כידוע לכולנו, מוצרי מתכת עם ברזל כרכיב הראשי בדרך כלל מחלידים אם לא מוגנים כראוי (למעט נירוסטה). הסיבה לכך היא שאטומי הברזל על פני המתכת משתלבים עם חמצן באוויר לייצור תחמוצת ברזל. תחמוצת ברזל מופיעה חום אדמדם, שהוא החלודה הנפוצה, כפי שמוצג באיור שלהלן.
הסיבה שבגללה נירוסטה אינה מחלידה היא שההרכב הכימי שלה מכיל לא פחות מ- 10.5% כרום. כאשר נירוסטה נחשפת לאוויר או למים, אלמנט הכרום יגיב עם חמצן לפני הברזל ויוצר שכבת פסיבציה צפופה מאוד, ובכך יגן על מטריצת הנירוסטה מפני חמצון וקורוזיה נוספת.
למעשה, אלומיניום זהה לברזל. אלומיניום וסגסוגותיו יגיבו גם עם אטומי אלומיניום על פני השטח והחמצן באוויר כדי לייצר תחמוצת אלומיניום, אך הצבע אפור או אפור כהה, לא חלודה. עם זאת, תחמוצת אלומיניום זו ממלאת את אותה פונקציה כמו תחמוצת כרום בפלדת אל חלד, ויוצרת שכבת מגן על פני המתכת כדי למנוע חמצון נוסף של המתכת הפנימית, כפי שמוצג באיור שלהלן.
בפועל, ראינו כמה חלקי פלדה מחלידים בצורה לא טובה במיוחד, וחלקם אפילו מחלידים, כפי שמוצג באיור למטה, ואילו האלומיניום נדיר. אני תוהה אם יש לך שאלה כאן: מדוע תחמוצת אלומיניום ותחמוצת כרום יכולים ליצור שכבת מגן, אך תחמוצת ברזל לא יכולה?
למעשה, המפתח כאן הוא האם שכבת תחמוצת הנוצרת צפופה או לא. אם שכבת תחמוצת צפופה מאוד, קשה לתרכובות קורוזיביות חיצוניות (כמו כלורידים, סולפידים וכו ') להיכנס לפנים כדי לאשש מתכות חדשות, ולכן קורוזיה נוספת לא תתרחש. הדמות הבאה היא השוואה בין תחמוצות אלומיניום וברזל. תחמוצת הברזל רופפת ונקבובית, וקל להתקלף, ואילו תחמוצת האלומיניום צפופה ומתאימה בחוזקה למצע.
ואז נשאלת השאלה שוב, מדוע תחמוצת ברזל אינה צפופה ולא מתאימה? זה דורש ידע מעמיק יותר בכימיה ופיזיקה כדי להסביר. בשל המורכבות של עקרון החלודה, זה לא ברור במשפט אחד או שניים, אך אנו יכולים פשוט להסביר זאת:
למעשה, אם האוויר יבש לחלוטין (ללא לחות), תחמוצת ברזל (בין אם Fe2O3 או Fe3O4) היא גם תרכובת יציבה שלא תגרום לקליפת פני השטח וקורוזיה נוספת של המתכת הפנימית. הסיבה האמיתית לחלודה ליפול ותאשמת מבפנים היא תחמוצת הברזל המתייבשת Fe2O3 · NH2O ו- Iron Hydroxide (Feo (OH) Fe (OH) 3), שהם המרכיבים העיקריים של החלודה שאנו רואים בחיי היומיום. לאחר שההידרוקסיד הברזל המיובש משתלב עם ברזל, הוא מתרחב בנפח וקל לבליטה ולסדק. מצד שני, זה גם גורם לו לא להיות מסוגל לדבוק ביעילות במטריקס הברזל וקל לקלף אותו. ברגע שהזכוכית חושפת את המתכת החדשה שמתחת, היא תחמצן ותחליד שוב, ואז המחזור יחזור על עצמו עד שכל המתכות יחלידו ומושטות.
בתנאים רגילים, תחמוצת האלומיניום לא תגיב עם מים ולא ת"חליד "כמו ברזל, אך היא תישפץ בתנאים קשים מסוימים. לדוגמה, בתנאי חומצה חזקה או בתנאי אלקלי חזקים, קצב הפירוק של שכבת תחמוצת על פני האלומיניום יהיה גבוה יותר מקצב הדור שלה. על מנת להימנע ממצב זה, יש להשתמש באלומיניום ללא כל טיפול במשטח בטווח החומציות של 4.5 עד 8.5.
גורם שכיח נוסף לקורוזיה של אלומיניום הוא קורוזיה אלקטרוכימית. כאשר שתי מתכות שונות שקועות במים, נוצרת סוללה או מעגל חלש. זה גורם לאלקטרונים לזרום בין המתכות, ומדלדל את הפעילות האלקטרוכימית יותר מבין שתי המתכות. לאלומיניום פוטנציאל אלקטרוכימי גבוה יותר מרוב המתכות האחרות, כפי שמוצג באיור שלהלן. לכן, אם נוצר מעגל בין אלומיניום לפלדה עדינה או נירוסטה, אלומיניום ישתנה במהירות.
תמונה מתוך ספר היד של קורוזיה ומניעת קורוזיה
לכן אין זה אומר שאלומיניום אינו נוטה לחלודה וקורוזיה, ולא נדרש טיפול נגד קורוזיה לפני השטח. כאשר אלומיניום נמצא בסיכון לקורוזיה, עדיין יש צורך בטיפול מתאים, כגון אנודיזציה, ציפוי אבקה, בידוד בידוד וכו '.(文章来源: iMechanics 机械)
