สนิมกับวิธีการป้องกัน และการเลือกวัสดุ

สนิมเกิดจาก ?????

การกัดกร่อนของโลหะ

คือ ลักษณะการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโลหะ เนื่องจากปฏิกิริยาเคมี อันเป็นผลทำให้สภาพการใช้งานของโลหะนั้นๆ เสียหายก่อนถึงเวลาอันสมควร นับเป็นการสูญเสียอย่างมหาศาลต่องานที่ต้องใช้โลหะ เช่น อุตสาหกรรมหรือเกษตรกรรม เช่น ฟาร์มสุกรที่ใช้เหล็กทำซอง และคอกหมู, ฟาร์มไก่ไข่ที่ใช้ลวดทำกรงไก่ไข่

หลักการทั่วไปของการกัดกร่อนเกิดจากสาเหตุใหญ่ๆ คือ

1. เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีโดยตรง ตัวอย่าง
   • เกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างผิวโลหะกับออกซิเจน โดยมีความชื้นกับอุณหภูมิที่สูง เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเกิดเป็นเหล็กออกไซด์ (สนิมเหล็ก) มีลักษณะเป็นรูพรุน และเป็นสะเก็ดจับกันเป็นชั้นๆ กัดกร่อนลึกลงไปในเนื้อเหล็ก
   • เกิดจากการกัดของกรด เช่น เหล็กถูกน้ำ หรือแช่ในน้ำที่มีสภาพเป็นกรด เกิดเป็นออกไซด์กัดกร่อนผิวโลหะ
   • เกิดจากการรวมตัวของโลหะกับน้ำ คือ เหล็กแช่น้ำเกิดสนิม (ไฮดรอกไซด์ของโลหะ และก๊าซไฮโดรเจน)
2. เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมี - ไฟฟ้า ตัวอย่าง
   • เกิดจากการส่งถ่ายอิออนในสารละลายอิเล็คโทรไลท์ เช่น การกัดกร่อนของแท่งเหล็กที่จุ่มในสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต
   • ปฏิกิริยาระหว่างขั้วโลหะ 2 ขั้ว (ขั้วทองแดง +, ขั้วสังกะสี -) ที่จุ่มในสารละลายอิเล็กโทรไลท์ในแบตเตอรี่ หรือถ่านไฟฉาย ขั้วสังกะสีเป็นอโนดจะถูกกัดกร่อน เพราะอิเลคตรอนวิ่งออกจากขั้วสังกะสีไปขั้วทองแดงซึ่งเป็นคาโทด เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลครบวงจรในการใช้งานของแบตเตอรี่

จุดประสงค์ในการป้องกันการกัดกร่อน

1. เพื่อรักษาคุณสมบัติของโลหะไว้ได้นานๆ ไม่ให้เกิดการกัดกร่อนผุพัง
2. ผิวสะอาดและเป็นมันสวยงามจากการป้องกันวิธีต่างๆ
3. ถ้าต้องการทาสีที่ผิวงาน สีจะเกาะได้แน่นกับผิวงาน

วิธีการป้องกันการกัดกร่อน

1. อาบผิวโลหะด้วยน้ำมัน เช่น น้ำมันเครื่อง, ไขพาราฟิน, วาสลีน, น้ำมันกันสนิม ชิ้นงานอาจเลอะ, มีฝุ่นจับ และคราบสกปรก
2. การทา หรือพ่นสี มี 3 ขั้นตอนในอุตสาหกรรมรถยนต์ (1) พ่นสีพื้น (2) พ่นสีโป๊ว (3) พ่นสีแลคเกอร์ ค่าแรงจะสูงเพราะเป็นช่างฝีมือ
3. การเคลือบผิวด้วยน้ำยาเคลือบผิว โดยจุ่ม พ่นหรือทา แล้วนำไปอบในเตาที่อุณหภูมิ 600 - 900 °C น้ำยาที่เคลือบผิวจะแข็งทนต่อความร้อน และปฏิกิริยาเคมี แต่จะเปราะ, กระเทาะและแตกหักง่าย ตัวอย่าง เช่น ช้อน, ปิ่นโต, จานเคลือบ
4. ป้องกันผิวด้วยวิธีทางเคมี
   • วิธีรมดำ ชุบชิ้นงานในน้ำมันลินซัดที่ผสมขี้ผึ้ง 3-5 % แล้วนำไปลนไฟที่อุณหภูมิ 450 °C ในเตาเผาเหล็ก โดยทำซ้ำหลายๆ ครั้ง ผิวโลหะจะมีฟิล์มเคลือบเป็นสีดำ เช่น ปืน หรือโลหะตกแต่งบ้านที่รมดำ
   • วิธีชุบฟอสเฟต เป็นน้ำยาแมงกานีสฟอสเฟต หรือสังกะสีฟอสเฟต เป็นการเคลือบผิวชิ้นงานเพื่อป้องกันการกัดกร่อน ก่อนพ่นสีบนผิวเหล็ก ทำให้ติดได้ง่าย เช่น ตัวถังรถยนต์, ตู้เย็น
5. กรงชุบสีดำอี.ดี.พี. เป็นสารโพลีเมอร์ โพลีเอสเตอร์ ที่พ่นชิ้นงานและอบที่อุณหภูมิ 230 °C ชิ้นงานไม่ทนต่อแสงยูวีต้องใช้ในร่ม หรือมีการพ่นสีทับอีกชั้นหนึ่ง เช่น ตัวถังรถยนต์, กรงไก่ไข่ หรืออุปกรณ์ที่ใช้ในร่ม เช่น พัดลม, ก้านร่ม
6. การเคลือบผิวด้วยโลหะที่ทนการกัดกร่อนได้ดีกว่า ก. การป้องกันผิวโลหะโดยการชุบเคลือบด้วยโลหะนิเกิ้ล หรือโครเมียม ผิวโลหะมีความสวยงามแต่หากมีรอยจะหลุดร่อนกระเทาะได้ ทำให้เกิดการกัดกร่อน ต้องนำไปชุบใหม่ เช่น อุปกรณ์ตกแต่งรถยนต์ ข. การชุบเคลือบชิ้นงานที่เป็นอลูมิเนียม เป็นอลูมิเนียมออกไซด์มีลักษณะฟิล์มบางๆ เคลือบรอยผิวชิ้นงานที่เป็นอลูมิเนียม
7. การเคลือบผิวด้วยพลาสติก ก. การชุบ หรือจุ่มในสารละลายพลาสติกแล้วนำไปอบในเตา พลาสติกจะเคลือบแน่นติดกับผิวโลหะ ข. พลาสติกอ่อนมาหลอมแล้วเป่าอัดลงไปพอกผิวโลหะชิ้นงานความหนา 0.8-1.2 มม. ตัวอย่าง พื้นเก้าอี้นั่งในสนามกีฬา, ไม้แขวนเสื้อ, ชั้นวางจานชาม เหมาะใช้ในร่ม เพื่อป้องกันมิให้พลาสติกที่หุ้มเกิดการฉีก หรือแตก มิฉะนั้นจะทำให้โลหะข้างในผุกร่อนได้
8. การชุบสังกะสีแบบไฟฟ้า ความหนาสังกะสี 2.5 - 4.5 ไมครอน สำหรับชิ้นงานที่เล็ก และบางเน้นความสวยงาม ไม่เน้นความทนทาน เช่น ตะปู, น๊อต, บานพับ
9. การชุบฮ็อทดิบกัลวาไนท์
   (แบบจุ่มร้อน) นำชิ้นงานไปชุบในบ่อสังกะสีที่อุณหภูมิประมาณ 450 °C สังกะสีจะซึมเข้าโมเลกุลเนื้อเหล็ก เคลือบได้หนาตั้งแต่ 50 - 150 ไมครอน สังกะสีมีความต้านทานการผุกร่อนดีกว่าเหล็ก 20 - 80 เท่า ขึ้นอยู่กับความหนาของสังกะสี และสภาพแวดล้อมที่จะนำไปใช้งาน เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความคงทนถาวร เช่น เสาไฟฟ้า, โครงสร้างโรงงาน, แผงกั้นถนน, คอกสุกร, กรงไก่ไข่ งานสามารถนำไปใช้งานกลางแจ้งได้ อายุการใช้งานในชนบท 45 ปี ชายทะเล 30 ปี เขตอุตสาหกรรม 21 ปี ฟาร์มหมู, กรงไก่ไข่ 10 ปีขึ้นไป
10. เลือกใช้วัสดุอื่น ที่มีความแข็งแรงทนทาน ไม่มีการกัดกร่อนและไม่เป็นสนิม เช่น พลาสติกพี.วี.ซี. (แผงคอกสุกรพี.วี.ซี.), แสตนเลส (อุปกรณ์ทางการแพทย์หรืออุปกรณ์ในการผลิตอาหาร), คอนกรีต, ไม้, ไฟเบอร์ ฯลฯ

สรุป

การเลือกใช้วัสดุจึงขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ดังนี้ วัตถุประสงค์ใช้ทำอะไร? ประโยชน์ที่ได้? ทนทานไหม? คุ้มค่าลงทุนไหม? ข้อมูลเพิ่มเติมอื่นๆ? เปรียบเทียบข้อมูลต่างๆ? และการตัดสินใจขั้นสุดท้ายของท่านในการเลือกใช้งาน