دید کلی
بطور کلی
فلزات سه دسته‌اند. یک دسته ، آنهایی که مثلا
طلا و
پلاتین ، در مجاورت هوا اکسید نمی‌شوند و نیازی به محافظت ندارند. دسته دوم ، آنهایی که وقتی در مجاورت هوا قرار می‌گیرند، اتمهای سطحشان اکسید می‌شوند. ولی اکسید آنها مقاوم است و چسبیده به فلز باقی می‌ماند و خود لایه محافظی برای فلز می‌شود. این گونه فلزات هم نیازی به محافظت ندارند. مثل
Zn ،
Al ،
CO ،
Ni ،
Sn ،
Cr و نظیر آنها.
دسته سوم فلزاتی که وقتی سطح آنها در مجاورت هوا اکسید می‌گردد. اکسید آنها متخلخل است و به فلز نمی‌چسبد و از بدنه فلز کنده می‌شود که فلز به تدریج فاسد شده ، از بین می‌رود. مثل آهن اینگونه فلزات را به روشهای متفاوت از زنگ زدن محافظت می‌نمایند. روشهایی مثل رنگ زدن ، زدن ضد زنگ ، چرب کردن سطح فلز بوسیله یک ماده روغنی مانند
گریس ، لعاب دادن ، آب
فلز کاری و حفاظت کاتدی.
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.
آب فلز کاری
آب کاری فلزات به دو روش صورت می‌گیرد:
گالوانیزاسیون
در این روش ، فلز فاسد شدنی را در مذاب یک فلز فاسد نشدنی فرو می‌برند و بیرون می‌آورند تا سطح آن از یک لایه فلز فاسد نشدنی پوشیده شود. مثلا ورقه‌های نازک آهنی را در مذاب فلز روی فرو می‌برند و بیرون می‌آورند تا سطح آنها از فلز روی پوشیده شود و به این طریق ورقه‌های
آهن سفید یا
آهن گالوانیزه تهیه می‌نمایند که در ساختن لوازمی مثلا لوله بخاری ، کانال کولر ، شیروانی منازل و از این قبیل بکار می‌رود. لوله‌های آب هم ، آهن سفید هستند اگر ورقه‌های آهنی را در قلع مذاب بزنیم و بیرون آوریم و سطح آنها را قلع اندود کنیم، حلبی بدست می‌آید که از آن در ساختن قوطی مواد غذایی نظیر کنسروها استفاده می‌گردد.
الکترولیز
در این روش ، فلز آب گیرنده یا فاسد شدنی را بجای کاتد و فلز پوشش دهنده را بجای آند قرار می‌دهند و در ظرف الکترولیز محلولی از یک نمک فلز آب دهنده (فلز پوشش دهنده) را به عنوان
الکترولیت می‌ریزند. با برقراری جریان ، اتمهای فلز آب دهنده (فلز پوشش دهنده) به صورت یون مثبت از آند کنده می‌شود و از طریق الکترولیت بطرف کاتد یا آب گیرنده (فلز مورد آبکاری) رفته ، از آن الکترون می‌گیرند و مجددا به صورت فلز در آمده ، بر سطح فلز (مورد
آبکاری) می‌نشینند و تمامی سطح آن را می‌پوشانند.
به عنوان نمونه در آب فلز کاری یک قاشق مسی ، آند ، نقره بوده ، قاشق مسی را به کاتد وصل می‌کنیم و الکترولیت می‌تواند محلول نیترات نقره باشد. اتمهای نقره به صورت یون
از ورقه نقره‌ای جدا شده و بسوی قاشق مسی می‌روند. از آن الکترون می‌گیرند و به صورت اتم
در آمده بر سطح قاشق می‌نشینند.
زیرا با این که در آب یون
هم وجود دارد، یونهای
در رقابت با یونهای
برنده می‌شوند و به کاتد می‌روند. در رقابت میان یونهای
،
نیز یونهای
برنده شده ، به آند می‌روند و الکترون اضافی خود را از دست داده و گاز اکسیژن تولید می‌نمایند.
تفاوت آهن گالوانیزه و حلبی
اگر سطح آهن سفید خراش بردارد، آهن و روی باهم
پیل الکتروشیمیایی تشکیل می‌دهند. در این پیل ، روی خرده می‌شود. زیرا پتانسیل احیاء روی از پتانسیل احیاء آهن کمتر است. اما اگر سطح حلبی خراش بردارد، قلع و آهن باهم پیل الکتروشیمیایی تشکیل می‌دهند. در این پیل آهن خورده می‌شود. زیرا پتانسیل احیاء قلع از پتانسیل احیاء آهن بیشتر است و آهن در نقش آند پیل عمل می‌کند و از بین می‌رود که این طریقه زنگ زدن را زنگ زدن الکتروشیمیایی می‌نامند.
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 و بطور خلاصه می‌توان گفت که فلزی مثل آهن در هوای مرطوب ، طبق واکنش زیر زنگ می‌زند:
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.
مباحث مرتبط با عنوان
