الصدأ

الصدأ



الصدأ عبارة عن مادة حمراء ضاربة إلى اللون البني تتشكل على سطح الحديد أو الصلب عندما يتعرض للهواء الرطب. وعندما يستخدم المصطلح بمفرده فإنه يعني صدأ الحديد، الذي يتألف أساسًا من أكسيد الحديد المائي. ويتكون الصدأ من اتحاد أكسجين الهواء مع الحديد في عملية تعرف بالأكسدة. ولا يتسبب الصدأ في تآكل السطوح فحسب، بل يُضعف الفلز كذلك. ويؤدي تعرض الفلزات للهواء والرطوبة لفترة طويلة إلى صدأ المسامير وتآكلها. ويصنع الصدأ ثقوبًا في الألواح الحديدية. ويمكن استخدام الحديد في تشكيل سبائك بخلطه مع عناصر كيميائية أخرى لصناعة فلزات تقاوم الصدأ، ويطلق عليها الصلب غير القابل للصدأ أما الحديد والصلب اللذان لا يقاومان الصدأ فينبغي حفظهما في حالة جافة أو تغطيتهما بمادة ما مثل الكروم أو أي طلاء يقاوم عمل الأكسجين.
طبيعة الصدأ (التآكل(

يتآكل سطح المعادن الموجودة في حالة تفاعل كيميائي أو كهر وكيميائي مع الوسط الخارجي , و يسمى هذا التآكل بالصدأ.
و يسبب الصدأ خسائر جسيمة في الاقتصاد العالمي , تقدر بالمليارات سنويا, إذ يدمر كمية ضخمة من المنشآت و الماكينات المعدنية. و لمقاومة الصدأ يجب معرفة أسبابه و الوسائل المجدية لمقاومته.
وهناك نوعان من الصدأ : الصدأ الكيميائي و الكهروكيميائي.

الصدأ الكيميائي : و يحدث بسبب تفاعل المعدن مع الغازات الجافة و السوائل العازلة دون ظهور تيار كهربائي.
مثل تأكسد صمامات العادم بمحركات الاحتراق الداخلي و مواسير العادم و غرف الاحتراق بالمواقد و الوصلات الداخلية الميكانيكية في الأفران و المحركات.

الصدأ الكهروكيميائي : و ينشأ نتيجة لظهور التيار الكهربائي نتيجة للتفاعل بين المعدن و الالكترونات المحيطة به : مثل صدأ حديد الزهر و غيرهما من السبائك في الجو الرطب و في الماء العذب و ماء البحر و الأحماض و القلويات و المحاليل الملحية و في الأرض.

تتكون الشبكة البلورية للمعدن من ايونات موجبة الشحنة (كاتيونات) موجودة في أركان الشبكة البلورية و الالكترونات الحرة المتحركة في المعدن كله. و يمكن أن تنفصل الكاتيونات عن سطح المعدن و أن تنتقل إلى الوسط المجاور – الالكتروليت . و يسمى فرق الجهد المتكون عند سطح تلامس المعدن مع الالكتروليت و هو الدال على ميل المعدن للذوبان بالجهد القطبي. و تتوقف قيمته أساسا على تركيب الالكتروليت.
و يحدد الجهد القطبي للمعادن تجريبيا بمقارنته بجهد الهيدروجين و هو المعتبر مساويا للصفر.
و المعادن تختلف بالجهد القطبي فهناك معادن سالبة الجهد و أخرى موجبة مقارنتا بقطب الهيدروجيني(الالكترود(.
المعادن ذات الجهد الموجب (فوق صفر الهيدروجين) قابليتها للصدأ قليلة و المعادن ذات الجهد السالب (تحت صفر الهيدروجين) تكون أكثر قابلية للصدأ كلما كان جهدها سالب.

و المعادن النقية و السبائك الوحيدة الطور تقاوم الصدأ جيدا. أما السبائك التي تتكون بنيتها من عدة أطوار ذات جهود مختلفة فهي عبارة عن عمود كهربائي متناهي الصغر كثير الأقطاب, و لذا فهي سهلة الصدأ. و تكون الأجزاء المصنوعة من عدة مواد معدنية مختلفة الجهود عمودا كهربائيا متناهي في الصغر فيصبح المعدن المنخفض الجهد مصعدا anode , و يتآكل, في حين لا يتآكل المعدن ذو الجهد الأعلى لقيامه بدور المهبط cathode.
فعلا سبيل المثال عند تلامس الحديد مع الزنك (طلاء الحديد بالزنك) , يتآكل الزنك (أي هو الذي يحدث له صدأ) أي انه يكون المصعد anode في حين لا يتآكل الحديد لأنه يكون مهبط cathode.
و في مثال أخر عند تلامس القصدير مع الحديد (طلاء الحديد بالقصدير) فان الحديد يتآكل
(أي يصدأ) يكون مصعد anode. أما القصدير فصبح مهبط و لا يتآكل.

و يمكن أن يكون المعدن ايجابيا أو سلبيا بالنسبة لتأثير الوسط و تتحدد ايجابية المعدن بتآكله في وسط الصدأ كتآكل الحديد في وسط مؤكسد عند درجات الحرارة العالية.
في بعض من المعادن مثل الألمنيوم و الكروم عن حصول الأكسدة تتكون طبقة من الاكاسيد تعمل على حماية المعدن من استمرارية التآكل.