Nagu me kõik teame, roostetakse metallitooted, mille põhikomponent on rauast, kui neid pole korralikult kaitstud (välja arvatud roostevaba teras). Selle põhjuseks on asjaolu, et metalli pinna rauaaatomid ühendavad õhus hapnikuga, et saada raudoksiidi. Raudoksiid on punakaspruun, mis on tavaline rooste, nagu on näidatud alloleval joonisel.
Roostevaba teras ei roosteta, et selle keemiline koostis sisaldab vähemalt 10,5% kroomi. Kui roostevaba teras puutub kokku õhu või veega, reageerib kroomielement hapnikuga enne rauda ja moodustab väga tiheda passiivsuskihi, kaitstes seeläbi roostevabast terasest maatriksit edasise oksüdeerimise ja korrosiooni eest.
Tegelikult on alumiinium sama kui raud. Alumiinium ja selle sulamid reageerivad ka alumiiniumist aatomitega nende pinnal ja hapnikus õhus, et saada alumiiniumoksiidi, kuid värv on hall või tumehall, mitte rooste. See alumiiniumoksiidil on aga sama funktsioon kui roostevabast terasest kroomioksiidi, moodustades metalli pinnale kaitsekihi, et vältida sisemetalli edasist oksüdeerumist, nagu on näidatud alloleval joonisel.
Praktikas oleme näinud mõnda terasest osa eriti halvasti ja mõned isegi roostetavad läbi, nagu on näidatud alloleval joonisel, samas kui alumiinium on haruldane. Huvitav, kas teil on siin küsimus: miks võivad alumiiniumoksiidi ja kroomiumoksiidi moodustada kaitsekihi, kuid raudoksiid ei saa?
Tegelikult on siin võti, kas moodustatud oksiidikiht on tihe või mitte. Kui oksiidikiht on väga tihe, on välistel söövitavatel ühenditel (näiteks kloriididel, sulfiididel jne) keeruline siseneda interjööri uute metallide söömiseks, nii et edasist korrosiooni ei toimu. Järgmine joonis on alumiiniumi ja raudoksiidide võrdlus. Raudoksiid on lahti ja poorne ning seda on lihtne maha koorida, alumiiniumoksiid aga tihe ja sobib tihedalt substraadi külge.
Siis tekib jälle küsimus, miks pole raudoksiid tihe ega sobilik? See nõuab selgitamiseks põhjalikke teadmisi keemia ja füüsika kohta. Rooste põhimõtte keerukuse tõttu pole see ühes või kahes lauses selge, kuid võime seda lihtsalt selgitada:
Tegelikult, kui õhk on absoluutselt kuiv (ilma niiskuseta), on raudoksiid (kas Fe2O3 või Fe3O4) ka stabiilne ühend, mis ei põhjusta pinna koorimist ja sisemetalli edasist korrosiooni. Rooste välja kukkumise ja sisemuse korrodeerumise tegelik põhjus on hüdreeritud raudoksiid Fe2O3 · NH2O ja raudne hüdroksiid (Feo (OH) Fe (OH) 3), mis on rooste peamised komponendid, mida me igapäevaelus näeme. Pärast seda, kui hüdreeritud raua hüdroksiid kombineerub rauaga, laieneb see mahuga ning seda on lihtne punnida ja praguneda. Teisest küljest ei suuda see ka rauamaatriksile tõhusalt kinni pidada ja seda on lihtne maha koorida. Kui klaas paljastab uue metalli selle all, oksüdeerub ja roostetab uuesti ning siis kordub tsükkel, kuni kõik metallid on roostetatud ja söövitatud.
Normaalsetes tingimustes ei reageeri alumiiniumoksiid veega ega "roosteta" nagu raud, vaid see söövitab mõnes karmides tingimustes. Näiteks on tugeva happe või tugeva leelise tingimustes oksiidikihi lagunemiskiirus alumiiniumi pinnal kõrgem kui selle genereerimiskiirus. Selle olukorra vältimiseks tuleks pH vahemikus 4,5 kuni 8,5 kasutada alumiiniumi ilma pinna töötlemiseta.
Teine alumiiniumist korrosiooni levinud põhjus on elektrokeemiline korrosioon. Kui vette on sukeldatud kaks erinevat metalli, moodustub nõrk aku või vooluring. See põhjustab metallide vahel elektronide voolamist, kahandades kahe metalli elektrokeemilisemalt aktiivsemat. Alumiiniumil on suurem elektrokeemiline potentsiaal kui enamikul teistel metallidel, nagu on näidatud alloleval joonisel. Seega, kui alumiiniumi või roostevaba terase vahel moodustub vooluring, söövitab alumiinium kiiresti.
Pilt korrosiooni ja korrosiooni ennetamise käsiraamatust
Seetõttu ei tähenda see, et alumiinium ei oleks rooste ja korrosiooni suhtes altid ning pinna korrosioonivastane töötlemine pole vaja. Kui alumiiniumil on korrosiooni oht, on endiselt vajalik töötlemine, näiteks anodeerimine, pulbervärv, isolatsiooni eraldamine jne.(文章来源: iMechanics 机械)
