Hakisan Logam dan Kaedah Mencegahnya

Apakah kakisan?

Barangan berfungsi atau unsur seni bina yang diperbuat daripada logam dan aloinya terdedah kepada pelbagai faktor persekitaran setiap hari. Ini menyebabkan kemerosotan bahan akibat tindak balas kimia atau elektrokimia , yang dirujuk sebagai kakisan (kimia atau elektrokimia, masing-masing). Hakisan sering dipanggil pengaratan , yang merujuk kepada bahan logam. Apabila berkarat berlaku, permukaan logam akan dilitupi oleh ciri warna merah yang dipanggil karat . Karat bukanlah sebatian kimia individu tetapi lapisan oksida, hidroksida dan garam ferus (yang dihasilkan oleh pengoksidaan besi dan aloinya, seperti keluli). Faktor persekitaran yang menyebabkan kakisan:

• kerpasan atmosfera,
• kelembapan,
• pencemaran alam sekitar (cth, sulfur oksida, nitrogen oksida, habuk),
• tahap pH yang tidak mencukupi,
• tekanan material,
• kehadiran bio-organisma,
• bersentuhan dengan tanah.

Kakisan kimia dan elektrokimia

Hakisan kimia Kakisan kimia berlaku dalam persekitaran yang tiada kekonduksian ion, jadi biasanya dengan kehadiran gas ekzos, petroleum, bahan organik tertentu, atau gas seperti hidrogen, hidrogen sulfida, karbon monoksida (II) atau klorin . Kakisan kimia kadangkala dipanggil kakisan kering. Biasanya seluruh permukaan bahan yang menghakis bersentuhan dengan agen menghakis. Ini, bagaimanapun, biasanya tidak menimbulkan risiko yang ketara kepada struktur. Hakisan elektrokimia Ia berlaku dalam persekitaran yang mampu mengalirkan cas elektrik (dalam elektrolit). Contoh persekitaran sedemikian ialah air yang merangkumi gas atau garam terlarut. Dalam kes sedemikian, sel galvanik tempatan (cth, pada titik sentuhan dengan lembapan) terbentuk pada permukaan bahan. Kehadiran elektrolit menyebabkan litar tertutup. Hakisan elektrokimia mengakibatkan pengoksidaan pada permukaan logam dan pembentukan mendapan coklat (karat).

Kakisan logam dan pempasifan

Permukaan logam yang menyentuh agen menghakis teroksida di bawah pengaruhnya; ia dilindungi oleh lapisan oksida logam. Ini tidak selalu tidak diingini. Pempasifan adalah fenomena di mana lapisan oksida pepejal yang cukup terbentuk yang terikat kuat dengan permukaan logam. Ia sepatutnya melindungi bahan daripada degradasi selanjutnya (pengoksidaan lanjut). Pasif boleh diperhatikan, sebagai contoh, pada aluminium . Walaupun ia adalah logam kereaktifan tinggi, ia menunjukkan ketahanan terhadap kakisan, yang disebabkan oleh pempasifan. Logam biasanya tertakluk kepada proses pempasifan, kerana ia adalah salah satu teknik anti-karat. Walau bagaimanapun, sifat pasif juga wujud. Ia boleh diperhatikan pada kuprum, yang permukaannya boleh ditutup dengan cemar hijau yang dipanggil ‘patina’.

Adakah hanya logam yang terhakis?

Barangan yang diperbuat daripada logam atau aloinya biasanya merosot disebabkan oleh kakisan kimia atau elektrokimia. Kakisan elektrokimia besi, keluli, tembaga atau aluminium adalah perkara biasa, tetapi ia juga menjejaskan bahan lain, bukan sahaja logam ; sebagai contoh, kita boleh memerhatikan kakisan kimia konkrit . Bahan (selain daripada logam) yang boleh menghakis:

• konkrit dan konkrit bertetulang,
• plastik ,
• kayu,
• seramik.

Proses kakisan bagi setiap bahan adalah berbeza. Hakisan sebahagian besarnya bergantung pada jenis kekonduksian elektrik pada antara muka bahan/persekitaran. Juga jenis persekitaran di mana bahan itu wujud adalah penting. Bagi badan yang mempunyai kekonduksian tinggi, kita biasanya berurusan dengan kakisan elektrokimia. Dalam kes kekonduksian rendah (atau sifar), kakisan adalah lebih bersifat kimia (atau fiziko-kimia).

Teknik anti-karat

Kakisan tidak boleh dihapuskan sepenuhnya . Semua teknik anti-karat bertujuan untuk menghalang proses itu. Logam berharga yang wujud secara semula jadi dalam bentuk tidak terikat tidak memerlukan perlindungan anti-karat. Ini termasuk emas atau platinum. Kaedah untuk melindungi daripada kakisan:

• menghapuskan faktor-faktor yang bertanggungjawab untuk kakisan daripada persekitaran, contohnya menghapuskan lembapan, menggunakan penukar ion untuk mengeluarkan garam yang terlarut dalam air, meneutralkan bahan berasid;
• menggunakan bahan yang memperlahankan kakisan (perencat);
• menukar potensi elektrik logam;
• menggunakan lapisan pelindung. Sesuatu logam boleh ditutup dengan logam lain yang lebih berharga (salutan penebat) atau kurang berharga (salutan pelindung) daripada logam yang dilindungi;
• menggunakan salutan bukan organik, cth, enamel vitreus, salutan kromat;
• menggunakan salutan organik, cth, bahan polimer atau cat lapisan atas.

Salutan adalah perlindungan anti-karat yang popular. Ia digunakan dengan menenggelamkan item dalam logam cair ( salutan celup panas ) atau diambil daripada larutan akueus elektrolit, melalui salutan elektrolitik elektrolisis ). Kaedah yang kurang popular ialah penyemburan logam , yang dijalankan dengan pistol semburan. Logam pelindung yang paling popular ialah zink . Ia digunakan terutamanya sebagai salutan untuk keluli atau besi tuang. Salutan zink menunjukkan sifat perlindungan yang baik walaupun kestabilan termodinamiknya lebih rendah berbanding dengan besi. Walau bagaimanapun, semasa melindungi item logam daripada degradasi, zink itu sendiri mungkin terhakis apabila terdedah kepada lembapan. Ketahanan salutan zink bergantung bukan sahaja pada ketebalannya tetapi juga pada keadaan persekitaran di mana item itu digunakan. Berdasarkan kaedah penggunaan, kita sama ada elektro-galvani atau hot dip galvanize

Kesan ekonomi kakisan pada skala global

Hakisan adalah isu global. Kami sentiasa merekodkan kecederaan dan kematian, kerugian ekonomi dan kesan negatif alam sekitar yang disebabkan oleh kakisan bahan. Kakisan boleh menyebabkan kegagalan serius dalam tangki tekanan, komponen pesawat dan peralatan daya tarikan. Seperti yang dinyatakan oleh Mohmmad A. Jafar Mazumder dalam artikelnya bertajuk Global Impact of Corrosion: Occurrence, Cost and Mitigation (2020) , kos penyelenggaraan biasa bagi isu berkaitan kakisan untuk negara tertentu berbeza daripada 1–5 %daripada keluaran negara kasarnya. Pada tahun 2013, NACE International menjalankan kajian global mengenai kesan ekonomi akibat kakisan. Antara lain, ia bertujuan untuk menunjukkan betapa pentingnya untuk mengintegrasikan teknologi anti-karat dengan sistem pengurusan. Menurut laporan yang diterbitkan, kos kakisan dianggarkan berjumlah $2.5 trilion, iaitu 3.4 %daripada KDNK global, yang bermaksud bahawa setiap tahun negara-negara di seluruh dunia perlu membelanjakan sejumlah besar untuk memerangi kakisan. Sumber: https://irispublishers.com/gjes/fulltext/global-impact-of-corrosion-occurrence-cost-and-mitigation.ID.000618.php https://psk.org.pl/aktualnosci/ekonomiczne-skutki -korozji