تحقیقات علل اصلی خوردگی آلومینیوم و روش های پیشگیری از آن را نشان می دهد

در نقشه بزرگ مهندسی مدرن، آلومینیوم با خواص سبک وزن، قدرت استثنایی و کاربردهای گوناگون خود نقش محوری ایفا می کند.از آسمان خراش های بلند تا پل های گسترده و پلتفرم های اکتشافی در اعماق دریا، آلومینیوم ستون فقرات زیرساخت های معاصر را تشکیل می دهد.

مقاومت آلومینیوم در برابر خوردگی عمدتاً ناشی از فیلم اکسید طبیعی آن است که در محدوده pH بین 4 تا 9 به عنوان زره محافظ عمل می کند.تحقیقات نشان می دهد که ترکیب این فیلم منفعل با شرایط محیطی تغییر می کند و اکسید آلومینیوم پایدار (Al₂اوه₃) در هوای خشک اما در محیط های مرطوب به اکسید های هیدراته شده کمتر محافظت می کنند. آسیب پذیری فیلم در هنگام شکستن آشکار می شود.به خصوص در حضور یون های هالاید مانند کلرید، که نقاط ضعیف را نفوذ می کنند و خوردگی محلی را آغاز می کنند.

عناصر آلیاژ به طور قابل توجهی خواص الکتروشیمیایی آلومینیوم را تغییر می دهند. هنگامی که آلومینیوم با فلزات با پتانسیل های الکترودی مختلف (مانند مس) تماس می گیرد،سلول هاي گالوانيكي ايجاد مي کند که سرعت خوردگي را بالا مي برداین پدیده به ویژه در محیط های دریایی که یون های کلرید فراوان هستند، تهاجمی است. برعکس، این اصل می تواند برای حفاظت کاتودیک مورد استفاده قرار گیرد.استفاده از آلومینیوم به عنوان آنود قربانی برای محافظت از فلزات دیگر.

آنود های قربانی موثر نیاز به الگوهای خوردگی یکنواخت برای تضمین حفاظت طولانی مدت دارند.مطالعات بر روی آلیاژ های آلومینیوم-زنک-ایندیوم نشان می دهد عملکرد مطلوب با پتانسیل های مدار باز در حدود -0.85V و کارایی آنود بیش از 88٪. این آلیاژ ها تبدیل به استاندارد برای محافظت از سازه های دریایی، بدن کشتی و مخازن ذخیره سازی در برابر خوردگی شده اند.

در حالی که باتری های آلومینیومی دارای تراکم انرژی بالا و مزایای هزینه هستند، تجاری شدن آنها با موانع مواجه است. فیلم اکسید غیرفعال فلز واکنش های الکتروشیمی را در محلول های خنثی مهار می کند،در حالی که شرایط اسیدی یا قلیایی باعث خوردگی سریع می شودتحقیقات فعلی بر روی توسعه الکترولیت های تخصصی و مواد الکترود اصلاح شده برای غلبه بر این محدودیت ها متمرکز است.

افزودن های آلیاژ های رایج مانند مس، منگنز، سیلیکون، منیزیم و روی هر یک مزایای منحصر به فرد و چالش های خود را ارائه می دهند. مس باعث افزایش قدرت می شود اما مقاومت در برابر خوردگی را با تشکیل CuAl کاهش می دهد₂مگنیزیم هم قدرت و هم مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد، اگرچه مقدار بیش از حد می تواند Mg مضر را تشکیل دهد.₂ترکیب های Si. طراحی آلاینده مطلوب نیاز به تعادل دقیق این عوامل رقابتی دارد.

فاز های بین فلزی سلول های میکرو گالوانیک را در داخل آلیاژ ها به دلیل تفاوت پتانسیل الکتروشیمی آنها از ماتریس آلومینیوم ایجاد می کنند.این ترکیبات، به ویژه زمانی که بزرگ یا نامنظم توزیع می شوند، یکپارچگی فیلم حفاظتی اکسید را به خطر می اندازند.تکنیک های تولید پیشرفته در حال حاضر بر کنترل اندازه و توزیع آنها از طریق ترکیب بهینه و فرآیندهای درمان حرارتی تمرکز دارد.

آلومینیوم در جوهای خشک مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد اما در محیط های آبی، به ویژه خارج از محدوده pH 4-9 آسیب پذیر می شود.شرایط اسیدی اکسید محافظ را حل می کنداین حساسیت ها نیاز به کنترل دقیق محیط زیست یا اقدامات حفاظتی در کاربردهای pH شدید دارند.

فیلم اکسید آلومینیوم مقاومت قابل ملاحظه ای در برابر جو را فراهم می کند و حتی در دمای تا 480 درجه سانتیگراد هم یکپارچگی را حفظ می کند. آثار تاریخی آلومینیوم به خوبی حفظ شده اند.در تضاد شدید با کاربردهای دریاییبا این حال، آلاینده های هوا مانند دی اکسید گوگرد می توانند با رطوبت ترکیب شوند تا اسیدهای خوردنی ایجاد کنند که این حفاظت را به خطر می اندازند.

ساختارهای آلومینیومی موفق از ویژگی های طراحی که باعث خوردگی شکاف می شوند در حالی که آلیاژ های مناسب و درمان های سطحی را انتخاب می کنند، اجتناب می کنند.فرآیند های آنودیزاسیون که لایه اکسید را به صورت الکتروشیمی ضخیم می کنند مقاومت در برابر خوردگی را به طور قابل توجهی افزایش می دهندتکنیک های مختلف آنودیزه کردن باعث می شود که ویژگی های مختلف فیلم مناسب برای شرایط محیطی خاص باشد.

کنترل خوردگی مدرن از جمع آوری داده های جامع و مدل سازی پیش بینی استفاده می کند. نظارت بر پتانسیل الکتروشیمیایی هشدار زودهنگام خطرات خوردگی را فراهم می کند.در حالی که پایگاه داده های گسترده مواد، استراتژی های حفاظت را اطلاع می دهداین روش ها امکان پیش بینی دقیق طول عمر و برنامه های نگهداری بهینه شده برای سازه های آلومینیومی را فراهم می کند.