تثبيط تآكل سبيكة الفولاذ الكربوني بأستعمال الأصباغ العضوية

أ.د. حميدة عيدان سلمان و مها جاسم منشد .
كلية التربية للعلوم الصرفة / قسم الكيمياء

يُعرَّف تآكل المعادن بأنه التدمير التلقائي للمعادن من خلال تفاعلاتها الكيميائية والكهروكيميائية مع البيئة المحيطة بها [1- [3 وبالتالي، فإن هذا هو بالضبط عكس استخراج المعادن من الخامات. في معظم البيئات ، لا تكون المعادن مستقرة بطبيعتها ، ولكنها تميل إلى العودة إلى مركبات أكثر استقراراً، وهي عملية تسمى التآكل. يُعرَّف التآكل أيضا ًعلى أنه تدهور في الخصائص الجوهرية للمادة نتيجة تفاعلها مع أحد مكونات البيئة [4]، إذ إن معظم ظواهر التآكل التي تحدث هي في الأساس كهروكيميائية بطبيعتها, وتنطوي على وجود ملامسة معدنية للإلكتروليت ونقل إلكترونات التكافؤ الحرة. ومن الأمثلة المشهورة على التآكل المعدني هو صدأ الحديد [5]. التآكـل (Corrosion) الذي يعد أحد المشاكل التي تشكل تهديداً خطيراً للعديد من الصناعات, لما يسببه من أضرار للأجزاء المعدنية خاصة تلك المصنوعة من الفولاذ. والفولاذ الكربوني هو سبيكة مكونة من الحديد والكاربون بشكل أساسي وتتواجد فيه العناصر الأخرى بنسبة ضئيلة, ويستعمل الفولاذ الكربوني في كثيرمن مجالات الحياة, مثل هياكل الجسور والبنايات ووسائل النقل البري والبحري وكذلك أنابيب نقل البترول. ويعد الفولاذ الكربوني من أكثر أنواع السبائك المفضلة في تصنيع الآلات والمعدات الصناعية نظرًا لخصائصه الميكانيكية المميزة والتكلفة المنخفضة له نسبياً، وتعتمد خواص الفولاذ الكربوني لما يحتوي من نسبة كاربون في تركيبه, وبرغم ذلك فأنه يعاني من أنواع معينة من التآكـل لذلك فأنه يحتاج إلى طرائق مختلفة لحماية[6] . لذا أصبح من الضروري اعطاء المزيد من الاهتمام للتآكل نتيجة زيادة استعمال المعادن في جميع مجالات التكنولوجيا. وزيادة تلوث الهواء والمياه، مما يؤدي إلى بيئة أكثر تآكلًا [8-7] . إن من الصعب إيقاف عملية التاكل بشكل نهائي ولكن من الممكن الحد منها وتثبيطها باستعمال بعض الأساليب والوسائل التي يمكن من خلالها السيطرة على ظاهرة التآكـل, ومنها يتم استعمال المواد الكيميائية كمضافات بكميات قليلة إلى محاليل حامضية لتقليل معدل التآكل إلى الحد الأدنى، وتُعرَّف هذه المواد الكيميائية بمثبطات التآكل. إن النقطة الأساسية في عملية التثبيط باستعمال مثبطات التآكل العضوية هي امتزاز جزيئاتها على سطح المعدن من خلال هذه العملية يتم ازاحة جزيئات الماء وتكوين طبقة واقية تعزل السطح المعدني عن الوسط العدواني, وتحجب المواقع التي تحدث فيها التفاعلات الكهروكيميائية عند المحلول / السطح البيني المعدني، لذلك من الضروري مراعاة العوامل التي تؤثر على عملية الامتزاز. هناك متطلبات يجب أن تكون موجودة في المركبات العضوية المستعملة كمثبطات لجعلها مثبطًاً فعالاً للتآكل منها التركيب الكيميائي وحجم المثبط العضوي، ووجود ذرات غير متجانسة، مجموعات وظيفية معينة، ووجود إلكترونات بيتا مقترنة، كل هذه العوامل توفر مراكز امتزاز يتم فيها ارتباط جزيئات المثبط بالمعدن[9] . لقد تم استعمال الأصباغ العضوية بشكل واسع في كثير من الصناعات مثل المواد الغذائية والصيدلانية والمطاط والورق والبلاستيك والمنسوجات ومستحضرات التجميل ولكون الأصباغ تمتلك صفات مميزة مثل احتوائها على ذرات غير متجانسة في تركيبها وكذلك تحتوي على الكترونات π. ولعل الأصباغ التي تحتوي على ذرات مثل (الكبريت، النتروجين،الفسفور) وذات الوزن الجزيئي العالي لها قدرة أكبر لتثبيط التآكـل, واستعمال الاصباغ كمثبطات للتأكل يعتمد على عدة عوامل منها طبيعة المعدن المراد حمايته من التاكل, وطبيعة الوسط المسبب للتآكـل, والصيغة التركيبية للصبغة, وتركيز وذوبانية الصبغة, اضافة إلى تأثير درجة الحرارة وحامضية الوسط, إذ أن هذه العوامل لها دور كبير في كفاءة التثبيط, لذلك فقد وجد العديد من الباحثين مؤخراً أن الأصباغ العضوية تكون فعالة جداً وذات كفاءة عالية في تثبيط التآكـل [10].

المصادر :-
Abiola, O. K., & James, A. O. (2010). The effects of Aloe vera extract on corrosion and kinetics of corrosion process of zinc in HCl solution. Corrosion Science, 52(2), 661-664.‏
Veronika, B. K. (2008). Knowledge about metals in the first century. Korrozios Figyelo, 48(5), 133-137.‏

Popov, B. N. (2015). Corrosion engineering: principles and solved problems. Elsevier.‏
Denny, A. J. (1996). Principles and prevention of corrosion.‏
Moore, J. W., and Stanitski, C. L . 2011.Chemistry: The molecular science. “, 4th ed., Chapter 19:Electrochemistry and its Applications, Books/Cole, Cengage Learning, pp. 946, ISBN-13: 978-1-4390-4930-3, ISBN-10: 1-4390-49300.
Hamida,E. S., & Maha, j. M., (2020). Study Of Some Organic Dyes (Cresol Red, Methyl Violet Luxol Fast Blue) As Corrosion Inhibitors Of Carbon Steel In Sulfuric Acid Solution. College of Education for pure Science , University of Kerbala.
Abiola, O. K., & James, A. O. (2010). The effects of Aloe vera extract on corrosion and kinetics of corrosion process of zinc in HCl solution. Corrosion Science, 52(2), 661-664.‏
Aljourani, J., Golozar, M. A., & Raeissi, K. (2010). The inhibition of carbon steel corrosion in hydrochloric and sulfuric acid media using some benzimidazole derivatives. Materials chemistry and physics, 121(1-2), 320-325.‏
Abdulridha, A. A., Allah, M. A. A. H., Makki, S. Q., Sert, Y., Salman, H. E., & Balakit, A. A. (2020). Corrosion inhibition of carbon steel in 1 M H2SO4 using new Azo Schiff compound: Electrochemical, gravimetric, adsorption, surface and DFT studies. Journal of Molecular Liquids, 315, 113690.‏
Salman, H. E., & jassim Manshad, M. (2019). Methyl Violet Dye as Corrosion Inhibitor for Carbon Steel in Acidic Medium.‏ Journal of Global Pharma Technology , 0975 -8542.