تثبيط تآكل سبائك الفولاذ الكربوني باستخدام البوليمرات النانوية

أ.د. حميدة عيدان سلمان الفتلاوي. أ.د. محمد ناظم بهجت البياتي. م.م دعاء رستم محمد علي الهنداوي.
كلية التربية للعلوم الصرفة – قسم الكيمياء.

ان التآكل هو تدهور المواد المعدنية نتيجة تفاعلها مع بيئتها اي هو عملية كيميائية او كهروكيميائية بين المعدن ومحيطه تؤدي الى تلف المعدن وتدهوره ، ويعرف التأكل كيميائيا بأنه عمليات اكسدة واختزال تحدث للمعدن والبيئة المحيطة به ، ويعرف التآكل بمعناه ايضا بأنه ميل الفلز للعودة الى حالته المستقرة التي وجد عليها في الطبيعة ، وذلك لان المعادن في الطبيعة لا توجد بصورة نقية وانما تكون متحدة مع مركبات اخرى تجعلها اكثر استقرارا ، (1) ويمكن ان يقسم التأكل الى قسمين :(2)
تأكل رطب : يحدث عندما يكون الوسط المسبب للتأكل (الالكتروليت ) هو وسط سائل وتكون عملية التأكل عملية كهروكيميائية مصحوبة بمرور تيار كهربائي .
تأكل جاف : يحدث عندما يكون الوسط المسبب للتأكل (الالكتروليت ) عبارة عن غاز وتكون عملية التأكل عملية كيميائية غير مصحوبة بمرور تيار كهربائي .
تعددت استخدامات الفولاذ الكربوني في العديد من التطبيقات الصناعية حيث انه يستخدم في صناعة السفن والسيارات و السكك الحديدية والادوات المنزلية لأنه يمتاز بالمتانة العالية والتكلفة القليلة ، لكن على الرغم من وجود هذه الميزات في الفولاذ الكربوني الا انه يتأكل بسهولة من خلال تفاعله مع الاوساط المائية او الحامضية مسببا ذوبان معدن الحديد وتحوله الى الحالة الايونية وبالتالي ستحدث مشاكل ملحوظة بالمعدات الصناعية المستخدمة مما يشكل خطر على البيئة والبشر والمجتمع و يؤدي الى خسائر اقتصادية ، لذلك دعت الحاجة الى ايجاد وتطوير طرق فعالة للتحكم بالتأكل والتقليل منه (3, 4) و يعتبر من الصعوبة إيقاف عملية التاكل بشكل نهائي ولكن يمكن التقليل منها وتثبيطها باستعمال بعض الطرق والوسائل التي من خلالها يتم السيطرة على التآكـل ، ومن تلك الطرق طلاء المعادن بالبوليمرات النانوية كمثبطات تقلل معدل التآكل إلى الحد الأدنى، يتم في هذه الطريقة تكوين طبقة طلاء واقية تعزل السطح المعدني عن الوسط الأكل ، ان استخدام الطلاءات البوليمرية والجسيمات النانوية مهم للحد والتقليل من ظاهرة التأكل بسبب سهولة تطبيقها ولخصائصها الالكترونية والكيميائية والميكانيكية ولأنها تلتصق بقوة على سطح المعدن ، لوجود أيونات معدنية مختلفة ، فإنها ترتبط و تشكل مجمعات معها ، كما أنها تمتز جيدًا على الاسطح المعدنية ، وبذلك سوف تحمي المعدن من التآكل (5) ، وبما ان عملية التثبيط تعتمد على امتزاز المثبط على سطح المعدن لذلك من الضروري جدا مراعاة العوامل المؤثرة على عملية الامتزاز . كالتركيب الكيميائي وحجم البوليمر ، ووجود ذرات غير متجانسة مثل ( الاوكسجين ، النتروجين ، الفسفور ، الكبريت ) و وجود مجموعات وظيفية مثل(C=O , NH2، NO2 ، -OH) واوصر مزدوجة متعاقبة ، كل هذه العوامل تزيد من ارتباط جزيئات المثبط بالمعدن.(6) وبما ان البوليمرات هي مركبات عضوية ذات اوزان جزيئية عالية لذك من المفضل التقليل من حجمها من خلال استخدام تقنية النانو للحصول على بوليمر يمتاز بــ مساحة سطحية عالية تحتوي على اعداد ضخمة من الذرات و ذو حجم صغير ضمن نطاق النانو ولان البوليمرات تمتلك سلاسل كربونية طويلة السلسلة لذلك عند الامتزاز تكون قادرة على سد مساحات كبيرة من الاسطح المعدنية المتأكلة ، وان مبدأ عملية الامتزاز هو منح زوج الكتروني حرغير مرتبط من الطلاء الى الاوربتالات الشاغرة في المعدن وبذلك سوف تتكون روابط بين سطح المعدن والطلاء المثبط وبالتالي يزداد امتزاز المثبطات البوليمرية النانوية على سطح الفولاذ الكربوني ويقل التأكل .(7)

المصادر:
1. Yadla SV, Sridevi V, Lakshmi M, Kumari SK. A review on corrosion of metals and protection. International Journal of Engineering Science & Advanced Technology. 2012;2(3):637-44.
2. Ali NH. Experimental study for some new Furan derivatives as corrosion inhibitors for carbon steel surface. 2021.
3. Rajeev P, Surendranathan A, Murthy CS. Corrosion mitigation of the oil well steels using organic inhibitors–a review. J Mater Environ Sci. 2012;3(5):856-69.
4. Hamida ES, Asim AB, Layth BJ. Azoisonicotinohydrazide derivative as carbon steel corrosion inhibitor in 1 M H2SO4: potentiostatic, adsorption isotherm and surface studies. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2019;8(3):539-48.
5. Eivaz Mohammadloo H, Mirabedini SM, Pezeshk-Fallah H. Microencapsulation of quinoline and cerium based inhibitors for smart coating application: Anti-corrosion, morphology and adhesion study. Progress in Organic Coatings. 2019;137:105339.
6. Salman HE, jassim Manshad M. Methyl Violet Dye as Corrosion Inhibitor for Carbon Steel in Acidic Medium. 2009.
7. Ates M. A review on conducting polymer coatings for corrosion protection. Journal of adhesion science and Technology. 2016;30(14):1510-36.