مقدمه
فلز آهن یکی از مهم‌ترین مصالح در ساخت سازه‌هاست، اما یکی از مشکلات اصلی آن، خوردگی یا همان زنگ‌زدگی است. یکی از هوشمندانه‌ترین روش‌های جلوگیری از زنگ‌زدگی، استفاده از فلزات فداکار مانند روی (Zn) است. این روش که با نام گالوانیزه کردن شناخته می‌شود، باعث حفاظت طولانی‌مدت از آهن می‌شود.
فلز فداکار چیست؟
فلز فداکار، فلزی است که در تماس با فلز اصلی (مثل آهن)، زودتر از آن اکسید می‌شود و با این کار، از اکسایش و خوردگی فلز اصلی جلوگیری می‌کند.
در سلول گالوانی که بین فلز فعال‌تر (مثلاً روی) و فلز کمتر فعال (مثلاً آهن) ایجاد می‌شود، فلز فعال‌تر دچار اکسایش می‌شود و از فلز دیگر محافظت می‌کند.
گالوانیزه کردن چیست؟
گالوانیزه کردن (Galvanizing) یعنی پوشش دادن سطح آهن با یک لایه نازک از فلز روی. حتی اگر این پوشش خراش بردارد، فلز روی باز هم از آهن محافظت می‌کند، چون خودش به‌عنوان آند فداشونده عمل می‌کند.
واکنش‌های الکتروشیمیایی در حفاظت فداکارانه
فلز روی (Zn) در نقش فلز فداکار:
⁻Zn → Zn²⁺ + 2e
(اکسایش – آزادسازی الکترون)
در این بین، آهن هیچ واکنشی نمی‌دهد و محافظت می‌شود.
چرا روی انتخاب مناسبی است؟
پتانسیل اکسایش روی پایین‌تر از آهن است
ارزان و در دسترس است
محصولات اکسایش آن، لایه‌ای محافظ روی سطح ایجاد می‌کنند
حتی در صورت خراش سطحی هم به حفاظت ادامه می‌دهد
تفاوت با پوشش‌های غیر فداکار
پوشش‌هایی مثل رنگ یا پلاستیک فقط یک مانع فیزیکی هستند. در صورت خراش، آهن در معرض خوردگی قرار می‌گیرد. اما در روش گالوانیزه، حتی اگر پوشش آسیب ببیند، فلز روی قربانی می‌شود و آهن سالم می‌ماند.
کاربردهای آهن گالوانیزه
سازه‌های ساختمانی (تیرآهن، میلگرد)
بدنه خودروها
تجهیزات کشاورزی
تیرهای برق و حفاظ‌ها
کانال‌ها و لوله‌ها
حفاظت کاتدی؛ فداکاری در مقیاس صنعتی
در برخی صنایع، به جای پوشش دادن، فلز فداکار را به‌صورت جداگانه به فلز هدف وصل می‌کنند. این روش نیز حفاظت کاتدی نام دارد و در کشتی‌ها، لوله‌های زیرزمینی، مخازن آب و … کاربرد دارد.
جمع‌بندی
فلز فداکار مانند روی، با قربانی شدن خود از آهن محافظت می‌کند. این رفتار هوشمندانه در علم الکتروشیمی، در صنایع فلزی به‌ویژه برای جلوگیری از زنگ‌زدگی اهمیت زیادی دارد. گالوانیزه کردن یکی از مؤثرترین و اقتصادی‌ترین روش‌های افزایش دوام آهن در برابر خوردگی است.
