همانطور که همه ما می دانیم ، محصولات فلزی با آهن به عنوان مؤلفه اصلی معمولاً اگر به درستی محافظت نشود (به جز فولاد ضد زنگ) زنگ زد. این امر به این دلیل است که اتم های آهن روی سطح فلز با اکسیژن موجود در هوا ترکیب می شوند تا اکسید آهن تولید شود. اکسید آهن به رنگ قهوه ای مایل به قرمز ، که زنگ مشترک است ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
دلیل عدم زنگ زدگی از جنس استنلس استیل این است که ترکیب شیمیایی آن حاوی کمتر از 10.5 ٪ کروم است. هنگامی که فولاد ضد زنگ در معرض هوا یا آب قرار می گیرد ، عنصر کروم قبل از آهن با اکسیژن واکنش نشان می دهد و یک لایه انفعال بسیار متراکم تشکیل می دهد و از این طریق از ماتریس فولاد ضد زنگ در برابر اکسیداسیون بیشتر و خوردگی محافظت می کند.
در حقیقت ، آلومینیوم همان آهن است. آلومینیوم و آلیاژهای آن همچنین با اتم های آلومینیومی روی سطح و اکسیژن موجود در هوا واکنش نشان می دهند تا اکسید آلومینیوم تولید کنند ، اما رنگ خاکستری یا خاکستری تیره است ، نه زنگ زدگی. با این حال ، این اکسید آلومینیوم همان عملکرد اکسید کروم در فولاد ضد زنگ را بازی می کند و یک لایه محافظ بر روی سطح فلز تشکیل می دهد تا از اکسیداسیون بیشتر فلز داخلی جلوگیری کند ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
در عمل ، ما شاهد هستیم که برخی از قطعات فولادی به خصوص بد زنگ می زنند ، و برخی از آنها حتی زنگ می زنند ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، در حالی که آلومینیوم نادر است. من نمی دانم که آیا شما در اینجا سوالی دارید: چرا اکسید آلومینیوم و اکسید کروم می توانند یک لایه محافظ تشکیل دهند ، اما اکسید آهن نمی تواند؟
در واقع ، نکته اصلی در اینجا این است که آیا لایه اکسید تشکیل شده متراکم است یا خیر. اگر لایه اکسید بسیار متراکم باشد ، برای ترکیبات خورنده خارجی (مانند کلریدها ، سولفیدها و غیره) دشوار است که وارد فضای داخلی برای فاسد شدن فلزات جدید شوند ، بنابراین خوردگی بیشتر رخ نخواهد داد. شکل زیر مقایسه ای از اکسیدهای آلومینیوم و آهن است. اکسید آهن سست و متخلخل است و پوست آن آسان است ، در حالی که اکسید آلومینیوم متراکم است و محکم به بستر متناسب است.
سپس این سؤال دوباره پیش می آید ، چرا اکسید آهن متراکم نیست و متناسب نیست؟ این امر نیاز به دانش عمیق تر از شیمی و فیزیک برای توضیح دارد. با توجه به پیچیدگی اصل زنگ زدگی ، در یک یا دو جمله مشخص نیست ، اما ما می توانیم به سادگی آن را توضیح دهیم:
در حقیقت ، اگر هوا کاملاً خشک باشد (بدون رطوبت) ، اکسید آهن (چه Fe2O3 یا Fe3O4) نیز یک ترکیب پایدار است که باعث لایه برداری سطح و خوردگی بیشتر فلز داخلی نمی شود. دلیل واقعی سقوط زنگ زدگی و فاسد شدن در داخل ، اکسید آهن هیدراته Fe2O3 · NH2O و هیدروکسید آهن (Feo (OH) Fe (OH) 3) است که اجزای اصلی زنگ زدگی ما در زندگی روزمره می بینیم. پس از ترکیب هیدروکسید آهن هیدراته با آهن ، از نظر حجم گسترش می یابد و برآمدگی و ترک آن آسان است. از طرف دیگر ، همچنین باعث می شود که به طور مؤثر به ماتریس آهن پایبند باشد و از بین بردن آن آسان است. هنگامی که شیشه فلز جدید را در زیر آن آشکار کرد ، دوباره اکسید و زنگ زدگی می شود و سپس چرخه تکرار می شود تا تمام فلزات زنگ زده و فاسد شوند.
در شرایط عادی ، اکسید آلومینیوم با آب واکنش نشان نمی دهد و مانند آهن "زنگ زدگی" نمی شود ، اما تحت شرایط سخت آن را خراب می کند. به عنوان مثال ، در شرایط قوی اسید یا قلیایی قوی ، میزان تجزیه لایه اکسید بر روی سطح آلومینیوم از میزان تولید آن بالاتر خواهد بود. برای جلوگیری از این وضعیت ، آلومینیوم بدون هیچ گونه تصفیه سطح باید در محدوده pH 4.5 تا 8.5 استفاده شود.
یکی دیگر از دلایل شایع خوردگی آلومینیوم ، خوردگی الکتروشیمیایی است. هنگامی که دو فلز مختلف در آب غوطه ور می شوند ، یک باتری یا مدار ضعیف تشکیل می شود. این باعث می شود الکترون ها بین فلزات جریان پیدا کنند و از نظر الکتروشیمیایی بیشتر از دو فلز فعال شوند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، آلومینیوم از پتانسیل الکتروشیمیایی بالاتری نسبت به سایر فلزات دارد. بنابراین ، اگر یک مدار بین آلومینیوم و فولاد خفیف یا فولاد ضد زنگ تشکیل شود ، آلومینیوم به سرعت خوردگی می شود.
تصویر از کتاب راهنمای پیشگیری از خوردگی و خوردگی
بنابراین ، این بدان معنا نیست که آلومینیوم مستعد زنگ زدگی و خوردگی نیست و به درمان ضد خوردگی سطحی نیاز نیست. هنگامی که آلومینیوم در معرض خطر خوردگی است ، هنوز هم درمان مناسب مانند آنودایزاسیون ، پوشش پودر ، انزوا عایق و غیره ضروری است.(文章来源: imekanics 机械)
