چرا زنگ زدگی آلومینیوم نیست? - علم مقاومت در برابر خوردگی آن

مشاهدات رایج و سؤال اصلی

We see it everywhere. یک زنجیر فولادی قدیمی که در باغ باقی مانده است، پوسته پوسته می شود, reddish-brown mess. در ضمن, an aluminum ladder, سالها در معرض همان عناصر قرار گرفته است, ممکن است کمی کسل کننده به نظر برسد اما هرگز آنقدر مخرب نمی شود, crumbling rust. این منجر به سوال اساسی بسیاری از مردم می شود: چرا زنگ زدگی آلومینیوم نیست?

پاسخ هم ساده و هم جذاب است. این در یک ویژگی شیمیایی منحصر به فرد قرار دارد که به آلومینیوم اجازه می دهد تا کامل خود را ایجاد کند, protective shield.

To truly understand this, ابتدا باید روشن کنیم که "زنگ" در واقع چیست.

The short answer is this: از نظر فنی, آلومینیوم نمی تواند زنگ بزند زیرا زنگ زدگی است, طبق تعریف, اکسید آهن.

با این حال, آلومینیوم در فرآیندی به نام اکسیداسیون با اکسیژن واکنش می دهد - اما نتیجه این واکنش است که همه تفاوت را ایجاد می کند..

چرا زنگ زدگی آلومینیوم نیست?

راز: A Built-In Suit of Armor

وقتی زنگ زدگی روی فولاد را می بینید, شما شاهد یک روند مخرب هستید. آهن با اکسیژن و رطوبت واکنش داده و آهن هیدراته را تشکیل می دهد(III) اکسید.

این ماده قهوه ای مایل به قرمز پوسته پوسته است, porous, and weak. It flakes away, قرار دادن آهن تازه در زیر آن برای ادامه چرخه پوسیدگی تا زمانی که فلز از بین برود.

آلومینیوم, از سوی دیگر, با مجموعه ای از قوانین کاملاً متفاوت بازی می کند.

When bare آلومینیوم در معرض اکسیژن هوا قرار می گیرد, it also oxidizes, و تقریباً فوراً این کار را انجام می دهد. اما به جای تشکیل یک مخرب, flaky coating, فوق العاده نازک ایجاد می کند, سخت, and transparent layer of اکسید آلومینیوم (Al2O3).

این لایه اکسید آلومینیوم را کامل در نظر بگیرید, زره خود ترمیم شونده.

• بسیار سخت و بادوام است: This layer is tough, متراکم, و به شدت به آلومینیوم زیر آن چسبیده است. بر خلاف پوسته های ضعیف زنگ, به راحتی خرد نمی شود یا پوست کنده نمی شود.
• It’s Non-Porous: لایه اکسید آلومینیوم یک لایه پیوسته است, sealed surface. It prevents oxygen, اب, و سایر عناصر خورنده از رسیدن به آلومینیوم خالص زیر. به طور موثر فلز را غیرفعال می کند, متوقف کردن فرآیند اکسیداسیون در مسیر خود.
• It’s Self-Healing: این شاید قابل توجه ترین ویژگی آن باشد. اگر یک قطعه آلومینیوم را خراش دهید, فلز لخت تازه افشا شده فوراً با اکسیژن واکنش می دهد و لایه اکسید محافظ را اصلاح می کند.. به همین دلیل است که آلومینیوم حتی پس از آسیب دیدگی سطح محافظت می شود.

بنابراین, در حالی که اکسیداسیون فولاد (زنگ زدگی) فرآیند زوال مداوم است, اکسیداسیون آلومینیوم فرآیندی برای حفظ خود فوری است.

Aluminum vs. فولاد: A Tale of Two Oxides

برای درک واقعی تفاوت, یک مقایسه مستقیم نشان می دهد که چرا یک فلز از کار می افتد در حالی که دیگری در حضور اکسیژن رشد می کند.

آیا آلومینیوم می تواند همیشه خورده شود?

در حالی که aluminum doesn’t rust, کاملاً از همه اشکال خوردگی مصون نیست. درک این سناریوهای خاص، دانش عمیق تر از رفتار مواد را نشان می دهد.

در محیط های تهاجمی خاص, سپر محافظ آن می تواند به خطر بیفتد.

رایج ترین نوع خوردگی که باید مراقب آن بود galvanic corrosion.

این زمانی اتفاق می افتد که آلومینیوم در تماس مستقیم با یک نجیب تر باشد (less reactive) فلز, like copper or فولاد ضد زنگ, در حضور یک الکترولیت, such as saltwater.

در این شرایط, آلومینیوم به عنوان یک آند قربانی عمل می کند و برای محافظت از فلز دیگر با سرعتی تند خورده می شود..

به همین دلیل است که باید از اتصال دهنده ها و اجزای سازگار در سازه های آلومینیومی دریایی و فضای باز استفاده کنید.

علاوه بر این, اسیدها یا قلیایی های بسیار قوی (with a pH outside the 4-9 دامنه) می تواند لایه اکسید محافظ را از نظر شیمیایی حل کند, اجازه می دهد تا آلومینیوم زیرین مورد حمله قرار گیرد.

با این حال, برای اکثر برنامه های روزمره, this is not a concern.

نتیجه

بنابراین, دفعه بعد که قاب پنجره آلومینیومی براق یا بدنه قایق آلومینیومی محکمی را دیدید که در برابر عناصر مقاوم است., you’ll know its secret.

این به این معنا نیست که آلومینیوم تنبل یا غیر فعال باشد. در واقع, آنقدر واکنش پذیر است که فوراً خود را نجات می دهد.

Aluminum doesn’t rust زیرا اکسیداسیون را در بر می گیرد, استفاده از آن برای ساختن یک غیر قابل نفوذ, self-repairing shield.

فولاد, در مقابل, قربانی اکسیداسیون خود می شود, لایه به لایه از بین می رود.

این تفاوت اساسی این است که چرا آلومینیوم به یک ماده ضروری برای صنایع مختلف از هوافضا و حمل و نقل گرفته تا ساخت و ساز و ظروف پخت و پز تبدیل شده است., دوام و طولانی مدت امیدوار کننده, rust-free life.