خوردگی پروفیل آلومینیوم چگونه رخ می دهد؟

خوردگی پروفیل آلومینیوم به معنای تجزیه سطح آلومینیوم است و می تواند به دلایل متفاوتی به وجود آید، مانند پایین بودن طبیعی مقاومت سطح آلومینیوم در برابر خوردگی. در این مقاله به انواع شایع خوردگی آلومینیوم و میزان مقاومت آن در برابر خوردگی می پردازیم.

آلومینیوم از پرمصرف ترین فلزات صنعتی است که به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه ای که دارد، در صنعت امروز جهان بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت تولید به روش های مختلف به همراه قیمت مناسب، آلومینیوم را به یک ماده ساختمانی ایده آل تبدیل کرده است. با این حال، این فلز نیز ضعف ها و محدودیت هایی دارد که هنگام استفاده باید مورد توجه قرار گیرد.

خوردگی پروفیل آلومینیوم

وقتی فلز آلومینیوم به طور خالص در برابر هوا قرار می گیرد، بلافاصله با یک لایه اکسید آلومینیومی پوشیده می شود. این لایه مشابه یک پوشش، مانع خوردگی آلومینیوم می گردد و در اکثر محیط ها نسبتا پایدار است.

اگر این لایه در اثر سائیدگی از بین برود، فلز دوباره لایه دیگری از اکسید آلومینیوم تولید می کند. ضخامت این لایه نازک طبیعی در حد 0.025 میکرون است، با این وجود به قدری از استحکام برخوردار است که مانع مؤثری در مقابل اغلب مواد خورنده محسوب می گردد.

به طور کلی می توان گفت که لایه محافظ، در محلول های یونی با PH بین 4.5 تا 8.5 پایدار است و فقط در اسیدها و بازهای قوی محلول می باشد. در مجموع آلیاژهای آلومینیوم در برابر برخی مواد شیمیایی خاص مثل کلر، آمونیوم و هیدرو اکسید باریم ضعیف و آسیب پدیر هستند و در برابر موادی چون لبنیات، روغن، محلول های شکر دار و آب حتی در درجات حرارت کاملا مقاوم هستند.

در صورتی که از ترکیب های مقاوم تر در برابر خوردگی استفاده شود، آلومینیوم ابتدا واکنش نشان میدهد اما با گذشت زمان و تشکیل لایه محافظ اکسیدی سرعت واکنش کاهش می یابد.

انواع خوردگی پروفیل آلومینیوم

رایج ترین خوردگی های آلومینیوم عبارتند از:

• خوردگی گالوانی: هرگاه الومینیوم در تماس مستقیم با فلزات نجیب مثل آهن باشد، این خوردگی روی می دهد.
• خوردگی سوراخ سوراخ: هرگاه آلومینیوم درآب و هوای بسیار شرجی قرار داشته باشد یا در مجاورت نمک باشد (معمولا در محیط آلوده ) روی می دهد.
• خوردگی پیتینگ: از رایج ترین آسیب ها در سطح الومینیوم و پروفیل آلومینیوم است.

 آلومینیوم و تاثیر خوردگی بر آن

 آلومینیوم بر حسب عناصر موجود در آلیاژ آن، مقاومت و حساسیت های متفاوتی را در برابر خوردگی داراست. اینکه برخی آلیاژها نسبت به سایر آلیاژها از مقاومت بیشتری در برابر خوردگی برخوردار هستند، به دلیل وجود دو عنصر آلومینیوم و منیزیم در ساخت آن  آلیاژ می باشد.

به طوری که این دسته از آلیاژ ها در برابر آب دریا و هوا بسیار مقاوم بوده و حداقل خوردگی آلومینیوم در ان حادث می شود. در نقطه مقابل آلیاژ های خانواده (AL-Mg)، دسته آلیاژ های دارای عنصر مس و روی هستند که بسیار ضعیف در برابر خوردگی ولیکن از سختی پذیری و استحکام مکانیکی بالایی برخوردارند.

مقاومت خوردگی آلومینیوم

مقاومت خوردگی الومینیوم به معنای آن است که به چه میزان آلومینیوم در برابر خوردگی مقاومت می کند.

در مقایسه با فلزات دیگر الومینیوم در برابر خورگی مقاومت بالایی دارد.

برای اطلاعات بیشتر مقاومت خوردگی الومینیوم در استاندارد ISO 9023  آمده است.

لایه اکسیدی، لایه محافظ طبیعی در برابر خوردگی

وقتی الومینیوم در مجاورت اکسیژن قرار می گیرد لایه ی اکسید شده سطحی به عنوان یک لایه محافظ سطحی عمل می کند و آن را در برابر انواع خوردگی ها در مدت زمان کوتاهی حفظ می کند.

در برخورد های فیزیکی سطح آلومینیوم که در مجاورت هوا قرار می گیرد سریعا با اکسیژن هوا واکنش می دهد و دوباره لایه اکسیدی شکل می گیرد.

اگر آلومینیوم در جایی قرار داشته باشد که دارای دمای متغیر نیست و مکان آن کاملا خشک باشد و به خوبی بسته بندی شده باشد، در این حالت رطوبت نمی تواند به فلز نفوذ کند، زیرا لایه اکسیدی از آن حفاظت می کند.

اسیدی بودن محیط نیز به میزان مقاومت لایه اکسیدی ربط دارد. این لایه در PH 4-9 حفظ می شود و اگر در محیط های بسیار اسیدی یا بسیار قلیایی قرار گیرند خوردگی بسیار شدیدی رخ میدهد.

مثلا الکل خوردگی چندانی را در بر ندارد، اما اسید قوی ای مانند فرمیک اسید باعث واکنش های شیمیایی متعددی بر روی فلز می شود.

خود فرآیند اکسید شدن سطح آلومینیوم نوعی خوردگی است، اما این خوردگی سبب افزایش مقاومت آلومینیوم می گردد. این فرآیند را آنودایز می نامند که در شرایط کاملا کنترل شده ای روی می دهد.

نکاتی در مورد خوردگی آلومینیوم

علی رغم این که آلومینیوم ماده ای بسیار بادوام محسوب می شود، محدودیت های خاص خود را دارد.

آلومینیوم به طور طبیعی در برابر خوردگی مقاوم است.

مقاومت پروفیل آلومینیوم در برابر خوردگی عامل محبوبیت آن در بسیاری از کاربردهای صنعتی و خانگی شده است. این خاصیت متعلق به خانواده بور است. به این ترتیب که این خانواده عنصری به سرعت اکسید می شوند تا در شرایط عادی بسیار بی اثر باشند.

آلومینیوم در شکل طبیعی و خالص خود بسیار واکنش پذیر است. با این حال، به محض قرار گرفتن در معرض هوا، سطح آن با اکسیژن واکنش داده و یک لایۀ اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) تشکیل می دهد. این لایه اکسید از فلز پایه در برابر واکنش های بعدی محافظت کرده و به حفظ دوام آن کمک می کند. لایۀ اکسید بسیار نازک است (حدود 2.5 نانومتر) و می توان آن را با خراش از بین برد. با این حال، در صورت خراش نیز فلز به سرعت با جو واکنش نشان می دهد و مجددا محافظت را از سر می گیرد.

آلومینیوم تحت برخی شرایط به سرعت دچار خوردگی می شود.

آلومینیوم بهترین انتخاب برای بسیاری از شرایط محیطی است. لایۀ اکسید موجود در سطح آن در بازه وسیعی از pH (4 تا 8.5) تحت تأثیر قرار نمی گیرد. علاوه بر این، این لایه می تواند خود را ترمیم کند. این ترمیم به ساختارهای آلومینیومی اجازه می دهد تا به عملکرد خود ادامه دهند، حتی اگر برای مدت کوتاهی در معرض محیط های تهاجمی قرار گیرند.

با این وجود، مواردی وجود دارد که در صورت عدم توجه، آلومینیوم در معرض خوردگی قرار می گیرد. این شرایط عبارتند از:

• شرایط اسیدی/قلیایی شدید (pH زیر 4 و بالاتر از 9)
• قرار گرفتن مداوم در معرض رطوبت
• فضاهای داخلی تهویه نشده و محصور
• محیط های دریایی
• شرایط مستعد خوردگی گالوانیک

آلومینیوم بهترین دوام را در محیط های دینامیک دارد.

دوام آلومینیوم در محیط های پویا (دینامیک) بی نظیر است. بسیاری از مواد عنوان مقاوم در برابر خوردگی را یدک می کشند، اما این مواد فقط در شرایط استاتیک می توانند پایدار بمانند. از طرف دیگر، آلومینیوم محدودیت های زیست محیطی کمی دارد. البته به شرطی که به لایه اکسیدی زمان کافی برای ترمیم اختصاص داده شود.

به عنوان مثال، یک سولۀ آلومینیومی در فضای باز حتی در معرض باران، برف و دمای بالا نیز در تمام طول سال کاملاً کار خواهد کرد تا زمانی که زمان لازم برای خشک شدن و بازسازی خود را داشته باشد. با این حال، اگر همان ساختار در محیط بسته و تهویه نشده یا در منطقه ای با قرار گرفتن در معرض رطوبت ثابت نگه داشته شود، ممکن است خوردگی ایجاد شود.

جمع بندی

وقتی صحبت از مواد مقاوم در برابر خوردگی می شود، آلومینیوم تنها انتخاب نیست. با این حال، تعداد کمی از مواد می توانند با قابلیت انعطاف پذیری مورد نیاز انسان مطابقت داشته باشند. خوردگی آلومینیوم در شرایط عادی معمولاً نگران کننده نیست، اما این فلز در یک سری محیط های خاص می تواند دچار خوردگی شود.

بنابراین برای مهندسان و طراحان بسیار مهم است که از محدودیت های آلومینیوم و شرایط خاصی که ممکن است تحت آن تخریب شود، آگاه شوند. این آگاهی سبب می شود با طراحی درست و عملیات های پیش از کاربرد بتوانند احتمال تخریب این فلز را تا حد زیادی کاهش دهند. در این مقاله به خوردگی پروفیل آلومینیوم و دلایل آن پرداختیم. امیدواریم این مطالب برای شما مفید واقع شوند.