การกัดกร่อนของโลหะคืออะไร มีวิธีป้องกันอย่างไรบ้าง

การกัดกร่อนของโลหะคืออะไร

การกัดกร่อนของโลหะ คือ ลักษณะของการเกิดปฏิกิริยาระหว่างวัตถุ (โลหะ) กับปัจจัยภายนอกต่าง ๆ ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติ เช่น ปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาทางกายภาพ หรือแม้แต่การสัมผัสกันระหว่างวัตถุ จนทำให้วัสดุดังกล่าวสูญเสียคุณภาพของการใช้งาน ประสิทธิภาพลดลง หรือไม่สามารถใช้ได้ดังเดิม เพราะอาจเสี่ยงต่อการเกิดข้อผิดพลาดและอันตรายได้

การกัดกร่อนมีกี่ประเภท อะไรบ้าง

อย่างที่อธิบายไปแล้วว่าการกัดกร่อนมีลักษณะเป็นอย่างไร ซึ่งหากจำแนกออกมาก็จะพบถึงความแตกต่างอันส่งผลให้วัสดุเปลี่ยนแปลงจากเดิม ลองมาดูกันกว่าการกัดกร่อนมีกี่ประเภท และแต่ละประเภทจะเกิดผลอย่างไรบ้าง

1. การกัดกร่อนแบบสม่ำเสมอ (Uniform Corrosion)

การกัดกร่อนแบบสม่ำเสมอจะเกิดขึ้นเมื่อโลหะมีการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม โดยลักษณะการกัดกร่อนหรือการเปลี่ยนแปลงสภาพจะเกิดขึ้นบริเวณพื้นผิวโลหะในจุดใกล้เคียงกัน จึงทำให้สังเกตเห็นได้เร็วและดูแลรักษาได้ง่าย

2. การกัดกร่อนแบบกัลวานิก (Galvanic / Bimetallic Corrosion)

การกัดกร่อนแบบกัลวานิกหรือการกัดกร่อนต่อเนื่องจากความต่างศักย์ เกิดจากโลหะที่มีคุณสมบัตินำไฟฟ้า 2 ชนิดที่แตกต่างกันหรืออาจเป็นโลหะชนิดเดียวกันแต่ศักย์ไฟฟ้าต่างกันแล้วเกิดการเชื่อมหรือสัมผัสติดกัน อิเล็กตรอนของโลหะทั้งคู่จึงเกิดการไหลเวียน ซึ่งโลหะที่อิเล็กตรอนน้อยกว่าจะค่อย ๆ เกิดการเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา

3. การกัดกร่อนในที่อับ (Crevice Corrosion)

การกัดกร่อนในที่อับหรืออาจเรียกว่าการกัดกร่อนแบบช่องแคบก็ได้เช่นกัน มักเป็นการกัดกร่อนแบบเฉพาะจุดบริเวณที่เป็นรอยแยก ช่องแคบ หรือจุดอับของโลหะที่มีการสัมผัสกับสารละลายบางประเภทซึ่งสามารถแตกตัวเป็นประจุไฟฟ้าได้ หรืออาจเกิดขึ้นบริเวณผิวโลหะที่ถ่ายเทของเหลวไม่ดีนักจึงเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันแตกต่างกัน

4. การกัดกร่อนแบบรูเข็ม (Pitting Corrosion)

การกัดกร่อนแบบรูเข็มหรือการกัดกร่อนแบบเป็นหลุม เป็นการกัดกร่อนแบบเฉพาะจุดเช่นกัน เกิดจากโลหะสัมผัสกับสารกัดกร่อนโลหะประเภทคลอไรด์ เช่น น้ำทะเล ส่งผลให้บริเวณที่ถูกกัดกร่อนเป็นหลุมหรือรู มักเกิดขึ้นแบบเฉียบพลัน ตรวจสอบได้ยาก ส่วนใหญ่มักพบในโลหะที่มีพื้นผิว Passive หรือโลหะที่สร้างชั้นป้องกันได้

5. การกัดกร่อนตามขอบเกรน (Intergranular Corrosion)

ส่วนใหญ่แล้วการกัดกร่อนตามขอบเกรนจะเกิดขึ้นกับเหล็กกล้าไร้สนิม บริเวณจุดที่มีการเชื่อมต่อเนื่องจากเกิดการสูญเสียโครเมียมในรูปของคาร์ไบด์ โครเมียมจึงไม่สามารถสร้างชั้นฟิล์มเพื่อปกป้องเนื้อเหล็กได้

6. การผุกร่อนแบบเลือก (Selective Leaching or Dealloying)

การผุกร่อนแบบเลือกจะเกิดกับโลหะผสมซึ่งธาตุหนึ่งเสถียรกว่าอีกธาตุเมื่อสัมผัสกับอากาศ เช่น การผุกร่อนของทองเหลือง Dezincification ซึ่งทำให้ทองเหลืองสูญเสียสังกะสี เหลือเฉพาะทองแดงจึงเกิดรูพรุน แม้รูปทรงโลหะไม่เปลี่ยนแต่ความแข็งแรงจะลดลง ต้องแก้ไขด้วยการเติมดีบุกผสมเข้าไปประมาณ 1% เป็นต้น

7. การกัดกร่อนแบบกัดเซาะ (Erosion Corrosion)

การกัดกร่อนแบบกัดเซาะคือรูปแบบของการกัดกร่อนของโลหะที่เกิดขึ้นได้ทั้งจากปฏิกิริยาทางเคมี และทางกล (การเคลื่อนที่) ถูกเร่งจากการชนของอนุภาค ผลที่เกิดขึ้นคือ เนื้อโลหะจะหลุดออก หรือแม้จะทำให้แค่ออกไซด์ซึ่งทำหน้าที่ปกป้องพื้นผิวหลุดลอก แต่ก็ส่งผลให้เนื้อโลหะด้านในถูกกัดกร่อนได้ง่าย

8. การกัดกร่อนโดยความเค้น (Stress Corrosion)

สาเหตุของการกัดกร่อนโดยความเค้นมาจากแรงเค้นของสภาพแวดล้อมภายนอก เช่น การดัด การตัด การใช้ความร้อนภายนอก การสั่นสะเทือน หรืออาจเกิดจากความเค้นภายในของโลหะเอง ทำให้เกิดแรงเค้นคงค้างเหลือหลังการขึ้นรูป หรือมีการเย็นตัวไม่เสมอกัน เป็นต้น

การกัดกร่อนของโลหะส่งผลกระทบอย่างไรบ้าง

แน่นอนว่าผลเสียที่เกิดขึ้นจากการกัดกร่อนของโลหะย่อมทำให้โลหะชนิดดังกล่าวเสื่อมสภาพ ประสิทธิภาพในการใช้งานลดลง ไม่แข็งแรงดังเดิม ซึ่งอาจส่งผลกระทบเพิ่มเติมต่อในหลายด้านทั้งเรื่องความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน ผู้ใช้งาน ผู้ที่อยู่ใกล้เคียง เช่น การถูกกัดกร่อนของชิ้นส่วนยานพาหนะซึ่งอาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุขึ้นได้ ส่งผลต่อภาพลักษณ์ ความน่าเชื่อถือ กระทบกับระบบเศรษฐกิจตั้งแต่ระดับจุลภาคไปจนถึงระดับมหภาคของประเทศ ที่สำคัญคือส่งผลให้เสียค่าใช้จ่าย เสียเวลาในการซ่อมแซม หรือเปลี่ยนใหม่ทั้งหมด ดังนั้นจึงเป็นเรื่องจำเป็นที่เราควรรู้จักกับการกัดกร่อนของโลหะ พร้อมวิธีการป้องกันที่เหมาะสม

การกัดกร่อนของโลหะป้องกันได้ด้วยเทคนิคใดบ้าง

การป้องกันการกัดกร่อนของโลหะเป็นสิ่งที่ต้องศึกษาเพื่อนำมาปรับใช้อย่างเหมาะสม ซึ่งมีเทคนิคหลายรูปแบบให้ได้เลือกทำ ดังนี้

1. การเคลือบผิว

วิธีการป้องกันการกัดกร่อนของโลหะอย่างแรกคือ วิธีเคลือบผิวป้องกันการกัดกร่อน โดยเลือกใช้เทคนิคเคลือบผิว เช่น สีฝุ่น, สี Solvent, สี EDP เพื่อป้องกันโลหะสัมผัสกับอากาศหรือออกซิเจนโดยตรง ซึ่ง Thai Parkerizing มีบริการทดสอบการกัดกร่อนและประเมินประสิทธิภาพของสีเพื่อสร้างความมั่นใจในการป้องกันปัญหาผิวโลหะ ชั้นเคลือบ หรือชั้นสีที่ถูกกัดกร่อน การเคลือบผิวโลหะจะช่วยยืดอายุการใช้งานและรักษาคุณภาพของโลหะได้เป็นอย่างดี

2. การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า

การชุบโลหะด้วยไฟฟ้าเป็นการชุบโลหะโดยอาศัยไฟฟ้าเข้าสู่สารละลายเกลือของโลหะ จากนั้นอิออนบวกก็รับประจุไฟฟ้าจากตัวชิ้นงานซึ่งอยู่ในสถานะแคโทด กลายเป็นชั้นผิวบาง ๆ เคลือบบนโลหะ เช่น Zinc plating หรือการชุบโลหะด้วยซิงค์ (สังกะสี) การชุบโลหะด้วยไฟฟ้าไม่เพียงแต่ช่วยป้องกันการกัดกร่อน แต่ยังช่วยเพิ่มความสวยงามและคุณสมบัติพิเศษให้กับโลหะได้อีกด้วย

3. การชุบโดยไม่ใช้ไฟฟ้า

การชุบโดยไม่ใช้ไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่ทำให้โลหะได้รับการเคลือบชั้นผิวด้านนอกบาง ๆ แบบไม่ต้องใช้ไฟฟ้า เช่น Electroless Nickel plating (NiP plating or Kanigen) ซึ่ง Thai Parkerizing ก็มีบริการชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้า (Kanigen®) ทนทานต่อการสึกหรอ ไม่มีปัญหาเรื่องการกัดกร่อนกวนใจ การชุบโดยไม่ใช้ไฟฟ้าจึงเหมาะสมสำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องการความแม่นยำสูงและความสม่ำเสมอของชั้นเคลือบ

4. การใช้วัสดุต้านทานการกัดกร่อน

การใช้วัสดุต้านทานการกัดกร่อนเป็นการนำเอาวัสดุที่ไม่มีปัญหาเรื่องการกัดกร่อนจากปัจจัยแวดล้อมภายนอกเข้ามาใช้งาน แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ Passive inhibitor เช่น โครเมต ไนไตรต์ บอเรต ฟอสเฟต, Organic inhibitor เช่น โซเดียมเบนโซเอต โซเดียมซินนาเมต และ Precipitation inhibitor เช่น โซเดียมโพลีฟอสเฟต วิธีการนี้นอกจากทำให้ผิวโลหะเกิดการเคลือบชั้นฟิล์ม ซึ่งนอกจากช่วยเพิ่มความทนทานให้กับโลหะแล้ว ยังสามารถลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนต่าง ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

5. การป้องกันแบบแคโทดิก

การป้องกันแบบแคโทดิกจะอาศัยหลักการทางเคมีไฟฟ้า โดยโลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า (เช่น สังกะสี) จะถูกกัดกร่อนแทนโลหะหลัก (เช่น เหล็ก) ทำให้เกิดการป้องกันแบบเสียสละ นอกจากนี้ ชั้นสังกะสียังทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันทางกายภาพ ช่วยลดการสัมผัสระหว่างโลหะหลักกับสภาพแวดล้อมที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน ทำให้โลหะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น วิธีการป้องกันแบบแคโทดิก อย่างเช่น การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน หรือ Hot Dip Galvanized เมื่อผ่านการชุบแล้วจะถูกเรียกว่าเหล็กกัลวาไนซ์ แข็งแรง ทนทาน อยู่กลางแจ้งได้นานเกิน 20 ปี ซึ่ง Thai Parkerizing ก็มีเกล็ดสังกะสี (DELTA-MKS) (ชุบซิงค์เฟล็ค ชุบซิงค์อลูมิเนียม) หรือการชุบเคลือบฟอสเฟตพร้อมให้บริการด้วย

6. การใช้สารยับยั้งการกัดกร่อน

การใช้สารยับยั้งการกัดกร่อนจะเป็นการใช้ผลิตภัณฑ์เคมีเข้ามาช่วยเคลือบผิวภายนอกของวัตถุเพื่อป้องกันการกัดกร่อนอย่างการใช้ผลิตภัณฑ์จาก Thai Parkerizing ได้แก่ Volatile corrosion inhibitor (VCI) เช่น NOX RUST (น้ำมันกันสนิม, แว็กซ์กันสนิม) PIPAK (พลาสติกกันสนิม), VCI paper (กระดาษกันสนิม) VCI: Volatile corrosion inhibitor และ MISSION DRY / KALAHARI DRY (สารดูดความชื้น) ที่จะปล่อยไอเคมีป้องกันชิ้นงานไม่ให้สัมผัสอากาศ ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งของการเกิด Oxidize หรือสนิม ป้องกันการกัดกร่อน สึกหรอ

การกัดกร่อนและการป้องกันเป็นสิ่งที่ต้องอยู่คู่กัน หากต้องการให้โลหะที่จะใช้งานมีคุณภาพ แม้การถูกกัดกร่อนจะเป็นเรื่องธรรมชาติของโลหะเมื่อเจอกับปัจจัยแวดล้อมต่าง ๆ แต่หากมีการป้องกันโลหะผุกร่อนที่ได้มาตรฐานย่อมทำให้คุณภาพของโลหะดีขึ้นกว่าเดิม สามารถใช้งานได้ในระยะยาวแบบไม่ต้องกังวลใจเรื่องความเสียหายตั้งแต่ระดับเล็กไปจนถึงระดับใหญ่

หากบริษัท โรงงาน ไซต์งานก่อสร้าง หรือกลุ่มธุรกิจอื่นใดก็ตามที่สนใจบริการดี ๆ ของ Thai Parkerizing นอกเหนือจากที่ยกตัวอย่างเอาไว้แล้ว เราไม่เพียงแต่ให้บริการในส่วนของการป้องกันการกัดกร่อนเท่านั้น แต่บริการของเรายังครอบคลุมถึงการทำงานในส่วนอื่นอีกมากมาย อาทิ บริการรับชุบโลหะแบบครบวงจร บริการอบชุบความร้อนด้วยแก๊ส บริการชุบผิวแข็งในอ่างเกลือ (Isonite®) ไปจนถึงบริการรับวิเคราะห์ ทดสอบ ประเมิน เพราะเราคือผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานร่วมกับหลากหลายธุรกิจมาอย่างยาวนาน ลูกค้าจึงสามารถวางใจและมั่นใจในมาตรฐานบริการของเราได้อย่างแน่นอน