به عنوان یک ماده فلزی با عملکرد برتر, آلیاژ آلومینیوم به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها مانند کشتی سازی و قطارهای پرسرعت استفاده شده است.. با این حال, آلیاژ آلومینیوم در محیط های مختلف با مشکلات خوردگی جدی مواجه است.
در محیط خشک جوی, فیلم غیرفعال سازی روی سطح آلیاژ آلومینیوم پایدار است و به راحتی از بین نمی رود. با این حال, اگر برای مدت طولانی در معرض محیط اتمسفر بیرونی قرار گیرد، حفره های موضعی رخ می دهد. مثلا, پس از اینکه یون های گرد و غبار روی سطح رسوب کردند, یک منطقه کمبود اکسیژن روی سطح فلز در لایه آب زیر یون های گرد و غبار تشکیل می شود, در نتیجه فیلم غیرفعال سازی از بین می رود و توانایی خود انفعالی کاهش می یابد.
خوردگی آلیاژ آلومینیوم
در فضای صنعتی, فیلم محافظ به راحتی آسیب می بیند و مقاومت در برابر خوردگی کاهش می یابد. به خصوص در مناطق آلوده به باران اسیدی اکسید گوگرد, مقاومت در برابر خوردگی به طور قابل توجهی کاهش می یابد, و قسمت جلویی مواد آلومینیومی به طور کلی سیاه است, سیاه با لکه های سفید یا خاکستری با لکه های سیاه.
در جو دریایی, CL- اثر مخرب قوی بر روی فیلم غیرفعال دارد. حالت غیرفعال آلیاژ آلومینیوم در آب دریا ناپایدار است, و خوردگی موضعی شکل اصلی خوردگی آن است. خوردگی موضعی رایج شامل خوردگی حفره ای و شکافی است. آلومینیوم خالص خوردگی بین دانه ای ایجاد نمی کند, در حالی که آلیاژ آلومینیوم حساسیت بیشتری به خوردگی بین دانه ای دارد. خوردگی تنشی عمدتاً در آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا عملیات حرارتی رخ می دهد, و همه آنها از نوع ترک بین دانه ای هستند. هنگامی که آلیاژهای آلومینیوم با اکثر فلزات موجود در آب دریا در تماس هستند, آنها آندی هستند, که باعث تسریع خوردگی آلومینیوم می شود. در منطقه غوطه وری کامل یا محدوده جزر و مد, رسوب زیستی سطح دریا نسبت به سایر فلزات جدی تر است, که باعث تشدید خوردگی موضعی آلیاژهای آلومینیوم می شود.
تحت محیط های خوردگی مختلف, میانگین درجه سوراخ شدن آلیاژهای آلومینیوم در 20 سال جدی است. در محیط های روستایی, 10 تا 55 میکرومتر است; در محیط های شهری, 100 تا 190 میکرومتر است; در محیط های دریایی, 85 ~ 260 میکرومتر است. هنگامی که آلومینیوم با فلزاتی مانند فولاد در تماس است, مس و فولاد ضد زنگ, خطر خوردگی گالوانیکی وجود دارد.
مشکل خوردگی آلیاژهای آلومینیوم نه تنها بر زیبایی آن تأثیر می گذارد, بلکه قدرت و عمر مفید آن را نیز کاهش می دهد, و حتی ایمنی آن را در استفاده تهدید می کند. مثلا, در ساخت کشتی, خوردگی سازه های آلیاژ آلومینیوم ممکن است باعث سوراخ شدن بدنه شود, بر ایمنی ناوبری کشتی تأثیر می گذارد; در قطارهای سریع السیر, خوردگی آلیاژهای آلومینیوم ممکن است بر ثبات حرکت و ایمنی قطار تأثیر بگذارد. از این رو, حل مشکل خوردگی آلیاژهای آلومینیوم بسیار مهم است.
آلیاژهای آلومینیوم به مواد شیمیایی مانند قلیایی بسیار حساس هستند, اسید, و کلرید, و مستعد واکنش های خوردگی هستند. هنگامی که آلیاژهای آلومینیوم با مواد قلیایی قوی مواجه می شوند, مانند هیدروکسید سدیم, فیلم محافظ روی سطح آن از بین می رود, و آلومینیوم در آن حل می شود, در نتیجه توسط اکسیژن خورده می شود. اسید سولفوریک رقیق نیز باعث خوردگی لایه محافظ متراکم روی سطح آلیاژهای آلومینیوم می شود.. فرمول شیمیایی Al2O3+3H2SO4═Al2 است.(SO4)₃ + 3H2O. علاوه بر این, یکی از خوردگی هایی که آلیاژهای آلومینیوم بیشتر از آن می ترسند کلرید است. اگرچه آلیاژهای آلومینیوم ماده ترجیحی در ساخت تجهیزات دریایی هستند, پل ها, اتومبیل ها, و کشتی ها, آب نمک کلرید دارای اثر خورنده قوی بر روی آلیاژهای آلومینیوم است. هنگامی که سطح آلیاژهای آلومینیوم توسط آب نمک کلرید آلوده می شود, در اثر حمله کلریدها چقرمگی خود را از دست می دهد و به راحتی در اثر فشارهای مکانیکی مکرر آسیب می بیند..
علل خوردگی آلیاژ آلومینیوم
پروفیل های آلومینیوم بازیافتی حاوی ناخالصی تولید شده توسط سازندگان غیررسمی یک خطر پنهان اصلی خوردگی آلیاژ آلومینیوم است.. در صورتی که پروفیل های آلومینیومی مورد استفاده برای درب و پنجره های آلیاژ آلومینیوم توسط تولید کنندگان معمولی تولید نشده و مطابق با استانداردهای ملی نباشد., اما آلومینیوم بازیافتی حاوی ناخالصی برای ماهیگیری در آبهای آشفته استفاده می شود, پس چنین درب ها و پنجره های آلومینیومی مستعد زنگ زدگی و خوردگی هستند. این پروفیل پایین دارای نقص هایی در فرآیند ساخت و کیفیت مواد است, و لایه اکسیدی سطحی آن به راحتی آسیب می بیند, که نمی تواند محافظت موثری برای آلیاژ آلومینیوم ایجاد کند, در نتیجه خطر زنگ زدگی و خوردگی آلیاژ آلومینیوم افزایش می یابد.
در محیط های خاص مانند اقیانوس ها و صنایع, آلیاژهای آلومینیوم با چالش های خوردگی شدید روبرو هستند. در محیط های دریایی, آلیاژهای آلومینیوم مستعد اکسیداسیون هستند, سولفید, و خوردگی کلرید. خوردگی آلیاژهای آلومینیوم در اقیانوس عمدتاً به دلیل واکنش های اکسیداسیون و عمل یون های کلرید است.. یون های کلرید در آب دریا به سطح آلیاژ نفوذ کرده و با سطح آلومینیوم یک لایه اکسید تشکیل می دهند.. با این حال, تحت قرار گرفتن در معرض طولانی مدت, یون های کلرید لایه اکسید را از بین می برند, که منجر به تشدید خوردگی آلیاژهای آلومینیوم می شود. همزمان, سولفید همچنین یک "دشمن طبیعی" اصلی آلیاژهای آلومینیوم در محیط دریایی است. سولفید ترکیبی با میل ترکیبی الکترونی بسیار قوی است, که به راحتی می تواند سطح آلیاژهای آلومینیوم را خورده کند. در زمینه هوانوردی و هوافضا, هنگامی که قطعات آلیاژ آلومینیوم مورد استفاده در موشک ها از راه دور کار می کنند, محیط های فقیر از اکسیژن, سولفیدها یک پوشش پایدار بر روی سطح ماده تشکیل می دهند, به طور جدی بر عملکرد مواد تأثیر می گذارد. در محیط های صنعتی, به ویژه در مناطق آلوده به باران اسیدی اکسید گوگرد, فیلم محافظ آلیاژهای آلومینیوم به راحتی آسیب می بیند و مقاومت در برابر خوردگی کاهش می یابد. قسمت جلویی مواد آلومینیومی عموماً مشکی است, سیاه با لکه های سفید یا خاکستری با لکه های سیاه.
از ظاهر خوردگی, خوردگی آلومینیوم را می توان به خوردگی عمومی و خوردگی موضعی تقسیم کرد. به خوردگی عمومی، خوردگی کلی یا خوردگی یکنواخت نیز گفته می شود, که به خوردگی یکنواخت و از بین رفتن سطح ماده در تماس با محیط اشاره دارد. خوردگی آلومینیوم در محلول قلیایی یک خوردگی یکنواخت رایج است, مانند شستشوی قلیایی. نتیجه خوردگی این است که سطح آلومینیوم با سرعت مشابه نازک تر می شود و وزن کاهش می یابد. اما خوردگی کاملاً یکنواخت وجود ندارد, و کاهش ضخامت در نقاط مختلف متفاوت است.
حفره های آلیاژ آلومینیوم
خوردگی موضعی به وقوع خوردگی محدود به محدوده یا موقعیت خاصی از سازه اشاره دارد. عمدتاً انواع زیر وجود دارد:
1. سوراخ کردن: سوراخ شدن در یک محدوده یا موقعیت بسیار محلی از سطح فلز رخ می دهد, منجر به ایجاد غارها یا گودال ها می شود و به سمت داخل امتداد می یابد, و حتی باعث سوراخ شدن می شود. آلومینیوم اغلب در محلول های آبی حاوی کلرید حفره می شود. از جمله خوردگی آلومینیوم, ایجاد حفره رایج ترین است, که ناشی از اختلاف پتانسیل طیف معینی از آلومینیوم و پتانسیل زیرلایه است, یا با وجود ناخالصی هایی با پتانسیل متفاوت از پتانسیل زیرلایه آلومینیوم.
خوردگی بین دانه ای آلیاژ آلومینیوم
2. خوردگی بین دانه ای: نوعی خوردگی انتخابی که در مرزهای دانه فلزات یا آلیاژها زمانی رخ می دهد که خود دانه ها یا کریستال ها به طور قابل توجهی خورده نشوند., که باعث افت شدید خواص مکانیکی مواد خواهد شد, منجر به آسیب یا حوادث سازه می شود. این نوع خوردگی می تواند در آلومینیوم با خلوص بالا در اسید هیدروکلریک و آب با دمای بالا رخ دهد.. المگ, Al-Zn-Mg, AI-Mg-Si, و آلیاژهای AI-Cu نسبت به خوردگی بین دانه ای حساس هستند. دلیل خوردگی بین دانه ای این است که مرزهای دانه در شرایط خاصی بسیار فعال هستند, مانند ناخالصی در مرز دانه, یا افزایش یا کاهش یک عنصر آلیاژی خاص در مرز دانه. به عبارت دیگر, باید یک لایه نازک روی مرزهای دانه وجود داشته باشد که نسبت به بقیه آلومینیوم الکترونگاتیو باشد., و ابتدا خورده می شود.
3. خوردگی گالوانیکی: هنگامی که یک فلز نسبتا فعال مانند آلومینیوم (آند) فلز کمتر فعال را در همان محیط لمس می کند یا توسط یک هادی متصل می شود, یک جفت گالوانیکی تشکیل می شود و جریان جریان می یابد, منجر به خوردگی گالوانیکی می شود. پتانسیل طبیعی آلومینیوم منفی است. هنگامی که آلومینیوم با فلزات دیگر تماس می گیرد, آلومینیوم همیشه آند است, و خوردگی تسریع می شود. تقریباً از هر آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم جلوگیری از خوردگی گالوانیکی دشوار است. زمانی که اختلاف پتانسیل بین دو فلز در تماس بیشتر باشد, خوردگی گالوانیکی آشکارتر است. در خوردگی گالوانیکی, عامل منطقه بسیار مهم است, و یک کاتد بزرگ و یک آند کوچک نامطلوب ترین ترکیب هستند.
خوردگی گالوانیکی آلیاژ آلومینیوم
4. خوردگی شکاف: هنگامی که فلزات یکسان یا متفاوت به یکدیگر برخورد می کنند, یا فلز و غیر فلز با هم تماس داشته باشند, شکافی تشکیل خواهد شد, و خوردگی در شکاف یا مجاورت آن ایجاد خواهد شد. هیچ خوردگی در خارج از شکاف وجود ندارد, که به دلیل کمبود اکسیژن در شکاف ایجاد می شود, زیرا در این زمان یک سلول غلظت تشکیل می شود. خوردگی شکافی تقریباً ربطی به نوع آلیاژ ندارد, و حتی آلیاژهای بسیار مقاوم در برابر خوردگی نیز رخ خواهد داد. محیط اسیدی در بالای شکاف نیروی محرکه خوردگی است. این یک نوع خوردگی زیر رسوبات است (مقیاس). خوردگی زیر ملات بر روی سطح 6063 پروفیل های آلومینیومی معماری آلیاژی یک نوع بسیار رایج خوردگی شکاف زیر مقیاس است.
5. ترک خوردگی تنشی: ترک خوردگی ناشی از همزیستی تنش کششی و محیط های خورنده خاص. تنش می تواند تنش خارجی یا پسماند داخل فلز باشد. دومی ممکن است در اثر تغییر شکل در طول پردازش و ساخت تشکیل شود, یا با تغییرات شدید دما در حین خاموش کردن, یا با تغییرات حجم ناشی از تغییرات در ساختار داخلی. استرس ناشی از پرچ کردن, پیچ و مهره, اتصالات پرس, و شرینک فیتینگ نیز تنش پسماند است. هنگامی که تنش کششی سطح فلز به مقاومت تسلیم Rpo.2 می رسد, ترک خوردگی تنشی رخ خواهد داد. چه باشد 7000 صفحه ضخیم آلیاژ آلومینیوم سری یا 2000 سلسله, تنش پسماند در طول کوئنچ ایجاد می شود. برای جلوگیری از تغییر شکل یا حتی وارد کردن آن به قطعات در طول پردازش قطعات هواپیما، باید با پیش کشش قبل از درمان از بین برود..
ترک خوردگی تنشی
6. خوردگی لایه ای: به این خوردگی لایه برداری نیز می گویند, پوسته پوسته شدن, و خوردگی لایه ای, که به سادگی می توان از آن به عنوان لایه برداری یاد کرد. این یک نوع خاص از شکل خوردگی است 2000 سلسله, 5000 سلسله, 6000 سلسله, و 7000 آلیاژهای سری. بیشتر در مواد اکسترود دیده می شود. یک بار ظاهر می شود, می توان آن را لایه به لایه مانند میکا جدا کرد.
خوردگی لایه ای
7. خوردگی رشته ای: این یک خوردگی زیر لایه است که در زیر لایه به شکل کرم مانند ایجاد می شود. این فیلم می تواند یک فیلم رنگ یا لایه های دیگر باشد. معمولاً در زیر فیلم آنودایز شده رخ نمی دهد. خوردگی رشته ای به ترکیب آلیاژ مربوط می شود, پیش تصفیه قبل از پوشش, و عوامل محیطی. از عوامل محیطی می توان به رطوبت اشاره کرد, درجه حرارت, کلرید, و غیره.
خوردگی رشته ای
عوامل مؤثر در خوردگی آلیاژ آلومینیوم عمدتاً محیط است, متالورژی و استرس.
انتخاب ترکیب معقول و فرآیند عملیات حرارتی یک روش مهم برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ آلومینیوم است. مثلا, برخی از عناصر مقاوم در برابر خوردگی مانند مس, منیزیم, فلز روی, و غیره. می توان آن را به آلیاژ آلومینیوم اضافه کرد تا یک آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی تشکیل دهد. این عناصر می توانند مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ آلومینیوم را بهبود بخشند و پایداری آن را در محیط های سخت بهبود بخشند. همزمان, یک فرآیند عملیات حرارتی معقول می تواند سازمان داخلی و ساختار کریستالی آلیاژ آلومینیوم را تغییر دهد, در نتیجه مقاومت در برابر خوردگی آن بهبود می یابد. مثلا, از طریق درمان محلول و درمان پیری, فاز تقویت در آلیاژ آلومینیوم می تواند به طور مساوی توزیع شود, مقاومت در برابر خوردگی آن را بهبود می بخشد.
آلیاژ آلومینیوم ضد خوردگی
حفاظت کاتدی روشی برای جلوگیری از خوردگی فلز با ارائه الکترون به فلز محافظت شده برای تبدیل آن به کاتد است.. در حفاظت از آلیاژهای آلومینیوم, حفاظت آند قربانی یک روش حفاظت کاتدی رایج است. آندهای قربانی معمولاً از فلزاتی مانند روی استفاده می کنند, منیزیم, و آلومینیوم. این فلزات پتانسیل منفی بیشتری نسبت به آلیاژهای آلومینیوم دارند. آنها ترجیحاً به عنوان آند در سلول های خوردگی حل می شوند, الکترون آزاد می کند, و به سمت آلیاژ آلومینیوم محافظت شده جریان یابد, آن را کاتد می کند, در نتیجه از خوردگی آلیاژ آلومینیوم جلوگیری می کند. مثلا, در محیط دریایی, ساختار فلزی کشتی مستعد خوردگی است, و آند قربانی آلیاژ آلومینیوم می تواند به طور موثر عمر مفید کشتی را افزایش دهد. سازه های مهندسی دریایی بزرگ مانند سکوهای دریایی و خطوط لوله زیردریایی برای مدت طولانی در آب دریا و محیط های جوی دریایی قرار دارند., و آندهای قربانی آلیاژ آلومینیوم نیز می توانند محافظت کاتدی قابل اعتمادی برای آنها فراهم کنند.
فسفاته روی روشی برای تشکیل فیلم فسفاته روی سطح آلیاژهای آلومینیوم است., که می تواند مقاومت در برابر خوردگی آلیاژهای آلومینیوم را بهبود بخشد. فرآیند فسفاته روی شامل چربی زدایی است, زدودن زنگ, حکاکی قلیایی, اسید اچینگ, فسفاته کردن, شستشو و خشک کردن. در طی فرآیند فسفاته کردن, سطح آلیاژ آلومینیوم با دی هیدروژن فسفات روی واکنش می دهد, نیترات, اسید فسفریک و سایر اجزای موجود در محلول فسفاته کردن یک فیلم فسفاته تشکیل می دهد. این فیلم فسفاته مقاومت به خوردگی و چسبندگی خوبی دارد, و می تواند به طور موثر از خوردگی آلیاژ آلومینیوم جلوگیری کند. مثلا, در حفاظت از سطح شاسی آلیاژ آلومینیوم, برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و عمر مفید شاسی می توان از فسفاته روی استفاده کرد.
آلیاژهای آلومینیوم به طور گسترده در صنعت مدرن استفاده می شود, اما مشکلات خوردگی به طور جدی بر عملکرد و عمر مفید آنها تأثیر می گذارد. این مقاله به تحلیل دشمنان طبیعی می پردازد, علل و روش های حفاظت از خوردگی آلیاژ آلومینیوم برای ارائه مرجعی برای حل مشکلات خوردگی آلیاژ آلومینیوم. بهبود مقاومت در برابر خوردگی مواد, درمان سطحی, انجام اقدامات ضد آب و ضد گرد و غبار, استفاده از روش های حفاظت کاتدی و فسفاته روی می تواند به طور موثر خوردگی آلیاژ آلومینیوم را کاهش داده و عمر مفید آن را افزایش دهد..
شماره 52, جاده دانگ مینگ,
ژنگژو, هنان, چین
تلفن:+86-371-66302886
واتساپ:+8618137782032