Som vi alla vet rostar metallprodukter med järn som huvudkomponent vanligtvis om inte ordentligt skyddad (utom rostfritt stål). Detta beror på att järnatomerna på metallytan kombineras med syre i luften för att producera järnoxid. Järnoxid verkar rödbrun, som är den vanliga rost, som visas i figuren nedan.
Anledningen till att rostfritt stål inte rostar är att dess kemiska sammansättning innehåller inte mindre än 10,5% krom. När rostfritt stål utsätts för luft eller vatten, kommer kromelementet att reagera med syre före järn och bilda ett mycket tätt passiveringsskikt och därigenom skydda den rostfria stålmatrisen från ytterligare oxidation och korrosion.
Faktum är att aluminium är detsamma som järn. Aluminium och dess legeringar kommer också att reagera med aluminiumatomer på deras yta och syre i luften för att producera aluminiumoxid, men färgen är grå eller mörkgrå, inte rost. Emellertid spelar denna aluminiumoxid samma funktion som kromoxid i rostfritt stål, och bildar ett skyddande skikt på metallytan för att förhindra ytterligare oxidation av den inre metallen, såsom visas i figuren nedan.
I praktiken har vi sett några ståldelar som rostar särskilt dåligt, och vissa till och med rostar igenom, som visas i figuren nedan, medan aluminium är sällsynt. Jag undrar om du har en fråga här: Varför kan aluminiumoxid och kromoxid bilda ett skyddande skikt, men järnoxid kan inte?
Faktum är att nyckeln här är om det bildade oxidskiktet är tätt eller inte. Om oxidskiktet är mycket tätt är det svårt för yttre frätande föreningar (såsom klorider, sulfider, etc.) att komma in i interiören för att korrodera nya metaller, så ytterligare korrosion kommer inte att inträffa. Följande figur är en jämförelse av aluminium- och järnoxider. Järnoxid är lös och porös, och det är lätt att skala av, medan aluminiumoxid är tät och passar tätt till underlaget.
Då uppstår frågan igen, varför är järnoxid inte tät och inte passande? Detta kräver mer djupgående kunskap om kemi och fysik för att förklara. På grund av komplexiteten i rostprincipen är det inte klart i en eller två meningar, men vi kan helt enkelt förklara det:
I själva verket, om luften är helt torr (utan fukt), är järnoxid (oavsett om Fe2O3 eller Fe3O4) också en stabil förening som inte orsakar skalning av ytan och ytterligare korrosion av den inre metallen. Det verkliga skälet för att rosten kommer att falla av och korrodera insidan är den hydratiserade järnoxid Fe2O3 · NH2O och järnhydroxid (FeO (OH) Fe (OH) 3), som är de viktigaste komponenterna i rosten vi ser i det dagliga livet. Efter att den hydratiserade järnhydroxiden kombineras med järn expanderar den i volym och är lätt att buka och spricka. Å andra sidan gör det också att det inte kan följa järnmatrisen och är lätt att skala av. När glaset avslöjar den nya metallen under kommer den att oxidera och rostas igen, och sedan kommer cykeln att upprepa tills alla metaller rostas och korroderas.
Under normala förhållanden kommer aluminiumoxid inte att reagera med vatten och kommer inte att "rostas" som järn, men det kommer att korrodera under vissa svåra förhållanden. Under starka syra eller starka alkaliförhållanden kommer till exempel nedbrytningshastigheten för oxidskiktet på ytan av aluminium att vara högre än dess genereringshastighet. För att undvika denna situation bör aluminium utan ytbehandling användas inom pH -intervallet 4,5 till 8,5.
En annan vanlig orsak till aluminiumkorrosion är elektrokemisk korrosion. När två olika metaller är nedsänkta i vatten bildas ett svagt batteri eller krets. Detta får elektroner att flyta mellan metallerna, vilket tappar de mer elektrokemiskt aktiva av de två metallerna. Aluminium har en högre elektrokemisk potential än de flesta andra metaller, såsom visas i figuren nedan. Därför, om en krets bildas mellan aluminium och mjukt stål eller rostfritt stål, kommer aluminium snabbt att korrodera.
Bild från Corrosion and Corrosion Prevention Handbook
Därför betyder det inte att aluminium inte är benägen att rost och korrosion, och ingen ytkorrosionsbehandling krävs. När aluminium riskerar korrosion är lämplig behandling fortfarande nödvändig, såsom anodisering, pulverbeläggning, isoleringsisolering etc.(文章来源: Imachanics 机械)
