การกัดกร่อนของอะลูมิเนียมและโลหะผสม วิธีการต่อสู้และป้องกันอะลูมิเนียมจากการผุกร่อน

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-07 21:02

ถึงแม้อะลูมิเนียมจะเป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และเมื่อเทียบกับเหล็กธรรมดาจะมีราคาแพง แต่มนุษย์ก็นิยมใช้กันทั่วไป วัสดุที่ทนทานและน้ำหนักเบานี้สามารถใช้ได้ในชีวิตประจำวัน ในการก่อสร้าง และในการผลิต สูตรเคมีของอะลูมิเนียมในตารางธาตุมีลักษณะดังนี้: Al.

สึกหรอ

อลูมิเนียมขึ้นสนิมช้ามาก อย่างน้อยก็ไม่สามารถเปรียบเทียบเหล็กและเหล็กกล้าได้ในเรื่องนี้ ความต้านทานของอะลูมิเนียมต่อการกัดกร่อนนั้นอธิบายโดยหลักจากข้อเท็จจริงที่ว่าภายใต้สภาวะปกติ ฟิล์มป้องกันออกไซด์บางๆ ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของมัน ส่งผลให้กิจกรรมทางเคมีของอะลูมิเนียมลดลงอย่างรวดเร็ว

ปัจจัยที่มีผลต่อการต้านทานการเกิดสนิม

อลูมิเนียมทนทานต่อการกัดกร่อน แต่ในบางกรณี ยังสามารถเริ่มสลายตัวได้ค่อนข้างเร็วเนื่องจากการออกซิเดชัน สิ่งนี้มักเกิดขึ้นเมื่อฟิล์มเสียหายด้วยเหตุผลบางอย่างหรือไม่สามารถสร้างขึ้นได้

อลูมิเนียมมักจะสูญเสียการปกป้องภายนอกที่บางภายใต้อิทธิพลของกรดหรือด่าง ความเสียหายทางกลทั่วไปอาจทำให้ฟิล์มเสียหายได้เช่นกัน

ประเภทของการกัดกร่อน

หลังจากการทำลายของฟิล์ม Al และโลหะผสมของมันก็เริ่มที่จะเกิดสนิม นั่นคือ การทำลายตัวเอง เช่นเดียวกับโลหะอื่นๆ สิ่งนี้สามารถเปิดเผยอลูมิเนียมและการกัดกร่อน:

1. เคมี. ในกรณีนี้ การเกิดสนิมจะเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซโดยไม่มีน้ำ ในกรณีนี้ พื้นผิวของผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมจะถูกทำลายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งบริเวณ
2. ไฟฟ้าเคมี. การกัดกร่อนของอะลูมิเนียมในกรณีนี้เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ชื้น
3. แก๊ส. การกัดกร่อนประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่ออะลูมิเนียมสัมผัสโดยตรงกับก๊าซที่มีฤทธิ์รุนแรงทางเคมี

สมการการกัดกร่อนของอะลูมิเนียม (ออกซิเดชันของออกซิเจน) ในอากาศมีดังนี้: 4AI+3O₂=2AL₂O3_.

สูตรเคมีของฟิล์มป้องกันออกไซด์คือ AL₂O_3.

โลหะผสม

ทนทานต่อการกัดกร่อนมากที่สุดคืออะลูมิเนียมเชิงเทคนิค นั่นคือโลหะเกือบบริสุทธิ์ 90% น่าเสียดายที่โลหะผสมอลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมมากขึ้น เชื่อกันว่าสิ่งเจือปนแมกนีเซียมลดความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะนี้น้อยที่สุด และที่สำคัญที่สุดคือสิ่งสกปรกที่เป็นทองแดง

โลหะผสมMg-Al

วัสดุดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมก่อสร้าง อาหารและเคมี พวกเขายังมักใช้ในวิศวกรรมเครื่องกล เชื่อกันว่าวัสดุดังกล่าวเหมาะสำหรับการก่อสร้างโครงสร้างสัมผัสกับน้ำทะเล

ในกรณีที่แมกนีเซียมมีองค์ประกอบไม่เกิน 3% ของโลหะผสม ก็จะมีคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนเกือบเหมือนกันกับอะลูมิเนียมเชิงเทคนิค แมกนีเซียมในโลหะผสมดังกล่าวอยู่ในสารละลายที่เป็นของแข็ง และอยู่ในรูปของอนุภาค Al8Mg5 ที่กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเมทริกซ์

หากโลหะผสมมีโลหะนี้มากกว่า 3% อนุภาค Al8Mg5 จะเริ่มหลุดออกมาส่วนใหญ่ไม่ได้อยู่ภายในเมล็ดพืช แต่ตามขอบเขตของพวกมัน และในทางกลับกันก็ส่งผลเสียอย่างมากต่อคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนของวัสดุ นั่นคือผลิตภัณฑ์ทนต่อการเกิดสนิมได้น้อยกว่ามาก

แมกนีเซียมและโลหะผสมซิลิกอน

วัสดุดังกล่าวมักใช้ในงานวิศวกรรมและการก่อสร้าง Mg2Si ทำให้โลหะผสมของพันธุ์นี้แข็งแรงมาก บางครั้งทองแดงก็เป็นส่วนประกอบขององค์ประกอบดังกล่าวด้วย นอกจากนี้ยังนำเข้าสู่โลหะผสมเพื่อการชุบแข็ง อย่างไรก็ตาม ทองแดงถูกเติมลงในวัสดุดังกล่าวในปริมาณที่น้อยมาก มิฉะนั้น คุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนของโลหะผสมอลูมิเนียมอาจลดลงอย่างมาก การเกิดสนิมระหว่างผลึกในพวกมันเริ่มต้นขึ้นแล้วด้วยการเพิ่มทองแดงมากกว่า 0.5%

นอกจากนี้ ความอ่อนไหวต่อการกัดกร่อนของวัสดุดังกล่าวอาจเพิ่มขึ้นด้วยการเพิ่มปริมาณซิลิกอนที่รวมอยู่ในองค์ประกอบอย่างไม่ยุติธรรม สารนี้ถูกเติมลงในโลหะผสมอลูมิเนียม โดยปกติในสัดส่วนที่หลังจากการก่อตัวของ Mg2Si ไม่มีอะไรเหลืออยู่ ซิลิกอนในรูปแบบบริสุทธิ์มีวัสดุบางชนิดเท่านั้น

การกัดกร่อนของอะลูมิเนียมและโลหะผสมสังกะสี

อัลขึ้นสนิมช้ากว่าโลหะผสม สิ่งนี้ใช้กับวัสดุของกลุ่ม Al-Zn ด้วย โลหะผสมดังกล่าวเป็นที่ต้องการอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมอากาศยาน บางพันธุ์อาจมีทองแดง บางพันธุ์อาจไม่มี ในกรณีนี้ โลหะผสมประเภทแรกนั้นแน่นอนว่าทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า ในเรื่องนี้ วัสดุ Al-Zn เปรียบได้กับแมกนีเซียม-อลูมิเนียม

โลหะผสมของพันธุ์นี้ที่เติมด้วยทองแดงแสดงถึงความไม่เสถียรของการเกิดสนิม แต่ในขณะเดียวกัน พวกมันจะถูกทำลายเนื่องจากการกัดกร่อน แต่ก็ยังช้ากว่าที่ทำโดยใช้แมกนีเซียมและ Cu

วิธีป้องกันสนิมเบื้องต้น

แน่นอน อัตราการกัดกร่อนของอะลูมิเนียมและโลหะผสมของอะลูมิเนียมก็ลดลงได้เช่นกัน มีเพียงไม่กี่วิธีในการปกป้องวัสดุดังกล่าวจากการเกิดสนิม

ตัวอย่างเช่น เป็นไปได้ที่จะแยกโลหะนี้และโลหะผสมกับสิ่งแวดล้อมออกโดยการทาสีวัสดุทาสี นอกจากนี้ มักใช้วิธีเคมีไฟฟ้าเพื่อป้องกันอลูมิเนียมจากการเกิดสนิม ในกรณีนี้ วัสดุจะถูกเคลือบเพิ่มเติมด้วยชั้นของโลหะที่ใช้งานมากขึ้น

วิธีป้องกันอัลจากการเกิดสนิมอีกวิธีหนึ่งคือออกซิเดชันแรงดันสูง นอกจากนี้ยังสามารถใช้เทคนิคการเคลือบผงเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของอลูมิเนียม ใช้ป้องกันและกันสนิมแน่นอน

เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างไร

การใช้เทคนิคนี้ อะลูมิเนียมและโลหะผสมมักจะได้รับการปกป้องจากการกัดกร่อน ดำเนินการการเกิดออกซิเดชันภายใต้แรงดันไฟฟ้า 250 โวลต์ เมื่อใช้เทคนิคนี้ ฟิล์มออกไซด์ที่แรงจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของโลหะหรือโลหะผสม

อิทธิพลของวัสดุโดยกระแสในกรณีนี้จะดำเนินการโดยใช้น้ำหล่อเย็น ที่อุณหภูมิต่ำเนื่องจากความเครียด ฟิล์มบนพื้นผิวของอลูมิเนียมจะเกิดความแข็งแรงและหนาแน่นมาก หากทำตามขั้นตอนที่อุณหภูมิสูงจะค่อนข้างหลวม อลูมิเนียมที่แปรรูปในสภาพแวดล้อมดังกล่าวต้องการการปกป้องเพิ่มเติมจากการสัมผัสกับอากาศ (ภาพวาด)

เมื่อใช้เทคโนโลยีนี้ ผลิตภัณฑ์จะละลายในสารละลายของกรดออกซาลิกก่อน จากนั้นนำอะลูมิเนียมหรือโลหะผสมจุ่มลงในด่าง ถัดไป โลหะได้รับผลกระทบจากกระแส ในขั้นตอนสุดท้าย หากออกซิเดชั่นที่อุณหภูมิสูงเพียงพอ วัสดุจะถูกย้อมเพิ่มเติมโดยการแช่ในสารละลายเกลือ แล้วอบไอน้ำ

ใช้ LMB

วิธีนี้ก็เหมือนกับการออกซิเดชั่น ใช้สำหรับป้องกันอลูมิเนียมจากการเกิดสนิมค่อนข้างบ่อย วัสดุดังกล่าวสามารถทาสีด้วยวิธีแห้ง เปียก หรือเป็นผง ในกรณีแรก อลูมิเนียมจะได้รับการบำบัดด้วยองค์ประกอบที่ประกอบด้วยสังกะสีและสตรอนเทียม นอกจากนี้ LKM เองยังถูกนำไปใช้กับโลหะ

เมื่อใช้วิธีแบบผง พื้นผิวการทำงานจะถูกล้างไขมันล่วงหน้าด้วยการแช่ในสารละลายอัลคาไลน์หรือกรด นอกจากนี้ ยังใช้สารประกอบโครเมต เซอร์โคเนียม ฟอสเฟต หรือไททาเนียมกับผลิตภัณฑ์

ใช้ฉนวน

บ่อยครั้งมากที่โลหะอื่นๆ จะกลายเป็นตัวกระตุ้นสำหรับกระบวนการกัดกร่อนในอะลูมิเนียมและโลหะผสม ซึ่งมักเกิดขึ้นกับการสัมผัสโดยตรงของผลิตภัณฑ์หรือชิ้นส่วนของผลิตภัณฑ์ เพื่อป้องกันไม่ให้อลูมิเนียมเกิดสนิมในกรณีนี้จึงใช้ฉนวนพิเศษ ปะเก็นดังกล่าวสามารถทำจากยางพาราไนต์น้ำมันดิน ในกรณีนี้สามารถใช้น้ำยาเคลือบเงาและสีได้ อีกวิธีหนึ่งในการปกป้องอะลูมิเนียมจากการกัดกร่อนเมื่อสัมผัสกับวัสดุอื่นๆ คือการเคลือบแคดเมียมที่พื้นผิว

สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือต้องแน่ใจว่าชิ้นส่วนอะลูมิเนียมในกลไกและส่วนประกอบต่างๆ หุ้มฉนวนจากการสัมผัสกับทองแดงโดยตรง เชื่อกันว่าไม่เพียงแต่ชิ้นส่วนที่ทำจากอัลเท่านั้นที่ควรได้รับการปกป้องจากการสัมผัสกับโลหะอื่นๆ ในแง่ของความต้านทานการกัดกร่อน เหล็กนั้นด้อยกว่าอลูมิเนียมมาก เช่น เหล็กกล้า ดังนั้นโลหะดังกล่าวและอื่น ๆ บางชนิดจึงมักได้รับการปกป้องในลักษณะพิเศษ วัสดุถูกหุ้มด้วยชั้นอลูมิเนียมป้องกันอย่างเรียบง่าย แน่นอนว่าผลิตภัณฑ์ดังกล่าวจะต้องได้รับการปกป้องจากการสัมผัสกับทองแดงหรือโลหะอื่นๆ