Kāpēc 'rūsa' parādās uz alumīnija: patiesība par balto rūsu un melnajiem plankumiem

1. Ievads: nepareizs priekšstats par nerūsējošu alumīniju

Izplatīts uzskats, ka alumīnijs ir pilnībā izturīgs pret rūsu, padarot to par iecienītu materiālu āra konstrukcijām, automobiļu daļām un ikdienas aparatūrai. Atšķirībā no dzelzs un tērauda, ​​kur veidojas pārslaina sarkana rūsa, kas nepārtraukti grauj metāla matricu, tīrs alumīnijs dabiski veido plānu, blīvu, caurspīdīgu oksīda plēvi uz tās virsmas, kad tas tiek pakļauts gaisa iedarbībai. Šī pasīvā plēve efektīvi izolē iekšējo metālu no skābekļa un mitruma, piešķirot alumīnijam izcilu atmosfēras korozijas izturību. Tomēr daudzi lietotāji ir novērojuši acīmredzamas baltas pulverveida nogulsnes un neregulārus melnus plankumus uz alumīnija virsmām pēc ilgstošas ​​lietošanas vai uzglabāšanas. Šīs parādības būtībā ir alumīnija korozija, kas sagrauj mītu par 'bezrūsu' alumīniju. Lai atrisinātu šādus virsmas defektus, ir ļoti svarīgi izprast alumīnija baltās rūsas un melno plankumu veidošanās mehānismus, kā arī tos izraisošos vides un materiālu faktorus.

2. Zinātniskais pamatojums: kāpēc alumīnijs korodē

Alumīnija augstākās izturības pret koroziju galvenais iemesls ir tā spontānā pasivēšanas reakcija. Svaigs alumīnijs ātri reaģē ar skābekli gaisā, veidojot kompaktu alumīnija oksīda slāni, kura biezums ir tikai daži nanometri. Šī plēve ir stabila, cieši pielīp pie metāla pamatnes un novērš turpmāku oksidēšanos un eroziju. Tomēr šis aizsargājošais oksīda slānis nav neiznīcināms. Tas var tikt bojāts vai sadalīties īpašos skarbos apstākļos, tostarp pastāvīgs augsts mitrums, temperatūras maiņa, sāls erozija, skābju-bāzes piesārņojums un saskare ar atšķirīgiem metāliem. Kad aizsargplēve ir iznīcināta, atklātā svaigā alumīnija virsma tiks pakļauta nepārtrauktai elektroķīmiskai vai ķīmiskai korozijai, veidojot redzamu baltu rūsu un melnus plankumus uz virsmas.

3. Alumīnija baltās rūsas veidošanās mehānisms un raksturojums

Galvenie baltās rūsas cēloņi

Alumīnija baltā rūsa ir visizplatītākais alumīnija korozijas defekts, ko sauc arī par balto oksidāciju vai pulverveida koroziju. Tas galvenokārt notiek vidēs ar augstu mitruma līmeni, kur relatīvais mitrums pārsniedz 80%, vai biežas kondensācijas apstākļos. Lielas temperatūras atšķirības starp dienu un nakti izraisīs sīku ūdens pilienu kondensāciju uz alumīnija virsmas, veidojot nepārtrauktu ūdens plēvi, kas pārklāj aizsargājošo oksīda slāni. Ūdens plēve izšķīdina un iznīcina sākotnējo blīvo pasīvo plēvi, ļaujot skābeklim, ūdens tvaikiem un nelieliem piemaisījumiem gaisā reaģēt ar alumīnija substrātu.

Reakcijas galaprodukts ir hidratēts alumīnija oksīds un alumīnija hidroksīds, kas uz alumīnija virsmas parādās kā baltas, krītainas vai matētas pulverveida nogulsnes. Šāda veida korozija bieži rodas alumīnija izstrādājumu uzglabāšanas, transportēšanas un apkopes laikā, īpaši lietainā sezonā, piekrastes zonās un mitrā noliktavu vidē. Turklāt pēc apstrādes atlikušais tīrīšanas ūdens un nenoņemtais virsmas mitrums var izraisīt arī lokālu baltās rūsas veidošanos.

Baltās rūsas vizuālās un strukturālās iezīmes

Viegla balta rūsa parādās kā vāji balts dūmakains vai irdens pulveris, ko var viegli noslaucīt ar mīkstu drāniņu, bez redzamiem bojājumiem vai bedrēm uz apakšējās alumīnija virsmas. Mērena un spēcīga baltā rūsa uzkrājas spraugās un ieliektās vietās, veidojot biezas baltas garozas. Ilgstoša uzkrāšanās pakāpeniski izraisīs seklu punktveida koroziju uz alumīnija virsmas, samazinot virsmas līdzenumu un spīdumu, kā arī ietekmējot alumīnija izstrādājumu izskatu un kalpošanas laiku.

4. Alumīnija melno plankumu veidošanās mehānisms un raksturojums

Galvenie melno plankumu cēloņi

Atšķirībā no baltās rūsas, ko izraisa hidratācijas oksidēšanās, alumīnija melni plankumi galvenokārt rodas no lokālas smagas korozijas un vielu nogulsnēšanās. Primārie pamudinājumi ietver galvanisko koroziju, ko izraisa saskare ar atšķirīgiem metāliem, lokālu skābju-bāzes piesārņojumu, sāls jonu eroziju (piemēram, piekrastes hlorīda jonus un ceļu apledojuma sāli) un nepilnīgu virsmas pirmapstrādi. Kad alumīnijs mitrā vidē saskaras ar metāliem, piemēram, dzelzi, varu un nerūsējošo tēraudu, veidojas elektrolītiskā šūna, kuras elektrolīts ir virszemes ūdens plēve. Alumīnijs ar zemāku elektrodu potenciālu darbojas kā anods un tiek pakļauts paātrinātai šķīšanas korozijai.

Turklāt smērvielas, līmes atlikumi un rūpnieciskie piesārņotāji uz alumīnija virsmas izraisīs nevienmērīgu skābekļa sadalījumu, izraisot lokālu skābekļa deficīta koroziju. Korozijas produkti sajaucas ar sīkām metāla daļiņām, oglekļa piemaisījumiem un oksīda nogulsnēm, veidojot tumši pelēkus vai melnus plankumus. Nepareiza anodēšana vai pārklājuma apstrāde radīs arī nekonsekventu aizsargplēves biezumu, izraisot lokālu plēves bojājumu un melno punktu koroziju.

Melno plankumu vizuālās un strukturālās iezīmes

Alumīnija melnie plankumi lielākoties ir neregulāri lokalizēti plankumi vai sīkas, punktiem līdzīgas pēdas, kuras nevar viegli noslaucīt. Atšķirībā no vienmērīgā baltās rūsas pulverveida sadalījuma, melni plankumi ir nopietnāka lokalizēta korozija. Lielāko daļu melno plankumu zonu pavada smalks virsmas iedobums un raupjums. Pagarinot kalpošanas laiku, korozijas diapazons pakāpeniski paplašināsies, un padziļināsies lokālais urbums, galu galā ietekmējot alumīnija detaļu strukturālo stabilitāti.

5. Galvenās atšķirības starp balto rūsu un melnajiem plankumiem uz alumīnija

Lai gan gan baltā rūsa, gan melnie plankumi pieder pie alumīnija korozijas, tie būtiski atšķiras pēc veidošanās mehānisma, izskata un bīstamības pakāpes. Baltā rūsa galvenokārt ir vienmērīga virsmas hidratācijas oksidēšanās, ko izraisa augsts mitrums, ar vaļīgiem un noņemamiem korozijas produktiem un viegliem pamatnes bojājumiem. Melnie plankumi ir lokāla elektroķīmiskā korozija, ko izraisa atšķirīgs metāla kontakts, sāls piesārņojums un atlikušie piesārņotāji, ar stingriem un nenoņemamiem korozijas produktiem un viegli veidojamiem punktveida bojājumiem. Īsāk sakot, baltā rūsa galvenokārt ir virspusēja vides oksidācija, savukārt melnie plankumi ir destruktīva lokāla korozija, kas prasa mērķtiecīgu remontu.

6. Efektīvi profilakses un izņemšanas risinājumi

Ikdienas profilakses pasākumi

Visefektīvākais veids, kā izvairīties no alumīnija rūsas defektiem, ir bloķēt mitru un kodīgu vidi. Glabāšanas un transportēšanas laikā uzturiet vidi sausu ar relatīvo mitrumu zem 75%, izvairieties no pēkšņām temperatūras izmaiņām un kondensācijas, kā arī izolējiet alumīnija izstrādājumus no korozīvām gāzēm un sāls miglas. Lietojot ikdienā, izvairieties no alumīnija detaļu ilgstošas ​​saskares ar ūdeni, skābju bāzes šķidrumiem un sāli saturošām vielām. Izolējiet alumīniju no dažādiem metāliem ar blīvēm, lai novērstu galvanisko koroziju. Regulāra tīrīšana un virsmas apkope var saglabāt aizsargājošā oksīda slāņa integritāti.

Drošas esošo defektu noņemšanas metodes

Lai novērstu vieglu balto rūsu, lietotāji var notīrīt virsmu ar neitrālu mazgāšanas līdzekli vai cepamās sodas ūdens šķīdumu, lai noņemtu putekļus un vaļēju oksīda pulveri, pēc tam rūpīgi noslaukiet. Noturīgas baltās rūsas gadījumā var izmantot atšķaidītu balto etiķi vai citronu sulu vieglas skābes apstrādei, lai izšķīdinātu hidratētā oksīda slāni, kam seko neitralizācija ar cepamās sodas ūdeni un rūpīga skalošana un žāvēšana, lai izvairītos no sekundārās korozijas.

Melniem plankumiem un lokālai punktveida korozijai ieteicams izmantot profesionālus alumīnija pulēšanas līdzekļus vai īpašus metāla korozijas noņemšanas līdzekļus. Izvairieties no stiprām skābēm un stipriem sārmiem, kas korodē neskartu alumīnija pamatni. Pēc korozijas defektu noņemšanas uzklājiet vasku, hermētiķi vai aizsargpārklājumu, lai atjaunotu virsmas barjeru un novērstu atkārtotu koroziju.

7. Secinājums

Alumīnijs nav pilnīgi bez rūsas. Tā lieliskā izturība pret koroziju pastāv tikai sausā un stabilā atmosfēras vidē, kas balstās uz dabisko pasīvo oksīda plēvi. Tiklīdz aizsargplēvi ir sabojājis augsts mitrums, kondensāts, sāls migla, atšķirīgs metāla kontakts un ķīmiskais piesārņojums, alumīnijs radīs tipiskas korozijas parādības ar baltu rūsu un melniem plankumiem. Baltā rūsa ir virspusēja hidratācijas oksidācija, ko izraisa mitra vide, savukārt melnie plankumi ir destruktīva lokāla elektroķīmiskā korozija. Izpratne par to veidošanas principiem var palīdzēt lietotājiem veikt mērķtiecīgu profilaksi un zinātnisku apkopi, efektīvi pagarinot alumīnija izstrādājumu kalpošanas laiku un saglabājot to labo izskatu un konstrukcijas veiktspēju.