خوردگی ورق آلومینیوم چه زمانی اتفاق می افتد؟ انواع و راهکارهای جلوگیری از آن

خوردگی ورق آلومینیوم از جمله مشکلاتی است که می تواند به سرعت ظاهر شده و ساختار و کارایی این ماده مقاوم را تحت تاثیر قرار دهد. علل مختلفی ممکن است باعث آغاز این فرآیند و تسریع آن شود، از عواملی مثل رطوبت و تغییرات دمایی گرفته تا تماس با مواد شیمیایی. اما سوال اینجاست که چه زمانی ورق آلومینیوم در معرض خوردگی قرار می گیرد و چند نوع خوردگی ورق آلومینیوم وجود دارد؟

با توجه به افزایش قیمت ورق آلومینیوم امروز، در این مقاله به بررسی مفهوم و انواع خوردگی که ممکن است ورق آلومینیوم را تهدید کند و راهکارهای جلوگیری از خوردگی آلومینیوم خواهیم پرداخت.

منظور از خوردگی ورق آلومینیوم چیست؟

خوردگی ورق آلومینیوم به معنای تجزیه و تخریب تدریجی این فلز در اثر واکنش های شیمیایی با محیط اطراف است که منجر به از دست رفتن خواص فیزیکی و شیمیایی آن می شود. با وجود تشکیل لایه نازک و چسبنده اکسید آلومینیوم بر سطح این فلز، که به طور طبیعی از آن در برابر خوردگی محافظت می کند، در شرایط محیطی با pH کمتر از ۳ یا بیشتر از ۹، این لایه محافظ حل شده و خوردگی به سرعت رخ می دهد.

انواع خوردگی ورق آلومینیوم

شناسایی انواع خوردگی ورق آلومینیوم کمک می کند تا نسبت به مواردی که می تواند موجب آسیب دیدگی و خوردگی این نوع ورق اطلاع داشته باشید. در ادامه با شناسایی انواع خوردگی ورق آلومینیوم همراه ما باشید.

خوردگی اتمسفری (جوی یا محیطی)

خوردگی اتمسفری زمانی رخ می دهد که آلومینیوم در معرض عناصر طبیعی مانند اکسیژن، رطوبت و آلاینده های جوی قرار گیرد. این نوع خوردگی به ویژه در محیط هایی با رطوبت بالا و حضور آلاینده هایی نظیر ترکیبات گوگردی و نمک ها تشدید می شود.

خوردگی گالوانیک آلومینیوم

خوردگی گالوانیک زمانی اتفاق می افتد که آلومینیوم با فلزی دیگر در حضور یک الکترولیت (مانند آب شور) در تماس باشد. در این حالت، فلز فعال تر (آلومینیوم) به عنوان آند عمل کرده و سریع تر دچار خوردگی می شود، در حالی که فلز نجیب تر (کاتد) محافظت می شود.

خوردگی حفره ای آلومینیوم

خوردگی حفره ای، نوعی خوردگی موضعی است که به صورت ایجاد حفره های کوچک و عمیق در سطح آلومینیوم ظاهر می شود. این نوع خوردگی معمولاً در محیط های حاوی یون های کلرید، مانند محیط های دریایی یا در تماس با مواد شیمیایی خاص، رخ می دهد.

خوردگی شیاری آلومینیوم

خوردگی شیاری نوعی خوردگی موضعی است که در نواحی شکاف یا درز، مانند اتصالات پیچ و مهره یا زیر واشرها، رخ می دهد. در این نواحی، تجمع رطوبت و کاهش تهویه منجر به کاهش غلظت اکسیژن و ایجاد اسید خورنده آلومینیوم می شود که شرایط مناسبی برای خوردگی فراهم می کند.

خوردگی مرز دانه ای آلومینیوم

خوردگی مرز دانه ای زمانی رخ می دهد که مناطق مرزیِ بین دانه های کریستالی آلومینیوم به دلیل تفکیک شیمیایی یا رسوب ترکیبات بین فلزی، نسبت به مناطق داخلی دانه ها، آندی تر شوند. این پدیده می تواند منجر به تضعیف ساختاری و کاهش استحکام مکانیکی آلیاژ شود.

خوردگی تورقی آلومینیوم

خوردگی تورقی یا لایه لایه شدن، نوعی خوردگی بین دانه ای است که در آن لایه های سطحی آلیاژ به صورت ورقه ورقه جدا می شوند. این نوع خوردگی ورق آلومینیوم معمولاً در آلیاژ هایی با ساختار لایه ای و در جهت نورد رخ می دهد و می تواند به کاهش ضخامت مؤثر و استحکام مکانیکی منجر شود.

خوردگی عمومی آلومینیوم

خوردگی عمومی، به تخریب یکنواخت سطح آلومینیوم در اثر واکنش با محیط اطراف اشاره دارد. اگرچه آلومینیوم به طور طبیعی با تشکیل لایه اکسید محافظ، در برابر خوردگی مقاوم است، اما همان طور که ذکر شد، محیط های بسیار اسیدی یا قلیایی با از بین بردن اکسید آلومینیوم، به شکل یکنواخت این فلز را دچار خوردگی می کنند.

خوردگی رسوبی آلومینیوم

خوردگی رسوبی زمانی رخ می دهد که رسوبات یا ذرات خارجی بر روی سطح آلومینیوم تجمع یافته و با ایجاد تفاوت های پتانسیل الکتروشیمیایی، نواحی موضعی آندی و کاتدی را تشکیل می‌دهند. این پدیده می تواند منجر به خوردگی موضعی و ایجاد حفره هایی در سطح آلومینیوم شود.

ترک خوردگی ناشی از خوردگی و تنش (SCC) آلومینیوم

ترک خوردگی ناشی از خوردگی و تنش (Stress Corrosion Cracking – SCC) زمانی در آلومینیوم رخ می دهد که تنش های کششی و محیط های خورنده به طور همزمان بر فلز تاثیر بگذارند. این پدیده به تشکیل ترک های ریز در ساختار فلز منجر می شود که با گذشت زمان و تحت تأثیر تنش ها، گسترش یافته و ممکن است به شکست ناگهانی و فاجعه بار منجر شود.

خوردگی سایشی آلومینیوم

خوردگی سایشی (Erosion Corrosion) در آلومینیوم زمانی رخ می دهد که فلز در معرض جریان های سریع سیال یا ذرات معلق قرار گیرد. این شرایط باعث سایش مکانیکی سطح و از بین رفتن لایه محافظ اکسیدی می شود که نتیجه آن افزایش نرخ خوردگی است. این نوع خوردگی معمولاً در پروانه های پمپ ها، لوله ها و سیستم های انتقال سیالات مشاهده می شود. به عبارت دیگر آلومینیوم ضد سایش نیست.

خوردگی خستگی آلومینیوم

خوردگی خستگی (Corrosion Fatigue) ترکیبی از تنش های سیکلی و محیط های خورنده است که به کاهش عمر خستگی آلومینیوم منجر می شود. در این حالت، ترک های ریز در سطح فلز، تحت تأثیر تنش های متناوب و محیط خورنده گسترش می یابند و در نهایت به شکست منجر می شوند.

خوردگی رشته ای یا فیلامنتی آلومینیوم

خوردگی فیلامنتی (Filiform Corrosion) نوعی خوردگی موضعی است که به صورت خطوط نازک و بلند زیر پوشش های آلی مانند رنگ یا لاک ظاهر می شود. این نوع خوردگی ورق آلومینیوم زمانی رخ می دهد که رطوبت به زیر پوشش نفوذ کرده و باعث تخریب لایه اکسیدی محافظ شود.

خوردگی ناشی از حملات میکروبیولوژیکی آلومینیوم

خوردگی میکروبیولوژیکی (Microbiologically Influenced Corrosion – MIC) در آلومینیوم، به واسطه فعالیت میکروارگانیسم ها در محیط های مرطوب و خورنده رخ می دهد. این میکروارگانیسم ها می توانند با تولید اسیدها یا ایجاد شرایط الکتروشیمیایی خاص، لایه اکسیدی محافظ آلومینیوم را تخریب کرده و باعث خوردگی شوند.

میزان مقاومت به خوردگی ورق آلومینیوم

بسیاری از افراد می پرسند که آیا آلومینیوم زنگ می زند؟ در پاسخ باید گفت که این فلز دچار رنگ زدگی (به معنای تغییر رنگ فلز در اکسیداسیون آهن) نمی شود. به عبارت دیگر زنگ زدن آلومینیوم معنا ندارد؛ اما این فلز می تواند در شرایط مختلف دچار خوردگی شود.

آلیاژهای مختلف این فلز رفتار متفاوتی را در برابر خوردگی نشان می دهند. در ادامه میزان مقاومت هر آلیاژ به خوردگی را بررسی می کنیم.

آلومینیوم سری 1000

این سری شامل آلیاژهایی با حداقل 99 درصد آلومینیوم خالص است. به دلیل خلوص بالا، این آلیاژها دارای مقاومت به خوردگی بسیار عالی هستند و در برابر عوامل جوی و محیط های شیمیایی مقاومت خوبی نشان می دهند. همچنین، رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی دارند. با این حال، استحکام مکانیکی آنها نسبتاً پایین است که کاربرد آن ها را به مواردی مانند بسته بندی های فویلی، اتصالات الکتریکی و سیم های جوشکاری محدود می کند.

آلومینیوم سری 3000

در این سری، عنصر اصلی آلیاژی منگنز است که حدود 1 تا 1.5 درصد از ترکیب را تشکیل می دهد. این آلیاژها نسبت به سری 1000 استحکام بالاتری دارند و مقاومت به خوردگی خوبی را ارائه می دهند. شکل پذیری مناسب و قابلیت جوش پذیری از دیگر ویژگی های این سری است. به دلیل این خصوصیات، از آلیاژهای سری 3000 در ساخت قوطی های مواد غذایی، رادیاتورهای وسایل نقلیه و تجهیزات صنایع شیمیایی استفاده می شود.

آلومینیوم سری 5000

این سری با افزودن منیزیم به آلومینیوم تولید می شود که منجر به افزایش استحکام و مقاومت به خوردگی می گردد. آلیاژهای سری 5000 به ویژه در محیط های دریایی و مرطوب عملکرد بسیار خوبی دارند و در برابر خوردگی مقاومت بالایی نشان می دهند. همچنین، جوش پذیری خوبی دارند و در دماهای پایین نیز خواص مکانیکی خود را حفظ می کنند. کاربردهای این سری شامل ساخت مخازن سوخت، بدنه کشتی ها و قطعات موشک است.

آلومینیوم سری 6000

آلیاژهای این سری حاوی منیزیم و سیلیکون هستند که ترکیب آن ها منجر به تشکیل سیلیکات منیزیم می شود. این ترکیب باعث ایجاد تعادلی بین استحکام، مقاومت به خوردگی و قابلیت ماشین کاری می شود. مقاومت به خوردگی این سری، در محیط های دریایی و صنعتی مناسب است و جوش پذیری خوبی نیز دارند. به دلیل این ویژگی ها، آلیاژهای سری 6000 در صنایع خودروسازی، ساخت پل ها و سازه های ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند.

در مجموع، انتخاب آلیاژ مناسب بستگی به شرایط محیطی و نیازهای مکانیکی دارد. برای کاربردهایی که مقاومت به خوردگی اهمیت بالایی دارد، آلیاژهای سری 1000 و 5000 گزینه های مناسبی هستند، در حالی که برای ترکیبی از استحکام و مقاومت به خوردگی، سری های 3000 و 6000 مناسب تر هستند.

روش های از بین بردن خوردگی ورق آلومینیوم

خوردگی ورق آلومینیوم می تواند به کاهش استحکام و کارایی این فلز منجر شود. برای جلوگیری از خوردگی ورق آلومینیوم، می توان از روش های زیر استفاده کرد.

انتخاب آلیاژ مناسب

انتخاب آلیاژ مناسب یکی از موثرترین راهها برای کاهش خوردگی ورق آلومینیوم است. برخی آلیاژهای آلومینیوم، به ویژه آن هایی که حاوی مس هستند، در محیط های خورنده مقاومت کمتری دارند. به عبارت دیگر، خوردگی آلومینیوم و مس رایج است.

در مقابل، آلیاژهای سری ۱۰۰۰ و ۳۰۰۰ مقاومت بهتری در برابر خوردگی نشان می دهند. بنابراین، با توجه به شرایط محیطی و کاربرد مورد نظر، انتخاب آلیاژ مناسب می تواند تاثیر بسزایی در کاهش خوردگی داشته باشد.

اصلاح خواص سطح

یکی از روش های مؤثر برای افزایش مقاومت آلومینیوم در برابر خوردگی، اصلاح سطح آن است. فرایندهایی مانند آندایزینگ (Anodizing) می توانند لایه اکسیدی طبیعی روی سطح آلومینیوم را تقویت کرده و ضخامت آن را افزایش دهند. این لایه اکسیدی تقویت شده، به عنوان یک سد محافظ عمل می کند و از تماس مستقیم فلز با عوامل خورنده جلوگیری می کند. همچنین، آندایزینگ می تواند ظاهر آلومینیوم را بهبود بخشد و خواص مکانیکی سطح را ارتقا دهد.

استفاده از پوشش های مقاوم

به کارگیری پوشش های محافظ مانند رنگ ، لاک یا پوشش های پودری می تواند از تماس مستقیم آلومینیوم با عوامل خورنده جلوگیری کند. این پوشش ها به عنوان یک سد فیزیکی عمل کرده و مانع از نفوذ رطوبت، اکسیژن و یون های خورنده به سطح فلز می شوند. انتخاب پوشش مناسب و اطمینان از اعمال یکنواخت و بدون نقص آن، نقش مهمی در افزایش مقاومت به خوردگی دارد.

عدم مجاورت با فلزات دیگر

قرارگیری آلومینیوم در تماس مستقیم با فلزات نجیب تر مانند مس یا فولاد ضد زنگ، می تواند منجر به خوردگی گالوانیک شود. برای جلوگیری از این نوع خوردگی، باید از تماس مستقیم آلومینیوم با این فلزات پرهیز کرد یا از مواد عایق بین آن ها استفاده نمود. به عنوان مثال، استفاده از واشرهای عایق یا پوشش های محافظ می تواند از وقوع خوردگی گالوانیک جلوگیری کند.

کنترل آب و هوا

نگهداری آلومینیوم در محیط هایی با شرایط آب و هوایی کنترل شده می تواند به کاهش خوردگی کمک کند. رطوبت بالا و دماهای شدید می توانند سرعت خوردگی را افزایش دهند. بنابراین، نگهداری آلومینیوم در محیط های خشک و با دمای معتدل، یا استفاده از سیستم های تهویه مناسب، می تواند موثر باشد. همچنین، در محیط های صنعتی یا دریایی که حاوی یون های خورنده مانند کلریدها هستند، کنترل شرایط محیطی اهمیت بیشتری پیدا می کند.

با به کارگیری این روش ها، می توان مقاومت آلومینیوم را در برابر خوردگی افزایش می دهد و طول عمر و کارایی آن را در کاربردهای مختلف بهبود بخشید.

اهمیت محافظت از آلومینیوم در برابر خوردگی

همان طور که قیمت آهن کیلویی بر لزوم مراقبت از فلز آهن در برابر خوردگی تاکید دارد، محافظت از آلومینیوم در برابر خوردگی هم به دلایل زیر اهمیت بالایی دارد.

• حفظ استحکام و دوام: خوردگی می تواند به تضعیف ساختار آلومینیوم منجر می شود و استحکام آن را کاهش دهد.
• جلوگیری از هزینه های اضافه: خوردگی ممکن است نیاز به تعمیرات یا تعویض قطعات را افزایش می دهد و هزینه های نگهداری را بالا ببرد.
• حفظ ظاهر و زیبایی: خوردگی می تواند به تغییر رنگ سطح آلومینیوم منجر شود و ظاهر آن را تخریب کند.
• اطمینان از ایمنی: در کاربردهای حساس، خوردگی می تواند به شکست ناگهانی و خطرات ایمنی منجر شود.
• افزایش طول عمر مفید: محافظت از خوردگی ورق آلومینیوم، طول عمر مفید آلومینیوم را افزایش می دهد و کارایی آن را در بلندمدت حفظ می کند.

جمع بندی

خوردگی ورق آلومینیوم به دلیل واکنش های شیمیایی با محیط اطراف رخ می دهد و می تواند باعث تخریب ساختاری و کاهش کارایی این فلز شود. لایه اکسید طبیعی آلومینیوم، از آن در برابر خوردگی محافظت می کند، اما در محیط های بسیار اسیدی یا قلیایی، این لایه از بین می رود و خوردگی تسریع می شود.

انواع خوردگی آلومینیوم شامل خوردگی اتمسفری، گالوانیک، حفره ای، شیاری، مرز دانه ای، تورقی، عمومی، رسوبی، ترک خوردگی تنشی، سایشی، خستگی، فیلامنتی و میکروبیولوژیکی است. هر یک از این انواع خوردگی در شرایط خاصی رخ می دهند و می توانند تاثیرات مخربی بر ساختار و مقاومت آلومینیوم داشته باشند.

مقاومت به خوردگی ورق آلومینیوم در آلیاژهای مختلف متفاوت است. آلیاژهای سری 1000 و 5000 مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند، در حالی که سری های 3000 و 6000 ترکیبی از استحکام و مقاومت به خوردگی را ارائه می دهند.

برای جلوگیری از خوردگی، روش هایی مانند انتخاب آلیاژ مناسب، آندایزینگ، استفاده از پوشش های محافظ، جلوگیری از تماس با فلزات دیگر و کنترل شرایط محیطی توصیه می شود. این اقدامات می توانند طول عمر و کارایی ورق آلومینیوم را افزایش دهند.

سوالات متداول