สนิม เกิดจาก?

    ปัญหาเรื่องสนิมกินรั้ววัสดุที่เป็นเหล็กหรือตะแกรงเหล็กฉีก ถือเป็นเรื่องอมตะทุกยุคทุกสมัยของเหล็ก แม้ว่าจะทาสีที่มีสารป้องกันสนิมไว้แล้วก็ตาม แต่เมื่อผ่านกาลเวลาเมื่อสีลอกหรือหลุดร่อนก็ถึงคราวของสนิมที่จะมาเกาะกิน ดังนั้นเมื่อใดที่เราสังเกตเห็นสนิมแล้วละก็ ให้รีบกำจัดออกไปเสีย ก่อนที่เจ้าสนิมจะกัดกินไปเรื่อยๆ จดหมดผุกร่อน หมดสภาพ วันนี้เรามาทำความรู้จักกับสนิมกันเถอะ

    สนิม (rust) เป็นโลหะส่วนที่มีการเปลี่ยนสภาพไปจากเดิม เนื่องจากได้รับปฏิกิริยาเคมีที่มีอากาศ น้ำ หรือความร้อนเป็นตัวการสำคัญทำให้โลหะมีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเดิม เช่น สีที่เปลี่ยนไป มีความแข็งแรงลดลง และทำให้เกิดการผุกร่อน   ตัวอย่างที่เราพบเห็นอยู่บ่อยๆ ได้แก่ เหล็ก

ปัจจัยในการเกิดสนิมในเหล็กกล้า

เนื่องจากเหล็กเป็นวัสดุนำไฟฟ้าอยู่แล้ว ยังมีสามปัจจัยที่เหลือคือ

• ขั้วบวก
• ขั้วลบ
• สารอีเลคโทรไลท์ ซึ่งสื่อนำประจุไฟฟ้า เช่น ออกซิเยน และ ความชื้น

โดยมีสูตรทางเคมีดังนี้

Fe + H2O + O2 =  Fe2O3H2O

(เหล็ก+น้ำ+ออกซิเยนต์=สนิม)

อธิบายง่ายๆว่า สนิม คือผลลัพ ของกระบวนการทางเคมีและไฟฟ้าระหว่างเหล็กและสิ่งแวดล้อม เมื่อผิวเหล็ก ความชื้น และ ออกซิเยนต์ ได้มาบรรจบกัน

    วิธีการป้องกันเหล็กไม่ให้เกิดสนิมมีอยู่หลายวิธี เช่น การเคลือบผิวเหล็ก เพื่อป้องกันมิให้เนื้อเหล็กสัมผัสกับน้ำและอากาศโดยตรง อาจทำได้หลายวิธี เช่น การทาสี การชุบด้วยโลหะ อาทิ ดีบุก สังกะสี วิธีนี้มักใช้กับชิ้นงานขนาดเล็กหรือกลาง อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของวิธีนี้คือ ผิวเคลือบชนิดนี้ สามารถหลุดออกได้ง่าย ทั้งทางกายภาพและเคมีซึ่งจะทำให้เนื้อเหล็กมีโอกาสสัมผัสกับบรรยากาศและเกิดสนิมขึ้น ยิ่งกว่านั้นผิวเคลือบบางชนิด เช่น ดีบุก ยังสามารถเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการเกิดสนิมให้เร็วขึ้นอีกด้วย

    วิธีต่อมาคือการทำเป็นเหล็กกล้าไร้สนิม (stainless steel) โดยการเติมธาตุอื่นๆ ที่สามารถทำให้เกิดชั้นฟิล์มบางๆ ขึ้นบนผิวเหล็ก เช่น โครเมียม นิกเกิล ธาตุเหล่านี้จะสร้างฟิล์มบางๆ ที่ติดแน่นบนผิวเหล็ก ช่วยป้องกันไม่ให้เนื้อเหล็กสัมผัสกับบรรยากาศโดยตรง ผิวเคลือบชนิดนี้มีความคงทนทั้งทางกายภาพและเคมี เหล็กกล้าไร้สนิมมีหลายเกรด แต่ละเกรดก็จะมีส่วนผสมที่ต่างกันออกไป ขึ้นอยู่กับความต้องการในการใช้งานแต่ละประเภท

    ส่วนวิธีสุดท้ายคือ การใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อให้เหล็กมีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าบริเวณใกล้เคียง ซึ่งจะทำให้เหล็กไม่เกิดการสูญเสียอิเลกตรอนและกลายเป็นสนิม วิธีนี้สามารถป้องกันการเกิดสนิมได้ในทุกสภาพแวดล้อม แต่มีค่าใช้จ่ายสูง และต้องอาศัยแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าซึ่งไม่สะดวกกับการโยกย้ายไปมา จึงเหมาะสมสำหรับโครงสร้างใหญ่ๆ ที่ต้องใช้งานในสภาพแวดล้อมที่เสี่ยงต่อการเกิดสนิมอย่างรุนแรง เช่น ท่อที่ฝังอยู่ใต้ดิน ท่อส่งน้ำมันใต้ทะเล เป็นต้น

ขอบคุณข้อมูลจาก

https://www.scimath.org/article-science/item/4742-2015-04-21-01-43-49