تآكل الألمنيوم وسبائكه. طرق مقاومة الألمنيوم وحمايته من التآكل

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-07 20:56

على الرغم من أن الألمنيوم معدن غير حديدي ، ومقارنة بالفولاذ العادي ، فهو مكلف نسبيًا ، إلا أنه يستخدم على نطاق واسع من قبل الإنسان. يمكن استخدام هذه المادة المتينة وخفيفة الوزن في الحياة اليومية وفي البناء والإنتاج. تبدو الصيغة الكيميائية للألمنيوم في الجدول الدوري كما يلي: Al

تآكل

يصدأ الألمنيوم ، كما تعلم ، ببطء شديد. على الأقل ، لا يمكن مقارنة الحديد والصلب به في هذا الصدد. تفسر مقاومة الألمنيوم للتآكل بشكل أساسي من خلال حقيقة أنه ، في ظل الظروف العادية ، يتشكل فيلم واقية من الأكسيد الرقيق على سطحه. نتيجة لذلك ، انخفض النشاط الكيميائي للألمنيوم بشكل حاد.

العوامل المؤثرة في مقاومة الصدأ

الألمنيوم مقاوم للتآكل ، ولكن في بعض الحالات لا يزال من الممكن أن يبدأ في الانهيار بسرعة كبيرة بسبب الأكسدة. يحدث هذا عادة عند تلف الفيلم لسبب ما أو استحالة تشكيله.

في أغلب الأحيان ، يفقد الألمنيوم الحماية الخارجية الرقيقة تحت تأثير الأحماضأو القلويات. يمكن أن يتسبب الضرر الميكانيكي العادي أيضًا في تدمير الفيلم.

أنواع التآكل

بعد تدمير الفيلم ، يبدأ Al وسبائكه في الصدأ ، أي التدمير الذاتي ، مثل العديد من المعادن الأخرى. هذا يمكن أن يعرض الألمنيوم والتآكل:

1. كيميائي. في هذه الحالة ، يحدث الصدأ في بيئة غازية بدون ماء. في هذه الحالة ، يتم تدمير سطح منتج الألمنيوم بالتساوي على كامل المنطقة.
2. الكهروكيميائية. يحدث تآكل الألمنيوم في هذه الحالة في بيئة رطبة.
3. غاز. يحدث هذا النوع من التآكل عندما يكون الألمنيوم على اتصال مباشر ببعض الغازات العدوانية كيميائياً.

معادلة تآكل الألومنيوم (أكسدة الأكسجين) في الهواء كما يلي: 4AI + 3O₂=2AL₂O 3_.

الصيغة الكيميائية للفيلم الواقي من الأكسيد هي AL₂O_3.

سبائك

أكثر الأنواع مقاومة للتآكل هو الألمنيوم التقني. أي 90٪ معدن نقي تقريبًا. سبائك الألومنيوم ، للأسف ، أكثر عرضة للصدأ. يُعتقد أن شوائب المغنيسيوم تقلل من مقاومة التآكل لهذا المعدن على الأقل ، والشوائب النحاسية الأهم من ذلك كله.

سبائك Mg-Al

تستخدم هذه المواد على نطاق واسع في البناء والصناعات الغذائية والكيميائية. كما أنها تستخدم في كثير من الأحيان في الهندسة الميكانيكية. يُعتقد أن هذه المواد مناسبة تمامًا لبناء الهياكل ،تتعرض لمياه البحر.

في حالة أن المغنيسيوم لا يزيد عن 3٪ في تكوين السبيكة ، فسيكون له نفس الخصائص المضادة للتآكل مثل الألومنيوم التقني. يوجد المغنيسيوم في مثل هذه السبيكة في محلول صلب وعلى شكل جسيمات Al8Mg5 موزعة بشكل موحد في جميع أنحاء المصفوفة.

إذا كانت السبيكة تحتوي على أكثر من 3٪ من هذا المعدن ، فإن جزيئات Al8Mg5 تبدأ في التساقط ، في الغالب ، ليس داخل الحبيبات ، ولكن على طول حدودها. وهذا بدوره له تأثير سلبي للغاية على خصائص مقاومة التآكل للمادة. أي أن المنتج يصبح أقل مقاومة للصدأ.

سبائك المغنيسيوم والسيليكون

غالبًا ما تستخدم هذه المواد في الهندسة والبناء. يجعل Mg2Si سبائك قوية جدًا من هذا التنوع. في بعض الأحيان يكون النحاس أيضًا أحد مكونات هذه العناصر. يتم إدخاله أيضًا في السبيكة للتصلب. ومع ذلك ، يضاف النحاس إلى هذه المواد بكميات صغيرة جدًا. خلاف ذلك ، يمكن تقليل خصائص مقاومة التآكل لسبائك الألومنيوم بشكل كبير. يبدأ الصدأ بين البلورات فيها بالفعل بإضافة أكثر من 0.5٪ من النحاس.

أيضًا ، قد تزداد قابلية التآكل لمثل هذه المواد مع زيادة غير مبررة في كمية السيليكون المتضمنة في تكوينها. تضاف هذه المادة إلى سبائك الألومنيوم ، وعادة ما تكون بنسب لا يتبقى منها شيء بعد تكوين Mg2Si. يحتوي السيليكون في شكله النقي فقط على بعض المواد من هذا التنوع

تآكل الألمنيوم وسبائك الزنك لها

الصدأ ، كما ذكرنا سابقًا ، أبطأ من سبائكه. وهذا ينطبق أيضًا على مواد مجموعة الزن. هناك طلب كبير على هذه السبائك ، على سبيل المثال ، في صناعة الطائرات. قد تحتوي بعض الأصناف على النحاس ، والبعض الآخر قد لا. في هذه الحالة ، يكون النوع الأول من السبائك بالطبع أكثر مقاومة للتآكل. في هذا الصدد ، فإن مواد Al-Zn قابلة للمقارنة مع المغنيسيوم والألمنيوم.

السبائك من هذا التنوع مع إضافة النحاس تظهر بعض علامات عدم الاستقرار في الصدأ. لكن في الوقت نفسه ، يتم تدميرها بسبب التآكل ، فهي لا تزال أبطأ من تلك المصنوعة باستخدام المغنيسيوم والنحاس.

طرق أساسية للتعامل مع الصدأ

بالطبع ، يمكن أيضًا تقليل معدل تآكل الألومنيوم وسبائكه بشكل مصطنع. لا يوجد سوى طرق قليلة لحماية مثل هذه المواد من الصدأ.

على سبيل المثال ، من الممكن استبعاد ملامسة هذا المعدن وسبائكه بالبيئة عن طريق طلاء مواد الطلاء. أيضًا ، غالبًا ما تستخدم الطريقة الكهروكيميائية لحماية الألمنيوم من الصدأ. في هذه الحالة ، يتم تغطية المادة أيضًا بطبقة من المعدن الأكثر نشاطًا.

طريقة أخرى لحماية Al من الصدأ هي الأكسدة عالية الجهد. يمكن أيضًا استخدام تقنية الطلاء بالمسحوق لمنع تآكل الألومنيوم. يستخدم لحمايته طبعا ومثبطات الصدأ

كيف تتم الأكسدة

باستخدام هذه التقنية ، غالبًا ما يكون الألمنيوم وسبائكه محمية من التآكل. نفذالأكسدة تحت جهد 250 فولت باستخدام هذه التقنية ، يتم تشكيل فيلم أكسيد قوي على سطح المعدن أو سبائكه.

يتم التأثير على المادة بالتيار في هذه الحالة باستخدام تبريد الماء. في درجات الحرارة المنخفضة ، بسبب الإجهاد ، يتم تشكيل فيلم قوي وكثيف للغاية على سطح الألومنيوم. إذا تم تنفيذ الإجراء في درجات حرارة عالية ، فسيكون ذلك فضفاضًا جدًا. يحتاج الألمنيوم المعالج في مثل هذه البيئة إلى حماية إضافية من ملامسة الهواء (دهان).

عند استخدام هذه التقنية ، يتم أولاً إزالة الشحوم من المنتج في محلول حمض الأكساليك. ثم يتم غمس الألومنيوم أو السبائك في القلويات. بعد ذلك ، يتأثر المعدن بالتيار. في المرحلة النهائية ، إذا تم إجراء الأكسدة عند درجة حرارة عالية بدرجة كافية ، يتم صبغ المادة بشكل إضافي عن طريق الغمر في المحاليل الملحية ، ثم معالجتها بالبخار.

باستخدام LMB

تستخدم هذه الطريقة ، مثل الأكسدة ، لحماية الألمنيوم من الصدأ في كثير من الأحيان. يمكن طلاء هذه المواد بطريقة جافة أو رطبة أو مسحوق. في الحالة الأولى ، يتم معالجة الألمنيوم أولاً بتركيبة تحتوي على الزنك والسترونشيوم. علاوة على ذلك ، يتم تطبيق LKM نفسه على المعدن.

عند استخدام طريقة المسحوق ، يتم إزالة الشحوم من سطح العمل مسبقًا عن طريق الغمر في المحاليل القلوية أو الحمضية. علاوة على ذلك ، يتم تطبيق مركبات كرومات أو زركونيوم أو فوسفات أو تيتانيوم على المنتج.

استخدامعوازل

في كثير من الأحيان ، تصبح المعادن الأخرى منبهات لبدء عمليات التآكل في الألومنيوم وسبائكه. يحدث هذا عادةً عند التلامس المباشر مع المنتجات أو أجزائها. من أجل منع الألومنيوم من الصدأ ، يتم استخدام عوازل خاصة في هذه الحالة. يمكن صنع هذه الحشيات من المطاط والبارونيت والبيتومين. في هذه الحالة أيضًا ، يمكن استخدام الورنيش والدهانات. هناك طريقة أخرى لحماية الألمنيوم من التآكل عند ملامسته للمواد الأخرى وهي طلاء سطحه بالكادميوم.

من المهم بشكل خاص ضمان عزل أجزاء الألمنيوم في الآليات والتجمعات المختلفة عن الاتصال المباشر بالنحاس. من المعتقد أيضًا أنه لا يجب حماية الأجزاء المصنوعة من Al فقط من التلامس مع المعادن الأخرى. من حيث مقاومة التآكل ، الحديد هو أدنى بكثير من الألمنيوم ، مثل الفولاذ ، على سبيل المثال. لذلك ، غالبًا ما تكون هذه المعادن وبعض المعادن الأخرى محمية بطريقة خاصة. المواد مغطاة ببساطة بطبقة واقية من الألومنيوم. بالطبع ، يجب أيضًا حماية هذه المنتجات من ملامستها للنحاس أو معادن أخرى.