كيف يمكن حماية الحديد من الصدأ

الصدأ

يُعرّف الصّدأ بأنّه مزيج من أكاسيد الحديد والهيدروكسيدات التي تتكوّن على سطح الحديد أو الصُّلب عندما يتآكل بوجود الأكسجين والماء،^[١] وتظهر طبقة الصّدأ بألوان عدّة، منها: اللّون الأحمر، أو البني، أو الأصفر، أو البرتقالي، أو الأخضر، ويدل وجود ألوان مختلفة للصدأ على أنّ الصّدأ يمكن أن يكون له أكثر من تركيب كيميائي، ويُستخدَم مصطلح الصّدأ (بالإنجليزيّة: Rust) فقط لوصف أكسدة أو تآكل الحديد، في المقابل تُسمّى أكاسيد أو تآكل الفضة (بالإنجليزيّة: tarnish)، أما تآكل النّحاس فيُسمّى (بالإنجليزيّة: Verdigris).^[٢]

طرق حماية الحديد من الصدأ

يمكن حماية الحديد من الصّدأ بالطّرق الآتية:^[١]

• التّخميل أو كبت الفاعليّة (بالإنجليزيّة: Passivation): يُقصَد بالتّخميل تغليف الحديد بطبقة صلبة وخاملة لمنع تآكله، وغالباََ ما تكون هذه الطّبقة من الأُكسيد أو النيتريد تُغلِّف هذه الطّبقة من المعدن، وتمنع تفاعله مع الأكسجين والماء (العاملين الضّروريَّين لتكوّن الصّدأ)، ومن مزايا هذه الطّريقة أنّ الطّبقة التي تُغلّف المعدن تكون رقيقة ولا تُخفِي لمعانه، كما أنّ هذه الطّبقة يُعاد تكوينها مرةً أخرى عندما تتعرّض للخدش، وتُستخدَم هذه الطّريقة لتحويل الفولاذ إلى فولاذ مقاوم للصدأ (بالإنجليزيّة: stainless steel) عن طريق تغليفه بأُكسيد الكروم الثّلاثي، وتُستخدم هذه الطّريقة أيضاََ لحماية الألمنيوم، والمغنيسيوم، والنّحاس، والتّيتانيوم، والزّنك، والسّيليكون من الصّدأ.
• الكلفنة (بالإنجليزيّة: Galvanization): يُقصَد بالكلفنة أو الجلفنة تغليف الصُلب بمعدن آخر يُشكّل عند ملامسته للصلب أكسيداََ يعمل كحاجز لمنع أكسدة سطح الصُّلب، ويتمّ غالباََ اختيار الزّنك لعملية الكلفنة؛ وذلك لأنّه رخيص الثّمن ويسهل صقله، كما أنّه يلتصق بشكل مُحكَم بالصُّلب، لزيادة فعالية الزّنك، ويتمّ إضافة الألمنيوم إليه ليُكوّن أكسيد الألمنيوم الذي يُشكِّل حماية طويلة الأمد.
• الحماية المهبطيّة (بالإنجليزيّة: Cathodic protection): تتمّ هذه الطّريقة بربط المعدن المراد حمايته بدائرة كهربائيّة؛ بحيث يكوّن فيها القطب السّالب، ويوضَع معدن آخر ليشكّل القطب الموجب، (غالباً: يتمّ اختيار الزّنك أو المغنيسيوم)، ويكون المعدن الذي يتمّ اختياره قريباََ جداََ من المعدن المراد حمايته؛ لذلك عندما يلامس الماء المعدن، فإنّه يُلامس المغنيسيوم أو الزّنك في الوقت ذاته، وعندها يسري التّيار الكهربائي بين القطبين، ويبقى المعدن سليماََ بينما يتآكل الزّنك أو المغنيسيوم بدلاََ منه؛ لذلك يجب تغييرهما باستمرار.
• التّسويد (بالإنجليزيّة: Bluing): وهي طريقة لحماية القطع المعدنيّة الصّغيرة من الصّدأ عن طريق تسويدها (تظهر بلون أزرق وليس أسود)، ويتمّ بعد ذلك فركها باستمرار بزيت طارد للماء لتأمين حماية أكبر للمعدن، ومثال ذلك الأسلحة الناريّة.
• تشحيم الأجزاء القابلة للتآكل في السّيارات والسّفن وغيرها بزيت طارد للصدأ (بالإنجليزيّة: slushing oil)؛ وذلك لتكوين حاجز يحمي المعدن ويثبّط تكوّن الصّدأ.
• المحافظة على هيكل السّيارة نظيفاََ؛ لأنّ الأوساخ تعمل على حجز الرّطوبة التي تُسبب حدوث الصّدأ، والحرص على تجفيف السّيارة بعد غسلها، وتركها لفترة تحت أشعة الشّمس شتاءً للتأكّد أنّها جفّت تماماََ.
• الطلاء والدهان: يمكن حماية الحديد من التعرض للصدأ عن طريق دهنه وطلائه بالدهان المخصص لحمايته من الصدأ، حيث يتمّ دهن قضبان الحديد بهذا الدهان الذي يقي سطح الحديد من التعرض للرطوبة والماء المباشر، وبالتالي يحميه من التعرض لأيّ صدأ وتأكسد، وتجدر الإشارة إلى ضرورة تجديد الدهان كلّ فترة وأخرى لضمان عدم تقشر الدهان وبالتالي وصول الماء والرطوبة للحديد، وتعرضه للصدأ.^[٣]
• القصدير: حيث يتمّ وضع طبقة رقيقة من القصدير على الحديد لمنع تعرضه المباشر للهواء والماء، كما في علب الطعام.^[٤]

إزالة بقع الصدأ

في ما يأتي بعض الإرشادات للتخلّص من بقع الصّدأ بنجاح:^[٥][٦]

• عدم وضع مُبيّض الغسيل (الكلور) على البُقعة؛ لأنّه يمكن أن يُعزّزها بدلاََ من تخفيفها.
• عند استخدام أحد المنتجات التّجاريّة لإزالة الصّدأ يجب الالتزام بالتّعليمات المُثبَّتة على العبوة.
• قبل محاولة إزالة بقع الصّدأ، يجب التعرّف على طبيعة المادة التي تلوّثت بها، ويُفضّل عدم محاولة تنظيف الأقمشة الحساسة وإرسالها إلى المغاسل المختصّة بإزالة البقع، ومن هذه الأقمشة: الحرير الطّبيعي والصّناعي، وحرير الأسيتات، واللّدائن المُدعّمة بألياف زجاجيّة (الفايبرجلاس)، والقماش المصنوع من ثلاثي الأسيتات، والصّوف، والجلد، والجلد المدبوغ، كما يمكن تنظيف المواد الأخرى من الصّدأ في البيت بالطّرق الآتيّة:
  • نقع منطقة البقعة بعصير اللّيمون المُضاف إليه ملح الطّعام، وتركه لمدّة أربع وعشرين ساعة مع إضافة المزيد من اللّيمون للمحافظة على المنطقة رطبة، ثمّ تُشطَف البقعة بالماء البارد دون فركها، وتكرار العملية إذا لزم الأمر.^[٦]
  • غمر البقعة بمزيج مُكوّن من ربع ملعقة من سائل غسل الأطباق مذاب في كوب من الماء الدّافئ وتركها لمدّة خمس دقائق حتّى تتفاعل منشطات السّطح (بالإنجليزيّة: Surfactants) مع البقعة وتعمل على إزالة جسيمات الصّدأ، ثم تُمسَح البقعة بقطعة قماش بيضاء نظيفة أو منديل ورقي، وتُشطَف بالماء البارد، وتُكرّر العملية حتّى يتمّ التّخلُّص من البقعة.^[٦]
  • لإزالة الصّدأ عن الفولاذ المقاوم للصدأ، تُفرَك البقعة بورق سنفرة ناعم، ثمّ تُفرَك بشريحة من البصل، وتُغسَل بماء ساخن وتُجفّف جيداََ.^[٧]
  • لإزالة بقع الصّدأ عن السّيراميك والبورسلان، يُفرَك بقطعة من حجر الخفاف الرّطب؛ إلّا أنّ هذه الطّريقة غير مناسبة لأواني الطّهي المصنوعة من السّيراميك؛ لأنّها ستتعرّض للخدش، كما يمكن فرك البقعة بعجينة مُكوّنة من البوراكس وعصير اللّيمون، وتركها حتّى تجفّ، ثمّ تُشطَف بالماء، وتُجفّف جيداََ، وتكرر العملية إذا لزم الأمر.^[٨]
  • لإزالة بقع الصّدأ عن الأسطح المصنوعة من الطّابوق، أو الباطون، أو الجرانيت، تطبّق على السّطح عجينة مُكوّنة من المقادير الآتية: سبعة أجزاء من الجلسرين الخالي من اللّيم، جزء واحد من سيترات الصّوديوم، ستة أجزاء من الماء الفاتر، وكمية كافية من مسحوق الطّباشير (كربونات الكالسيوم)؛ للحصول على عجينة سميكة. تُترك العجينة حتى تجف وتتصلّب، وتُكشَط بعد ذلك، وتغسل المنطقة وتُجفف، ويمكن تكرار الخطوات إذا لزم الأمر.^[٩]

التفاعل الكيميائي المُكوّن للصدأ

الصّدأ تفاعل كهروكيميائي؛ أي أنّ الحديد يتغيّر كيميائيّاً عن طريق تدفّق التّيار الكهربائي في الماء، كما أنّ الصّدأ يتكوّن بسرعة أكبر إذا كان الماء مالحاََ؛ لأنّ الماء المالح يحتوي على أيونات تُسرّع توصيل الكهرباء، وفيما يأتي توضيح لمراحل تكوّن الصّدأ:^[١]

• يتفاعل الحديد مع الأكسجين لتكوين أيونات أكسيد الحديد الثّنائي (Fe⁺²).
• يتفاعل الأكسجين مع الماء لتكوين أيونات الهيدروكسيد (OH^–).
• يتفاعل أكسيد الحديد الثّنائي مع الهيدروكسيد بوجود الأكسجين لتكوين هيدروكسيد الحديد الثّنائي (Fe(OH)₂).
• يتفاعل هيدروكسيد الحديد الثّنائي مرة ثانية مع الأكسجين لتكوين أكسيد الحديد III المائي (Fe₂O₃.xH₂O) المعروف بالصّدأ بالإضافة إلى الماء.

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} “Rust”, www.newworldencyclopedia.org,22-7-2015، Retrieved 31/5/2020. Edited.
2. ↑ Anne Helmenstine (21-3-2017), “How Rust and Corrosion Work”، www.thoughtco.com, Retrieved 31/5/2020. Edited.
3. ↑ “6 Corrosion Prevention of Steel Bridges”, www.nap.edu, Page 260. Retrieved 31/5/2020. Edited.
4. ↑ “Rust prevention”, www.bbc.co.uk, Retrieved 31/5/2020. Edited.
5. ↑ “How to Remove Iron and Rust Stains”, home.howstuffworks.com, Retrieved 31/5/2020. Edited.
6. ^ ^{أ ب ت} Anne Helmenstin (7-1-2018), “How to Remove Rust Stains”، www.thoughtco.com, Retrieved 31/5/2020. Edited.
7. ↑ “How to Remove Iron and Rust Stains”, home.howstuffworks.com, Retrieved 31/5/2020. Edited.
8. ↑ “How to Remove Iron and Rust Stains”, home.howstuffworks.com, Retrieved 31/5/2020. Edited.
9. ↑ “How to Remove Iron and Rust Stains”, home.howstuffworks.com, Retrieved 31/5/2020. Edited.