بازدارنده خوردگی چیست؟

بازدارنده خوردگی ماده ای است که وقتی آنرا به محیط خورنده در غلظت مناسب می افزایند، بدون آن که در غلظت مواد خورنده تغییر چشمگیری ایجاد شود، میزان خوردگی را کاهش می دهد. معمولا ً بازدارندۀ خوردگی، در غلظتهای پایین مؤثر است.

1-شیوه کلی عمل

عمل یک بازدارنده معمولا ً ایجاد یک فیلم محافظ در سطح فلز است. این کار با تشکیل یک لایه بسیار نازک (تک مولکولی) از بازدارنده به صورت جذبی صورت می گیرد. شکل دیگر به این صورت است که فیلم محافظ با واکنش شیمیایی بین فلز و بازدارنده و در صورت امکان، همراه با محصولات خوردگی تشکیل شود. بالاخره یک امکان دیگر تشکیل یک اندود ضخیم (بیش از A^o 1000) از بازدارنده بر سطح فلز است در این حالتها می توان گفت که بازدارنده تشکیل فیلم می دهد.

بازدارنده ها را می توان به صورتهای زیر روی سطح منتقل کرد:

_ از محیط خورنده مایعی که بازدارنده در آن حل شد و یا پاشیده شده است.

_ از سیال ضد خوردگی که بازدارنده به آن اضافه شده است.

_ از رنگ ضد زنگ با رنگدانه فعال.

_ از اتمسفر موجود در یک بسته بندی، در این حالت نیاز به بازدارنده ای است که دارای فشار بخار مناسب باشد که آن را بازدارنده خوردگی فرار می نامند.

_ از فلزی که باید حفاظت شود، بازدارنده می تواند به صورت یک جزء سازنده آلیاژ فلز مذکور همراه آن باشد.

بازدارنده ها را بر حسب اینکه در فرایند خوردگی به صورت واکنش آندی، کاتدی یا مختلط شرکت کننده تقسیم بندی می کنند.

شکل 1- نمودار قطبش که اثر بازدارنده آندی را نشان می دهد

2- بازدارنده های آندی

این بازدارنده ها عمدتا ً روی واکنش آندی و منحنی قطبش آندی (شکل 1) اثر می کنند. اساس کار برخی از بازدارنده های آندی، مانند یون کرومات (CrO₄^2-)، یون نیتریت (NO₂^-) و نیز در حضور هوا، فسفات و مولیبدات، تشکیل یک لایه اکسید محافظ (اثر ناپذیر) در سطح فلز است. با وجود این، اگر غلظت بازدارنده خیلی پایین باشد منافذ و نقصهای روی لایه اکسید ایجاد می شود که در این حالت، خوردگی تشدید می گردد و در این صورت، این بازدارنده ها را بازدارنده های خطرناک می نامند.

3- بازدارنده های کاتدی

این بازدارنده ها بیشتر بر روی واکنشهای کاتدی و منحنی قطبش کاتدی اثر می کنند (شکل 2).

نمونه های بازدارنده های کاتدی برای فولاد عبارتند از:

_ نمکهای فلز روی مانند ZnSO₄، که اثر آن بستگی به تشکیل رسوب روی هیدروکسید بر روی کاتد، در جایی که pH زیاد می شود، دارد به این ترتیب واکنش کاتدی بسیار دشوار تر انجام می شود.

_ پلی فسفاتها، مانند سدیم پیروفسفات (Na₄PO₃)₆؛ بازدارنده به صورت کلویید است و در حضور یونهای فلزی در والانسی نظیر Ca²⁺، یک پوشش محافظ روی سطح فلز تشکیل می دهد.

_ فسفوناتها، که در حضور یونهای فلزی دو والانسی و ترجیحا ً با نمک فلزی روی نقش بازدارنده را ایفا می کنند.

شکل 2- نمودار قطبش که اثر بازدارنده کاتدی را نشان می دهد.

شکل 3-  نمودار قطبش که اثر بازدارنده مختلط را نشان می دهد.

حتی بازدارنده های کاتدی با غلظت پایین، کم و بیش نقش بازدارندگی بر روی واکنش کاتدی ایفا می کنند و این رویداد با واکنش آندی مقابله می کند. لذا این نوع بازدارنده ها در غلظتهای فوق العاده پایین تر از بازدارندگی کامل، خطرناک نیستند-برعکس وضعیت غلظتهای پایین متناظر در مورد بازدارنده های آندی.

4- بازدارنده های مختلط

این بازدارنده ها کم و بیش بر روی هر دو واکنش آندی و کاتدی اثر می کنند (شکل 3). بسیاری از بازدارنده های آلی از این نوع اند. به عنوان مثال بنزو تریازول یکی از آنهاست که در بسیاری موارد کاربرد دارد، به ویژه در مورد مس و آلیاژهای مس.

خصلت اغلب بازدارنده ها بستگی به عوامل محیطی مانند pH و پتانسیل اکسایش-کاهش دارد، لذا در برخی شرایط آندی، و در بعضی شرایط دیگر کاتدی است.

5- کاربرد

در عمل اغلب، مخلوطی از بازدارنده ها را به کار می برند این مخلوط را فرمولبندی می نامند و ترکیب آن طوری است که کلیه فلزات سازنده یک ساختار، محافظت می شوند. در انتخاب یک بازدارنده علاوه بر اثر بازدارندگی در مقابل خوردگی اصولا ً باید عوامل دیگری مانند بهداشت صنعتی و مراقبتهای زیست محیطی را در نظر گرفت.

در زیر به چند نمونه کاربرد بازدارنده ها می توان اشاره کرد:

_ برای آب در سیستم های خنک کننده روباز، بازدارنده فرمولبندی شده محتوی فسفونات و نمکهای فلزی است و اجسام ساخته شده از چدن، فولاد، مس و آلومینیم را حفاظت می کند.

_ چندین فلز در سیستم بستۀ خنک کننده موتور وسایل نقلیه وجود دارد مانند چدن، آلیاژهای آلومینیم، فولاد، مس، برنج، لحیم قلع و غیره. دراین سیستم ها، خنک کننده معمولا ً حاوی مخلوط آب-گلیکول (دیول) بوده و گسترۀ دمای آنها 470- درجه سانتی گراد تا 100 درجه سانتیگراد است، یعنی بسیار خورنده هستند. یک فرمولبندی بازدارنده شامل بنزوتریازول، سیلیکات، بورات، مولبیدات، نیترات و نیتریت است، که باید به محلول گلیکول افزوده شود.

_ بازدارنده های قطعه شویی را می توان به حمامهای شستشو افزود تا از حل شدن فلز در موقع شستشو پیشگیری کند. مثلا ً از ترکیبات نوعی تیواوره در حمامهای قطعه شویی سولفوریک اسیدی فولادها و از سیلیکاتها در پاک کننده های قلیایی آلومینیم استفاده می شود.

_ آستر درسیستم های رنگ ضد زنگ معمولا ً حاوی یک بازدارنده به نام رنگدانه فعال است. نمونه های مهم عبارت اند از سرب قرمز، روی کرومات، یا روی فسفات. در تماس آستر با آب اجرایی که اثر بازدارندگی دارد آزاد می شوند.

_ روغنهای کثیف و آلوده، سیالهای بازدارندۀ خوردگی و چربیها معمولا ً دارای یک بازدارنده حاوی ماده افزودنی مانند سولفوناتهای نفتی می باشند.

_ در مخازن حمل و نقل و جعبه های بسته بندی باز دارنده های فرار مانند دی سیکلوهگزیل آمونیم نیتریت به کار می رود، این بازدارنده فولاد را محافظت می کند ولی در مقابل فلزات دیگر مانند مس و سرب خورنده خواهد بود، بنابراین بازدارنده های خوردگی فرار دیگری برای حفاظت این فلزات وجود دارد.

_ برنج آلومینیم مصرفی در لوله های چگالنده به مقدار 0.02 تا 0.04 درصد آرسنیک دارد که در نقش بازدارنده روی زدا عمل می کند. در فرایند روی زدایی از برنج a، مقدار کمی آرسنیک، آنتیموان و یا فسفر، به عنوان بازدارنده عمل می کند.

6- ارزیابی

تعداد زیادی از اجسام، به عنوان بازدارنده های خوردگی معرفی شده اند که بعضی از آنها در عمل فاقد کارایی مورد انتظار بوده و کنار گذاشته شده اند. ازاین رو امکان ارزیابی بازدارنده و تعیین شرایطی که بازدارنده مؤثر و کارآمد باشد حائز اهمیت است.

بازدهی یک بازدارنده، I، طبق معادله زیر بیان می گردد:

I=V₀ – V_i/V₀ . 100%

که در آن V₀ سرعت خوردگی بدون بازدارنده، V_i سرعت خوردگی با بازدارنده است.

سرعت خوردگی را بر حسب وزن از دست رفته قطعه مورد آزمایش در زمان معین تعریف می کنند.

شیوۀ تأثیر و کارایی یک بازدارنده را می توان به کمک ثبت منحنیهای قطبش و یا اندازه گیری مقاومت قطبش بررسی کرد. در سالهای اخیر برای مطالعه بازدارنده های خوردگی از روشهای پیشرفته ای استفاده می شود مانند تکنیک پاگیرایی جریان متناوب و طیف بینی رامان با سطح افزایش یافته.