خوردگی گالوانیک چیست؟

خوردگی گالوانیک به خوردگی در اثر وجود اختلاف پتانسیل الکتریکی بین فلزات در ارتباط با یکدیگر گفته می‌شود. اختلاف پتانسیل باعث شارش الکترون‌ها بین این دو فلز می‌شود. در این حالت فلز دارای پتانسیل تعادلی کمتر، آند پیل الکتروشیمیایی را تشکیل داده و خورده می‌شود. فلز کاتد خورده نمی‌شود یا خوردگی آن بسیار کم می‌شود. در اتصال دو فلز غیر همجنس تشدید خوردگی آند را خوردگی گالوانیکی و کاهش خوردگی کاتد را حفاظت کاتدی گویند.

خوردگی گالوانیک چیست؟

خوردگی گالوانیکی (Galvanic Corrosion) نوعی واکنش الکتروشیمیایی است که زمانی رخ می‌دهد که دو فلز ناهم‌جنس در حضور یک محیط الکترولیتی (مانند آب نمک، رطوبت یا خاک مرطوب) با یکدیگر تماس الکتریکی داشته باشند. در این حالت، یکی از فلزات به‌عنوان آند (فلز فعال‌تر) و دیگری به‌عنوان کاتد (فلز نجیب‌تر) عمل می‌کند. فلز آندی دچار اکسیداسیون شده و به مرور زمان خورده می‌شود. شدت این نوع خوردگی به عواملی چون تفاوت پتانسیل الکتریکی بین فلزات، دمای محیط، نوع الکترولیت، سطح تماس و نسبت سطح آند به کاتد بستگی دارد. درک صحیح این پدیده برای جلوگیری از تخریب زودهنگام سازه‌های فلزی به‌ویژه در صنایع نفت، گاز، دریایی و ساختمان‌سازی بسیار حیاتی است.

فرآیند ایجاد خوردگی گالوانیک

درواقع، با ایجاد الکتروشیمیایی، فلزات فعال‌تر شده و عمل آن‌ها به شکل آند و کاتد خواهد بود. به بیان دیگر، فرآیند ایجاد خوردگی گالوانیک به علت اختلاف پتانسیل الکتریکی در بین فلزات مرتبط بوده که مسبب تماس الکتریکی دو فلز عنوان شده است. فلز دارای پتانسیل کمتر، آند محیط الکتروشیمیایی شده و خوردگی در آن ایجاد می‌شود. فلز کاتد نیز برخلاف آند دچار خوردگی نمی‌شود یا میزان خوردگی آن بسیار کم است. متفاوت بودن جنس دو فلز نیز باعث تشدید خوردگی آند شده و در این حالت، خوردگی گالوانیک یا خوردگی دو فلزی اتفاق می‌افتد.

اثر گالوانیکی چیست و چه تفاوتی با خوردگی دارد؟

اثر گالوانیکی زمانی رخ می‌دهد که دو فلز با پتانسیل الکتروشیمیایی متفاوت در تماس الکتریکی قرار گیرند و در مجاورت یک محیط الکترولیتی مانند آب شور یا رطوبت بالا باشند. در این شرایط، یک واکنش الکتریکی بین فلزات شکل می‌گیرد که باعث انتقال الکترون از فلز فعال‌تر (آند) به فلز نجیب‌تر (کاتد) می‌شود. این فرآیند همان چیزی است که از آن با عنوان اثر گالوانیکی یاد می‌شود. خوردگی گالوانیکی، نتیجه عملی این اثر است؛ یعنی فرسایش و تخریب فلز آندی در اثر انتقال الکترون. بنابراین، می‌توان گفت که «اثر گالوانیکی» علت و «خوردگی گالوانیکی» نتیجه آن است. شناخت این تفاوت برای انتخاب ترکیب فلزات در طراحی سازه‌های فلزی، خطوط لوله، اتصالات صنعتی و سازه‌های دریایی حیاتی است.

بر طبق چه اساسی خوردگی دوفلزی صورت می گیرد؟

هنگامی که فلزاتی با جنس و پتانسیل مختلف در فضای الکترونی یا محلول هادی به یکدیگر نزدیک می‌شوند نوعی اتصال الکتریکی به وجود می‌آید و طبیعتا، اختلاف پتانسیل ایجاد می‌شود که اساس کار خوردگی دوفلزی یا همان خوردگی گالوانیک است. اختلاف پتانسیل ایجادشده موجب می‌شود، جریان الکتریکی عملی مشابه پیل الکتروشیمیایی داشته باشد. به این ترتیب، فلز با پتانسیل کمتر در محلول طی پروسه اکسیداسیون در کاراکتر آند قرار می‌گیرد و فلز با پتانسیل بیشتر نقش کاتد را ایفا خواهد کرد. به‌طورکلی، شرایط و محل قرارگیری فلزات نقش بسزایی در روند خوردگی آن‌ها دارد.

اصطلاح گالوانیک به گونه‌ایی است که برخی افراد گمان کنند که درخصوص گالوانیزاسیون انواع ورق در آن صحبت شده یا ارتباط مستقیمی با این مسئله دارد، ورق‌های گالوانیزه به کمک فرآیند گالوانیزه سرد و گرم تولید می‌شود و با خوردگی گالوانیک انواع فلزات متفاوت است؛ در صورتیکه قصد دارید با این فرآیند به صورت کامل آشنا شوید و نسبت به خرید انواع ورق اقدام کنید، می‌توانید به صفحه فوق مراجعه کنید.

عواملی که موجب خوردگی گالوانیک می شود؟

عوامل مختلفی منجر به خوردگی گالوانیک یا خوردگی دوفلزی می‌شود. در قسمت زیر، مواردی که باعث خوردگی گالوانیک خواهند شد را به صورت مختصر شرح داده‌ایم:

• هنگامی که مسیر مناسب جهت انتقال الکتریکی بین دو فلز است.
• زمانی که دو فلز غیر همجنس الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• وقتی مسیر الکترولیت برای هدایت آنیون‌های فلزی از طرف فلزهای آندتر به سمت فلزهای کاتدتر برقرار شده باشد.

کاهش و جلوگیری از خوردگی گالوانیک

 به منظور کاهش یا به حداقل رساندن میزان خوردگی گالوانیکی از روش‌های تجربی گوناگون استفاده می‌شود. روش‌های معمول در این موارد به قرار زیر هستند:

• انتخاب فلزاتی که تا حد امکان در جدول سری گالوانیک به هم نزدیکتر باشند.
• اجتناب از تاثیر نامطلوب مساحت‌ها (آند کوچک و کاتدبسیار بزرگ).
• عایق کردن فلزات غیر همجنس تا حدی که امکان اجرای عملی آن وجود داشته باشد.
• انجام پوشش مناسب مخصوصا در منطقه آندی
• استفاده از بازدارنده‌ها جهت کاهش خورندگی محیط
• اجتناب از اتصالات پیچی در مورد فلزاتی که در سری گالوانیکی از همدیگر خیلی دور باشند.
• طراحی قطعات طوری صورت گیرد که مخصوصا قسمت آندی را بتوان به راحتی تعویض نموده یا این قسمت‌ها به‌منظور دوام وعمر بیشتر ضخیم‌تر ساخته شوند.
• تعبیه یک فلز ثالث در تماس با آن‌ها به طوری که نسبت به هر دو فلز قبلی آند تر باشد.