تآكل المعادن

أ.د. حميدة عيدان سلمان الفتلاوي – كلية التربية للعلوم الصرفة – قسم الكيمياء
م.م. محمود عبد الحمزة الكرعاوي – مديرية تربية كربلاء المقدسة – ثانوية الذرى للمتميزين

تُعد المعادن من بين أهم الموارد الثمينةً لكثير من الدول. ومصادر هذه المعادن, مثل (الألمنيوم, والحديد, والمنغنيز, والنحاس, والتيتانيوم, والكروم, …الخ) تتناقص بسرعة. وفي يومٍ ما سوف يكون هنالك نقص حاد فيها. إن هذه الأزمة الوشيكة هي حقيقة وليست احتمالاً بعيد الحدوث. وللحفاظ على هذه الموارد تظهر هنالك حاجة ملحة لمعرفة طرق الحماية من التآكل. ومن دون فهم ذلك فإن علم الهندسة يُعد ناقصاً. إذ لا يمكن تصميم هياكل السيارات والسفن والطائرات وغيرها, إلا بالمعرفة التامة بكل ما يتصل بتآكل المعادن الداخلة في تصميم هياكلها. إن تطبيق مفاهيم الحماية من التآكل ستجنب حدوث الكثير من (الكوارث) الهندسية مثل حوادث الطائرات وانفجار أنابيب وصهاريج نقل النفط, وانهيار الجسور, وانفجار المراجل البخارية. وفضلاً عن ذلك صلتها بصناعة حشوات الاسنان وغيرها من السبائك التي توضع داخل الجسم. مما يوجب أن تصمم لتكون مقاومة للتآكل الناتج من سوائل الجسم (اللعاب, الدم). كما أن مخلفات التآكل يمكن أن تتسبب بتلوث الماء والهواء والتربة, وهذا يُعد تهديداَ خطيراً للبيئة.(1)

يُعَرّف التآكل بأنه تحلل او انحلال المعدن نتيجة لتفاعله الكيميائي أو الكهروكيميائي مع البيئة التي يتواجد فيها. وعندما يحدث التفاعل نتيجة لعوامل ميكانيكية بالإضافة الى العوامل الكيميائية سوف يأخذ التآكل اسماءً أخرى مثل تآكل التعرية (Erosion Corrosion) و تآكل الاحتكاك (Fretting Corrosion).(2) لذلك فأن مصطلح الصدأ لايطلق على كل المعادن بدلاً من التآكل, لأن الصدأ هو المواد الناتجة من تآكل الحديد, و يشير الى أوكسيد الحديد الثلاثي المائي (Hydrous Ferric Oxide) وهو مصطلح خاص للحديد وسبائكه لذلك فأن المعادن الأخرى التي لا تحتوي على الحديد تتآكل ولكن لا تصدأ.(3)
إن عملية التآكل تتضمن التفاعل الكاثودي والتفاعل الانودي, ويحدثان في اَن واحد على سطح المعدن. ولحدوث التفاعل الكهروكيميائي (التآكل) يجب توفر المتطلبات الأساسية الآتية(4):-
⦁ قطب كاثودي (Cathodic Electrode)
⦁ قطب انودي (Anodic Electrode)
⦁ محلول الكتروليتي (Electrolyte Solution)
⦁ اتصال كهربائي (Electrical Connection)
كما موضح في الشكل

أنواع التآكل Corrosion Types
لا يوجد هنالك تصنيف عالمي للتآكل, لذلك يمكن تصنيفه كما يأتي:-
⦁ التآكل العام أو المنتظم: General or Uniform Corrosion (5)
⦁ التآكل الكلفاني: Galvanic Corrosion(6)
⦁ التآكل الإجهادي التشققي: Stress Corrosion Cracking (7)
⦁ التآكل ما بين الحبيبات: Intergranular Corrosion (8)
⦁ التآكل التقصف الهيدروجيني : Hydrogen Embrittlement (9)
⦁ التآكل النزع الاختياري: Selective Leaching or Parting (10)
⦁ التآكل التعرية : Erosion corrosion (11)
⦁ التآكل النقري: Pitting Corrosion(12)
⦁ التآكل الشقي أو الصدعي : ) Crevice Corrosion13)

المصادر:-
⦁ Ahmad, Z., 2006. Principles of corrosion engineering and corrosion control. Elsevier. pp 262-267.
⦁ Schweitzer, P.A., 2003. Metallic materials: physical, mechanical, and corrosion properties. CRC Press. Pp 100-106.
⦁ Hassan, S, A. AL-Shamaa, A, K, H., 2016. Protection of Carbon Steel used in Kufa Cement Plant Kilns from Corrosion. University of Kufa Faculty of Education for Girls. Pp 67-70.
⦁ Salman, H, E. Balakit, A, A, Abdulridha, A, A., 2018. Synthesis of New Azo-Schiff Compounds and Using as Inhibitors for the carbon steel corrosion in Acidic Medium. College of Education for pure Science University of Karbala. Pp 2471-2476.
⦁ Patel, R., 2008. Corrosion Damage Studies Through Microscopy and Stress Analysis. pp 196.
⦁ Prabakaran, M., 2014. Synergistic and enhanced corrosion inhibition effect of carbon steel in aqueous solution by new inhibitor formulations. pp 46-50.
⦁ Thiraviyam, P., 2014. Inhibition of synthesized mannich bases on mild steel corrosion in acid medium. Corrosion science, 32, pp 420-430.
⦁ Bueno, A.H.S., Moreira, E.D. and Gomes, J.A.C.P., 2014. Evaluation of stress corrosion cracking and hydrogen embrittlement in an API grade steel. Engineering Failure Analysis, 36, pp.423-431.
⦁ Sherine, H.B. and Nasser, A.J.A., 2014. Inhibition of corrosion of mild steel in well water by phenolic compounds. Lead university. pp 50-56.
⦁ Schweitzer, P.A., 2006. Fundamentals of metallic corrosion: atmospheric and media corrosion of metals. CRC press. pp 200-215.
⦁ Wattanaphan, P., 2012. Studies and prevention of carbon steel corrosion and solvent degradation during amine-based CO2 wiley and sons. pp 123-126.
⦁ Loto, R.T., 2013. Pitting corrosion evaluation of austenitic stainless steel type 304 in acid chloride media. J. Mater. Environ. Sci., 4(4), pp.448-459.
⦁ Callister, W.D. and Rethwisch, D.G., 2007. Materials science and engineering: an introduction New York: John wiley & sons. (Vol. 7, pp. 665-715).