Όπως όλοι γνωρίζουμε, τα μεταλλικά προϊόντα με σίδηρο ως κύριο συστατικό συνήθως σκουριάζουν αν δεν προστατεύονται σωστά (εκτός από ανοξείδωτο χάλυβα). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα άτομα σιδήρου στην μεταλλική επιφάνεια συνδυάζονται με οξυγόνο στον αέρα για να παράγουν οξείδιο του σιδήρου. Το οξείδιο του σιδήρου εμφανίζεται κοκκινωπό καφέ, το οποίο είναι η κοινή σκουριά, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Ο λόγος για τον οποίο ο ανοξείδωτος χάλυβας δεν σκουριάζει είναι ότι η χημική του σύνθεση περιέχει τουλάχιστον 10,5% χρωμίου. Όταν ο ανοξείδωτος χάλυβας εκτίθεται σε αέρα ή νερό, το στοιχείο χρωμίου θα αντιδράσει με οξυγόνο πριν από το σίδηρο και θα σχηματίσει ένα πολύ πυκνό στρώμα παθητικοποίησης, προστατεύοντας έτσι τη μήτρα από ανοξείδωτο χάλυβα από περαιτέρω οξείδωση και διάβρωση.
Στην πραγματικότητα, το αλουμίνιο είναι το ίδιο με το σίδερο. Το αλουμίνιο και τα κράματά του θα αντιδράσουν επίσης με άτομα αλουμινίου στην επιφάνεια και οξυγόνο στον αέρα για να παράγουν οξείδιο του αργιλίου, αλλά το χρώμα είναι γκρι ή σκούρο γκρι, όχι σκουριά. Ωστόσο, αυτό το οξείδιο του αργιλίου παίζει την ίδια λειτουργία με το οξείδιο του χρωμίου σε ανοξείδωτο χάλυβα, σχηματίζοντας ένα προστατευτικό στρώμα στην μεταλλική επιφάνεια για να αποφευχθεί η περαιτέρω οξείδωση του εσωτερικού μετάλλου, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Στην πράξη, έχουμε δει κάποια χάλυβα να σκουριάζουν ιδιαίτερα άσχημα, και μερικοί ακόμη και να σκουριάζουν, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, ενώ το αλουμίνιο είναι σπάνιο. Αναρωτιέμαι αν έχετε μια ερώτηση εδώ: γιατί μπορεί το οξείδιο του αργιλίου και το οξείδιο του χρωμίου να σχηματίσουν ένα προστατευτικό στρώμα, αλλά το οξείδιο του σιδήρου δεν μπορεί;
Στην πραγματικότητα, το κλειδί εδώ είναι αν το σχηματισμένο στρώμα οξειδίου είναι πυκνό ή όχι. Εάν το στρώμα οξειδίου είναι πολύ πυκνό, είναι δύσκολο για τις εξωτερικές διαβρωτικές ενώσεις (όπως χλωρίδια, σουλφίδια κλπ.) Να εισέλθουν στο εσωτερικό για να διαβρωθούν νέα μέταλλα, επομένως δεν θα συμβεί περαιτέρω διάβρωση. Το ακόλουθο σχήμα είναι μια σύγκριση των οξειδίων αλουμινίου και σιδήρου. Το οξείδιο του σιδήρου είναι χαλαρό και πορώδες και είναι εύκολο να ξεφλουδίσει, ενώ το οξείδιο του αργιλίου είναι πυκνό και ταιριάζει σφιχτά στο υπόστρωμα.
Τότε τίθεται ξανά το ερώτημα, γιατί το οξείδιο του σιδήρου δεν είναι πυκνό και δεν ταιριάζει; Αυτό απαιτεί πιο εμπεριστατωμένη γνώση της χημείας και της φυσικής για να εξηγηθεί. Λόγω της πολυπλοκότητας της αρχής της σκουριάς, δεν είναι σαφές σε μία ή δύο προτάσεις, αλλά μπορούμε απλά να το εξηγήσουμε:
Στην πραγματικότητα, εάν ο αέρας είναι απολύτως ξηρός (χωρίς υγρασία), το οξείδιο του σιδήρου (αν Fe2O3 ή Fe3O4) είναι επίσης μια σταθερή ένωση που δεν θα προκαλέσει το ξεφλούδισμα της επιφάνειας και την περαιτέρω διάβρωση του εσωτερικού μετάλλου. Ο πραγματικός λόγος για να πέσει η σκουριά και να διαβρωθεί το εσωτερικό είναι το ενυδατωμένο οξείδιο του οξειδίου του σιδήρου Fe2O3 · NH2O και υδροξείδιο του σιδήρου (FeO (OH) Fe (OH) 3), τα οποία είναι τα κύρια συστατικά της σκουριάς που βλέπουμε στην καθημερινή ζωή. Αφού το ενυδατωμένο υδροξείδιο του σιδήρου συνδυάζεται με το σίδηρο, επεκτείνεται σε όγκο και είναι εύκολο να διογκωθεί και να σπάσει. Από την άλλη πλευρά, το καθιστά επίσης ανίκανο να τηρεί αποτελεσματικά τη σιδερένια μήτρα και είναι εύκολο να ξεφλουδίσει. Μόλις το γυαλί αποκαλύψει το νέο μέταλλο από κάτω, θα οξειδώσει και θα σκουριάσει ξανά, και στη συνέχεια ο κύκλος θα επαναληφθεί μέχρι όλα τα μέταλλα να σκουριασθούν και να διαβρωθούν.
Υπό κανονικές συνθήκες, το οξείδιο του αργιλίου δεν θα αντιδράσει με το νερό και δεν θα "σκουριά" όπως το σίδηρο, αλλά θα διαβρωθεί κάτω από κάποιες σκληρές συνθήκες. Για παράδειγμα, υπό ισχυρό οξύ ή ισχυρές αλκαλικές συνθήκες, ο ρυθμός αποσύνθεσης του στρώματος οξειδίου στην επιφάνεια του αλουμινίου θα είναι υψηλότερος από τον ρυθμό παραγωγής του. Προκειμένου να αποφευχθεί αυτή η κατάσταση, το αλουμίνιο χωρίς επιφανειακή επεξεργασία θα πρέπει να χρησιμοποιείται στην περιοχή pH από 4,5 έως 8,5.
Μια άλλη κοινή αιτία της διάβρωσης του αλουμινίου είναι η ηλεκτροχημική διάβρωση. Όταν δύο διαφορετικά μέταλλα βυθίζονται σε νερό, σχηματίζεται μια αδύναμη μπαταρία ή κύκλωμα. Αυτό προκαλεί τη ροή των ηλεκτρονίων μεταξύ των μετάλλων, εξαντλώντας το πιο ηλεκτροχημικά δραστικό των δύο μετάλλων. Το αλουμίνιο έχει υψηλότερο ηλεκτροχημικό δυναμικό από τα περισσότερα άλλα μέταλλα, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Επομένως, εάν σχηματίζεται ένα κύκλωμα μεταξύ αλουμινίου και ήπιου χάλυβα ή ανοξείδωτου χάλυβα, το αλουμίνιο θα διαβρωθεί γρήγορα.
Εικόνα από το εγχειρίδιο διάβρωσης και διάβρωσης
Επομένως, αυτό δεν σημαίνει ότι το αλουμίνιο δεν είναι επιρρεπές σε σκουριά και διάβρωση και δεν απαιτείται επιφανειακή θεραπεία κατά του διάβρου. Όταν το αλουμίνιο κινδυνεύει από τη διάβρωση, εξακολουθεί να απαιτείται κατάλληλη θεραπεία, όπως η ανοδίωση, η επικάλυψη σε σκόνη, η απομόνωση μόνωσης κ.λπ.(文章来源: Imechanics 机械)
