أكسدة الألومنيوم: هل يصدأ الألومنيوم؟

ما مدى مقاومة الألومنيوم للتآكل؟ هل الألومنيوم مقاوم للتآكل؟

بشكل عام، يتمتع الألومنيوم وسبائكه بمقاومة ممتازة للتآكل. يتمتع الألومنيوم في حالته الطبيعية، النقي تجاريًا أو الألومنيوم 1xxx، بأفضل مقاومة للتآكل، ولكن هذه الجودة تتعرض للخطر عند إضافة السبائك، وخاصة النحاس والحديد ولكن أيضًا المغنيسيوم أو الزنك. عناصر صناعة السبائك المستخدمة لتحقيق الخصائص المرغوبة لمعظم مجموعات سبائك الألومنيوم التجارية مذكورة أدناه.

تضاف هذه العناصر بنسب صغيرة لإعطاء المعدن الخصائص المطلوبة من قوة، ليونة، قابلية اللحام، قابلية التشغيل الآلي، مقاومة التآكل، وغيرها. نظرًا لوجود درجة معينة من إمكانية التنبؤ بتغيرات الخصائص بين مجموعات السبائك المختلفة، فإنها تُستخدم عادةً في أسواق مختلفة. لغرض هذه المدونة، سنناقش بشكل أساسي مقاومة التآكل، ولكن عند اتخاذ قرار بشأن سبيكة، لا ينبغي النظر في أي خصائص بمعزل عن غيرها.

ما هي العلاقة بين أكسدة الألومنيوم ومقاومة التآكل؟

ومن المفارقات أن أكسدة الألومنيوم هي جزء أساسي من مقاومته للتآكل. الألومنيوم لديه صلة عالية جدا بالأكسجين. عند تعرض سطح ألومنيوم جديد في وجود الهواء أو أي عامل مؤكسد آخر، فإنه يكوّن بسرعة طبقة رقيقة وصلبة من أكسيد الألومنيوم (أو الأكسيد المائي في الماء غير الراكد). إن أكسدة الألومنيوم هذه هي بالضبط ما يجعل الألومنيوم مقاومًا للتآكل.

هذا الفيلم خامل نسبيا كيميائيا. تعتمد مقاومة الألومنيوم للتآكل على عدم نشاط هذا الفيلم السطحي للألمنيوم أو الأكسيد المائي. عندما يذوب هذا الغشاء السطحي يحدث التآكل؛ عندما يعاني الفيلم من ضرر موضعي ولا يمكن أن يحدث الشفاء الذاتي، يتبع ذلك تآكل موضعي.

يكون هذا الغشاء السطحي مستقرًا بشكل عام في نطاق درجة الحموضة حوالي 4.5 إلى 8. ويمكن أن يظل الغشاء مستقرًا في حالات أخرى اعتمادًا على البيئة، على سبيل المثال، حمض النيتريك عند درجة الحموضة 0، أو حمض الأسيتيك الجليدي عند درجة الحموضة 3، أو الأمونيوم. هيدروكسيد عند درجة حموضة 13. يمكن إذابة طبقة الأكسيد في معظم الأحماض والقواعد القوية، وفي هذه الحالة سيكون تآكل الألومنيوم سريعًا.

كما هو الحال مع جميع العناصر المعمارية والهيكلية الشائعة، سوف يتآكل الألومنيوم في ظل ظروف معينة. من المرجح أن يحدث هذا عند اختيار السبيكة الخاطئة للمشاريع أو التطبيقات. للحصول على نتائج جيدة مع الألمنيوم، من الضروري معرفة ما يلي:

الظروف التي سيحدث فيها التآكل

الشكل الذي سيتخذه التآكل

معدل التآكل

أي تدابير وقائية يمكن اتخاذها

هل يصدأ الألومنيوم؟ هل الألومنيوم مقاوم للصدأ؟

الصدأ هو شكل من أشكال التآكل خاص بالحديد والصلب (لأنه يحتوي على الحديد). في الواقع، الصدأ هو الاسم الشائع لأكسيد الحديد، عندما يرتبط الحديد أو الفولاذ بالأكسجين ويخضع للأكسدة. ولذلك، الألومنيوم لا يمكن الصدأ.

هل تصدأ سبائك الألومنيوم؟

الألومنيوم وسبائكه مقاومة للتآكل. على الرغم من أن الألومنيوم يتمتع بالمرونة بشكل طبيعي، إلا أن مقاومته تقل مع إضافة المزيد من السبائك. مقاومة الألومنيوم للتآكل بسبب الأكسدة. عندما تتلامس أسطح الألومنيوم الجديدة مع الهواء أو العوامل المؤكسدة الأخرى، تتشكل طبقة رقيقة صلبة من أكسيد الألومنيوم، مما يحميها من التآكل. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن الألومنيوم ليس محصنًا تمامًا ضد التآكل ويمكن أن يتآكل في ظل ظروف معينة.

ما هي السبائك التي تتمتع بأفضل مقاومة للتآكل؟

1xxx

سبيكة 1100: الألومنيوم من الدرجة 1100 عبارة عن ألومنيوم نقي تجاريًا. يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل وهو شائع في الصناعات الكيميائية وتجهيز الأغذية. بخلاف ذلك، فهو معدن ناعم ومرن مع قابلية تشغيل ممتازة. ستجد سبيكة 1100 بشكل متكرر في التطبيقات التي تتطلب التشكيل. يمكن لحامه بأي طريقة، لكنه غير قابل للمعالجة بالحرارة.

3xxx

سبيكة 3003: سبيكة 3003 هي أكثر سبائك الألومنيوم شيوعًا. إنه ألومنيوم نقي من الدرجة التجارية مع زيادة في القوة بنسبة 20 بالمائة بفضل إضافة المنغنيز والنحاس. كما أنها تتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل، وقابلية التشغيل، ويمكن لحامها أو لحامها بالنحاس، أو سحبها أو غزلها.

5xxx

سبيكة 5052:تعتبر 5052 أيضًا سبيكة شائعة جدًا لأنها تتمتع بأعلى قوة مقارنة بأي من الدرجات غير القابلة للمعالجة بالحرارة. وهو شائع بشكل خاص في الأجواء البحرية والمياه المالحة بسبب مقاومته للتآكل. تتميز بقابلية تشغيل ممتازة ويمكن رسمها أو تشكيلها بسهولة إلى أشكال معقدة.

6xxx

سبيكة 6061:6061 هو أكثر السبائك القابلة للمعالجة بالحرارة تنوعًا، بما في ذلك مقاومة التآكل، وقابلية التشغيل عند التلدين، وقابلية اللحام. ستجد سبيكة 6061 في المنتجات والتطبيقات التي تتطلب مجموعة ثلاثية من المظهر الجيد، ومقاومة أفضل للتآكل، وقوة جيدة.

تُعرف السبائك 6063: 6063 عادةً بأنها سبيكة معمارية بسبب قوة الشد العالية والتشطيب الرائع وخصائص المقاومة العالية للتآكل. ستجد 6063 في الإعدادات والديكورات المعمارية الداخلية والخارجية. في كثير من الأحيان بأكسيد.

صناعة الطيران (2xxx و7xxx)

في صناعة الطيران، هناك حاجة إلى قوة عالية ومقاومة عالية للتآكل. لهذا السبب، تقتصر صناعة الطيران عمومًا على سلسلتي 2xxx و7xxx من الألومنيوم. نحن نتغلب على مقاومة التآكل المنخفضة لسبائك الألومنيوم في هذه السلسلة من خلال بطانات الكلاد المصنوعة من الألومنيوم النقي والمخلوطة بسبائك الألومنيوم الأقوى الموجودة تحتها. يمنح الألومنيوم النقي الطائرة مقاومة التآكل المطلوبة دون المساس بقوة الألومنيوم الهيكلي.

سبيكة 2011: سبيكة 2011، والمعروفة أيضًا باسم سبيكة التصنيع الحر (FMA)، معروفة بقوتها الميكانيكية العالية وتصنيعها الممتاز، ولهذا السبب تراها في أجزاء معقدة ومفصلة. إذا تم تشكيل هذه السبيكة بسرعة عالية، فسوف تنتج رقائق دقيقة، ولكن يمكن إزالتها بسهولة.

السبائك 2014: السبائك 2014 مصنوعة من النحاس وتتميز بقوة عالية جدًا وتصنيع ممتاز. ستجده في العديد من تطبيقات الطيران الهيكلية بسبب مقاومته العالية للتآكل.

السبائك 2024: يتم استخدام السبائك 2024 بشكل شائع جدًا بسبب مزيجها من القوة العالية والمقاومة الممتازة للتعب. ستجده أينما تتطلب المنتجات نسبة جيدة من القوة إلى الوزن. لكن مقاومتها للتآكل منخفضة إلى حد ما، لذلك غالبًا ما تراها إما بسطح مؤكسد (انظر أدناه) أو مع الكلاد.

سبيكة 7075: من بين جميع سبائك الألومنيوم، تعد 7075 واحدة من السبائك الأعلى قوة. مثل عام 2024، يتمتع بنسبة ممتازة من القوة إلى الوزن ويستخدم في الأجزاء التي ستتعرض لضغط عالٍ. يمكن تشكيل 7075 عند التلدين ومن ثم معالجته بالحرارة إذا لزم الأمر.

ما مدى سرعة حدوث أكسدة الألومنيوم؟

تحدث أكسدة الألومنيوم بشكل أسرع من أكسدة الفولاذ لأن الألومنيوم له صلة قوية بالأكسجين. عندما تتحد جميع ذرات الألومنيوم مع الأكسجين، تتوقف عملية الأكسدة.