خوردگی آلومینیوم و آلیاژهای آن. روش های مبارزه و محافظت از آلومینیوم در برابر خوردگی

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 13:53

اگرچه آلومینیوم فلزی غیرآهنی است و در مقایسه با فولاد معمولی نسبتاً گران است، اما به طور گسترده توسط انسان استفاده می شود. این ماده بادوام و سبک وزن قابل استفاده در زندگی روزمره، ساخت و ساز و تولید است. فرمول شیمیایی آلومینیوم در جدول تناوبی به این صورت است: Al.

آیا خورده شده

آلومینیوم، همانطور که می دانید، بسیار آهسته زنگ می زند. حداقل آهن و فولاد را نمی توان از این نظر با آن مقایسه کرد. مقاومت آلومینیوم در برابر خوردگی در درجه اول با این واقعیت توضیح داده می شود که در شرایط عادی، یک فیلم محافظ اکسید نازک روی سطح آن تشکیل می شود. در نتیجه، فعالیت شیمیایی آلومینیوم به شدت کاهش می یابد.

عوامل موثر بر مقاومت در برابر زنگ

آلومینیوم در برابر خوردگی مقاوم است، اما در برخی موارد همچنان می تواند به دلیل اکسیداسیون به سرعت شروع به تجزیه شدن کند. این معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که فیلم به دلایلی آسیب ببیند یا تشکیل آن غیرممکن باشد.

بیشتر اوقات، آلومینیوم تحت تأثیر اسیدها محافظت نازک خارجی خود را از دست می دهد.یا مواد قلیایی آسیب مکانیکی معمولی نیز می تواند باعث تخریب فیلم شود.

انواع خوردگی

بعد از تخریب فیلم، آل و آلیاژهای آن شروع به زنگ زدگی می کنند، یعنی مانند بسیاری از فلزات دیگر، خود تخریب می شوند. این می تواند آلومینیوم و خوردگی را در معرض دید قرار دهد:

1. شیمیایی. در این حالت زنگ زدگی در محیط گازی بدون آب اتفاق می افتد. در این حالت سطح محصول آلومینیومی به طور یکنواخت در کل منطقه از بین می رود.
2. الکتروشیمیایی. خوردگی آلومینیوم در این حالت در محیط مرطوب رخ می دهد.
3. گاز. این نوع خوردگی زمانی اتفاق می‌افتد که آلومینیوم در تماس مستقیم با گازهای شیمیایی تهاجمی باشد.

معادله خوردگی آلومینیوم (اکسیداسیون اکسیژن) در هوا به شرح زیر است: 4AI+3O₂=2AL₂O3_.

فرمول شیمیایی فیلم محافظ اکسید AL₂O_{3 است.}

آلیاژ

مقاوم ترین انواع در برابر خوردگی آلومینیوم فنی است. یعنی تقریباً 90 درصد فلز خالص. متأسفانه آلیاژهای آلومینیوم بسیار مستعد زنگ زدگی هستند. اعتقاد بر این است که ناخالصی های منیزیم مقاومت به خوردگی این فلز را کمتر از همه و ناخالصی های مس را بیش از همه کاهش می دهد.

آلیاژهای Mg-Al

این گونه مواد به طور گسترده در صنایع ساختمانی، غذایی و شیمیایی استفاده می شود. آنها همچنین اغلب در مهندسی مکانیک استفاده می شوند. اعتقاد بر این است که چنین موادی برای ساخت سازه ها مناسب هستند.در معرض آب دریا.

در صورتی که منیزیم در ترکیب آلیاژ بیش از 3 درصد نباشد، تقریباً همان خواص ضد خوردگی آلومینیوم فنی را خواهد داشت. منیزیم در چنین آلیاژی در محلول جامد و به شکل ذرات Al8Mg5 به طور یکنواخت در سراسر ماتریس توزیع شده است.

اگر آلیاژ حاوی بیش از 3 درصد از این فلز باشد، ذرات Al8Mg5 در بیشتر موارد نه در داخل دانه‌ها، بلکه در امتداد مرزهای آنها شروع به ریزش می‌کنند. و این به نوبه خود تأثیر بسیار منفی بر خواص ضد خوردگی مواد دارد. یعنی مقاومت محصول در برابر زنگ زدگی بسیار کمتر می شود.

آلیاژهای منیزیم و سیلیکون

این گونه مواد بیشتر در مهندسی و ساخت و ساز استفاده می شوند. Mg2Si آلیاژهای این گونه را بسیار قوی می کند. گاهی اوقات مس نیز جزء چنین عناصری است. همچنین برای سخت شدن به آلیاژ وارد می شود. با این حال، مس در مقادیر بسیار کم به چنین موادی اضافه می شود. در غیر این صورت، خواص ضد خوردگی آلیاژ آلومینیوم ممکن است تا حد زیادی کاهش یابد. زنگ زدگی بین کریستالی در آنها از قبل با افزودن بیش از 0.5 درصد مس آغاز می شود.

همچنین، حساسیت به خوردگی چنین موادی ممکن است با افزایش ناموجه در مقدار سیلیکون موجود در ترکیب آنها افزایش یابد. این ماده معمولاً به نسبتی به آلیاژهای آلومینیوم اضافه می شود که پس از تشکیل Mg2Si چیزی باقی نمی ماند. سیلیکون به شکل خالص فقط حاوی برخی مواد از این نوع است.

خوردگی آلومینیوم وآلیاژهای روی آن

آل زنگ می زند، همانطور که قبلاً ذکر شد، کندتر از آلیاژهای آن است. این همچنین در مورد مواد گروه Al-Zn صدق می کند. چنین آلیاژهایی تقاضای زیادی دارند، به عنوان مثال، در صنعت هواپیما. برخی از انواع ممکن است حاوی مس باشند، برخی دیگر ممکن است نه. در این حالت آلیاژهای نوع اول البته در برابر خوردگی مقاومت بیشتری دارند. از این نظر، مواد Al-Zn با منیزیم-آلومینیوم قابل مقایسه هستند.

آلیاژهای این رقم با افزودن مس نشانه هایی از ناپایداری نسبت به زنگ زدگی را نشان می دهند. اما در عین حال، آنها به دلیل خوردگی از بین می روند، آنها هنوز هم کندتر از منیزیم و مس هستند.

راههای اساسی برای مقابله با زنگ زدگی

البته می توان میزان خوردگی آلومینیوم و آلیاژهای آن را به صورت مصنوعی نیز کاهش داد. تنها چند راه برای محافظت از چنین موادی در برابر زنگ زدگی وجود دارد.

برای مثال می توان با رنگ آمیزی مواد رنگ آمیزی از تماس این فلز و آلیاژهای آن با محیط زیست جلوگیری کرد. همچنین اغلب از روش الکتروشیمیایی برای محافظت از آلومینیوم در برابر زنگ زدگی استفاده می شود. در این مورد، مواد علاوه بر این با یک لایه فلز فعال تر پوشیده می شود.

راه دیگر برای محافظت از آل در برابر زنگ زدگی اکسیداسیون با ولتاژ بالا است. همچنین می توان از تکنیک پوشش پودری برای جلوگیری از خوردگی آلومینیوم استفاده کرد. البته برای محافظت از آن و بازدارنده های زنگ استفاده می شود.

چگونه اکسیداسیون انجام می شود

با استفاده از این تکنیک، آلومینیوم و آلیاژهای آن اغلب در برابر خوردگی محافظت می شوند. انجام دادناکسیداسیون تحت ولتاژ 250 ولت. با استفاده از این تکنیک، یک لایه اکسید قوی روی سطح فلز یا آلیاژ آن تشکیل می‌شود.

تأثیر جریان بر روی مواد در این مورد با استفاده از خنک کننده آب انجام می شود. در دماهای پایین به دلیل تنش، لایه ای روی سطح آلومینیوم بسیار محکم و متراکم تشکیل می شود. اگر این روش در دمای بالا انجام شود، معلوم می شود که کاملا شل است. آلومینیوم فرآوری شده در چنین محیطی نیاز به محافظت بیشتری در برابر تماس با هوا دارد (نقاشی).

هنگام استفاده از این فناوری، ابتدا محصول در محلول اسید اگزالیک چربی زدایی می شود. سپس آلومینیوم یا آلیاژ در مواد قلیایی فرو می‌روند. سپس فلز تحت تأثیر جریان قرار می گیرد. در مرحله نهایی، اگر اکسیداسیون در دمای به اندازه کافی بالا انجام شود، مواد به علاوه با غوطه وری در محلول های نمکی رنگ آمیزی می شوند و سپس با بخار تصفیه می شوند.

استفاده از LMB

این روش، مانند اکسیداسیون، برای محافظت از آلومینیوم در برابر زنگ زدگی اغلب استفاده می شود. چنین موادی را می توان به روش خشک، مرطوب یا پودری رنگ کرد. در مورد اول، آلومینیوم ابتدا با ترکیبی حاوی روی و استرانسیم درمان می شود. علاوه بر این، خود LKM روی فلز اعمال می شود.

هنگام استفاده از روش پودری، سطح کار با غوطه وری در محلول های قلیایی یا اسیدی از قبل چربی زدایی می شود. علاوه بر این، ترکیبات کرومات، زیرکونیوم، فسفات یا تیتانیوم به محصول اعمال می شود.

استفاده کنیدعایق ها

اغلب فلزات دیگر محرک شروع فرآیندهای خوردگی در آلومینیوم و آلیاژهای آن می شوند. این معمولا با تماس مستقیم محصولات یا قطعات آنها اتفاق می افتد. برای جلوگیری از زنگ زدگی آلومینیوم از عایق های مخصوص در این مورد استفاده می شود. چنین واشرهایی را می توان از لاستیک، پارونیت، قیر تهیه کرد. همچنین در این مورد می توان از لاک ها و رنگ ها استفاده کرد. راه دیگر برای محافظت از آلومینیوم در برابر خوردگی در تماس با مواد دیگر، پوشش دادن سطح آن با کادمیوم است.

بخصوص مهم است که اطمینان حاصل شود که قطعات آلومینیومی در مکانیسم ها و مجموعه های مختلف از تماس مستقیم با مس عایق هستند. همچنین اعتقاد بر این است که نه تنها قطعات ساخته شده از Al باید از تماس با فلزات دیگر محافظت شوند. از نظر مقاومت در برابر خوردگی، آهن بسیار پایین تر از آلومینیوم است، مثلاً فولاد. بنابراین، چنین فلزات و برخی دیگر اغلب به روش خاصی محافظت می شوند. مواد به سادگی با یک لایه آلومینیومی محافظ پوشانده شده اند. البته چنین محصولاتی باید از تماس با مس یا فلزات دیگر نیز محافظت شوند.