การกัดกร่อน (corrosion) คือ การที่โลหะทำปฏิกิริยากับสารต่าง ๆ ในสิ่งแวดล้อมรอบ ๆ โลหะ แล้วทำให้โลหะนั้นเปลี่ยนสภาพเป็นไอออน หรือกลายเป็นสารประกอบออกไซด์ (การเกิดสนิม) หรือสารประกอบไฮดรอกไซด์ การกัดกร่อนเป็นสาเหตุหลักของความเสียหายในสิ่งก่อสร้าง อุปกรณ์ หรือเครื่องมือต่าง ๆ ที่มีโลหะเป็นองค์ประกอบ ซึ่งสามารถป้องกันการเกิดการกัดกร่อนได้หลายวิธี 

ลักษณะของการกัดกร่อนของโลหะหรือการเกิดสนิม

1. การกัดกร่อนของโลหะเกิดจากปฏิกิริยารีดอกซ์ โดยโลหะเป็นตัวให้อิเล็กตรอน เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน เรียกโลหะว่า ตัวรีดิวซ์ ส่วนสารในสิ่งแวดล้อมจะเป็นตัวรับอิเล็กตรอน เกิดปฏิกิริยารีดักชัน เรียกสารที่มารับอิเล็กตรอนนี้ว่า ตัวออกซิไดส์

2. เมื่อโลหะจ่ายอิเล็กตรอนไปแล้ว โลหะจะเปลี่ยนสภาพเป็นไอออน หรือกลายเป็นสารประกอบออกไซด์ หรือสารประกอบไฮดรอกไซด์

3. สนิมของโลหะต่างชนิดกันจะมีสีต่างกัน เช่น สนิมเหล็กมีสีน้ำตาล สนิมทองแดงมีสีดำหรือสีน้ำตาลดำ สนิมอะลูมิเนียมมีสีเขียว เป็นต้น

4. โลหะที่เกิดสนิมได้ง่าย ส่วนใหญ่จะมีค่า E0 ต่ำ เช่น โลหะหมู่ IA หรือหมู่ IIA เป็นต้น

ปัจจัยที่ส่งผลให้โลหะทั่วไปเกิดสนิม

1. ความเป็นกรด โดยเมื่อจุ่มโลหะ (ยกเว้นโลหะมีตระกูล เช่น Au Ag Pt) ลงในกรด โลหะจะเกิดสนิม และมีตะกอนเกิดขึ้น

2. การจุ่มโลหะลงในไอออนบวกของโลหะที่มี E0 สูงกว่า ซึ่งจะทำให้โลหะที่จุ่มลงไปเป็นสนิมได้เร็วขึ้น เช่น เมื่อจุ่ม Fe ลงในสารละลาย Cu2+ ซึ่ง Cu2+ มีค่า E0 สูงกว่า จึงรับอิเล็กตรอนจาก Fe ได้ ทำให้ Fe เกิดสนิมได้เร็วขึ้น

3. โลหะทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนและน้ำ โดยการทำปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับแก๊สออกซิเจนและน้ำ จะทำให้เกิดออกไซด์ของโลหะนั้น เรียกว่า การเกิดสนิม ซึ่งสนิมจะพบได้ในโลหะทั่วไป เช่น สนิมเหล็ก การหมองของโลหะเงิน สนิมเขียวของทองแดง ที่พบบนโลหะทองแดง ทองเหลือง และบรอนซ์

การเกิดการกัดกร่อนหรือการเกิดสนิมของเหล็กจะเกิดได้เร็วขึ้น เมื่อเหล็กสัมผัสกับสารเคมีที่เป็นตัวออกซิไดซ์ เช่น สารละลายกรด สารละลายของสารประกอบไอออนิกบางชนิด เป็นต้น หรือไปสัมผัสกับโลหะที่มีศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์ (E0) สูงกว่า นอกจากนี้โลหะชนิดอื่น ๆ ก็สามารถเกิดการกัดกร่อนได้เช่นเดียวกัน เช่น ทองแดง เงิน เป็นต้น แต่การกัดกร่อนจะเกิดขึ้นอย่างช้า ๆ เพราะโลหะเหล่านี้จะเสียอิเล็กตรอนได้ยากกว่าเหล็ก

การป้องกันการกัดกร่อนของโลหะทำได้ด้วยการป้องกันไม่ให้โลหะสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมที่มีความสามารถในการชิงอิเล็กตรอนได้สูง (การออกซิไดส์) ซึ่งมีหลายวิธี ดังนี้

1. ป้องกันไม่ให้ผิวของโลหะถูกน้ำและอากาศ โดยการทาผิวหน้าของโลหะด้วยสี น้ำมัน พลาสติก หรือสารกันการสึกกร่อน ซึ่งเป็นวิธีที่นิยมใช้กันมาก เพราะมีความสะดวก

2. ชุบหรือเคลือบด้วยโลหะอีกชนิดหนึ่งที่สลายตัวได้ยาก เช่น อะลูมิเนียม นิกเกิล ทองแดง ดีบุก เงิน โครเมียม เป็นต้น สารที่คเลือบผิวของโลหะส่วนมากจะเป็นออกไซด์ของโลหะ เช่น Al2O3 SnO หรือ Cr2O3 เป็นต้น

3. ทำเป็นโลหะผสม โดยการนำโลหะ 2 ชนิดมาหลอมรวมกัน ทำให้ทนต่อการสึกกร่อน เช่น การทำเหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งประกอบด้วยเหล็กผสมกับโครเมียม นิกเกิล และคาร์บอน เป็นต้น

4. การเคลือบผิวโลหะด้วยสารยับยั้งการกัดกร่อน เมื่อทาเกลือโครเมตที่ผิวของเหล็ก เกลือโครเมตจะทำปฏิกิริยากับเหล็ก ได้ FeCrO4 เคลือบผิวเหล็กเอาไว้

5. การทำอะโนไดซ์ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนผิวหน้าของโลหะบางชนิด เช่น อะลูมิเนียม โครเมียม ดีบุก สังกะสี เป็นต้น ให้กลายเป็นโลหะออกไซด์ โดยใช้สารเคมีหรือกระแสไฟฟ้า วิธีนี้จะทำให้โลหะที่ผ่านกระบวนการอะโนไดซ์มาแล้วทนต่อการกัดกร่อนมากกว่าโลหะปกติ โดยการทำอะโนไดซ์จะอาศัยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส

6. การทำแคโทดิก เนื่องจากการผุกร่อนของโลหะเกิดจากการที่โลหะเสียอิเล็กตรอนหรือเปรียบเทียบได้กับการเป็นขั้วแอโนด ดังนั้น ถ้าต้องการไม่ให้เกิดการผุกร่อน จะต้องทำให้โลหะนั้นเป็นขั้วแคโทด ซึ่งการทำแคโทดิก เป็นการทำให้โลหะเป็นขั้วแคโทดตลอดเวลา 

ปิตุพร พิมพาพร