هل يصدأ الألمنيوم؟ الأسباب والحلول

يعد الألومنيوم أحد أكثر المعادن استخدامًا في جميع الصناعات. نظرًا لاستخدامه في كل مكان، لكن السؤال الذي يطرح نفسه هو هل يصدأ الألومنيوم؟ ستساعدك هذه المقالة في معرفة ما إذا كان الألومنيوم يصدأ، وما هي أسباب ذلك، وكيف يمكننا تجنب هذه المشكلة.

هل يصدأ الألمنيوم؟

عندما يتفاعل الحديد مع الأكسجين والماء في البيئة، يتكون الصدأ. ولأن الألومنيوم لا يحتوي على الحديد، فإنه لا يصدأ ولكنه يتآكل في بعض البيئات.

هل الألمنيوم المصبوب يصدأ؟

لا، نظرًا لنقص الحديد، لا يصدأ الألومنيوم. الألومنيوم شديد التفاعل ويتفاعل مع الأكسجين ويشكل طبقة واقية على نفسه.

هل يصدأ الألومنيوم المؤكسد؟

يتم إجراء الأكسدة الأنودية من خلال عملية كهروكيميائية للحماية الإضافية ضد التآكل. وبالتالي، فإن الألومنيوم المؤكسد لا يصدأ.

هل الألومنيوم مفيد للأثاث الخارجي؟

يعد الألومنيوم خيارًا ممتازًا للأثاث الخارجي. فهو معدن متين ورخيص الثمن. ولا يحتاج الألومنيوم إلى أي عناصر إضافية لمقاومة التآكل. كما أن طبقته الواقية الطبيعية تجعله قابلاً للاستخدام لفترة أطول.

هل يمكن للألمنيوم أن يصدأ في الماء؟

لا يصدأ الألومنيوم في الماء العادي، ولكن في الظروف القاسية مثل المياه المالحة أو البيئات الغنية بالكلوريد، يتآكل الألومنيوم.

هل يتأكسد الألومنيوم؟

يشكل الألومنيوم طبقة واقية من أكسيد الألومنيوم ( Al₂O₃ _{) من} خلال الأكسدة. وعندما يتعرض للهواء، يتفاعل مع الأكسجين.

ما مدى سرعة أكسدة الألومنيوم؟

تستغرق عملية الأكسدة من ميلي ثانية إلى ثوانٍ فقط لتشكيل طبقة نانومترية رقيقة.

عملية الأكسدة في الألومنيوم

يفقد الألومنيوم إلكترونات عند تعرضه للهواء. تتفاعل الإلكترونات مع الأكسجين وتشكل طبقة من _أكسيد الألومنيوم ( _Al₂O₃ ).

ما مدى تفاعل الألومنيوم؟

في السلسلة الجلفانية، يتفاعل المعدن ذو الجهد السالب الأكبر بسرعة أكبر. ووفقًا لهذه السلسلة، فإن الألومنيوم معدن شديد التفاعل.

هل الألومنيوم يتآكل؟

نعم، يتآكل فقط عند تعرضه لبيئات قاسية مثل درجات الحرارة المرتفعة والمياه المالحة وما إلى ذلك.

الفرق بين الصدأ والتآكل

الصدأ هو عملية طبيعية يتفاعل فيها الحديد مع الأكسجين ويشكل الصدأ. التآكل هو عملية كهروكيميائية تؤدي إلى تدهور المادة.

العوامل التي تسبب تآكل الألومنيوم

• العوامل البيئية

درجات حرارة عالية، وظروف غنية بالكلوريد، ومياه مالحة، ورطوبة عالية

• التآكل الجلفاني

عندما يلتقي الألومنيوم بمعدن ذي إمكانات كهربائية أكثر إيجابية مثل النحاس، فإنه يصبح أنودًا ويتعرض للأكسدة والتآكل.

طرق اختبار التآكل للألمنيوم

• تجربة بخاخ الملح

يتم تعريض عينة الألومنيوم لضباب من السيلان عند درجة حرارة 37 درجة مئوية ومستوى رطوبة معين. في النهاية يتم تحديد علامات التآكل.

• مطيافية المعاوقة الكهروكيميائية (EIS)

يتم غمر العينة في محلول كلوريد الصوديوم وتوصيلها بجهاز قياس الجهد الكهربي. يقوم جهاز قياس الجهد الكهربي هذا بتطبيق إشارة تيار متردد عبر مجموعة من الترددات. تساعد المعلومات حول مقاومة نقل الشحنة في تحديد مقاومة التآكل.

تكوين أكسيد الألومنيوم

عندما يتعرض الألومنيوم للهواء فإنه يتأكسد بسرعة، ويتفاعل مع الأكسجين ويشكل طبقة رقيقة من أكسيد الألومنيوم ولهذا السبب يتم استخدامه في مشاريع البناء على نطاق واسع.

كيف يحمي أكسيد الألومنيوم من الصدأ

الألومنيوم لا يصدأ، حيث تعمل طبقة أكسيد الألومنيوم الرقيقة على حماية الألومنيوم من التآكل.

ظاهرة التخاذل الذاتي

تُعرف عملية تكوين أكسيد الألومنيوم عن طريق الأكسدة بظاهرة التخميد الذاتي.

أنواع الألومنيوم ومقاومته للتآكل

الألومنيوم 3003

يعد المنغنيز عنصر السبائك الرئيسي في هذه السلسلة، حيث يعمل على تعزيز القوة ومقاومة التآكل.

الألومنيوم 5052

المنغنيز هو العنصر الرئيسي في السبائك، ويتميز بمقاومة عالية للتآكل ويُستخدم في التطبيقات البحرية.

6061 الألومنيوم

المنغنيز والسيليكون هما العنصران الرئيسيان في السبائك. يتمتعان بخواص ميكانيكية ممتازة ومقاومة للتآكل.

6063 الألومنيوم

تشتهر بقدرتها الممتازة على البثق، وتشطيب السطح الجيد، ومقاومتها الممتازة للتآكل.

7075 الألومنيوم

الألومنيوم عالي القوة بسبب عنصر سبائك الزنك. يتمتع بمقاومة عالية للتآكل ويُستخدم في التطبيقات الفضائية والعسكرية.

لماذا يعد الألومنيوم شائعًا للمشاريع

الألومنيوم أرخص من العديد من المعادن. فهو خفيف الوزن ومقاوم للتآكل وموصل جيد للكهرباء. كما يتمتع بقوة متوسطة ويمكن إعادة تدويره. كل هذه الخصائص تجعله شائعًا للمشاريع.

أنواع تآكل الألومنيوم

فيما يلي مناقشة لبعض أنواع التآكل الشائعة التي تهاجم الألومنيوم:

التآكل الجلفاني

عندما يستخدم الألومنيوم مع معادن أخرى أكثر نبلاً مثل إمكاناته الكهربائية العالية، يصبح الألومنيوم قطباً سالباً، ويتخلى عن إلكتروناته ويتأكسد.

تأليب التآكل

عندما يستخدم الألومنيوم في بيئات قاسية مثل البيئات الغنية بالكلوريد، فإن الكلوريدات تخترق طبقة الأكسيد. ويؤدي هذا الاختراق إلى تكوين حفر موضعية. وفي هذا النوع، تتشكل حفر صغيرة على السطح.

كيف يؤثر التآكل على الألومنيوم

 تؤدي الحفر الصغيرة على السطح إلى تدهور سطح المادة مما يؤدي إلى فشلها بسبب انخفاض القوة.

كيفية منع تآكل الألومنيوم

هناك العديد من الطرق التي يمكننا من خلالها التحكم في معدل التآكل مثل الطلاءات الواقية والحماية الكاثودية وما إلى ذلك. تعمل هذه الطرق على إنشاء حواجز بين البيئة والألمنيوم ومنع التآكل.

الطلاءات الواقية للألمنيوم

تتوفر العديد من الطلاءات لمنع التآكل، وسيتم مناقشة بعضها أدناه:

أنودة الألومنيوم

في عملية الأنودة، تُغمر عينة الألومنيوم في محلول إلكتروليتي من حمض _{الكبريتيك ،} ويُمرر تيار مستمر عبر المحلول. يصبح الألومنيوم مصعدًا، بينما يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ كمهبط. يتأكسد الألومنيوم، فتصبح الطبقة المتكونة طبيعيًا أكثر سمكًا ومسامية.

فوائد الأكسدة

تتضمن فوائد الأكسدة الأنودية مقاومة متزايدة للتآكل والعزل الكهربائي والاستقرار الحراري وزيادة الصلابة.

كيف تعمل الأكسدة الأنودية في منع التآكل

تعمل عملية الأكسدة على جعل الطبقة الطبيعية أكثر سمكًا. تعمل هذه الطبقة كحاجز بين الرطوبة وجزيئات الغبار وما إلى ذلك.

أنواع الأكسدة للألمنيوم

النوع الأول: يستخدم حمض الكروميك كمحلول إلكتروليت. ويستخدم هذا النوع من الطلاء في مجال الطيران والفضاء.

النوع الثاني: حمض الكبريتيك يستخدم كإلكتروليت، وهو النوع الأكثر شيوعا.

النوع الثالث: الأكسدة الصلبة التي تخلق طبقة أكسيد أكثر كثافة مما يزيد من مقاومة التآكل.

طلاء مسحوق لتعزيز المتانة

أثناء عملية طلاء المسحوق، يتم وضع مسحوق مواد الطلاء على السطح ثم يتم وضع العينة في الفرن وتجفيفها. هذا الطلاء يجعل الألومنيوم متينًا وأكثر متانة.

تلميع وتلميع الالمنيوم

يتم التلميع لجعل السطح أكثر نعومة ولمعانًا، كما يعمل التلميع على إزالة جزيئات الغبار والخدوش وما إلى ذلك.

يتم التنظيف بالفرشاة لإنشاء سطح غير لامع وغير عاكس.

التخميد الكيميائي للألمنيوم

يتم غمس عينة Al في الإلكتروليت لإزالة الملوثات لتعزيز طبقة الأكسيد الإضافية على سطح Al.

الفولاذ المقاوم للصدأ مقابل الألومنيوم لمقاومة التآكل

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع بسبب مقاومته العالية للتآكل مقارنة بالألمنيوم. وهو عبارة عن سبيكة عالية القوة مقارنة بالألمنيوم ويُستخدم في البيئات القاسية.

تفاعل الألومنيوم والصلب

يتفاعل الألومنيوم مع الأكسجين ويشكل طبقة واقية، وهو لا يتعرض إلا للتآكل. في حين أن الفولاذ قد يصدأ قبل التآكل بسبب وجود الحديد في تركيبته.

الأسئلة الشائعة

هل الألومنيوم يسبب التشويه؟

نعم، يتفاعل الألومنيوم مع الأكسجين، لكن هذه الطبقة رقيقة جدًا وتلتصق بالسطح بإحكام، ولا تؤثر على مظهر المادة.

هل ورق الألمنيوم يصدأ؟

لا، لا يصدأ بسبب عدم وجود عنصر الحديد في تركيبته.

لماذا لا يصدأ الألومنيوم مثل الفولاذ

يحتوي الفولاذ على Fe الذي يتفاعل مع الأكسجين ويسبب الصدأ. ولأن Al لا يحتوي على Fe، فهو لا يصدأ.

هل يصدأ هيكل الدراجة المصنوع من الألومنيوم؟

أي شيء مصنوع من الألومنيوم لا يمكن أن يصدأ، بل يمكن أن يتآكل فقط.