ

• วิธีการควบคุมการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าเช่นการป้องกัน cathodic ในปัจจุบันที่น่าประทับใจและขั้วบวกเสียสละ

บทสรุป

การกัดกร่อนการเกิดออกซิเดชันและการเกิดสนิมนั้นเกี่ยวข้องกัน แต่กระบวนการที่แตกต่างกันซึ่งสามารถส่งผลกระทบต่อวัสดุและโครงสร้างอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่การเกิดออกซิเดชันเป็นปฏิกิริยาทางเคมีในวงกว้างการกัดกร่อนจะลดลงโดยเฉพาะวัสดุและสนิมมีผลต่อเหล็กและโลหะผสมเท่านั้น

การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาความปลอดภัยและอายุยืนของสินทรัพย์ต่าง ๆ การวิจัยอย่างต่อเนื่องในวิทยาศาสตร์การกัดกร่อนมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนากลยุทธ์การป้องกันและเทคโนโลยีใหม่เพื่อต่อสู้กับความท้าทายที่ถาวรเหล่านี้