การเกิดสนิม เกิดจากอะไร และวิธีป้องกันการเกิดสนิม

การใช้งานวัสดุโลหะเป็นเวลานาน ย่อมทำให้เกิดการผุพังตามกาลเวลา โดยเฉพาะการผุกร่อนของเนื้อโลหะที่เราเรียกกันว่า “สนิม” ซึ่งมักเกิดจากการดูแลรักษาวัสดุโลหะอย่างไม่ถูกวิธี สนิมเป็นปัญหาที่ส่งผลต่อทั้งความสวยงามและความแข็งแรงของวัสดุอย่างมาก ในบทความนี้เราจะพาทุกท่านมาทำความรู้จักกับสนิม ว่าคืออะไร และวิธีป้องกันการเกิดสนิมที่ควรรู้สำหรับผู้ใช้งาน

สนิมคืออะไร?

สนิม คือการเกิดปฏิกิริยาเคมีของโลหะจากอากาศ ความชื้น หรืออุณหภูมิซึ่งเป็นตัวแปรสำคัญที่ทำให้โลหะเกิดการเปลี่ยนสภาพไปจากเดิม เช่น มีสีที่เปลี่ยนไป มีความแข็งแรงลดลง และทำให้เกิดการผุกร่อน หากปล่อยทิ้งไว้นาน ๆ สนิมก็จะขยายวงกว้างขึ้น ส่งผลให้ชิ้นงานโลหะเกิดความเสียหายและไม่สามารถใช้งานได้อีก

ลักษณะและประเภทของการเกิดสนิม

การเกิดสนิม สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ๆ ขึ้นอยู่กับลักษณะของปฏิกิริยาเคมีและลักษณะการเกิดสนิม โดยสนิมที่พบได้บ่อยในชีวิตประจำวัน ได้แก่

สนิมที่แบ่งตามการเกิดปฏิกิริยาเคมี

• สนิมสีแดง (Hydrated oxide Fe₂O₃•H₂O)

สนิมสีแดงเป็นชนิดที่พบได้บ่อยที่สุด เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนและความชื้นในอากาศ รวมถึงเกลือที่กระตุ้นให้เกิดการออกซิเดชันและการกัดกร่อนบนพื้นผิวโลหะ สนิมชนิดนี้มีคุณสมบัติในการกัดกร่อนสูง แต่เนื้อสนิมค่อนข้างอ่อนและสามารถขัดออกได้ง่าย

• สนิมสีเหลือง (Iron oxide-hydroxide FeO(OH)•H₂O)

สนิมสีเหลือง เป็นสนิมที่มักพบในชิ้นส่วนโลหะที่สัมผัสกับน้ำหรือความชื้นสูง เช่น ข้อต่อท่อ บริเวณที่มีน้ำหยด หรือบริเวณที่ใช้งานกับน้ำเดือด สนิมชนิดนี้ทำให้เกิดการกัดกร่อนได้รวดเร็วกว่าสนิมสีน้ำตาลแดง เนื่องจากสามารถละลายและแพร่กระจายได้ง่ายกว่า

• สนิมสีน้ำตาล  (Oxide Fe₂O₃)

สนิมสีน้ำตาล เป็นสนิมที่เกิดในบริเวณที่มีออกซิเจนสูง แต่ความชื้นต่ำ ทำให้เกิดเป็นสนิมสีน้ำตาล ที่มีลักษณะของสนิมขึ้นกระจายทั่วบริเวณพื้นผิว และเป็นสนิมที่มีความแห้งกว่าสนิมประเภทอื่น ๆ ทำให้ทำความสะอาดได้ยากกว่า

• สนิมสีดำ (Iron oxide Fe3O4)

สนิมดำ มักเกิดขึ้นในบริเวณที่มีออกซิเจนจำกัดและความชื้นต่ำกว่าปกติ ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบพิเศษ มีลักษณะเป็นคราบดำ เกาะแน่นบนผิวโลหะ สาเหตุหลักมาจากการเก็บรักษาชิ้นส่วนโลหะไม่ถูกวิธี หรือสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม

สนิมที่แบ่งตามลักษณะการเกิดสนิม

• สนิมหลุม

สนิมหลุม เกิดขึ้นจากการสะสมของสนิมจำนวนมากในบริเวณที่จำกัด ซึ่งมักพบในวัสดุที่สัมผัสกับสารละลายประเภทคลอไรด์ พื้นที่ที่ถูกกัดกร่อนจะมีลักษณะเป็นหลุมเล็ก ๆ

• สนิมตามรอยแยก

สนิมตามรอยแยก เป็นการเกิดสนิมที่เกิดขึ้นในช่องแคบหรือรอยต่อของชิ้นส่วนโลหะ เช่น รอยเกลียวหรือรอยเชื่อม ซึ่งดูแลรักษาได้ยากกว่าชิ้นส่วนโลหะทั่วไป และมีโอกาสที่ความชื้นจะเข้าไปขังอยู่ในรอยแยกได้ง่าย

• สนิม Galvanic

สนิมกัลวานิก เป็นปฏิกิริยาการเกิดสนิมที่เกิดจากการที่วัสดุโลหะ 2 ประเภทที่มีความต่างศักย์ทางไฟฟ้าที่แตกต่างกันมาสัมผัสกัน โดยโลหะที่มีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าต่ำจะไวต่อการเกิดสนิมมากกว่าและเกิดการสูญเสียอิเล็กตรอน จนถูกกัดกร่อนและเกิดเป็นสนิม

กระบวนการและปฏิกิริยาการเกิดสนิม

สนิมเกิดจากปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อเหล็กสัมผัสกับน้ำและออกซิเจน โดยมีขั้นตอนหลัก ๆ ดังนี้

• เมื่อเหล็ก (Fe) สัมผัสกับความชื้นและออกซิเจน จะสูญเสียอิเล็กตรอน กลายเป็นไอออนของเหล็ก (Fe2+) ส่วนอิเล็กตรอนที่เหล็กสูญเสียไปจะไปรวมตัวกับออกซิเจน (O2) และน้ำ (H2O) เกิดเป็นไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) และเมื่อไอออนของเหล็ก (Fe2+) และไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) รวมตัวกัน จะเกิดเป็นไฮดรอกไซด์ของเหล็ก (Fe(OH)2)

• ไฮดรอกไซด์ของเหล็ก (Fe(OH)2) ที่เกิดขึ้นจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศต่อไป เกิดเป็นไฮดรอกไซด์เฟอร์ริก (Fe(OH)3) ซึ่งเป็นสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ และมีสีน้ำตาลแดง

• ไฮดรอกไซด์เฟอร์ริก (Fe(OH)3) จะคายน้ำออกไป ทำให้เกิดสนิมเหล็ก (Fe2O3 x H2O) ซึ่งเป็นสารประกอบที่แข็งและเปราะ

สนิมเกิดจากอะไรบ้าง?

สาเหตุหลักของสนิมเกิดจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างโลหะกับสารต่าง ๆ ทำให้เกิดการออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่ทำให้ผิวโลหะเสื่อมสภาพ ซึ่งมักเกิดจากปัจจัยต่าง ๆ เหล่านี้

• ความชื้น

เมื่อความชื้นในอากาศเกาะบนผิวโลหะ จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าบนพื้นผิว ซึ่งนำไปสู่กระบวนการออกซิเดชัน และทำให้เกิดคราบหมองหรือการกัดกร่อนบนโลหะ

• อุณหภูมิ

ยิ่งอุณหภูมิสูง ปฏิกิริยาการเกิดสนิมจะเกิดขึ้นได้เร็วขึ้น เนื่องจากความร้อนทำให้โมเลกุลของน้ำและออกซิเจนเคลื่อนที่เร็วขึ้น เพิ่มโอกาสในการทำปฏิกิริยากับอะตอมของเหล็ก ทำให้เกิดสนิมได้ง่ายกว่าปกติ

• ความเป็นกรด-เบส

สารที่มีความเป็นกรดหรือด่างสูงตามธรรมชาติ เช่น ไอน้ำทะเลหรือฝนกรด จะกัดกร่อนพื้นผิวโลหะที่เคลือบไว้ ทำให้เกิดการผุกร่อนได้ง่าย โลหะบางประเภทจึงเกิดสนิมได้บ่อย เช่น ตัวถังเรือ หรือโครงสร้างโลหะที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีฝนกรด เป็นต้น

• สารเคมีบางชนิด

สารเคมีบางชนิด เช่น กรดซัลฟิวริก กรดไฮโดรคลอริก กรดอินทรีย์ สามารถทำปฏิกิริยากับเหล็กได้โดยตรง ทำให้เกิดสนิมได้เร็วขึ้น หรือก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ที่อยู่ในอากาศหรือในน้ำ ก็สามารถรวมตัวกับเหล็กและเกิดเป็นสารประกอบที่ทำให้เกิดสนิมได้เช่นกัน

ผลกระทบจากการเกิดสนิม

การเกิดสนิมนอกจากจะทำให้พื้นผิวของเครื่องมือต่าง ๆ ดูเป็นรอย ไม่สวยงามแล้ว หากปล่อยทิ้งไว้นาน ๆ สนิมจะกัดกร่อนลงไปยังเนื้อเหล็กชั้นใน ทำให้เกิดความเสียหายจนชิ้นส่วนโลหะทะลุ ยิ่งไปกว่านั้นหากสนิมเกิดกับโครงสร้างเหล็ก เช่น เสาไฟ โครงสะพาน ก็จะทำให้เกิดการถล่มและความเสียหายที่รุนแรงตามมา

วิธีป้องกันการเกิดสนิม

ชิ้นส่วนโลหะบางชนิด จำเป็นต้องใช้งานในสภาพแวดล้อมที่เสี่ยงต่อการเกิดสนิม เช่น งานกลางแจ้ง งานภายในห้องที่มีไอสารเคมีกัดกร่อน หรือในงานอุตสาหกรรม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีวิธีป้องกันสนิมให้กับเนื้อโลหะก่อนการใช้งาน โดยวิธีหลัก ๆ ที่นิยมใช้ มีดังนี้

1. การเคลือบผิว

การเคลือบผิวโลหะเป็นวิธีการที่นิยมใช้ในการป้องกันสนิม โดยมีข้อดีคือสะดวก รวดเร็ว และประหยัดต้นทุน สามารถทำได้ทั้งก่อนและหลังการประกอบชิ้นส่วนโลหะ แต่มีข้อจำกัดคือหากเลือกใช้วิธีการเคลือบผิวและวัสดุที่ไม่เหมาะสม อาจทำให้ชั้นเคลือบหลุดลอกได้ง่ายและลดประสิทธิภาพในการป้องกันสนิม โดยวิธีเคลือบพื้นผิวที่นิยมใช้งาน ได้แก่

• ชุบโลหะ

การชุบโลหะหรือที่นิยมเรียกกันว่า การชุบกัลวาไนซ์ เป็นกระบวนการเคลือบผิวโลหะด้วยชั้นของสังกะสีเพื่อป้องกันเนื้อโลหะไม่ให้สัมผัสกับอากาศและน้ำ โดยวิธีที่นิยมใช้งานคือการชุบร้อน หรือ Hot-Dip Galvanizing เพราะสามารถเคลือบผิวโลหะได้ทั่วทั้งชิ้นงาน และมีความทนทานสูง

• ทาสี

การทาสีป้องกันสนิม จะช่วยในการเคลือบพื้นผิวโลหะไม่ให้สัมผัสกับความชื้นและออกซิเจน มีข้อดีคือดูแลรักษาได้ง่าย แต่จำเป็นต้องมีการทาสีซ้ำเรื่อย ๆ เพื่อคงประสิทธิภาพการป้องกัน โดยสีกันสนิมสามารถแบ่งเป็นสองชนิดหลัก ๆ ได้แก่

• • สีอีพ็อกซี (Epoxy): มีความทนทานสูง ป้องกันสนิมได้ดีเยี่ยม ทนต่อสารเคมี และมีอายุการใช้งานยาวนาน เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมและงานที่ต้องการความทนทานสูง

  • สีอัลคิดเรซิน (Alkyd Resin): มีราคาประหยัด เหมาะสำหรับการใช้งานภายนอกทั่วไป โดยสีที่นิยมใช้งานจะเป็นสีแดงและสีเทา นิยมใช้รองพื้นโลหะใหม่ที่ยังไม่เกิดสนิมเพื่อป้องกันการเกิดสนิมในอนาคต

• เคลือบพลาสติก

VCI (Volatile Corrosion Inhibitors) หรือ พลาสติกกันสนิม คือเทคโนโลยีที่ใช้สารเคมีพิเศษผสมลงในวัสดุบรรจุภัณฑ์ เพื่อป้องกันการเกิดสนิมบนชิ้นส่วนโลหะ โดยเมื่อบรรจุชิ้นส่วนโลหะลงในบรรจุภัณฑ์ VCI สารเคมีจะค่อย ๆ ระเหยออกมาและสร้างชั้นฟิล์มบาง ๆ เคลือบบนผิวโลหะ ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้ออกซิเจนและความชื้นเข้าไปทำปฏิกิริยากับโลหะ จึงช่วยยับยั้งการเกิดสนิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. ใช้สารยับยั้งการเกิดสนิม

สารยับยั้งการเกิดสนิม (Corrosion Inhibitor) เป็นสารเคมีชนิดหนึ่งที่ถูกออกแบบมาเพื่อชะลอหรือหยุดยั้งกระบวนการเกิดสนิมบนผิวโลหะ เมื่อนำสารนี้ไปเคลือบหรือผสมกับวัสดุอื่น ๆ จะช่วยสร้างชั้นป้องกันที่ยับยั้งปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เกิดสนิม โดยนิยมผสมในคอนกรีตหรือทาผิวคอนกรีตเพื่อยับยั้งการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็กภายใน

3. การออกแบบให้ระบายน้ำได้ดี

การออกแบบโครงสร้างชิ้นงานให้ระบายน้ำได้ดี เช่น มีหลังคาป้องกันน้ำ หรือสามารถป้องกันการซึมผ่านของหยดน้ำได้ จะช่วยลดการสะสมของน้ำและความชื้น ซึ่งเป็นปัจจัยหลักของการเกิดสนิม โดยหากชิ้นงานโลหะสามารถป้องกันน้ำได้จะมีการระบุค่า IP เอาไว้ เช่น IP65 หมายถึง ป้องกันฝุ่นและน้ำจากการฉีดได้ 100% เป็นต้น

4. ตรวจสอบ และบำรุงรักษาเป็นประจำ

นอกจากปัจจัยภายนอกแล้ว การตรวจสอบและบำรุงรักษาชิ้นงานโลหะอย่างสม่ำเสมอ จะช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดสนิมได้ดี เช่น การเก็บรักษาชิ้นงานอย่างถูกวิธี การทำความสะอาดเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความชื้นเกาะบนผิวโลหะ และการหมั่นตรวจเช็กจุดที่เริ่มเกิดสนิม พร้อมทั้งทาสารเคลือบทันทีเพื่อลดการแพร่กระจายของสนิม

การเกิดสนิมเป็นกระบวนการทางธรรมชาติที่สามารถเกิดขึ้นได้หากไม่มีการบำรุงรักษาหรือดูแลชิ้นงานโลหะอย่างเหมาะสม ดังนั้น ในการเลือกชิ้นงานโลหะสำหรับใช้งานกลางแจ้งหรืองานภายในอาคาร ควรเลือกชิ้นงานที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันการเกิดสนิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในงานไฟฟ้าที่ต้องการความปลอดภัยสูง การเลือกตู้ไฟและรางสายไฟที่ผลิตด้วยกระบวนการมาตรฐาน แข็งแรง และทนทานต่อสภาพแวดล้อม จะช่วยป้องกันอันตรายจากการใช้งาน และยืดอายุการใช้งานระบบไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ

KJL เราคือผู้ผลิตสินค้าตู้ไฟ รางไฟ และชิ้นส่วนโลหะสั่งผลิตพิเศษที่ออกแบบมาให้มีความแข็งแรง ทนทาน ไม่เป็นสนิม ด้วยเทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิวด้วยการพ่นสีฝุ่น (Powder Coating) ให้สีคมชัด สวยงาม รางสายไฟและพูลบ๊อกซ์รุ่น Heavy Duty ชุบกัลวาไนซ์ ทนต่อทุกสภาพแวดล้อม และงานสินค้าสเตนเลสที่มีน้ำหนักเบา ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี

KJL ผู้นำนวัตกรรมตู้ไฟ รางไฟ ที่ช่างไฟเชื่อมั่น ด้วยเทคโนโลยีการผลิตจากประเทศญี่ปุ่น

สอบถามข้อมูลสินค้าได้ที่ 

LINE Official Account: @KJL.connect หรือคลิก https://lin.ee/lzVhFfo

Facebook: facebook.com/KJLElectric