دانلود مقاله خوردگی گالوانیکی

خوردگی گالوانیکی

خوردگی گالوانیکی فروپاشی فلز است که به وسیله تفاوت های میکروسکوپی ر پتانسیل های الکتروشیمیایی کنترل می شوند است که معمولا در نتیجه نزدیکی دو فلز متفاوت اتفاق می افتد.

خوردگی گالوانیکی در ایمپلنت های دندانی تیتانیمی

بیشتر خوردگی هایی که معمولا در ایمپلنت های دندانی به وجود می آید از نوع خوردگی گالوانیکی است.

تیتانیم برای کاشته شدن در قسمت انتهایی استخوان استفاده می شود.

مطالعات طولانی و مشاهدات کلینیکی این حقیقت را نشان می دهد هنگامی که تیتانیم در بافت های زنده استفاده می شود خورده نمی شود و در صورت تشکیل زوج گالوانیکی تیتانیم و دیگر مواد فلزی زیستی ممکن است خورده شود.

بنابراین نگرانی زیادی در ارتباط با ماده ای که برای روکش ایمپبلنت استفاده می شود وجود دارد.

آلیاژهای طلا به دلیل سازگاری زیستی عالی، مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی به عنوان روکش انتخاب می شوند.

نرخ روزافزون آلیاژهای استفاده شده در دندان پزشکی منجر به ساخت مواد فلزی مؤثر در قیمت گردیده است این آلیاژهای مختلف نظیر آلیاژهای Ag- Pd Co-Crو آلیاژهای تیتانیم خواص مکانیکی خوبی دارا هستند و به لحاظ قیمت تأثیرگذار اما مقاومت به خوردگی آنها نگران کننده است.

خوردگی گالوانیک وقتی رخ می دهدکه آلیاژهای متفاوت در تماس با هم داخل حفره دهانی یا داخل بافت ها قرار می گیرند.

پیچیدگی فرآیند الکتروشیمیایی در بردارنده ایمپلنت روکش می باشد به پدیده خوردگی حفره ای و زوج گالوانیکی مربوط است.

ASTM خوردگی گالوانیک را به عنوان خوردگی تسریع شده فلز تعریف می کند که به دلیل تماس الکتریکی با یک رسانا غیر فلزی یا بی اثرتردر یک محیط خورنده اتفاق می افتد.

وقتی دو یا بیش از دو وسیله پروتز دندانی که از آلیاژهای متفاوت تشکیل شده اند در تماس با همدیگر قرار می گیرند اگر در معرض مایعات دهانی قرار بگیرند اختلاف بین پتانسیل های خوردگی باعث جریان الکتریکی بین آنها می شود یک سلول گالوانیکی تشکیل می شود و جریان گالوانیک باعث تسریع خوردگی فلز بی اثر می شود این جریان گالوانیکی از طریق فلز یا اتصال فلزی و نیز از طریق بافت ها نیز عبور می کند که ایجاد درد میکند این جریان از طریق دو الکترولیت یعنی بزاق دهان یا مایعات دیگر داخل دهان و مایعات بافتها و استخوانها جریان می یابد

پدیده خوردگی گالوانیکی

وقتی دو فلز متفاوت ( با دو پتانسیل الکترودی متفاوت) با هم تماس پیدا می کنند یک پتانسیل تولید میشود و نتیجه نهایی اینست که یک واکنش شیمیایی همراه با اکسیداسیون در یک سطح ( آند ) و احیا در سطح دیگر( کاتد) رخ می دهد.

تبادل یونها از طریق الکترولیتی که دو اکترود در آن قرار دارند صورت می گیرد فلزات مربوطه تجزیه می شوند و گفته می شود که خورده شدهاند .

این نوع خاص را خوردگی الکتروگالوانیک می گویند زیرا یک نوع رطوبت است که در آن الکتروگالوانیک وجود دارد زیرا جریان بار می باشد.

سلول الکترو شیمیایی دارای دو الکترود خواهد بود:

(a) Oxidation Anode M ® M n+ + n e-1

(b) Reduction - Cathode M+e ® 1/2H2 or M ® e ® M

O2 + 2H2O + 4e ® 4OH

بنابراین جریان بار اتفاق می افتد .

حفره دهانی می تواند یک سلول الکترو شیمیایی را تحت شراط خاص تحریک کند.

اگر یک روکش آلیاژ پایه فلزی بر روی ایمپلنت تیتانیم قرار گیرد یک سلول الکتروشیمیایی ساخته میشود.

آلیاژ فلزی کم اثرتر آند را شکل می دهد و تیتانیم پر اثر تر کاتد را شکل مثدهد.

الکترونها از طریق تماس فلزی انتقال می یابند و مدار توسط انتقال یون از طریق بزاق ، مخاط و مایع بافتی کامل می شود .

در مطالعات Vitro

تغییرات قابل ملاحظه مربوط به زوج گالوانیکی دذر ادبیات آن گزارش شده است خوردگی گالوانیکی تیتانیم با آمالگام و آلیاژهای پروتیزی ریخته گری شده درvitro مورد مشاهده قرار گرفته است هیچ جریان یا تغییراتی در PHثبت نشده هنگامی که طلا ، کبالت- کروم،فولاد ضد زنگ ، کامپوزیت کربن یا آلیاژهای پالادیم نقره در تماس با تیتانیم بوده اند.

تغییرات وقتی رخ می دهد که آمالگام در تماس با تیتانیم بود.

خوردگی گالوانیک سیستم های ایمپلنت-روکش از دو جهت مهم هستند: اولا امکان تاثیرات بیولوژیکی که ممکن است از حل نشدن عناصر آلیاژی ناشی شود ثانیا جریانی که ناشی از خوردگی گالوانیکی است ممکن است منجر به تخریب استخوان گردد.

مطالعات نشان داده است که آلیاژهای که قابل استفاده در روکش های گالوانیکی زوج شده با تیتانیم هستند با پیش نیازهای زیر تعیین می کنند:

1.در عمل زوج شدن تیتانیم باید دارای پلاریزاسیون آندی ضعیف باشد

2.جریانی که توسط سلول گالوانیکی تولید می شود نیز باید ضعیف باشد.

3.پتانسیل شکاف بیشتر از پتانسیل مجموع باشد.

مطالعات vivo علیرغم مقاومت بالای خوردگی تیتانیم شواهد نشان می دهد که تیتانیم آزاد میشود و در بافت های مجاور ایمپلنت تیتانیم جمع می شود.

اگر چه تیتانیم زیست سازگاری بالایی دارد مشاهده شده است واکنش بافت با انواع تیتانیم آزاد شده از یک عکس العمل ملایم تا یک عکس العمل شدید متغیر است.

تیتانیم مانند همه ایمپلنت های فلزی بی اثر دیگر با لایه اکسید محافظ پوشیده می شود.

اگر چه این مانع به لحاظ ترمودینامیکی پایدار است اما فلزاتی که دارای انواع تیتانیم هستند هنوز از طریق مکانیزم های نامحلول پسیوو آزاد می شود اگر چه شکل شیمیایی تیتانیم که در vivo آزاد می شود هنوز به وسیله آزمایش مشخص نشده است ، یک احتمال Ti(OH)440است .

آنالیز جذب اتمی آزادسازی زیاد یون های فلزی را از آمالگام و نونه های آلیاژی گالیم که با تیتانیم زوج شده اند در مقایسه با شرایطی که زوج نشده اند را نشان می دهد اگر چه که تفاوت ها همیشه معنی دار نیستند.

خوردگی گالوانیکی زوج هی آمالگام-تیتانیم در دراز مدت ممکن است مهم باشد ونیاز به تحقیقات بیشتر است.

زوج شدن آلیاژ گالیم با تیتانیم ممکن است منجر به خوردگی گالوانیکی زیاد و عکس العمل های آسیب سلولی می شود.

نتیجه: خوردگی بیومتریال ها دندانی یک مشکل کلینیکی جدی است .

علی رغم پیشرفت های تکنولوژیکی و متالورژیکی نوآورانه و موفقیت های قابل ملاحظه در طراحی و توسعه مواد دندانی و جراحی ، نا کامی هایی نیز اتفاق افتاده است .

تا کنون ایمپلنت های تیتانیم و آلیاژهای پایه فلزی زیادی طراحی و ساخته شده اند مطالعات نشان داده اند که سازگارند و شرایط موجود را دارا هستند باید در بازسازس عارضه های دهانی استفاده شوند این مقاله خوردگی ایمپلنت های دندانی تیتانیمی ناهمگن را با آلیاژهای پایه فلزی ناهمگن تحت شرایط vivoوvitoارزیابی می کنند.

خوردگی در رادیاتورهای خودرو (نوع مس - برنج) در محیط فلاکس های لحیم کاری کلریدی و برمیدی رادیاتور مسی – برنجی اتومبیل از لوله ها، مخازن و صفات برنجی، پره های مسی و اتصالات لحیم قطع و سرب تشکیل می شود.

قبل از عملیات لحیم کاری لازم است سطح قطعات توسط فلاکس (روانساز) عاری از اکسید گردد و امکان سیالیت و دونگی لحیم را فراهم سازد.

فلاکس معمول در صنعت رادیاتورسازی، فلاکس با پایه کلرید بر اساس ZnCl2 می باشد.

فلاکس های با پایه برمید نیز با وسعت کمتری استفاده میشوند.

باقیمانده فلاکس می تواند با جذب رطوبت، محیط الکترولیتی خطرناکی را بوجود اورد و منجر به انهدام و از بین رفتن مواد و اتصالات رادیاتور گردد.

جهت مشابه سازی محیط الکترولیتی حاصل از باقیمانده فلاکس، آزمایشات خوردگی مس و برنج در فلاکس کلریدی به صورت غوطه وری کامل با بررسی اثر غلظت pH و درصدکلرید آمونیوم و فلاکس برمیدی Radsol 841 با بررسی اثر غلظت انجام گردید علاوه بر این ، پیل غلظتی اکسیژن و نقش غوطه وری جزئی در خوردگی موضعی این دو فلز و آلیاژ با آزمایشات غوطه وری جزئی بررسی گردید.

اتصالات دو فلزی متفاوتی در ساختمان رادیاتور اتومبیل وجود دارد.

بدین منظور جهت بررسی نقش خوردگی گالوانیکی در نقایص بوجود آمده دررادیاتورها، آزمایشات کوپل گالوانیک و اندازه گیری شدت خوردگی گالوانیکی در نقایص بوجود امده در رادیاتور ها، آزمایشات کوپل گالوانیک و اندازه گیری شدت جریا ن گالوانیک با کوپل های مس – برنج، مس – لحیم انجام گردید.

خوردگی در زیر عایقهای حرارتی و روشهای کنترل، بازرسی و ردیابی آن خوردگی فولاد و فولاد ضدزنگ در زیر عایق در سالهای اخیر قابل توجه شده است .

این پدیده در صنایع نفت و گاز و صنایع نفت و گاز و صنایع شیمیایی اهمیت پیدا کرده است .

خوردگی در زیر عایق می‌تواند از عایق یا بواسطه کاربرد نادرست عایقکاری ناشی شود.

این مشکل معمولا از طریق نفوذ آب به داخل عایق ایجاد می‌شود.

عایق مانند یک اسفنج آب را در تماس با سطح فلز قرار می‌دهد.

آب می‌تواند از باران، نشتی آب ناشی از طغیان، آب شستشو یا نم‌زدگی ناشی از سیکل دمایی یا عملیات درجه حرارت پائین نظیر سرماسازی ناشی شود.

در این مسئله هفت متغیر کنترل شناخته شده است : 1) طراحی دستگاهها 2) درجه حرارت عملیاتی 3) انتخاب عایق 4) رنگ کاری و پوشش فلز 5) هوابندها 6) آب و هوای محیط و 7) برنامه‌های تعمیرات و نگهداری.

سه نوع خوردگی در زیر عایق وجود دارد: خوردگی اسیدی یا قلیایی، خوردگی کلریدی و خوردگی گالوانیکی.

محدوده درجه حرارت این نوع خوردگی از صفر تا 120 درجه سانتیگراد برای فولاد و از 60 تا 200 درجه سانتیگراد برای فولاد ضدزنگ می‌باشد.

در فولاد کربنی خوردگی به شکل از دست دادن موضعی یا یکنواخت ضخامت دیواره ظاهر می‌شود.

در فولاد ضدزنگ این خوردگی معمولا به شکل حفره‌دار شدن و ترک خوردگی تنشی می‌باشد.

در این تحقیق شیوه نامه‌ها و راهکارهای کنترل، بازرسی و ردیابی خوردگی در زیر عایق کاملا شرح داده شده است .

در قسمت آزمایشات تعدادی آزمایش برای مطالعه خوردگی فولاد و فولاد ضدزنگ نوع 304 انجام شده که با عایق پشم شیشه پوشیده شده است .

به علاوه اطلاعات تجربی از پالایشگاه تهران و مجتمع پتروشیمی بندر امام دریافت و جمع‌آوری شده است .

در نهایت توانایی بازرسی زیر عایق در لوله‌های فولادی بدون برداشتن عایق توسط کاربرد دو روش جدید ارزیابی غیرمخرب تشریح شده است .

خوردگی در ساختمانها امروزه فلزات مختلفی به طرق گوناگون در ساختمانها به کار می‌روند و به همین دلیل، مسئله خوردگی در ساختمانها گستره وسیعی را دربر می‌گیرد .

در این مقاله، تنها طبقه‌بندی و خلاصه‌ای از مشکلات عمده حاصل از خوردگی به همراه اصول پایه برای هدایت طراحان جهت کاهش خسارات عظیم اقتصادی ناشی از خوردگی ارائه شده است .

تکنولوژی خوردگی اکنون به خوبی پیشرفت کرده و در حال تثبیت موقعیت خود به عنوان شاخه‌ای از علوم مهندسی است .

برای یافتن شیوه‌های مناسب جلوگیری از خوردگی، می‌توان از متخصصین راهنمایی خواست .

خدمات ایشان در زمینه ساخت و ساز می‌تواند بسیار ارزشمند باشد خصوصاً اگر هنگام طراحی به آن توجه شود .

اعمال نظرات آنها در زمان طراحی ممکن است موجب تغییرات اندکی شود؛ در حالی که هرگونه تغییر پس از اتمام ساختمان معمولاً هزینه زیادی را تحمیل می‌کند .

خوردگی به هر فرایندی اطلاق می‌گردد که موجب فرسایش یا فساد اجزای فلزی شود و رایج‌ترین نمونه آن، زنگ زدن فولاد است .

فرآیندهای خوردگی غالباً الکتروشیمیایی هستند و ضروریات یک باتری (پیل) را به همراه دارند، فلزات مختلف در حضور یک سیال هادی که الکترولیت نامیده می‌شود، پتانسیل الکتریکی ایجاد می‌کنند که در زمان مناسب، سبب جریان الکتریکی می‌گردد .

این پتانسیلهای الکتریکی همچنین ممکن است بین دو قسمت از یک سازه که از فلزی واحد ساخته شده، در اثر تفاوتهای جزئی در ترکیب یا ساختار فلز ایجاد شوند .

بخشی از سازه فلزی که خورده می‌شود ″ آند ″ و آن قسمت که نقش قطب دیگر را بازی می‌کند و خورده نمی‌شود اما وجودش برای سیستم ضروری است، ″ کاتد ″ نام دارد .

در خوردگیهای رایج ساختمانی، غالباً یک نوع فلز به همراه آبی که کمی نمک در خود حل کرده (به عنوان الکترولیت) دخالت دارند .

خوردگی‌ گاهی در حضور اکسیژن با آب خالص صورت می‌پذیرد .

در چنین مواردی، اکسیژن با هیدروژنی که در کاتد تولید می‌گردد ترکیب شده و به واکنش اجازه تداوم می‌دهد .

عوامل دیگر از جمله باکتریهای خاص موجود در خاک که هیدروژن را جذب می‌کنند نیز ممکن است به عنوان عوامل دپولاریزه کننده عمل کرده و باعث پیشرفت واکنش خوردگی شوند .

فولاد به خاطر قیمت پایین و قابلیتهایش، فلزی رایج در ساختمانهاست .

با استفاده از پوششهای مناسب، اغلب می‌توان فولاد را به نحوی مطلوب محافظت کرد .

البته برای کاربردهای خاص فلزات مقاوم‌تر بسته به قیمت و عمر مفیدشان ممکن است انتخابهای بهتری باشند .

اجزای فلزی به‌کار رفته در ساختمانها را بر حسب احتمال ایجاد خوردگی می‌توان به چهار گروه تقسیم کرد : ۱) آنهایی که در خارج ساختمان به عنوان روکار، پوشش بام، آفتاب شکن و سایبان به‌کار می‌روند .

۲) آنهایی که در اسکلت ساختمان به عنوان فولاد