آلومینیوم دومین فلز فراوان روی زمین است و حدود ۸ درصد از کل عناصر پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و برای ساخت انواع محصولات استفاده می‌شود. خوردگی هر فلز می‌تواند به طور قابل توجهی بر استحکام و عملکرد آن تأثیر بگذارد و در موارد شدید باعث آسیب ساختاری مانند ترک و شکستگی شود. در این مقاله، نگاهی عمیق به  رفتار خوردگی آلومینیوم خواهیم‌ داشت تا به درک انواع مختلف خوردگی که می‌تواند بر این فلز تأثیر بگذارد کمک کند. قیمت شمش آلومینیوم را در این لینک مشاهده نمایید.

خوردگی آلومینیوم

آلومینیوم در برابر زنگ‌زدگی مقاوم است، به این معنی که به دلیل اکسیداسیون ناشی از آهن و اکسیژن تجزیه نمی‌شود. زنگ‌زدگی فقط در آهن و سایر فلزات حاوی آهن رخ می‌دهد. آلومینیوم حاوی آهن نیست، بنابراین به طور طبیعی از زنگ‌زدگی محافظت می‌شود.

اگرچه آلومینیوم زنگ نمی‌زند، اما همچنان می‌تواند دچار خوردگی شود. برخی افراد تصور می‌کنند که زنگ‌زدگی و خوردگی یکسان هستند، اما این لزوما درست نیست. خوردگی به انحطاط شیمیایی فلز ناشی از عناصر محیطی اشاره دارد. در حالی که، زنگ به نوع خاصی از خوردگی اشاره دارد که در آن آهن از قرار گرفتن در معرض اکسیژن اکسید می‌شود. خوردگی آلومینیوم، تجزیه تدریجی مولکول‌های آلومینیوم به اکسیدهای آن است که خواص مکانیکی و شیمیایی آن را تحت تاثیر فرار می‌دهد.

به طور طبیعی، آلومینیوم یک فلز واکنش پذیر است، اما همچنین یک فلز غیرفعال است. این بدان معنی است که در حالی که آلومینیوم با اکسیژن و آب در محیط واکنش می‌دهد. ترکیب حاصل، لایه ای روی سطح تشکیل می‌دهد که از لایه زیرین در برابر خوردگی بیشتر محافظت می‌کند. این لایه اکسید غیر فعال به خوبی به سطح می‌چسبد و مانند فولاد ضد‌زنگ به راحتی پوسته پوسته نمی‌شود.

برخلاف فرآیندهایی مانند حکاکی لیزری، آنودایز آلومینیوم یا روشن کردن، خوردگی فرآیندی کند است و طی ماه‌ها یا سال‌ها رخ می‌دهد. انواع مختلفی از خوردگی وجود داشته که بر روی آلومینیوم و آلییاژهای آن تاثیر می‌گذارند. درک این روش‌های خوردگی اولین گام در اعمال اقدامات کنترلی برای کاهش یا جلوگیری کامل از وقوع آنهاست.

انواع خوردگی آلومینیوم

خوردگی اتمسفری (جوی یا محیطی)

رایج‌ترین شکل خوردگی آلومینیوم خوردگی اتمسفری یا محیطی است. این خوردگی در نتیجه قرار گرفتن در معرض عناصر طبیعی رخ می‌دهد. خوردگی اتمسفری به دلیل احتمال وقوع دربسیاری از مناطق، سهم بزرگی از آسیب‌های وارد شده بر آلومینیوم را دارد.
با توجه به اینکه برحسب منطقه جغرافیایی، میزان رطوبت محیط فرق می‌کند، برخی نواحی شاهد وقوع خوردگی بیشتری در آلومینیوم هستند. فاکتورهای محیطی که بر روی شدت خوردگی اتمسفری آلومینیوم تأثیر می‌گذارند، تغییر در جهت باد، دما و بارندگی است. غلظت و انواع آلاینده‌های موجود در هوا و نزدیکی به پهنه‌های آبی هم نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند.

خوردگی گالوانیکی

خوردگی گالوانیکی که به خوردگی دو فلزی نیز معروف است، زمانی اتفاق می‌افتد که آلومینیوم به صورت فیزیکی یا از طریق الکترولیت متصل به یک فلز نجیب باشد. فلز نجیب می‌تواند هر فلزی باشد که واکنش‌ پذیری کمتری نسبت به آلومینیوم دارد.

واکنش پذیری فلزات برحسب موقعیت آن در سری الکتروشیمیایی مشخص می‌شود. اگر فلزی که در کنار آلومینیوم قرار گرفته، از لحاظ موقعیتی، نسبت به آلومینیوم، در سری الکتروشیمیایی دورتر باشد، شدت خوردگی بیشتر خواهد شد به عنوان مثال، اگر آلومینیوم و برنج در تماس یا حتی نزدیک به یکدیگر باشند و در آب دریا قرار گیرند، یک سلول گالوانیکی تشکیل می‌شود. سپس قسمت آلومینیومی به عنوان آند (ترمینال مثبت) خورده می‌شود. این می‌تواند در قایق هایی که اتصالات برنجی ممکن است نزدیک به اتصالات آلومینیومی باشد در حالی که هر دو در آب دریا غوطه ور هستند، مشکل ساز باشد. الکترون‌ها از آلومینیوم به برنج از طریق آب دریا جریان می‌یابند.

این نوع سلول گالوانیکی ممکن است به طور ناخواسته در سایر محیط های خدماتی تشکیل شده و منجر به خوردگی گالوانیکی شود. خوردگی گالوانیکی می‌تواند بسیار سریعتر از خوردگی اتمسفر معمولی باشد.

خوردگی حفره ای

این خوردگی یک پدیده خوردگی سطحی فلز آلومینیوم است که با سوراخ‌های کوچک (pit) روی سطح مشخص می‌شود. معمولا این حفرات تاثیری بر استحکام محصول ندارند. بلکه یک موضوع زیبایی شناختی است اما اگر ظاهر سطح حیاتی باشد می‌تواند منجر به شکست شود.

خوردگی حفره‌ای معمولاً در مناطقی اتفاق می‌افتد که در هوا نمک وجود دارد، زیرا وجود آنیون‌های کلرید باعث به وجود آمدن آن می‌شوند. نمک‌های سولفات نیز می‌توانند تا حدودی باعث خوردگی حفره ای شوند. بدترین حالت این خوردگی در حضور نمک های قلیایی و اسیدی مشاهده می‌شود.

برای اینکه خوردگی حفره‌ای رخ دهد، پتانسیل استاندارد آلیاژ باید بالاتر از پتانسیل الکترولیت (محلول نمکی) باشد. در صورتی که سطح آلومینیوم حاوی نواقص و مشکلات در مرز دانه‌ و ذرات فاز دوم باشد، خوردگی حفره‌ای رخ خواهد داد.

خوردگی شیاری

خوردگی شیاری نوعی از خوردگی موضعی در فلزات است. همپوشانی مواد یا اشتباهات ناخواسته طراحی می تواند منجر به ایجاد شکاف شود. در نتیجه، تجمع آب در این نواحی منجر به خوردگی شیاری می‌شود. حتی یک شکاف کوچک بین پیچ و سازه برای شروع این نوع خوردگی کافی است.

با گذر زمان، آلومینیوم از سطح فلز حل شده و در آب رسوب می‌کند. آلومینیوم آنیونی تشکیل شده، مولکولهای اکسیژن هوا و یونهای هیدروکسید را از الکترولیت به سمت خود جذب کرده و تشکیل آلومینیوم هیدروکسید می‌دهد. این کاهش اکسیژن باعث اسیدی شدن شکاف در حضور کلریدها می‌شود که سرعت خوردگی را تسریع می‌کند.

خوردگی بین دانه ای یا خوردگی مرزدانه ای

وقتی صحبت از آلومینیوم می‌شود، مرز دانه ها از نظر الکتروشیمیایی در مقایسه با ریزساختار آلیاژ متفاوت است و همین موضوع باعث ایجاد یک پتانسیل الکتروشیمیایی بین این دو و تبادل الکترون ها می‌شود. بسته به نوع فرایندهای ترموشیمیایی و ساختارهای فلزی، انواع مختلفی از خوردگی مرز دانه‌ای وجود دارند. حتی مشخص شده که در آلیاژهای مختلف آلومینیوم هم شاهد انواع و درجات مختلفی از خوردگی مرز دانه‌ای هستیم. به عنوان مثال آلیاژهای آلومینیوم سری ۶۰۰۰ کمتر مستعد ایجاد این نوع خوردگی هستند.

مسیر آندی هم بسته به نوع سیستمهای آلیاژی متفاوت است. به عنوان مثال در آلیاژهای آلومینیوم سری ۲۰۰۰، مسیر آندی باریک و محدودی در دو طرف مرز دانه‌ وجود دارد، در حالی که در سری ۵۰۰۰، مسیر پیوسته‌ای در سرتاسر مرز دانه‌ به چشم می‌خورد. مشابه با خوردگی حفره‌ای، خوردگی مرز دانه‌ای هم در اثر یک حفره یا سوراخ کوچک ایجاد می‌شود با این تفاوت که سرعت پیشروی خوردگی در اطراف مرز دانه‌ بسیار بیشتر است. نکات مربوط به انتخاب آلیاژ آلومینیوم مناسب را در این لینک بخوانید.

خوردگی یکنواخت

این فرآیند شامل خوردگی به صورت یکنواخت در سرتاسر قطعه آلومینیومی است. این نوع خوردگی زمانی اتفاق می‌افتد که محصولات آلومینیومی دائما در تماس با محیط به شدت اسیدی باشند. همچنین ممکن است در حضور پتانسیل الکتروشیمیایی بالا در حالی که محصول در یک الکترولیت است رخ دهد. یک مثال معمولی زنگ زدگی صفحه آلومینیومی در محلول اسیدی است. در محلول‌های با pH بالا و پایین، لایه اکسید نیز ناپایدار است و از فلز زیرین محافظت نمی‌کند. ضخامت مواد کاهش می‌یابد و در نهایت کاملا حل می‌شود.

جلوگیری از خوردگی آلومینیوم

از آنجایی که آلومینیوم به راحتی با اکسیژن ترکیب می‌شود، کار کمی در مورد اکسیداسیون آلومینیوم می‌توان انجام داد. با این حال، خوردگی آلومینیوم می‌تواند یک مشکل جدی باشد. با شروع خوردگی، آلومینیوم ضعیف می‌شود. مانند زنگ‌زدگی، خوردگی نیز فلز را از بین می‌برد. این یک روند سریع نیست. بلکه ممکن است هفته‌ها، ماه‌ها یا حتی سال‌ها طول بکشد تا یک محصول آلومینیومی خورده‌ شود. با توجه به زمان کافی، مهم است که از خوردگی آلومینیوم جلوگیری شود.

مهم‌ترین راه‌ محافظت از آلومینیوم در برابر خوردگی، نگهداری آن در محیطی تحت کنترل آب و هوا است. خوردگی نتیجه عوامل محیطی مانند رطوبت است که باعث ایجاد یک واکنش شیمیایی در آلومینیوم می‌شود. در صورت امکان، محصول یا محصولات آلومینیومی خود را در محیطی تحت کنترل آب و هوا که در معرض باران، رطوبت یا سایر عناصر طبیعی نباشد، نگهداری کنید. همچنین می‌توان برای جلوگیری از خوردگی آلومینیوم موارد زیر را در نظر بگیرید:

• انتخاب آلیاژ صحیح
• اعمال یک پوشش محافظ
• به حداقل رساندن اثر خوردگی گالوانیکی

به طور کلی، سه نوع پوشش محافظ مناسب برای آلومینیوم وجود دارد:

• انواع رنگ‌ها
• پودر کت
• آندایز کردن

اگر در مورد خطر خوردگی گالوانیکی نگران هستید، توصیه می‌کنیم به دنبال رنگ یا پوشش پودری با مقاومت الکتریکی بالا باشید. آنودایز کردن نوعی اکسیداسیون سطحی است که به دلیل ایجاد روکش‌های جذاب مورد توجه قرار می‌گیرد، اما برای تولیدات بزرگ‌تر، مناسب نیست. آنودایز کردن آلومینیوم را در این لینک بخوانید.

در صورت اتخاذ رویکرد پوشش، فراموش نکنید که هر گونه آسیبی نیاز به توجه فوری دارد. همچنین، می‌توان برای محافظت در برابر خوردگی، روکش شفاف آلومینیومی اعمال کنید. پوشش شفاف شامل اعمال یک لایه محافظ بر روی سطح آلومینیوم است. برخی از محصولات آلومینیومی دارای یک لایه پوشش شفاف نامرئی هستند که از فلز در برابر محیط محافظت می‌کند. پس از آن، آلومینیوم هرگز در معرض محیط اطراف خود قرار نمی‌گیرد، بنابراین از آن در برابر خوردگی محافظت می‌کند.

جمع بندی

همانطور که گفته شد فلز آلومینیوم دومین فلز فروان روی زمین است و با توجه به فواید و مزیت‌های که دارد به صورت گسترده‌ای مورد استفاده قرار میگیرد. بنابراین محافظت و نگه داری از آن مهم است. اگرچه آلومینیوم به طور طبیعی از زنگ زدگی محافظت می‌شود، و مانند دیگر فلزات دچار زنگ‌زدگی نمی‌شود اما به دلیل عناصر محیطی، ممکن است خوردگی در آن رخ دهد. به همین دلیل دراین مقاله به انواع خوردگی در آلومینیوم و راه‌های مقابله با آن پرداخته شد.