ما هو التآكل الجلفاني؟

منذ أكثر من 200 سنة، فقدت الفرقاطة البحرية البريطانية إنذار صفائحها النحاسية بسبب التآكل السريع لمسامير الحديد المستخدمة لربط النحاس بدن السفينة. حدث هذا التآكل السريع بسبب عملية كيميائية تسمى التآكل الجلفاني.

يمكن أن يحدث التآكل الجلفاني فقط عندما يكون هناك معملان مختلفان إلكتروكيميايكيا بالقرب من بعضهما البعض ويغمران أيضا في سائل كهربائيا (مثل الماء المالح).

عندما يحدث هذا، فإن المعادن والكهارل تخلق خلية غلفانية. الخلية لها تأثير تآكل معدن واحد على حساب الآخر.

في حالة الإنذار، تآكل الحديد على حساب النحاس. بعد عامين فقط من إرفاق الصفائح النحاسية، كانت المسامير الحديدية التي كانت تستخدم لعقد النحاس إلى الجانب السفلي للسفينة متآكلة بشدة، مما تسبب في سقوط صفائح النحاس.

كيف يعمل كلفاني التآكل

المعادن وسبائك المعادن كل تمتلك إمكانات القطب المختلفة. إمكانات القطب هي مقياس نسبي لميل المعدن لتصبح نشطة في بالكهرباء معين. فالمعدن الأكثر نشاطا، أو أقل نبلا، هو الأكثر احتمالا هو تشكيل الأنود (القطب المشحون إيجابيا) في البيئة الالكتروليتية. أقل نشاطا، أو النبيل المعدن هو، وأكثر احتمالا هو تشكيل الكاثود (القطب شحنة سالبة) عندما تكون في نفس البيئة.

يعمل الالكتروليت كقناة للهجرة الأيونية، تتحرك أيونات المعادن من الأنود إلى الكاثود. وبالتالي، فإن الأنود المعدني يتآكل بسرعة أكبر مما هو عليه، في حين أن معدن الكاثود يتآكل ببطء أكثر، وفي بعض الحالات، قد لا يتآكل على الإطلاق.

في حالة إنذار ، كان معدن النبل أكبر (النحاس) بمثابة الكاثود، في حين أن الحديد النبيل الأقل تصرف بمثابة الأنود.

فقدت أيونات الحديد على حساب النحاس، مما أدى في النهاية إلى التدهور السريع للأظافر.

كيفية حماية ضد التآكل الجلفاني

مع فهمنا الحالي للتآكل الجلفاني، يتم تجهيز السفن ذات الهيكل المعدني الآن "الأنودات التضحية"، التي لا تلعب دورا مباشرا في عملية السفينة، ولكنها تعمل على حماية المكونات الهيكلية من السفينة. وغالبا ما تكون الأنودات الأضاحي مصنوعة من الزنك والمغنيسيوم والمعادن ذات إمكانات منخفضة جدا للإلكترود. كما الأنودات الأضاحي تآكل وتدهور يجب استبدالها.

من أجل فهم ما المعادن سوف تصبح الأنود والتي سوف تكون بمثابة الكاثود في البيئات كهربائيا، يجب علينا أن نفهم المعادن النبلاء أو القطب المحتملة. ويقاس هذا عموما فيما يتعلق القطب كالوميل القياسية (S. C. E.).

ويمكن الاطلاع على قائمة المعادن، مرتبة وفقا لإمكانات القطب (النبلاء) في مياه البحر المتدفقة في الجدول أدناه.

وتجدر الإشارة أيضا إلى أن التآكل الكلفاني لا يحدث فقط في الماء. يمكن للخلايا الجلفانية تشكيل في أي بالكهرباء، بما في ذلك الهواء الرطب أو التربة، والبيئات الكيميائية.

غالفانيك سلسلة في مياه البحر المتدفقة

القطب ثابت الدولة	المواد المحتملة، فولت (مشبعة كالوميل نصف خلية)
الجرافيت	+0. 25
البلاتين	+0. 15
الزركونيوم	-0. 04
نوع 316 الفولاذ المقاوم للصدأ (السلبي)	-0. 05
نوع 304 الفولاذ المقاوم للصدأ (السلبي)	-0. 08
مونيل 400	-0. 08
هاستيلوي C	-0. 08
التيتانيوم	-0. 1
الفضة	-0. 13
نوع 410 الفولاذ المقاوم للصدأ (السلبي)	-0. 15
نوع 316 الفولاذ المقاوم للصدأ (نشط)	-0. 18
النيكل	-0. 2
نوع 430 الفولاذ المقاوم للصدأ (السلبي)	-0. 22
سبائك النحاس 715 (70-30 الكوبرو والنيكل)	-0. 25
سبائك النحاس 706 (90-10 كبرو النيكل)	-0. 28
سبائك النحاس 443 (الأميرالية النحاس)	-0. 29
G برونز	-0. 31
سبائك النحاس 687 (الألومنيوم النحاس)	-0. 32
النحاس	-0. 36
ألوي 464 (نافال رولد براس)	-0. 4
نوع 410 الفولاذ المقاوم للصدأ (نشط)	-0. 52
نوع 304 الفولاذ المقاوم للصدأ (نشط)	-0. 53
نوع 430 الفولاذ المقاوم للصدأ (نشط)	-0. 57
الكربون الصلب	-0. 61
الحديد الزهر	-0. 61
ألومنيوم 3003-H	-0. 79
الزنك	-1. 03

المصدر: أسم كتيب، المجلد. 13، تآكل التيتانيوم وسبائك التيتانيوم، ص. 675.