پدیده خوردگی، واكنش شیمیایی یا الكتروشیمیایی بین یك ماده (معمولا یك فلز) و محیط اطراف آن است كه به تغییر خواص ماده منجر خواهد شد. استاندارد ایزو 8044 خوردگی را به این شکل تعریف می‌کند: واکنش فیزیکی–شیمیایی متقابل بین فلز و محیط اطرافش که معمولا دارای طبیعت الکتروشیمیایی است و نتیجه‌اش تغییر در خواص فلز است. این تغییرات خواص ممکن است منجر به از دست رفتن عملکرد فلز، محیط یا دستگاهی شود که این دو، قسمتی از آن را تشکیل می‌دهند.
نمونه خوردگی در چرخ دنده‌های فولادی
خوردگی را می‌توان از نظر الكتروشیمیایی نیز مورد بررسی قرار داد. به طور كلی هر واكنشی را كه بتوان به دو واكنش جداگانه آندی و كاتدی قسمت نمود، واكنش الكتروشیمیایی می‌نامند. برای انجام واكنش خوردگی آند (قسمتی كه الكترون تولید می‌نماید و اكسید می‌گردد)، كاتد (قسمتی كه الكترون می‌گیرد و احیا می‌شود) و الكترولیت (مكانی برای برقراری اتصال یونی بین آند و كاتد) لازم است. در حقیقت باید بین آند و كاتد هم اتصال الكتریكی (برای مبادله الكترون) و هم اتصال الكترولیتی (برای مبادله یون) برقرار باشد. با از بین بردن هر كدام از این اتصالات واكنش خوردگی نیز متوقف می‌گردد.
انواع اصلی خوردگی عبارتند از:
خوردگی یکنواخت یا سرتاسری، خوردگی گالوانیکی یا دوفلزی، خوردگی شیاری، خوردگی حفره‌دار شدن، خوردگی بیندانهای، خوردگی جدایش انتخابی، خوردگی سایشی، خوردگی توأم با تنش، خوردگی میکروبیولوژیکی.
راه‌های مقابله با خوردگی
هر کدام از روش‌ها مختصِ یک یا چند نوع از انواع خوردگی می‌باشد. روش‌های کلی عبارتند از:
- انتخاب صحیح مواد: انتخاب صحیح آلیاژها، خالص کردن فلز، تغییر محیط خورنده (کم کردن درجه حرارت یا سرعت حرکت)، کاربرد ممانعت کننده‌ها
- طراحی: ضخامت دیواره، قوانین طراحی (مثلا استفاده از پرچ به جای جوش در صورت امکان)
- حفاظت کاتدی و آندی: حفاظت کاتدی از دو طریقِ انتخاب زوج گالوانیکی مناسب و یا به‌وسیله یک مولد جریان برق. حفاظت آندی روش نسبتا جدیدی است که بر اساس تشکیل یک پوسته سطحی محافظ روی فلزات با اعمال جریان آندی عمل می‌کند.
- پوشش‌ها: شامل پوشش‌های فلزی و پوشش‌های غیر آلی دیگر (از طریق آبکاری، اسپری، غوطه‌وری و غیره)، پوشش‌های آلی (مانند رنگ‌ها، حلال‌ها و لاک‌ها) و پوشش‌های نوین.
هر کدام از این روش‌ها کاربرد خاص خود را دارد و دارای مزایا و معایبی است. در این بین استفاده از پوشش‌های نوین با هدف نهایی پایین آوردن هزینه و افزایش بازده عملکردی بسیار مورد توجه هستند. یکی از انواع نوین پوشش‌ها، پوشش‌ها یا سطوح فوق آبگریز هستند که به تازگی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. این سطوح که با پیشرفت تکنولوژی‌های ساخت و تصویربرداری، پس از چند دهه مطالعات تئوری اکنون به صورت عملی مورد توجه قرار گرفته‌اند، در یک دهه گذشته به عنوان راهکاری برای جلوگیری از خوردگی فلزات شناخته شده‌اند. خواص منحصر به فرد این سطوح در دور نگاه داشتن سیال و به دام انداختن هوا در حفره‌ها، از جمله مواردی است که آن‌ها را در برابر خوردگی مقاوم کرده است. نکته دیگر آن است که اغلب این پوشش‌ها، خواص فلز مذکور را از نظر مقاومت و موارد دیگر دچار تغییر آنچنانی نمی‌کنند.
استفاده از سطوح آب گریز در مقابله با خوردگی
سطوح فوق آبگریز سطوحی با زاویه تماس بیشتر از °150 و زاویه تماس پسماند کمتر از °10 هستند که به علت ویژگی‌های منحصر به فردشان -از جمله لغزش سریع قطره بر روی آن‌ها که موجب کاهش اثرات خوردگی می‌شود- به تازگی مورد توجه قرار گرفته‌اند. سطوح آبگریز با راندن موادی که باعث خوردگی سطح می‌شوند از روی سطح و عدم تجمع این مواد از خوردگی جلوگیری می‌کنند. همچنین در بعضی موارد هوای گیر افتاده در بین زبری‌ها نیز می‌تواند مفید باشد.
نتایج آزمایشگاهی نشان داده‌اند پوشش‌های فوق آبگریز می‌تواند مقاومت آلومینیوم نسبت به خوردگی را تا 50 برابر نسبت به حالت بدون پوشش افزایش دهند. این افزایش در مورد مس و فولاد نیز چشم‌گیر هستند. تحلیل نتایج نشان می‌دهد این محافظت نه تنها به دلیل ضخامت پوشش عایق، بلکه در اثر وجود ویژگی‌های مخصوص این پوشش‌ها از جمله گیر انداختن هوا در بین حفره‌ها و عدم نفوذ آب به سطح زیر حفره‌ها می‌باشد.
خوردگی در نمونه‌های پوشش‌دهی شده (سمت چپ) و بدون پوشش (سمت راست) در شرایط کاملا مشابه. نمونه پوشش‌دهی شده دچار خوردگی بسیار کمتر شده است.
طبق نتایج پژوهش‌های انجام شده سطوح مسی پس از آماده سازی(سنباده‌زنی)، زبر شدن و سپس آبگریز نمودن، تا 90 درصد افزایش مقاومت به خوردگی از خود نمایش دادند. این سطوح پس از دومرحله زبر شدن در نمونه‌ی فوق‌آب‌گریز می‌توانند مقاومتی با بازده تا 99.7% به نسبت مقاومت نمونه خام ایجاد کنند.
پیاده‌سازی این سطوح در صنعت می‌تواند جایگزینی برای روش‌های قدیمی محافظت در برابر خوردگی باشد.