องค์ความรู้ เรื่อง กระบวนการเกิดสนิมและการป้องกันสนิม(Rust Formation Process and Prevention)

1. กระบวนการเกิดสนิมเหล็กบนโลหะ

    การกัดกร่อนของโลหะหรือที่เราเรียกกันทั่วไปว่า การเกิดสนิม (Rusting) โดยสนิมเป็นโลหะส่วนที่มีการเปลี่ยนสภาพไปจากเดิม เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอย่างช้าๆ เนื่องจากเป็นการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่มีอากาศ น้ำ หรือความร้อนเป็นตัวการสำคัญทำให้โลหะมีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเดิม โดยโลหะจะค่อย ๆ สึกกร่อน กลายเป็นเหล็กออกไซด์ มีชื่อทางเคมีว่า ไฮเดรตเฟอร์ริกออกไซด์ (Hydrated Ferric Oxide: Fe₂O₃∙xH₂O) หรือที่เรารู้จักกันว่า สนิมเหล็ก มีลักษณะเป็นคราบสีแดง ซึ่งไม่สามารถเกาะอยู่บนผิวของเหล็กได้อย่างเหนียวแน่น สามารถหลุดออกไปได้ง่าย ทำให้เนื้อเหล็กที่อยู่ชั้นในสามารถเกิดเป็นสนิมต่อเนื่องได้จนกระทั่งหมดทั้งชิ้นงาน

ภาพประกอบที่ 1. การเกิดสนิมแบบต่างๆ

การเกิดสนิมเหล็ก แสดงเป็นการเกิดปฏิกิริยาเคมีดังนี้

                 1.   2Fe (s) + O₂ (g) + 2H₂O (l)                                          2Fe²⁺ (aq) + 4OH^– (aq)

                 2.   Fe²⁺ (aq) + 2OH^– (aq)                                                   Fe(OH)₂ (s)           

                 3.   4Fe(OH)₂ (s) + O₂ (g) + 2H₂O (l)                                 4Fe(OH)₃ (s)             

                 4.   Fe(OH)₃ (s)                                                                 Fe₂O₃∙xH₂O (s)

                    ไฮเดรตเฟอร์ริกออกไซด์ (Hydrated Ferric Oxide) ; สนิมเหล็ก (สีน้ำตาลแดง)

เมื่อใดก็ตามที่ชิ้นงานโลหะสัมผัสกับความชื้นและอากาศเป็นเวลายาวนานระหว่างการจัดเก็บหรือการขนส่ง ชิ้นงานโลหะนั้นมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมได้ง่าย สภาพผุกร่อนไม่ได้ตามมาตรฐานที่กำหนดไว้ นอกจากนี้ยังรวมถึงชิ้นส่วนต่างๆ             ของเครื่องจักรที่เป็นโลหะ เป็นปัญหาใหญ่ที่ต้องป้องกันไม่ให้เกิดขึ้น เพื่อให้เครื่องจักรทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพตลอดอายุการใช้งาน ซึ่งเชื่อมโยงไปสู่การผลิตที่ตรงตามเป้าหมาย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีวิธีการป้องกันสนิมที่ถูกต้องและเหมาะสม

    การป้องกันการเกิดสนิมมีหลายวิธี ซึ่งวิธีที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย คือ การเคลือบผิวเหล็ก เพื่อป้องกันไม่ให้เนื้อเหล็กสัมผัสกับน้ำและอากาศโดยตรง ดังเช่น การเลือกใช้ผลิตภัณฑ์ป้องกันสนิมที่มีประสิทธิภาพตามระยะเวลาการป้องกันที่ต้องการ เป็นต้น

2. ผลิตภัณฑ์ป้องกันสนิม (Rust Preventives)

    ผลิตภัณฑ์ป้องกันสนิม (Rust Preventives) สามารถแบ่งประเภทตามวัตถุดิบที่ใช้ ได้เป็น 3 ประเภท ดังนี้

2.1 ประเภทน้ำมัน (Oil-Based Type) : ผลิตจากน้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน (Base Oil) เป็นหลัก และผสมสารเพิ่มคุณภาพป้องกันการเกิดสนิม มีความหนืดปานกลางและจุดวาบไฟสูงประมาณ 200^oC สามารถเคลือบผิวชิ้นงานได้ดีเป็นฟิล์มน้ำมันหนา         ช่วยป้องกันสนิมได้ดีเยี่ยมเป็นระยะเวลายาวนาน (ชิ้นงานอาจมีสภาพเหนียวเหนอะหนะได้จากลักษณะของฟิล์มน้ำมันหนา)

 2.2 ประเภทสารทำละลาย (Solvent-Based Type) : ผลิตจากสารทำละลายและผสมสารเพิ่มคุณภาพป้องกันการเกิดสนิมมีความหนืดและจุดวาบไฟต่ำประมาณ 40-60^oC สามารถแทรกซึมเข้าสู่ชิ้นงานส่วนเล็กๆได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีคุณสมบัติยอดเยี่ยมในการไล่น้ำ ให้การเคลือบด้วยฟิล์มบางๆหรือไม่เหลือฟิล์มน้ำมัน ทำให้แห้งเร็ว ง่ายต่อการทำความสะอาด ช่วยป้องกันสนิมได้ดีเป็นระยะเวลาปานกลาง

 2.3 ประเภทผสมน้ำ (Water-Based Type) : ผลิตจากสารสังเคราะห์ผสมน้ำ ไม่ไวไฟ สามารถป้องกันสนิมและมีคุณสมบัติการระบายความร้อนที่ดี ช่วยในเรื่องของการทำความสะอาดชิ้นงานได้ง่าย ให้ระยะเวลาการป้องกันสนิมที่สั้นจนถึงระยะ ปานกลาง

ภาพประกอบที่ 2. ผลิตภัณฑ์ป้องกันสนิม (Rust Preventives)

    การเลือกใช้ผลิตภัณฑ์ป้องกันสนิม มีหลักเกณฑ์ที่ควรพิจารณาดังนี้

• ระยะเวลาที่ต้องการในการป้องกันการเกิดสนิม
• ชนิดของชิ้นงาน, ขนาด
• วิธีการใช้แบบจุ่มให้ท่วม, ใช้แปรงทา, หรือพ่นเป็นละอองฝอย
• ความจำเป็นต้องล้างผลิตภัณฑ์ป้องกันสนิมออกจากชิ้นงานก่อนใช้งานหรือไม่
• การเก็บรักษาชิ้นงานหลังชุบเคลือบกันสนิม