پروژه های انجام شده 1398-1399

خوردگی گالوانیک چیست؟

خوردگی گالوانیک (به انگلیسی: Galvanic corrosion) به خوردگی در اثر وجود اختلاف پتانسیل الکتریکی بین فلزات در ارتباط با یکدیگر گفته می‌شود. اختلاف پتانسیل باعث شارش الکترون‌ها بین این دو فلز می‌شود. در این حالت فلز دارای پتانسیل تعادلی کمتر، آند پیل الکتروشیمیایی را تشکیل داده و خورده می‌شود. فلز کاتد خورده نمی‌شود یا خوردگی آن بسیار کم می‌شود. در اتصال دو فلز غیر همجنس تشدید خوردگی آند را خوردگی گالوانیکی و کاهش خوردگی کاتد را حفاظت کاتدی گویند. به منظور کاهش یا به حداقل رساندن میزان خوردگی گالوانیکی از روش‌های تجربی گوناگون استفاده می‌شود.

روش‌های معمول در این موارد به قرار زیر هستند:

 

الف) انتخاب فلزاتی که تا حد امکان در جدول سری گالوانیک به هم نزدیکتر باشند.

ب) اجتناب از تأثیر نامطلوب مساحت‌ها (آند کوچک و کاتد بسیار بزرگ).

ج) عایق کردن فلزات غیر همجنس تا حدی که امکان اجرای عملی آن وجود داشته باشد.

د) انجام پوشش مناسب مخصوصاً در منطقهٔ آندی

ه) استفاده از بازدارنده‌ها جهت کاهش خورندگی محیط

و) اجتناب از اتصالات پیچی در مورد فلزاتی که در سری گالوانیکی از همدیگر خیلی دور باشند.

ز) طراحی قطعات طوری صورت گیرد که قسمت آندی را بتوان به راحتی تعویض نمود یا این قسمت‌ها به منظور دوام و عمر بیشتر، ضخیم‌تر ساخته شوند.

ح) تعبیه یک فلز ثالث در تماس با آن‌ها به طوری که نسبت به هر دو فلز قبلی، دارای پتانسیل الکتریکی بالاتری باشد.
 

خوردگی گالوانیک (یا خوردگی دو فلزی) یک فرایند الکتروشیمیایی است که در آن یک فلز در حالی که در حضور یک الکترولیت در تماس با یک فلز دیگر می‌باشد دچار خوردگی می‌شود. نمونهٔ مشابه واکنش‌های گالوانیک در پیل‌های شیمیایی (همان باتری‌های معمولی) برای ایجاد ولتاژ الکتریکی مناسب برای تأمین انرژی وسایل الکتریکی قابل حمل وجود دارد.

فرایند کلی

فلزات و آلیاژهای مختلف مواد دارای پتانسیل‌های الکترودی متفاوتی هستند، و زمانی که دو یا چند فلز یا آلیاژ مختلف در یک الکترولیت در تماس با یکدیگر قرار می‌گیرند، یک فلز نقش آند و دیگری نقش کاتد را ایفا خواهند کرد. اگر الکترولیت تنها شامل یون‌های فلزی باشد که به راحتی کاهش شیمیایی نمی‌یابند (مانند یون یک بار مثبت سدیم و پتاسیم یا یون دو بار مثبت کلسیم، منیزیم و روی)، فرایند کاتد شامل کاهش یون هیدروژن مثبت از مولکول هیدروژن یا اکسیژن برای تشکیل یون منفی هیدروکسید خواهد بود.

تفاوت پتانسیل الکتریکی میان میان واکنش‌هایی که در دو الکترود انجام می‌شود، محرک حملهٔ شتابدار به قسمت فلز آند سیستم می‌شود که به کاهش آن در الکترولیت می‌انجامد. این فرایند باعث این می‌شود که در فلز آند خوردگی سریع تر انجام شود و از خوردگی فلز کاتد جلوگیری شود. وجود یک الکترولیت و در واقع وجود یک مسیر عبوردهندهٔ الکتریکی بین فلزات برای وقوع خوردگی گالوانیک ضروری می‌باشد. الکترولیت امکانی را برای حرکت یون‌ها فراهم می‌آورد که این موضوع برای انباشته نشدن بار الکتریکی در قسمت‌های آند و کاتد سیستم و در نتیجه انجام فرایند شیمیایی خوردگی گالوانیک لازم می‌باشد.

در بعضی موارد، این فرایند به شدت مطلوب تلقی می‌شود. برای مثال در باتری‌های ارزان قیمتی که مصارف خانگی دارند به‌طور معمول دارای سلول‌های کربن-روی هستند، به عنوان قسمتی از یک مدار بستهٔ الکتریکی (در مسیر حرکت الکترون‌ها)، فلز روی داخل سلول دچار خوردگی می‌شود (مسیر یون) که این فرایند یک قسمت ضروری برای تولید الکتریسیته در باتری می‌باشد. به عنوان مثال دیگر می‌توان حفاظت کاتدی ساختارهای غوطه ور و یا دفن شده را نام برد. مانند تانک‌های ذخیرهٔ آب داغ. در این مورد، آندها به عنوان قسمتی از جفت گالوانی کار می‌کنند که باعث خوردگی فلز قسمت آند و در عوض حفاظت فلز قسمت کاتد می‌شود. در موارد دیگر، مانند فلزهای مخلوط در لوله سازی (برای مثال مس، آهن ریخته‌گری و فلزات ریخته‌گری دیگر)، خوردگی گالوانیک در خوردگی‌های شتاب یافتهٔ قسمت‌های مختلف سیستم شرکت می‌کند و به عبارت دیگر خوردگی در بسیاری از قسمت‌های سیستم ناشی از این نوع خوردگی (خوردگی گالوانیک) می‌باشد.

مواد مانع شوندهٔ خوردگی مانند سدیم نیتریت یا سدیم مولیبدیت می‌توانند در این سیستم‌ها تزریق شوند تا پتانسیل گالوانی را کاهش دهند، اگرچه عمل اضافه کردن این مواد ضد خوردگی باید به‌طور دقیق تحت نظر قرار گیرد، به طوری که اگر عمل اضافه کردن مواد ضد خوردگی منجر به افزایش رسانایی الکتریکی آب داخل سیستم شود، پتانسیل خوردگی گالوانیک ممکن است افزایش چشمگیری داشته باشد.

اسیدی یا بازی بودن (اختصاری PH) نیز یک عامل مهم در سیستم‌های گردشی بستهٔ دو فلزی می‌باشد. به طوری که اگر مقدار اسیدی یا بازی بودن با مقدار مادهٔ ضد خوردگی تناسب نداشته باشد، خوردگی گالوانیک با سرعت بیشتری انجام می‌شود. در اغلب سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی خانگی، استفاده از آندهای فداشونده و کاتدها، دیگر مطلوب نمی‌باشد، چرا که آن‌ها باید داخل لوله‌کشی ساختمان‌ها نصب شوند و بعد از گذشت زمان، دچار خوردگی و زنگ زدگی می‌شود و باعث آزاد شدن ذراتی داخل لوله‌ها شده و این امر می‌تواند موجب آسیب‌های پتانسیلی و مکانیکی در پمپ‌های گردشی، مبدل‌های حرارتی و… شود.

منبع ویکی پدیا

بازدید: 545