بازدارنده ها

امروزه به خاطر شناخت سیستم فلز-الکترولیت جلوگیری از خوردگی به کمک مواد بازدارنده خوردگی متداول شده است. بازدارنده ها موادی شیمیایی هستند که وقتی به مقدار کم به محیط خورنده اضافه شوند، سرعت خوردگی را تا حد زیادی کم می کنند. ترکیب و انواع بازدارنده ها بسیار متنوع است. یکی از مهم ترین روش های طبقه بندی این مواد بر اساس مکانیزم عملکرد و ترکیب آن هاست. آگاهی از مکانیزم بازدارندگی خوردگی در طراحی و انتخاب بازدارنده ها بسیار ضروری است.

دسته بندی بازدارنده ها

دسته بندی مواد بازدارنده به روش های مختلفی ارائه شده است که هیچ کدام به طور کامل رضایت بخش نمی باشد. چرا که در این تقسیم بندی ها، مواد شیمیایی اغلب جای اختصاصی ثابتی پیدا نمی کنند. دسته بندی های مختلفی از بازدارنده ها به طور اختصار در زیر ارائه شده است:

1. از طریق دامنه ی کاربرد

• اسیدها
• محلول های خنثی
• رنگ ها
• فاز گازی

2. از طریق اثر آن ها بر واکنش های الکتروشیمیایی

• آندی
• کاتدی
• مختلط

3. از طریق مکانیزم واکنش آن ها

• جذب
• روئین سازی
• رسوب لایه
• حذف اکسیژن

بازدارنده های بسیار زیادی با ترکیبات مختلف موجود می باشند. اکثر این مواد با آزمایشات تجربی پیدا شده و اصلاح یافته اند و بسیاری از آن ها با نام های تجاری به بازار عرضه می شوند و ترکیب شیمیایی آن ها مخفی نگه داشته می شود. به همین دلیل فرآیند حفاظت از خوردگی آن ها به طور کامل مشخص نیست. لذا ممانعت کننده ها را می توان بر حسب مکانیزم و ترکیب طبقه بندی نمود. مهم ترین طبقه بندی بازدارنده ها عبارتند از:

الف) بازدارنده های بی خطر و خطرناک:

هر ماده بازدارنده، دارای غلظت موثر و مشخصی است که در عمل باید مقادیر کمی بالاتر از آن مورد استفاده قرار گیرد. به طوری که اگر کم تر از غلظت بحرانی (حداقل) به کار رود، ممکن است سرعت خوردگی افزایش یابد. لذا بر این اساس، بازدارنده های بی خطر آن هایی هستند که چنان چه غلظت آن ها کم تر از غلظت بحرانی باشد، فقط خوردگی یکنواخت ایجاد شود و میزان خوردگی کمتر از حالتی است که بازدارنده اضافه نشده باشد. بازدارنده های خطرناک آن هایی هستند که در غلظت های کم تر از غلظت بحرانی، سبب آسیب های شدید و خوردگی های حفره ای می شوند، که میزان آن خیلی بیش تر از حالتی است که بازدارنده اضافه نشده باشد.

ب) بازدارنده های آندی:

مکانیزم عمل این بازدارنده ها با افزایش پلاریزاسیون آندی همراه است. بازدارنده های آندی در صورتی موثر خواهند بود که به مقدار کافی به سیستم اضافه شده باشند. اگر غلظت آن ها از غلظت بحرانی کم تر باشد موجب کم شدن سطح موثر گشته، و در نهایت منجر به تشدید خوردگی های موضعی خواهند شد. در واقع مکانیزم عمل بازدارنده های آندی، تشکیل لایه محافظی است که تنها در مقادیر پتانسیل های نسبتا نجیب به وجود می آید و ایجاد آن، سرعت انحلال آندی را کاهش می دهد. بازدارنده های آندی در شکاف ها و گوشه ها و نقاط ساکن یا نقاطی که ذرات موجود در محیط به آسانی در آن جمع می شوند، خطرناک اند. برخی از بازدارنده های آندی عبارتند از: کربنات سدیم، سیلیکات سدیم و کرومات سدیم.

ج) بازدارنده های کاتدی:

از آن جا که واکنش کاتدی در محلول های خنثی، عمدتا احیای اکسیژن است، بنابراین با کاهش انتقال اکسیژن به سطح فلز، می توان شدت خوردگی را تا حد زیادی کاهش داد. به طور کلی هر ماده شیمیایی که با واکنش احیای کاتدی تداخل کند، تحت عنوان بازدارنده خوردگی کاتدی طبقه بندی می شود. این بازدارنده ها، نمک های فلزاتی نظیر روی، منیزیم، منگنز و یا نیکل هستند که هیدروکسیدهای راسب در سطح فلز، مخصوصا در مناطق کاتدی ایجاد می نمایند. یون هیدروکسیل (OH–)، که در اثر احیای اکسیژن در مناطق کاتدی ایجاد می شود، سبب افزایش قلیائیت محیط شده و در نهایت هیدروکسید غیر محلول از ترکیب یون فلزی و OH– ایجاد می شود. بازدارنده های خوردگی کاتدی جزء بازدارنده های بی خطر محسوب می شوند، زیرا غلظت آن ها باعث تشدید خوردگی نخواهد شد. این بازدارنده ها نمی توانند سطح فلزات را مانند بازدارنده های خوردگی اکسیدان، روئین نمایند. ولی میزان خوردگی را تا حد زیادی کاهش می دهند. در ضمن حضور یون های مهاجم مانند کلرید، سولفات اثر کمی بر بازدهی این نوع بازدارنده ها دارد. بازدارنده های کاتدی در مجموع از بازده کم تری نسبت به بازدارنده های آندی و مخلوط برخوردار بوده و لایه تشکیل شده بر روی فلز غالبا ضخیم و قابل رویت است. در حالی که لایه تشکیل شده توسط بازدارنده های خوردگی آندی غالبا بسیار نازک خواهد بود.

د) بازدارنده های اکسیدان و غیر اکسیدان:

این تقسیم بندی بر مبنای امکان و توانایی آن ها در روئین سازی فلز است. به طور کلی، بازدارنده های غیر اکسیدان به منظور ایجاد و نگهداری لایه اکسید روئین نیازمند وجود اکسیژن در محلول اند در حالی که بازدارنده های اکسیدان نیازی به اکسیژن در محلول ندارند.

ه) بازدارنده های آلی و معدنی:

این طبقه بندی بر پایه نوع ترکیبات و سازنده های ماده بازدارنده قرار داد. مواد آلی که از طریق یک لایه سطحی روغنی فلز را می پوشانند آن را محافظت خواهند کرد. این بازدارنده ها معمولا در اسیدها مصرف می شوند، هر چند که تعدادی از آن ها در محلول های خنثی یا قلیایی نیز کارساز هستند.

نکته: نحوه اثر بازدارندگی بسیاری از مواد آلی، شباهت زیادی به بازدارنده های معدنی (غیر آلی) دارند. (مانند کربوکسیل های سدیم)

نکته: معمولا ترکیبات بازدارنده شیمیایی برای محیط زیست خطرناک هستند و اثرات مخربی بر روی موجودات زنده دارند. امروزه تلاش دانشمندان در استفاده از ترکیبات بازدارنده طبیعی معطوف شده است. برخی عصاره های گیاهی به عنوان بازدارنده خوردگی فلزات بررسی شدند. عصاره های انجیر هندی که از خانواده کاکتوس است به عنوان ترکیب ضد خورنده استفاده می شود. اثر ضد خوردگی آن به دلیل تشکیل یک لایه محافظ بر روی سطح فلزی است. تانن های گیاهی ترکیبات طبیعی و غیر سمی هستند که ارزان به دست می آیند. به ویژه برای بازدارندگی از خوردگی آهن و فولاد زنگ نزن عمل می کنند.

عوامل موثر در بازدارندگی

از مهم ترین پارامترهای موثر در میزان کنترل خوردگی یک بازدارنده می توان به طور خلاصه به موارد زیر اشاره کرد:

• طبیعت سطح فلز
• ترکیب شیمیایی محیط
• غلظت بازدارنده
• pH محیط
• درجه حرارت
• تاثیرات میکروارگانیسم ها
• تشکیل رسوب
• سرعت حرکت مایع و هوادهی