فولاد ضد زنگ، ماده ای که در همه جا در زندگی روزمره ما وجود دارد، اغلب در نظر گرفته می شود که در برابر خوردگی مقاوم است. با این حال تحقیقات اخیر نشان می دهد که حساسیت شگفت انگیزی به برخی از اسیدهایبه ویژه اسید اکسالیکدانشمندان به طور سیستماتیک این پدیده را مورد بررسی قرار داده اند و مکانیسم های پشت "پنجه آشیل" فولاد ضد زنگ را کشف کرده اند.
اسید اکسالیک، یک اسید آلی طبیعی که در گیاهانی مانند اسفناج و چای یافت می شود، نقش مهمی در فرآیند تمیز کردن صنعتی و رنگ آمیزی نساجی دارد.برای برخی از انواع فولاد ضد زنگ این فولادها، که به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی آنها ارزش گذاری می شوند، آسیب پذیری غیر منتظره ای در محیط های اسیدی را نشان می دهند.
محققان برای بررسی رفتار خوردگی از روش های تجربی متعدد استفاده کردند:
- اندازه گیری کاهش وزن:نمونه ها در محلول اسید اکسالک غوطه ور شدند و کاهش وزن نشان دهنده شدت خوردگی بود.
- آزمایش قطبی شدن DC:این تجزیه و تحلیل الکتروشیمیایی واکنش های سطحی و مقاومت در برابر خوردگی را ارزیابی کرد.
- نظارت بر پتانسیل الکترودی طبیعی (NEP):تغییرات پویا در حالت الکتروشیمی فولاد در طول خوردگی را ردیابی کرد.
- طیف سنجی جذب اتمی:میزان دقیق فلزات محلول شده ( آهن، کروم) در محلول ها
- طیف سنجی UV-Vis:پيچيده هاي فلزي-اکسالاتي که در طول خوردگي شکل گرفته اند
- محلول کامل کروم:برخلاف درک متعارف در مورد نقش محافظ کروم، تجزیه و تحلیل طیف نوری نشان داد تقریبا کل انحلال کروم در محلول به جای تشکیل اکسید محافظ است.
- تشکيلات پیچیده:تجزیه و تحلیل UV-Vis حضور پیچیدگی های [Fe ((C2O4) 3) 4 و [Cr ((C2O4) 3) 3 را تایید کرد و نشان داد که چگونه یون های فلزی با آنیان های اکسالات پیوند می یابند تا ترکیبات پایدار را تشکیل دهند که خوردگی را تسریع می کنند.
- تحلیل ترمودینامیکی:ثابت های ثبات محاسبه شده و مقادیر انرژی آزاد گیبس نشان داد که دمای بالاتر باعث تشکیل پیچیده می شود، که میزان خوردگی وابسته به درجه حرارت را توضیح می دهد.
تحقیقات مکانیسم خوردگی را مشخص می کند:
- محلول شدن فلزات، آيون های آهن و کروم را به محلول آزاد می کند.
- این یون ها مجتمع های پایدار را با آنیون های اکسالات تشکیل می دهند.
- تشکیل پیچیده یک گرادیانت غلظت ایجاد می کند که باعث حل بیشتر فلز می شود و چرخه خوردگی اتوکاتالیتیک ایجاد می کند.
قابل توجه است که انحلال کامل کروم از تشکیل لایه های اکسید محافظ جلوگیری می کند و فولاد را در معرض حمله مداوم قرار می دهد.
این یافته ها اهمیت قابل توجهی در صنعت دارند. هنگام استفاده از اسید اکسالک برای تمیز کردن تجهیزات فولاد ضد زنگ، کنترل دقیق غلظت و دمای ضروری می شود.انتخاب مواد همچنین باید محیط های خاص اسیدی را در نظر بگیرد که فولاد های ضد زنگ معمولی ممکن است عملکرد کمتری داشته باشند..
این تحقیق بینش اساسی در مورد مکانیسم های خوردگی فولاد ضد زنگ فراهم می کند و در عین حال نیاز به تحقیقات بیشتر در مورد عواملی مانند pH و محتوای اکسیژن را برجسته می کند.مطالعات آینده ممکن است منجر به بهبود آلیاژ های مقاوم در برابر خوردگی و استراتژی های حفاظت بهتر برای کاربردهای صنعتی شود.