دانشمندان رازهای مقاومت آلومینیوم در برابر خوردگی را کشف کردند

در معماری، حمل و نقل و محصولات روزمره، آلومینیوم به دلیل خواص سبک وزن و دوامش ارزشمند است. با این حال، یک سوال رایج همچنان مطرح است: آیا آلومینیوم مانند فولاد زنگ می زند؟ در حالی که تصویر فولاد زنگ زده نگرانی هایی را ایجاد می کند، آلومینیوم چگونه در برابر گذر زمان مقاومت می کند؟ این بررسی، مکانیسم های مقاوم در برابر خوردگی آلومینیوم، فرآیند اکسیداسیون منحصر به فرد آن و کاربردهای عملی که از مزایای آن بهره می برند را بررسی می کند.

خوردگی، که معمولاً در فلزات مبتنی بر آهن به عنوان زنگ زدگی شناخته می شود، نشان دهنده یک واکنش شیمیایی است که در آن اتم های فلز الکترون های خود را به اکسیژن از دست می دهند و اکسیدها را تشکیل می دهند. این فرآیند از طریق مراحل متمایز آشکار می شود:

• قرار گرفتن اولیه: هنگامی که آهن با هوای مرطوب مواجه می شود، مولکول های آب انتقال الکترون بین فلز و اکسیژن را تسهیل می کنند.
• تبدیل شیمیایی: آهن ابتدا با آب و اکسیژن پیوند برقرار می کند تا هیدروکسید آهن ناپایدار ایجاد کند که متعاقباً به اکسید آهن تبدیل می شود.
• تخریب ساختاری: اکسید آهن حاصل یک سطح متخلخل و پوسته پوسته ایجاد می کند که فلز زیرین را در معرض اکسیداسیون مداوم قرار می دهد.

عوامل محیطی این تخریب را تسریع می کنند:

• رطوبت بالا سرعت اکسیداسیون را افزایش می دهد
• آب شور انتقال الکترون را افزایش می دهد
• شرایط اسیدی pH را کاهش داده و خوردگی را تسریع می کند

برخلاف آهن، آلومینیوم مقاومت در برابر خوردگی استثنایی را از طریق اکسیداسیون طبیعی سطح نشان می دهد. هنگامی که در معرض هوا قرار می گیرد، آلومینیوم بلافاصله یک لایه اکسید میکروسکوپی (Al₂O₃) با خواص قابل توجهی تشکیل می دهد:

• تشکیل فوری: لایه محافظ در عرض میلی ثانیه پس از قرار گرفتن در معرض هوا ایجاد می شود
• خود ترمیم شونده: خراش یا آسیب باعث اکسیداسیون مجدد خودکار می شود
• یکپارچگی ساختاری: اکسید با پیوند محکم از نفوذ بیشتر جلوگیری می کند

این رفتار الکتروشیمیایی، طول عمر آلومینیوم را در محیط های خشن بدون نیاز به پوشش های محافظ توضیح می دهد. با این حال، دو استثنا توجه را می طلبد:

• خوردگی گالوانیکی: زمانی رخ می دهد که آلومینیوم با فلزات غیر مشابه در محلول های رسانا تماس پیدا کند
• خوردگی حفره ای: آسیب موضعی ناشی از قرار گرفتن در معرض کلرید در محیط های دریایی

اکسیداسیون طبیعی آلومینیوم آن را برای کاربردهایی که قرار گرفتن در معرض عناصر اجتناب ناپذیر است، ایده آل می کند:

• کاربردهای معماری: نماهای ساختمان، قاب پنجره ها و مواد سقف
• حمل و نقل: قطعات هواپیما، قطعات خودرو و تجهیزات دریایی
• کالاهای مصرفی: محفظه های الکترونیکی، ظروف پخت و پز و مبلمان فضای باز

در حالی که آلومینیوم به حداقل نگهداری نیاز دارد، این روش ها طول عمر را افزایش می دهند:

• تمیز کردن منظم با محلول های خنثی از نظر pH
• آبکشی فوری پس از قرار گرفتن در معرض آب شور
• اعمال پوشش های محافظ برای محیط های خشن
• ملاحظات طراحی برای جلوگیری از تجمع آب

آلومینیوم مزایای پایداری را از طریق موارد زیر ارائه می دهد:

• قابلیت بازیافت بی نهایت بدون تخریب کیفیت
• 90٪ صرفه جویی در انرژی در مقایسه با تولید اولیه
• عمر مفید 50+ سال در اکثر محیط ها

ترکیب دوام، خواص سبک وزن و مقاومت در برابر خوردگی این فلز همچنان نوآوری را در سراسر صنایع هدایت می کند و آن را به سنگ بنای علم مواد مدرن تبدیل می کند.