สาเหตุของการกัดกร่อน

สาเหตุการกัดกร่อน (Mechanism of corrosion)

สาเหตุการกัดกร่อนพอสรุปและแบ่งสาเหตุออกได้เป็น 3 ประการคือ
1. การกัดกร่อนเกิดจากปฏิกิริยาเคมีโดยตรง (Chemical)
2. การกัดกร่อนเกิดจากปฏิกิริยาเคมี-ไฟฟ้า (Electro Chemical Attack)
3. การกัดกร่อนที่เกิดจากการเสียดสีของผิว (Abrasive Corrosion)

1. การกัดกร่อนเกิดจากปฏิกิริยาเคมีโดยตรง(chemical Attack)

การกัดกร่อนอาจเกิดจากปฏิกิริยาเคมีโดยตรง ทำให้โลหะกัดกร่อนโดยอาศัยแก๊สเป็นสื่อขึ้นบนผิวโลหะ ซึ่งมักเกิดจากสภาพอากาศเป็นตัวการสำคัญ เช่น ความชื้นในอากาศมีมาก ทำให้โลหะเป็นสนิมเร็วขึ้น แกสออกซิเจนในอากาศเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดการกัดกร่อน โดยอาศัยปฏิกิริยาเคมีง่ายๆ กับโลหะ การกัดกร่อนจะมากน้อยย่อมขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิยิ่งสูง การรวมตัวระหว่างออกซิเจนกับโลหะยิ่งสะดวกรวดเร็ว เช่น เหล็กที่เผาร้อนแดงจะเกิดสนิมเหล็กได้ง่ายกว่าเหล็กที่อยู่ในอากาศปกติ ซึ่งการกัดกร่อนจากปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นได้ดังนี้

1.1 เกิดจากการรวมตัวระหว่างโลหะ (Metal) กับออกซิเจน (O2) แบ่งออกได้ 2 ลักษณะคือ
1.1.1 โดยมีน้ำและความชื้นเป็นตัวร่วมทำปฏิกิริยา (Reaction) เช่นการเกิดสนิมเหล็กในอากาศปกติที่มีความชื้น
Fe + 1/2O2+ H2O → Fe(OH)
4Fe + 3O2+ 6H2O → 4Fe(OH)3
1.1.2 โดยไม่มีความชื้นร่วมทำปฏิกิริยา เช่น การรวมตัวของออกซิเจนกับเหล็ก เมื่ออุณหภูมิสูงๆ และอากาศแห้งมากๆ ทำให้เกิดเป็นสนิมเหล็กขึ้น (เหล็กออกไซค์)
2Fe + O2→ 2FeO
1.2 เกิดจากการแตกตัวของไฮโดรเจน (H2) ในกรด เช่นการกัดกร่อนของเหล็กที่จุ่มอยู่ใน กรดกัมมะถัน (Sulfuric Acid)
Fe + H2SO4→ FeSO4+ H2
1.3 เกิดจากการส่งถ่ายอิออน (Ion) จากโลหะชนิดหนึ่งไปแทนที่อิออนของโลหะอีกชนิดหนึ่ง ระหว่างการเกิดปฏิกิริยาในสารละลาย (Electrolyte) เช่น การกัดกร่อนของเหล็กที่จุ่มในสารละลาย Coppers Sulphate (CuSO4)
Fe + CuSO4→ FeSO4+ CU

อิทธิพลของออกไซด์ในการกัดกร่อนทองแดง (Cu) และ (Al)

จากปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับอ๊อกซิเจน จะเกิดออกไซด์ปกคลุมผิวโลหะ ซึ่งออกไซด์ที่คลุมผิวโลหะอยู่นี้มีอิทธิพลอย่างมากต่อการกัดกร่อนในโลหะต่างๆ แต่ออกไซด์ที่เกิดขึ้นบนผิวทองแดง (Cu) หรืออลูมิเนียม (Al) จะมีความแข็งและมีเนื้อหนาทึบกว่าเนื้อของทองแดง (Cu) หรืออลูมิเนียม (Al) เองเสียอีก ดังนั้น เมื่อเกิดออกไซด์ได้ระยะหนึ่งออกซิเจน (O2) ในอากาศจะไม่สามารถผ่านเข้าไปถึงเนื้อโลหะที่มีออกไซด์นี้คลุมอยู่ได้เนื้อโลหะก็จะคงอยู่ในสภาพปกติ ไม่มีการกัดกร่อนเกิดขึ้นอีก เช่น เมื่อทิ้งทองแดง (Cu) ไว้ในอากาศ ทองแดง (Cu) จะถูกกัดกร่อนที่ผิวหน้าเพียงระยะหนึ่งเท่านั้น จะไม่ลุกลามถึงเนื้องทองแดงในขึ้นต่อๆ ไป

การเกิดออกไซด์บนผิวเหล็ก (สนิมเหล็ก)

สนิมเหล้กจะมีลักษณะเป็นรูพรุน (Porous) ทำให้ออกซิเจน (O2) ในอากาศสามารถผ่านออกไซด์ที่คลุมผิวหน้าอยู่และเข้าทำปฏิกิริยากับเนื้อเหล็กที่อยู่ภายใต้ออกไซด์นี้ เกิดเป็นออกไซด์ในชั้นต่อๆ ไปได้ ลักษณะของออกไซด์หรือสนิมเหล็กที่เราเห็น เป็นสะเก็ดจับกันเป็นชั้นๆ ก็เกิดขึ้นได้ในลักษณะดังกล่าว ซึ่งสนิมเหล็กเหล่านี้จะเกิดขึ้นเป็นชั้นๆ ถึงภายในโครงสร้างของเหล็ก ทำให้เกิดการกัดกร่อนลึกลงไปถึงเนื้อเหล็กได้ ดังนั้น ถึงแม้ว่าอลูมิเนียม (Al) จะสามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (O2) ได้ง่ายกว่าเหล็ก แต่การกัดกร่อนจะเกิดขึ้นช้ากว่า อันเนื่องมาจากการป้องกันโดยธรรมชาติของออกไซด์ของอลูมิเนียม (Al) ที่เกิดขึ้นบนผิวนอกสุดของมัน

2. การกัดกร่อนเนื่องจากปฏิกิริยาไฟฟ้า-เคมี (Electrochemical Attack)

หลักการเบื้องต้นของปฏิกิริยาไฟฟ้า เคมี สามารถแยกลักษณะการเกิดปฏิกิริยาได้ 2 ลักษณะคือ

2.1 ลักษณะของ Electrolytic Cell

โดยนำโลหะสองชนิดเมื่อจุ่มอยู่ในสารละลาย Electrolyte แล้วต่อขั้วของโลหะทั้งสองให้ถึงกัน จะเกิดมีกระแสไฟฟ้าขึ้นลักษณะแบบนี้ เราจะพบในแบตเตอรี่รถยนต์หรือถ่านไฟฉาย
ในลักษณะการเรียกชื่อ Electrolyte จะเป็นไปตามค่าความต่างศักย์ของโลหะทั้งสอง คือ อิเลคโตรด ที่มีค่าความต่างศักย์สูงจะเป็นขั้วบวก ส่วนอิเลคโตรด ที่มีค่าความต่างศักดิ์ต่ำจะเป็นขั้วลบ
ขั้วบวก-ขั้วลบ(แสดงจำนวน Electrons)
บวก : คือ ขั่วที่ขาดอิเลคตรอน (Lack of Electrons) จะไม่กัดกร่อน
ลบ : คือ ขั้วที่มีอิเลคตรอนเกิน (Surplus of Electrons) ถูกกัดกร่อน
Anode-Cath ode(แสดงทิศทางของ Electrons)
Anode : คือ ขั้วที่อิเลคตรอนวิ่งออก
Cathode : คือ ขั้วที่อิเลคตรอนวิ่งเข้า
ข้อสังเกตุอิเลคโตรด ของ Simple electric Cell หรือ Galvanic element จะเป็นโลหะต่างชนิดกัน ขั้วที่อิเลคตรอน วิ่งออกเรียกว่า Anode และขั้วที่ อิเลคตรอน วิ่งเข้าเรียกว่า Cate ode จะเห็นได้ว่า อิเลคโตรด ที่เป็นขั้วเดียวกันเช่น ขั้วบวกจะเป็นได้ทั้ง Anode และ Cath ode เมื่อลักษณะของ Cell ไฟฟ้าต่างกัน (คือเป็นแบบ Simple หรือแบบ electrolytic Cell) เราจึงมีหลักพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างขั้วบวก ขั้วลบ Anode และ Cathode ดังนี้

2.2 หลักการเกิดการกัดกร่อน แบบ Galvanic Elementซึ่งจะใช้ electrode Cu และ Zn และเป็นตัวอย่างก่อนอื่นเราควรทราบคุณสมบัติบางชนิดทางไฟฟ้าของวัสดุเสียก่อน อิออน (Ion) คือ “อะตอมหรือกลุ่มอะตอมของธาตุใดก็ตามที่มีจำนวนโปรตรอน (P) และ อิเลคตรอน (e) ไม่เท่ากัน
-โปรตรอนมากกว่าอิเลคตรอน (P>e) เรียก อิออนบวก
-อิเลคตรอนมากกว่าโปรตอน (e>P) เรียก อิออนลบ
ควาดันสารละลายไฟฟ้าคือ “คุณสมบัติของธาตุหรือสารประกอบในการแตกตัวเป็นอิออนได้มากหรือน้อย”ถ้าแตกตัวเป็นอิออนได้มาก ก็มีความดันสารละลายไฟฟ้าสูง และสารทุกชนิดจะพยายามรักษาจำนวนอิออนที่ตนสามารถแตกตัวออกมาได้ให้เป็นปกติเสมอ
Galvanic Element 

เมื่อจุ่มทองแดง (Cu) และสังกะสี (Zn) ลงในกรดกำมะถัน (H2SO4) เจือจางและโยงต่อด้วยลดทองแดง ทองแดง (Cu) และสังกะสี (Zn) ก็จะแตกตัวเป็นอิออนบวกอยู่รอบๆ แท่งเป็น Zn++ และ Cu++ แต่เนื่องจาก Zn มีความดันสารละลายไฟฟ้ามากกว่า Cu ดังนั้น จำนวน Zn++ จึงมากกว่า Cu++ เมื่ออิออนบวกถูกผลักออกมาอยู่รอบๆ แท่ง จะทำให้ภายในแท่งมีอิออนลบ นั่นคือ e>P ในแท่งโลหะทั้งโลหะทั้งสองชนิด แต่อิออนลบของสังกะสี (Zn) มากกว่าอิออนลบของทองแดง Cu (Zn– > Cu–) ดังนั้น e ของ Zn ก็มากกว่า e ของ Cu ด้วย เพื่อให้ e ของทั้งสองแท่งเท่ากัน e จาก Zn จะวิ่งไปยัง Cu ทำให้เกิดการแยกสบายทางเคมีขึ้นใน Electrolyte แบบนี้ส่วนมากใช้ในห้องปฏิบัติการเคมี เช่น กรรมวิธีแยกน้ำด้วยไฟฟ้า ซึ่งจะได้แก๊สไฮโดรเจนและออกซิเจน หรือ การทำทองแดงให้บริสุทธิ์

การกัดกร่อนแบบถูครูด (Fretting Corrosion)

เป็นการกัดกร่อนที่เกิดในสภาวะบรรยากาศปกติ บริเวณพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างโลหะ เมื่อโลหะนั้นกำลังถูกแรงกระทำ

ปัจจัยพื้นฐานของการเกิด Fretting corrosion
1. โลหะที่หันหน้าเข้าหากันนั้น กำลังถูกแรงกระทำ
2. มีการสั่นสะเทือนบริเวณผิวหน้าสัมผัส ผิวด้านหนึ่งตีกระทบหรือถูอยู่อีกผิวหน้าหนึ่ง
3. ระหว่างผิวหน้าโลหะทั้งสองมีการลื่นไถล (เช่นผิวสัมผัสระหว่าง bearing กับเพลา)

ผลที่เกิดจาก Fretting corrosion
1. สูญเสียเนื้อโลหะบริเวณพื้นผิวสัมผัสเป็นโลหะออกไซด์ เกิดกับเหล็ก เหล็กกล้า (ferric oxide)
2. ทำให้ size tolerance เสีย จากที่เคยเข้ากันได้ดีก็จะหลวม
3. fretting corrosion ทำให้เกิดการหลวมแล้วก็จะเกิด excessive strain
นำไปสู่การเกิดร่องซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของร้อยร้าว และเป็น fatigue fracture ในที่สุด

กลไกการเกิด fretting corrosion 2 แนวคิด
1. เนื้อโลหะเป็น particle เล็กๆ ของผิวโลหะที่สัมผัสกัน
2. เกิดเป็น oxide แล้วหลุดออกมา

ความชื้นลดความเสียหายจาก fretting corrosion ความชื้นเป็นสารหล่อลื่นเพราะว่า hydrate rust (สนิม+น้ำ)ก่อให้เกิดความเสียหายจากการเสียดสีน้อยกว่าออกไซด์ที่มีสภาพแห้ง และบริเวณที่ขาดออกซิเจนหรือไม่มีออกซิเจนจะทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบถูครูดน้อยลง fretting จะเกิดมากขึ้นเมื่อมีน้ำหนักหรือความเค้นมากระทำมากขึ้นและถ้าอากาศดึงเอา particles ของโลหะเข้ามาร่วมด้วยแสดงว่ามีtension, shear stress ร่วมด้วย fretting corrosion บางที่เรียกว่า friction oxidation,wear oxidation, false brinelling

นอกจากโลหะที่เกิดการกัดกร่อน การกัดกร่อนยังเกิดกับเซรามิกได้ด้วย เซรามิกเป็นสารประกอบระหว่างธาตุโลหะและอโลหะทีมีความแข็งแรงพันธะสูงมาก ทําให้เซรามิกมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีในเกือบทุกสภาพแวดล้อม การกัดกร่อนทีเกิดขึ้นในเซรามิกมักเป็นกระบวนการละลายทางเคมีแบบง่ายๆ เมือเปรียบเทียบกับกระบวนการเคมีไฟฟ้าทีเกิดในโลหะ และจากทีกล่าวแล้วว่าเซรามิกสามารถต้านทานการกัดกร่อนได้ดีมาก จึงจะไม่กล่าวถึงรายละเอียดของกระบวนการกัดกร่อนของเซรามิกในบทนี้

ลักษณะของการกัดกร่อน

การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นสม่ำเสมอทั่วผิวหน้า (General or Uniform Corrosion)

การกัดกร่อนแบบนี้เห็นอยู่ทั่วไป โลหะจะถูกกัดกร่อนอย่างสม่ำเสมอทั่วผิวของโลหะนั้น โดยปกติจะเกิดขึ้นจากปฎิกิริยาเคมีหรือปฎิกิริยาเคมีไฟฟ้า การกัดกร่อนเกิดขึ้นอย่าง สม่ำเสมอบนผิวหรือเป็นบริเวณกว้าง มีผลให้โลหะบางเรื่อยๆ หรือมีน้ำหนักหายไป คือ เบาลงเรื่อยๆ การกัดกร่อนประเภทนี้ในแง่ของเทคนิคไม่ค่อยเป็นปัญหาและไม่ก่อให้เกิด อันตรายรุนแรงเท่าใดนัก เนื่องจากสามารถหาอัตราการกัดกร่อนและออกแบบเผื่อ พร้อมทั้งทำนายอายุการใช้งานของชิ้นส่วนที่เกิดการกัดกร่อนแบบนี้ได้ และเปลี่ยนใหม่เมื่อถึงเวลาอันควร

การกัดกร่อนแบบสม่ำเสมอสามารถป้องกันหรือลดปริมาณการกัดกร่อนได้โดย
(1) เลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมและอาจทำการเคลือบผิวด้วย
(2) ใช้สารยับยั้งการกัดกร่อน
(3) ใช้การป้องกันแบบคาโทดิก (cathodic protection)

การกัดกร่อนในรูปแบบอื่นส่วนมาก เป็นการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นภายในและยากต่อการประเมินสภาพ การกัดกร่อน นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นในพื้นที่เฉพาะของชิ้นส่วนหรือโครงสร้าง ซึ่งจะเป็นผลให้เกิด ความเสียหายที่ไม่คาดคิดหรือความเสียหายก่อนกำหนดของเครื่องมือหรือเครื่องจักร

การกัดกร่อนแบบกัลวานิก (Galvanic Corrosion)

โลหะแต่ละชนิดจะมีค่าศักย์เฉพาะตัว ดังนั้นถ้าหากมีโลหะ 2 ชนิด สัมผัสกันอยู่และมี สารละลายอิเลคโตรไลท์และส่วนโลหะเชื่อมต่อที่นำไฟฟ้า หรือต่อกันอย่างครบวงจรไฟฟ้าเคมี เมื่อเวลาผ่านไป โลหะที่ศักย์ต่ำกว่าจะเกิดการกัดกร่อน(อาโนด) ขณะที่โลหะที่มีศักย์สูงกว่าจะไม่กัดกร่อน(คาโธด) ความต่างศักย์ของโลหะทั้งสอง ยิ่งมากเท่าไรความรุนแรงก็มากขึ้นเท่านั้น

ความต่างศักย์จะทำให้เกิดการไหลของอิเลคตรอนระหว่างวัสดุทั้งสอง ทำให้เพิ่มอัตราการกัดกร่อนของโลหะ ที่มีค่าความต้านทานต่อการกัดกร่อนน้อย และจะลดอัตราการกัดกร่อนของโลหะที่มีค่าความต้านมากกว่า โดยปกติโลหะที่มีค่าความต่างศักย์มากจะมีการกัดกร่อนค่อนข้างน้อยหรือแทบจะไม่เกิดเลย เนื่องจากกระบวนการดังกล่าวเกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าและความแตกต่างของโลหะ จึงมีการเรียกการกัดกร่อนแบบนี้ว่า Galvanic Corrosion หรือ Two-metal Corrosion ปริมาณกระแสและการกัดกร่อนขึ้นกับความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นระหว่างโลหะทั้งสอง

วิศวกรรมการออกแบบจะต้องทราบถึงความเป็นไปได้ของการกัดกร่อนแบบ galvanic ตั้งแต่การระบุรายละเอียดของวัสดุที่จะนำไปใช้ในเครื่องจักร บางครั้งเพื่อเป็นการประหยัดอาจ ใช้วัสดุต่างชนิดกันมาเชื่อมกันโดยเฉพาะโละที่มีค่าความต่างศัย์กันมากควรระมัดระวังให้ดี ความต่างศักย์ที่เกิดจาก galvanic Cell สามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามเวลา เนื่องจากผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน ที่สะสมอยู่ที่ขั้วคาโธดหรืออาโนดจะทำให้อัตราการกัดกร่อนลดลง

การป้องกัน
วิธีการลดหรือป้องกันการกัดกร่อนแบบ galvanic มีหลายวิธีดังนี้
1. เลือกใช้วัสดุที่มีค่า galvanic Series ใกล้เคียงกันเท่าที่เป็นได้
2. หลีกเลี่ยงอัตราส่วนของพื้นที่คาโธด/อาโนด ปรับให้พื้นที่ทั้งสองใกล้เคียงกัน
3. ใช้ฉนวนกั้นในบริเวณที่ใช้โลหะต่างชนิดกันมาสัมผัสกัน
4. ใช้สารเคลือบผิวอย่างระมัด ดูแลการเคลือบผิวให้อยู่ในสภาพดี
5. เติมสารยับยั้ง เพื่อลดความรุนแรงของการกัดกร่อน
6. ออกแบบที่ให้สามารถเปลี่ยนชิ้นงานที่เป็นอาโนดได้ง่าย
7. ติดตั้งวัสดุที่สามที่มีค่าความต่างศักย์น้อยกว่าโลหะทั้งสอง เพื่อให้เกิดการกัดกร่อนแทน

การกัดกร่อนในที่อับ (Crevice Corrosion)

การกัดกร่อนในที่อับคือการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นในพื้นที่อับบนผิวโลหะที่สัมผัสโดยตรงกับสารกัดกร่อน การกัดกร่อนประเภทนี้เกี่ยวข้องกับปริมาณของสารละลายที่ค้างอยู่ตามพื้นที่ที่เป็นหลุม หรือพื้นที่ที่เป็นซอก บริเวณแคบๆที่มีสารละลายเข้าไปขังอยู่ได้เป็นเวลานานโดยไม่มีการถ่ายเท ทำให้ความเข้มข้นของออกซิเจน ในน้ำหรือสารละลายภายในซอกไม่เท่ากับภายนอก ทำให้เกิดการครบเซลการกัดกร่อนชนิดเซลความเข้มข้น โดยบริเวณในซอกจะเกิดเป็นขั้วอาโนดคือเกิดการสูญเสียเนื้อโลหะ

การสัมผัสระหว่างผิวโลหะและผิวที่ไม่ใช่โลหะ สมารถทำให้เกิดการกัดกร่อนในที่อับได้เช่นกัน ปะเก็นรอยต่อระหว่างยางกับเหล็กกล้าไร้สนิมที่จุ่มอยู่ในน้ำทะเล

เนื่องจากสารละลายที่ขังอยู่มีปริมาณจำกัดและหยุดนิ่ง ออกซิเจนที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยาคาโธดิกจึงลดจำนวนลดลงเรื่อยๆ จนหมด แต่ปฏิกิกริยาอาโนดิกยังดำเนินอยู่ จึงทำให้ความเข้มข้นของประจุบวกสูง ดังนั้นเพื่อรักษาสมดุลของประจุไว้ ถ้ามีสารเจือปนโดยเฉพาะคลอรีน ประจุลบของคลอรีนจะเคลื่อนที่เข้ามาในรอยแตก และทำปฏิกิริยากับน้ำทำให้เป็นโลหะ ไฮดรอกไซด์และกรดไฮโดรคลอริก กรดนี้จะกัดผิวของโลหะออกมาทีละน้อย ส่งผลให้รอยแตกและรอยร้าวขยายตัวไปเรื่อยๆ

การป้องกัน
1. ใช้การเชื่อมแบบ butt joint แทนการย้ำหมุดหรือการยึดด้วยสลักเกลียว
2. ปิดบริเวณที่เป็นที่อับโดยการเชื่อมหรือการบัดกรี
3. ออกแบบถังความดันให้สามารถระบายน้ำได้ดี พยายามหลีกเลี่ยงรูปร่างที่เป็นมุม
4. ตรวจสอบเครื่องมือและสารแปลกปลอมอยู่เสมอ
5. กำจัดของแข็งที่ลอยอยู่ก่อนเข้ากระบวนการผลิต
6. กำจัดวัสดุเปียกที่ตกค้างอยู่ ในระหว่างการหยุดซ่อมประจำปี
7. จัดสภาวะสิ่งแวดล้อมให้มีความสม่ำเสมอ
8. ใช้ปะเก็นที่เป็นของแข็งและไม่มีการดูดซึม
9. ใช้การเชื่อมแทนการม้วนเป็นท่อ

ภาพจำลองแสดงกลไกการกัดกร่อนในที่อับ

การกัดกร่อนแบบรูเข็ม (Pitting Corrosion)

การกัดกร่อนแบบสนิมขุมหรือการกัดกร่อนแบบรูเข็ม เป็นปัญหาที่เกิดขึ้นมากโดยเฉพาะกับโลหะที่ได้พัฒนาให้มีฟิล์ม ป้องกันการกัดกร่อนแบบทั่วผิวหน้าได้แล้ว แต่เมื่อฟิล์มบางแตกแยกออกเฉพาะบางที่ ก็จะเกิดการกัดกร่อนเฉพาะ ที่กัดกร่อนลึกลงไปเรื่อยๆ ทำให้สังเกตเห็นได้ยากเนื่องจากผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนได้ปกคลุมเอาไว้ การกัดกร่อน แบบนี้ทำให้ทำนายได้ยาก โดยทั่วไปสนิมขุมมักจะเกิดทิศทางเดียวกันกับแรงโน้วถ่วงของโลก การเกิดการกัดกร่อน ในแนวอื่นก็เกิดได้แต่น้อย

pitting เป็นลักษณะที่ทำให้เป็นรูหรือหลุมในเนื้อโลหะ รูเหล่านี้อาจมีขนาดเล็กหรือใหญ่ก็ได้ แต่โดยส่วนมากจะมีขนาดเล็ก บางครั้งจะเห็นรูกระจายอยู่ห่างกัน หรืออาจอยู่ใกล้กันจนดูคล้ายผิวโลหะที่ขรุขระ

pitting เป็นการกัดกร่อนที่ก่อให้เกิดความเสียหายและรุนแรงที่สุด ซึ่งทำให้อุปกรณ์ เครื่องมือ หรือชิ้นส่วนต่างๆ เกิดความเสียหายเนื่องจาการเจาะลึกด้วยเปอร์เซ็นการสูญเสียน้ำหนักของโครงสร้างทั้งหมดที่น้อย ลักษณะมักยากที่จะตรวจสอบพบยากเพราะมีขนาดเล็ก นอกจากนั้นยังยากที่จะตรวจวัดเชิงปริมาณและ ตรวจวัดการขยายตัวของสภาพการกัดกร่อนของ pitting ได้ เพราะความลึกและจำนวนของรูที่เปลี่ยนแปลง ภายใต้สภาวะเฉพาะสภาวะใดสภาวะหนึ่ง การเกิด pitting ยังยากที่จะทำนายได้จากากรทดสอบในห้องทดลองอีกด้วย บางครั้งอาจใช้เวลานานจึงปรากฏสภาพของการกัดกร่อน การเกิด pitting เป็นการเกิดเฉพาะที่และ เป็นรูปแบบการกัดกร่อนที่รุนแรง ความเสียหายที่เกิดขึ้นมักจะเกิดอย่างฉับพลัน

การป้องกัน
โดยทั่วไป วิธีที่ใช้ในการป้องกันการกัดกร่อนในที่อับก็สามารถนำมาใช้ในการป้องกันการกัดกร่อนแบบ pitting ได้เช่นกัน วัสดุที่มีการกัดกร่อนหรือมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนแบบ pitting ไม่ควรนำมาใช้ในการสร้างโรงงานหรือเครื่องมือ วัสดุแต่ละชนิดมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่ต่างกัน เช่นการเติมโมลิดินั่มลงไปในเหล็กกล้าไร้สนิม 304 ในปริมาณ 2 % ซึ่งทำให้ได้เหล็กกล้าไร้สนิม 316 โดยจะเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบ pitting โดยจะทำให้เกิดผิว passive ที่มีความเสถียรมากกว่า คือมีความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อนมาก วัสดุ 2 ชนิดนี้ประพฤติตัวต่างกันคือชนิดหนึ่ง ไม่เหมาะสมต่อการนำไปใช้ในน้ำทะเลแต่อีกชนิดหนึ่งสามารถใช้ได้ในบางกรณี

การสูญเสียส่วนผสมบางตัว (Selective leaching)

เป็นรูปแบบหนึ่งของการกัดกร่อนซึ่งเกิดโดยการละลายของธาตุบางตัวจากโลหะอัลลอยด์ เป็นผลจากการกระทำซึ่งสิ่งแวดล้อมไล่โลหะที่ว่องไวที่สุด ออกจากอัลลอยด์ เหลือไว้แต่โครงสร้างพรุนซึ่งเต็มไปด้วยโลหะที่เสถียรที่สุด วัสดุที่เหลือจึงสูญเสียความแข็งแรงทางกายภาพไปมาก การกัดกร่อนแบบนี้มักมีชื่อตามธาตุที่ละลายออกมา เช่น ถ้าสังกะสีละลายออกมาเรียกว่า dezincification

โลหะผสมประกอบด้วยโลหะตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป จากที่กล่าวมาว่าโลหะจะมีค่าศักย์ไฟฟ้าเฉพาะตัว ดังนั้นโลหะที่เป็นส่วนผสมที่มีศักย์ต่ำกว่า จะถูกกัดกร่อนไป ตัวอย่างที่พบมากคือทองเหลือง(ประกอบด้วยทองแดงและสังกะสี) สูญเสียสังกะสีไปทำให้ทองเหลืองที่เหลืออยู่เป็นทองแดง ส่วนมากและพรุน ความแข้งแรงต่ำลง การสูญเสียสังกะสีอาจสังเกตได้จากที่เดิมที่เคยมีสีเหลือง เมื่อสูญเสียสังกะสีไป จะทำให้มีสีแดงขึ้น ทองเหลืองที่มีปริมาณาสังกะสีผสมอยู่มากจะเกิดการสูญเสียสังกะสีได้ง่าย

กลไกการสูญเสียสังกะสีแบ่งเป็นขั้นตอนคือ
1.ทองเหลือง(ทองแดงและสังกะสี)ถูกกัดกร่อนหรือละลายลงมาในสารละลาย
2.สังกะสียังคงอยู่ในสารละลาย
3.ทองแดงกลับไปเป็นโลหะอีกครั้งโดยติดกับชิ้นงานเดิม

การป้องกัน
1.ลดความรุนแรงของสภาวะแวดล้อม เช่นกำจัดออกซิเจนจากสารละลาย
2.ใช้การป้องกันแบบคาโธด

การกัดกร่อนตามขอบเกรน (Intergranular Corrosion)

โดยปกติขอบเกรนมักจะเกิดปฏิกิริยาได้ง่ายกว่าเนื้อเกรนอยู่แล้ว โดยขอบเกรนจะแสดงตัวเป็นขั้วอาโนด(สูญเสียเนื้อโลหะ) ภายในเกรนจะแสดงตัวเป็นขั้วคาโธด หากบริเวณขอบเกรนมีอนุภาคอื่นๆมาตกตะกอนอยู่ หรือมีธาตุหนึ่งมากหรือน้อยเกินไป ขอบเกรนอาจจะถูกกัดกร่อนหรือทำปฏิกิริยาได้ง่ายขึ้นอีก เมื่อการกัดกร่อนเกิดขึ้นได้ระยะเวลาหนึ่ง บริเวณพื้นที่ที่แสดงตัว เป็นอาโนดจะเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลงไป การกัดกร่อนก็จะเกิดกระจายอยู่ทั่วไปเป็นแบบ Uniform attack กัดเซาะทั้งก้อน บริเวณที่เป็นอาโนด คาโธด จะเปลี่ยนตลอดเวลา

แต่ถ้าบริเวณขอบเกรนแสดงตัวเป็นอาโนดตลอดเวลา การกัดกร่อนก็จะเกิดเฉพาะบริเวณขอบเกรนตลอดเวลา เป็นการกัดกร่อนที่เรียกว่าการกัดกร่อนตามขอบเกรน (Intergranular corrosion) เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก เกิดการกัดกร่อนตาทขอบเกรนได้ หากนำไปใช้งานอย่างไม่เหมาะสม โดยทั่วไปเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกทนการกัดกร่อนได้ดี แต่ถ้าเหล็กประเภทนี้ได้รับอุณหภูมิในช่วง 500-800 องศาเซลเซียส เป็นเวลานานพอสมควร จะทำให้เกิดโครเมี่ยมคาร์ไบด์ตามขอบเกรน โครเมียมที่เดิมเคยอยู่ในเนื้อเหล็กและคอยป้องกันการกัดกร่อนให้เหล็กก็จะมารวมตัวกับคาร์บอน ทำให้บริเวณใกล้ๆ หรือชิดกับขอบเกรนมีโครเมียมต่ำกว่าร้อยละ 12 ซึ่งถือว่าบริเวณนี้ไม่ใช่เหล็กกล้าไร้สนิมอีกต่อไป ดังนั้นบริเวณที่มีโครเมี่ยมต่ำตามขอบเกรนจึงถูกกัดกร่อนได้ง่ายกว่าบริเวณอื่น

การควบคุมหรือลดการกัดกร่อนตามขอบเกรนของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก สามารถทำได้ 3 วิธีคือ

1.การทำ heat treatment ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งปกติจะเรียกว่า quench annealing หรือ solution quenching

2.การเติมธาตุบางตัวที่สามารถรวมตัวเป็นคาร์ไบด์ได้ดี (stabilizer)

3.การลดปริมาณคาร์บอนให้ต่ำกว่า 0.03 เปอร์เซ็นต์

การกัดกร่อน-สึกกร่อน (Erosion Corrosion)

เมื่อมีการเสียดสีและการสึกกร่อนต่อโลหะในสิ่งแวดล้อมที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อนได้ด้วยนั้น จะมีผลรวมของการกระทำต่อโลหะ อันเนื่องมาจากปรากฏการณ์เชิงกล และเชิงเคมีซึ่งส่งผลให้เกิดการการทำลายและการเสื่อมสภาพของโลหะอยางรวดเร็ว

การกัดกร่อนประเภทนี้เริ่มจากการกัดกร่อนที่มีของไหล ไหลผ่านโลหะและมักไหลด้วยความเร็วสูง หากของไหลนี้มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เมื่อโลหะเริ่มสึกจะทำให้โลหะเกิดการกัดกร่อนได้ง่ายขึ้น หากโลหะนั้นมีฟิล์มปกคลุมผิวได้ การไหลของของไหล อาจทำให้ฟิล์มถูกทำลายไปบางส่วน ถ้าฟิล์มนี้สามารถเกิดขึ้นใหม่ได้อย่างงายและรวดเร็ว การกัดกร่อนก็จะไม่รุนแรงนัก แต่ถ้าฟิล์มใหม่เกิดขึ้นได้ช้าก็จะทำให้การกัดกร่อนเกิดขึ้นรุนแรง และรวดเร็ว

การกัดกร่อน-ความล้า (Fatigue Corrosion)

ความล้าหรือ fatigue เป็นอาการของโลหะที่ถูกแรงกระทำซ้ำๆ กัน หรือซ้ำแล้วซ้ำเล่า แรงที่กระทำเป็นได้ทั้ง tensile และ compressive stress จนที่สุดแล้วโลหะนั้นก็แตกหักเสียหาย (fracture) โดยปกติแล้ว การกัดกร่อนแบบนี้เกิดเมื่อขนาดแรงเค้นต่ำกว่าค่า yield point และเกิดเมื่อถูกกระทำซ้ำแล้วซ้ำเล่าในช่วงเวลาหนึ่ง และในสิ่งแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนด้วย ดังนั้นจึงถูกกระทำทั้งทางกล และทางเคมี โดยมีผลไปลดความต้านทานของโลหะจนถึงจุดที่เกิดความเสียหาย

เป็นการกัดกร่อนที่เกิดในสภาวะบรรยากาศปกติ บริเวณพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างโลหะ เมื่อโลหะนั้นกำลังถูกแรงกระทำ

ตัวอย่างการกัดกร่อนแบบรูพรุนของใบพัด

การกัดกร่อนร่วมกับความเค้น (Stress Corrosion)

การกัดกร่อนชนิดนี้จะเกิดกับโลหะที่อยู่ในสภาวะแวดล้อมที่มีสารกัดกร่อน และมีความเค้นแรงดึงกระทำกับโลหะ ความเค้นนี้อาจเป็นความเค้นตกค้าง หรือความเค้นภายนอกที่มากระทำ การเสียหายแบบนี้ผิวโลหะอาจไม่ถูกกัดกร่อน หรือไม่เปลี่ยนแปลงเลย แต่ในเนื้อโลหะจะมีรอยร้าวเล็กๆ อยู่มากมาย ตัวอย่างโลหะที่เกิดการกัดกร่อนแบบนี้ เช่น ทองเหลืองจะไม่ทนต่อแอมโมเนีย ในขณะที่เหล็กกล้าไร้สนิมจะไม่ทนต่ออิออนของคลอไรด์ เป็นต้น ลักษณะของการกัดกร่อนที่มีความเค้นเข้ามา เกี่ยวข้อง จะมีลักษณะรอยร้าวเป็นกิ่งก้าน โดยที่รอยร้าวนี้อาจเกิดตามขอบเกรนหรือผ่าเกรนก็ได้

ปัจจัยที่มีผลต่อการกัดกร่อน
1. ความเค้น ต้องเป็นความเคนดึงซึ่งอาจเป็นความเค้นตกค้างในเนื้อวัสดุ ความเค้นมาจากภายนอก ความเค้นเนื่องจากความร้อนหรืออาจจะเกิดจากการเชื่อมก็ได้
2. สภาวะแวดล้อม

การกัดกร่อนแบบนี้ทำให้โลหะเกิดความเสียหายเนื่องจาก cracking ที่เกิดขึ้นโดยการกระทำร่วมกันของสิ่งแวดล้อมที่มีผลกระทบต่อการกัดกร่อนกับ tensile stress คำว่า tensile stress มุ่งหมายเอาความเค้นที่กระทำกับโลหะ (applied stress ) และความเค้นภายใน (internal residual stress ) ในบางกรณีความเค้นอาจเกิดจากการสะสมตัวของผลิตภัณฑ์อันเนื่องจากการกัดกร่อ ตัวอย่าง เช่น น็อตและสกรู เมื่อถูกวางไว้ในสิ่งแวดล้อมที่เอื้อต่อการกัดกร่อน ผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนจะถูกสะสมตัวอยู่ระหว่างน็อตและสกรู อย่างไรก็ตามปริมาตรของ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มากกว่าปริมาตรดั้งเดิมของโลหะ มันจึงทำให้เกิด tensile stress ขึ้นบนสกรูซึ่งก็จะเสียหายด้วยกระบวนการ cracking

การกัดกร่อนแบบนี้ปกติมีลักษณะพิเศษคือ
1. ปรากฏการณ์นี้จะเกิดเฉพาะในโลหะผสมเท่านั้น ในโลหะบริสุทธิ์ไม่เกิด
2. ประเภทของสิ่งแวดล้อมที่จะให้เกิดการแตกหักนั้นมีลักษณะเฉพาะตัว สำหรับโลหะผสมแต่ละชนิด
3. การอบชุบด้วยความร้อนทำให้โครงสร้างเปลี่ยนไปมีผลกับการแตกหัก
4. การป้องกันแบบคาโธดิกเป็นวิธีที่เหมาะสมที่สุด

ตัวแปรที่มีอิทธิพลกับ stress corrosion cracking ได้แก่
- อุณหภูมิ
- องค์ประกอบสารละลาย
- องค์ประกอบของโลหะ
- ขนาดของแรงเค้น
- โครงสร้างของโลหะ

การแตกหักเสียหาย (cracking) พบว่ามีทั้งแบบ แตกไปตามขอบเกรน (intergranular cracking) และแบบผ่ากลางเกรน (transgranular cracking)

การป้องกัน
1. ลดความเค้นในเนื้อโลหะลง หรือลดความเค้นที่กระทำกับผิวโลหะ
2. ลดความรุนแรงของสภาวะแวดล้อม
3. เลือกโลหะที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ใช้งาน
4. ใช้การป้องกันแบบคาโธด
5. ใช้สารยับยั้ง

การกัดกร่อนแบบใต้ชั้นเคลือบ (filiform corrosion)

เป็นการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นภายใต้ชั้นเคลือบ เช่น การทาสีพลาสติกบนผิวเหล็กกล้า หรือ การเคลือบแลกเกอร์บนผิวแผ่นเหล็กเคลือบดีบุก จัดเป็นการกัดกร่อนแบบ Crevice ประเภทหนึ่ง ซึ่งเป็นแบบ Under film corrosion พบได้กับโลหะที่มีการทาเคลือบผิวเพื่อป้องกัน การกัดกร่อนทั่วผิวหน้า เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน แมกนีเซียม และอลูมิเนียม ที่เคลือบผิวด้วยดีบุก เงิน ทอง ฟอสเฟต สีน้ำมันและแลกเกอร์

การกัดกร่อนแบบนี้มีผลให้สภาพผิวของชิ้นงานเสียไปเท่านั้น แต่ไม่ได้ทำความเสียหายแก่โครงสร้างของชิ้นงาน ดังนั้นงานที่ต้องการผิวที่ดี เช่นกระป๋องอาหาร รถยนต์ จึงต้องระวังปัญหาจาก filiform corrosion

ภายใต้ผิวเคลือบจะเกิดการกัดกร่อนลุกลามเป็นบริเวณ ซึ่งเป็นผลจากการเกิดการกัดกร่อนภายใต้บริเวณจำกัดคือ ภายใต้ผิวเคลือบ ทำให้สนิมและอิเลคตรอนที่เกิดขึ้น วนเวียนอยู่ภายใต้ผิวเคลือบแล้วส่งผลต่อเนื่องให้เกิดเป็นบริเวณกว้างขึ้น การกัดกร่อนแบบริเริ่มจากบริเวณหนึ่งซึ่งเรียกว่าส่วนหัว (active head) แล้วไปปรากฎสนิมเช่น สีน้ำตาลแดงของสนิมเหล็กในส่วนหาง (inactive tail) ดังนั้นปฏิกิริยาการกัดกร่อนดำเนินไปในบริเวณส่วนหัว สำหรับเหล็กจะเกิดเป็นอิออนเหล็ก Fe2+ ที่จะให้ผลทดสอบสีน้ำเงินเขียวกับสารละลายไซยาไนต์ที่ใช้ทดสอบเฉพาะบริเวณหัวและจะเห็นคราบสนิมเหล็กที่บริเวณหาง

การกัดกร่อนจะเกิดขึ้นเมื่อมีความชื้นสัมพัทธ์ระหว่าง 65-90% ทั้งนี้ชนิดของการเคลือบผิวสีน้ำมัน แลกเกอร์ และโลหะชนิดที่ยินยอมให้น้ำซึมผ่านได้น้อยจะช่วยลดการเกิด Filiform corrosion

นอกจากนั้นการขัดผิวโลหะก่อนการเคลือบก็มีผลเพราะพบว่า ทิศทางการขยายตัวของการกัดกร่อนจะไปตามรอยขีดหรือรอยขัดผิวก่อนเคลือบ

การกัดกร่อนแบบนี้เริ่มจากจุดหนึ่งบนผิวโลหะด้วยการซึมผ่านแบบออสโมซิส เพราะบริเวณนั้นมีอิออนเหล็ก (Fe2+) เกิดขึ้นมาก่อนและมีความเข้มข้นสูง น้ำจากภายนอกจึงผ่านเข้ามาได้ในบริเวณ active head แต่ในส่วนของ active tail จะปรากฏสนิมเหล็กจะมีการซึมออกของน้ำออกไป ขณะนี้ออกซิเจนซึมผ่านแผ่นฟิล์มได้ทั่วผิว ในส่วนหางจะเกิดสภาพกรด จากการเกิดปฏิกิริยาของสนิมกับน้ำ ทำให้การกัดกร่อนเกิดการลุกลามได้ต่อไป

การป้องกัน
1. เก็บชิ้นงานที่เคลือบผิวเสร็จแล้วในบริเวณที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ
2. เลือกวัสดุเคลือบผิวที่เหนียวเพราะจะช่วยให้ฟิล์มไม่แตกและการลุกลามไม่รุนแรง
3. เลือกใช้วัสดุเคลือบที่ยินยอมให้น้ำซึมผ่านได้น้อย

ตัวอย่างการกัดกร่อนใต้ชั้นเคลือบแลกเกอร์

การป้องกันการกัดกร่อน

ความทนทาน หรือความต้านทานต่อการกัดกร่อน (Corrosion resistance)เป็นคุณสมบัติทางเคมีที่สำคัญที่สุดของโลหะ โลหะที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดี ทำให้ตัววัสดุสามารถป้องกันตัวเองจากสารเคมีที่มีอยู่รอบ ๆ ตัว

นอกจากความทนทานต่อการกัดกร่อนของวัสดุแล้ว วัสดุยังสามารถทนทานต่อความชื้น โดยไม่มีการเสื่อมโทรมของวัสดุ เมื่อแก้ปัญหาด้านเคมีเรียบร้อยแล้วจะทำให้วัสดุมีความทนทานต่อแสงอาทิตย์, น้ำ, ความร้อน และสภาพแวดล้อมอื่น ๆ

ความต้านทานการกัดกร่อนอาจจะเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดในการคิดที่จะเลือกใช้วัสดุในที่ที่มีสภาพแวดล้อมที่อาจส่งผลให้เกิดการกัดกร่อน

เราสามารถชะลอการกัดกร่อนของโลหะได้โดย

1.การเลือกใช้วัสดุ(Material selection)ที่เหมาะสม เช่น

- ในกรณีที่ต้องเชื่อมต่อโลหะ 2 ชนิดที่ต่างกัน ควรเลือกโลหะที่มีค่าศักย์ไฟฟ้ารีดักชัน(Reduction potential)ใกล้เคียงกัน เพื่อป้องกันการกัดกร่อนเนื่องจากความต่างศักย์(Galvanic corrosion)

- ในกรณีของเหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้งานบริเวณที่ใกล้ทะเล เราสามารถลดแนวโน้มการเกิดการกัดกร่อนแบบหลุม(Pitting)ได้โดยเลือกใช้เกรด 316 ที่ผสมโมลิบดินั่มประมาณ 2%แทนเกรด 304

- ในกรณีของเหล็กกล้าไร้สนิมที่หนาและต้องทำการเชื่อม เราสามารถป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรน(Intergranular corrosion)ได้โดยเลือกใช้เกรดที่มีคาร์บอนต่ำ(ไม่เกิน 0.03%เช่น เกรด 316L)หรือเกรดที่ผสมTiหรือNb (ซึ่งมีความสามารถในการจับกับคาร์บอนได้ดีกว่าโครเมียม)

- ใส่ใจเรื่องการเลือกใช้ลวดเชื่อม เพื่อป้องกันการกัดกร่อนบริเวณรอยเชื่อม

2.การออกแบบ (Design) ที่เหมาะสม เช่นออกแบบให้สัดส่วนพื้นที่ของอาโนดต่อพื้นที่ของคาโธดที่สูงจะลดการกัดกร่อนแบบGalvanicได้ดีกว่า

- ทำการเคลือบโดยการพิจารณาอย่างรอบคอบ เช่น การทาสีบนโลหะที่ทนการกัดกร่อนน้อย(anode)โดยไม่ทาสีบนโลหะที่ต้านทานการกัดกร่อนมากกว่า(คาโธด)นั้นเป็นสิ่งที่ไม่ควรทำ เนื่องจากรูขนาดเล็ก(pin-holes)ในบริเวณที่ทาสีไม่สมบูรณ์จะทำให้เกิดพื้นที่อาโนดขนาดเล็ก แต่มีพื้นคาโธดที่ขนาดใหญ่ จึงเป็นการเร่งการกัดกร่อนเฉพาะบริเวณที่อาโนด

- ลดการสัมผัสทางไฟฟ้าระหว่างโลหะต่างชนิดกันเพื่อป้องกันGalvanic corrosionเช่น ใช้ฉนวน(insulator)คั่น

- ใช้ปะเก็น(Gasket)ที่เป็นของแข็ง เช่น เทฟลอนแทนวัสดุที่ดูดซับของเหลวได้

- ออกแบบควบคุมการไหลของสารที่ขนส่งในท่อและวาล์วให้เหมาะสมโดยคำนึงถึงรูปร่างและลักษณะทางเรขาคณิต หรือการเพิ่มความหนาของวัสดุบริเวณที่ถูกกัดเซาะสูง(Erosion corrosion)เป็นต้น

- ในกรณีที่ส่งผ่านของเหลวที่มีตะกอนตามท่อโลหะ อาจพิจารณาใช้ตัวกรองเพื่อกรองของแข็งออก เพื่อช่วยลดการกัดเซาะ

- ออกแบบเผื่อให้ชิ้นงานให้มีความหนามากขึ้น หรือออกแบบให้ชิ้นงานที่เป็นอาโนดสามารถถอดเปลี่ยน ซ่อมบำรุงได้ง่าย

- สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมที่ได้สูญเสียโครเมี่ยมไปในรูปของคาร์ไบด์(sensitised)เช่น ชิ้นงานหนาที่ผ่านการเชื่อม การปรับปรุงโดยกระบวนการทางความร้อนเพื่อละลายคาร์ไบด์จะสามารถช่วยป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้

- เราสามารถลดStress corrosion crackingได้โดยการลดความเค้นเหลือค้างในชิ้นงานให้ต่ำลง โดยการอบคลายความเครียด

- ใช้การเชื่อมแทนการใช้หมุดย้ำ(Rivet)หรือสลักเกลียว(Bolt)ในการยึดวัสดุ

- การเชื่อมต่อโลหะ 2 ชนิดที่ต่างกัน ควรเลือกใช้โลหะที่ใช้เชื่อมที่ต้านทานการกัดกร่อนสูงกว่าโลหะพื้น(Base metal)ที่ต้องการยึดต่ออย่างน้อย 1 ตัว

3.การปรับสภาพแวดล้อม(Modification of environment)และการบำรุงรักษาโลหะเช่น

- การใช้สารยับยั้งการกัดกร่อน(inhibitor)เติมในสารละลายที่ต้องการใช้ลำเลียง จัดเก็บหรือใช้ทำการผลิต เพื่อลดการกัดกร่อนของอุปกรณ์โลหะที่สัมผัส

- การศึกษาถึงอิทธิพลของปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมที่มีต่อการกัดกร่อน เช่น การเปลี่ยนสภาพจากคาโธดเป็นอาโนดในระบบสิ่งแวดล้อมต่างๆ เป็นต้น

- ทำความสะอาด ตรวจสอบอุปกรณ์และขจัดตะกอนที่ตกค้างอย่างสม่ำเสมอ เป็นต้น

4.การเคลือบผิว/ทาสี (Coating/painting)

เป็นการป้องกันไม่ให้เหล็กถูกกับแก๊สออกซิเจนและความชื้น ซึ่งเป็นการป้องกันการเกิดสนิมของเหล็กได้ เป็นวิธีที่สะดวก และให้ผลดีในการป้องกันการเกิดสนิม แต่ข้อควรระวังในการเคลือบผิวก็คือต้องเคลือบอย่างมิดชิด การเคลือบผิวมีวิธีดังต่อไปนี้

• การเคลือบผิวด้วยพลาสติก

• การเคลือบผิวด้วยสี

• การเคลือบผิวด้วยน้ำมัน

• การเคลือบผิวด้วยการรมดำเป็นการป้องกันการผุกร่อนของโลหะอีกวิธีหนึ่ง โดยการเคลือบสารสีดำที่แผ่นโลหะ โดยใช้ความร้อน

มีด้วยกันหลายแบบ เช่น การเคลือบผิวเหล็กด้วยสังกะสี ดีบุก หรืออีนาเมล

การเคลือบผิวนอกจากจะทำให้ชิ้นงานมีความสวยงามแล้วยังเป็นทางเลือกหนึ่งในป้องกันการกัดกร่อนหรือเพิ่มความต้านทานการสึกหรอให้กับชิ้นงานได้เป็นอย่างดี ชิ้นงานในงานอุตสาหกรรมเกือบทุกประเภทรวมถึงชิ้นงานที่เราพบเห็นในชีวิตประจำวันส่วนใหญ่มักผ่านการเคลือบผิวมาแล้วทั้งสิ้น เช่น เฟือง น็อต สปริง ลูกบิดประตู ก๊อกน้ำ บานพับ เครื่องประดับ เครื่องครัว เป็นต้น จากชุดอุปกรณ์การเคลือบผิวที่ไม่ยุ่งยากซับซ้อน จึงทำให้อุตสาหกรรมการเคลือบผิวในประเทศไทยมีขนาดตั้งแต่ห้องแถว จนถึงขนาดใหญ่ในระดับอุตสาหกรรม

กระบวนการเคลือบผิวโลหะด้วยไฟฟ้าเริ่มจากการทำความสะอาดชิ้นงานให้สะอาดปราศจากคราบไขมันและสิ่งสกปรก จากนั้นจะนำสารละลายของโลหะที่ต้องการเป็นผิวเคลือบเทลงในภาชนะ แล้วให้กระแสไฟฟ้า โดยต่อขั้วลบเข้ากับชิ้นงาน และต่อขั้วบวกในสารละลายที่ต้องการเป็นผิวเคลือบ เมื่อเซลล์ไฟฟ้าครบวงจรจะเกิดผิวเคลือบของโลหะขึ้นบนชิ้นงาน

เราสามารถแบ่งกลุ่มอุตสาหกรรมที่นิยมใช้โลหะเคลือบผิวชิ้นงานด้วยวิธีการทางไฟฟ้าเป็น5กลุ่มใหญ่ๆ คืออุตสาหกรรมเครื่องจักรและเครื่องยนต์ ชิ้นงานในกลุ่มนี้ส่วนใหญ่ทำจากเหล็ก ทองเหลือง ทองแดง หรือบรอนซ์ จะถูกนำไปเคลือบผิวด้วยโครเมียมหรือนิกเกิลเพื่อความสวยงามและต้านทานต่อการสึกหรอในเครื่องยนต์ ตัวอย่างเช่น ลูกสูบ กระบอกสูบ เพลาข้อเหวี่ยง แหวนลูกสูบ เฟือง แบริ่ง อุตสาหกรรมกลุ่มที่2คือ อุตสาหกรรมอาหารจะใช้ดีบุกเคลือบบนแผ่นเหล็กเพื่อป้องกันการกัดกร่อน เพราะนอกจากดีบุกจะไม่ทำปฏิกิริยากับกรดอินทรีย์ในอาหารแล้วยังสามารถนำกระป๋องบรรจุอาหารมาย่อยสลายและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ อุตสาหกรรมกลุ่มที่3คือ อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้าจะใช้สังกะสีเคลือบบนแผ่นเหล็กเพื่อป้องกันการกัดกร่อน ผลิตภัณฑ์ที่พบเห็นกันทั่วไปได้แก่ ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ ฝาครอบเครื่องคอมพิวเตอร์ และน็อต สำหรับอุตสาหกรรมสองกลุ่มสุดท้าย คือ อุตสาหกรรมเครื่องประดับและอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ นิยมใช้โลหะมีค่า เช่น ทอง โรเดียม แพลทินัม หรือพัลลาเดียม เคลือบผิวชิ้นงานเพื่อสมบัติความต้านทานการนำไฟฟ้า ความสวยงาม และยังสามารถป้องกันการกัดกร่อนได้เป็นอย่างดี แต่โลหะที่ใช้เคลือบผิวในกลุ่มนี้มีราคาค่อนข้างแพง

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการเคลือบผิวโลหะด้วยไฟฟ้าใช้สารเคมีที่มีความเป็นกรดด่างค่อนข้างรุนแรงหลายชนิด แต่ละชนิดล้วนแต่มีอันตรายต่อเนื้อเยื่อในร่างกาย ดังนั้นผู้ที่ปฏิบัติงานด้านการเคลือบผิวจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ป้องกันและควรระมัดระวังอันตรายที่พึงจะเกิดขึ้นในขณะปฏิบัติงาน ตลอดจนตระหนักถึงวิธีการกำจัดสารเคมีอย่างถูกวิธีก่อนปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม

5. วิธีการทางไฟฟ้า-เคมี(Electrochemical methods)

- วิธีCathodic protectionโดยการทำให้โครงสร้างที่ต้องการป้องกันเป็นคาโธด ซึ่งอาจทำโดยการให้กระแสไฟฟ้า(impressed current)หรือการใช้อาโนดสิ้นเปลือง(sacrificial anode)โดยใช้วัสดุตัวอื่นซึ่งทำหน้าที่เป็นอาโนดต่อเข้ากับโลหะที่ต้องการป้องกัน เพื่อให้ผุกร่อนแทน

เป็นที่ทราบแล้วว่า โลหะเกิดการผุกร่อนจากการเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี โดยโลหะจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ซึ่งมีปฏิกิริยาเกิดขึ้นเช่นเดียวกับแอโนดในเซลล์กัลวานิกหรือเซลล์อิเล็กโทรไลต์ ดังนั้นถ้าไม่ต้องการให้เกิดการผุกร่อนจึงต้องให้โลหะนั้นมีสภาวะเป็นแคโทดหรือคล้ายกับแคโทด โดยใช้โลหะที่เสียอิเล็กตรอนได้ง่ายกว่าเหล็ก (มีค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์รีดักชันน้อยกว่าเหล็ก) ไปอยู่กับเหล็กเช่น การเชื่อมต่อแมกนีเซียมตามท่อ หรือตามโครงเรือ จะทำให้เหล็กผุกร่อนช้าลง เนื่องจากแมกนีเซียมเสียอิเล็กตรอนง่ายกว่าเหล็ก จะเสียอิเล็กตรอนแทน เปรียบเสมือนกับให้แมกนีเซียมเป็นแอโนด และให้เหล็กเป็นแคโทด

- วิธี Anodic protectionโดยการใช้กระแสไฟฟ้าจากภายนอกทำให้โลหะที่ต้องการปกป้องสร้างชั้นฟิล์มที่เสถียร(protective film)ที่ผิวซึ่งจะใช้ได้กับโลหะเพียงบางชนิด ต่างจากCathodic protectionที่สามารถใช้กับโลหะได้ทุกชนิด

โลหะบางชนิดเช่น อะลูมิเนียม (E๐= -1.66 V) และสังกะสี (E๐= -0.76 V) ที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์รีดักชันน้อยกว่าเหล็ก (E๐-0.44 V) ย่อมจะมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันได้ง่ายกว่าเหล็กมาก นั่นคือมีโอกาสที่จะเกิดสนิมหรือเกิดออกไซด์ได้ง่าย แต่ปรากฏว่าไม่เกิดการผุกร่อนในลักษณะที่เหมือนกับเหล็ก ทั้งนี้เพราะชั้นของอลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3)หรือซิงค์ออกไซด์ (ZnO) ที่เกิดขึ้นจะเคลือบเป็นผิวบาง ๆ คลุมอยู่บนผิวของโลหะนั้นเอาไว้ ทำให้เนื้ออลูมิเนียมหรือสังกะสีที่อยู่ข้างใต้ไม่กร่อน ส่วนออกไซด์ของเหล็กที่เกิดขึ้นที่ผิวของเหล็กมีลักษณะเป็นรูพรุน จึงป้องกันเนื้อเหล็กไม่ได้ และนอกจากอลูมิเนียมและสังกะสีแล้ว ยังมีดีบุกที่ถึงแม้จะมีค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์รีดักชัน -0.14 ซึ่งมีค่ามากกว่าเหล็ก เมื่อนำมาอยู่ใกล้เหล็กจะสามารถทำให้เหล็กกร่อนได้เร็วขึ้น แต่สามารถนำมาป้องกันการผุกร่อนได้เนื่องจากออกไซด์ของดีบุกจะเคลือบผิวของโลหะ แล้วจะทำให้โลหะไม่เกิดการผุกร่อนอีกต่อไป แต่การเคลือบด้วยดีบุกต้องเคลือบให้มิดชิด เพราะเมื่อใดก็ตามที่เหล็กสามารถสัมผัสกับแก๊สออกซิเจนและน้ำได้ เหล็กก็จะถูกเร่งให้กร่อนเร็วขึ้นกว่าเดิม การเคลือบหรือการชุบโลหะซึ่งออกไซด์ของโลหะมีคุณสมบัติพิเศษนี้