อย่างที่เราทราบกันดีว่าผลิตภัณฑ์โลหะที่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบหลักมักจะเกิดสนิมหากไม่ได้รับการป้องกันอย่างเหมาะสม (ยกเว้นสแตนเลส) นี่เป็นเพราะอะตอมเหล็กบนพื้นผิวโลหะรวมกับออกซิเจนในอากาศเพื่อผลิตเหล็กออกไซด์ เหล็กออกไซด์ปรากฏเป็นสีน้ำตาลแดงซึ่งเป็นสนิมทั่วไปดังแสดงในรูปด้านล่าง
เหตุผลที่สแตนเลสไม่เป็นสนิมคือองค์ประกอบทางเคมีมีโครเมียมไม่น้อยกว่า 10.5% เมื่อสแตนเลสสัมผัสกับอากาศหรือน้ำองค์ประกอบโครเมียมจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนก่อนเหล็กและสร้างชั้น passivation หนาแน่นมากดังนั้นจึงปกป้องเมทริกซ์สแตนเลสจากการออกซิเดชั่นและการกัดกร่อนเพิ่มเติม
ในความเป็นจริงอลูมิเนียมเหมือนกับเหล็ก อลูมิเนียมและโลหะผสมของมันจะทำปฏิกิริยากับอะตอมอลูมิเนียมบนพื้นผิวและออกซิเจนในอากาศเพื่อผลิตอลูมิเนียมออกไซด์ แต่สีเป็นสีเทาหรือสีเทาเข้มไม่ใช่สนิม อย่างไรก็ตามอลูมิเนียมออกไซด์นี้มีฟังก์ชั่นเดียวกับโครเมียมออกไซด์ในสแตนเลสซึ่งเป็นชั้นป้องกันบนพื้นผิวโลหะเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของโลหะภายในเพิ่มเติมดังแสดงในรูปด้านล่าง
ในทางปฏิบัติเราได้เห็นชิ้นส่วนเหล็กบางส่วนที่เกิดขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่ดีและบางคนถึงกับเกิดสนิมผ่านดังแสดงในรูปด้านล่างในขณะที่อลูมิเนียมหายาก ฉันสงสัยว่าคุณมีคำถามที่นี่: ทำไมอลูมิเนียมออกไซด์และโครเมียมออกไซด์สามารถสร้างชั้นป้องกันได้ แต่เหล็กออกไซด์ไม่สามารถทำได้?
ในความเป็นจริงกุญแจสำคัญที่นี่คือว่าชั้นออกไซด์ที่เกิดขึ้นนั้นมีความหนาแน่นหรือไม่ หากชั้นออกไซด์มีความหนาแน่นสูงมันเป็นเรื่องยากสำหรับสารประกอบกัดกร่อนภายนอก (เช่นคลอไรด์ซัลไฟด์ ฯลฯ ) เพื่อเข้าสู่การตกแต่งภายในเพื่อกัดกร่อนโลหะใหม่ดังนั้นการกัดกร่อนจะไม่เกิดขึ้น รูปต่อไปนี้คือการเปรียบเทียบอลูมิเนียมและออกไซด์ของเหล็ก เหล็กออกไซด์นั้นหลวมและมีรูพรุนและง่ายต่อการลอกออกในขณะที่อลูมิเนียมออกไซด์มีความหนาแน่นและเข้ากับพื้นผิวอย่างแน่นหนา
จากนั้นคำถามก็เกิดขึ้นอีกครั้งทำไมเหล็กออกไซด์ถึงไม่หนาแน่นและไม่พอดี? สิ่งนี้ต้องใช้ความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับเคมีและฟิสิกส์เพื่ออธิบาย เนื่องจากความซับซ้อนของหลักการของสนิมจึงไม่ชัดเจนในหนึ่งหรือสองประโยค แต่เราสามารถอธิบายได้:
ในความเป็นจริงหากอากาศแห้งอย่างแน่นอน (ไม่มีความชื้น) เหล็กออกไซด์ (ไม่ว่าจะเป็น Fe2O3 หรือ Fe3O4) ก็เป็นสารประกอบที่เสถียรซึ่งจะไม่ทำให้เกิดการลอกของพื้นผิวและการกัดกร่อนของโลหะภายในต่อไป เหตุผลที่แท้จริงสำหรับการเกิดสนิมที่จะหลุดออกมาและกัดกร่อนด้านในคือเหล็กออกไซด์ไฮเดรต Fe2O3 · NH2O และเหล็กไฮดรอกไซด์ (FEO (OH) FE (OH) 3) ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของสนิมที่เราเห็นในชีวิตประจำวัน หลังจากไฮดรอกไซด์เหล็กไฮเดรตรวมกับเหล็กมันจะขยายตัวในปริมาณและง่ายต่อการนูนและแตก ในทางกลับกันมันยังทำให้ไม่สามารถยึดติดกับเมทริกซ์เหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพและง่ายต่อการลอกออก เมื่อแก้วเผยให้เห็นโลหะใหม่ที่อยู่ข้างใต้มันจะออกซิไดซ์และเกิดสนิมอีกครั้งจากนั้นวัฏจักรจะทำซ้ำจนกว่าโลหะทั้งหมดจะเกิดสนิมและสึกกร่อน
ภายใต้สภาวะปกติอลูมิเนียมออกไซด์จะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำและจะไม่ "เกิดสนิม" เหมือนเหล็ก แต่จะกัดกร่อนภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรง ตัวอย่างเช่นภายใต้สภาวะที่แข็งแกร่งหรือเป็นด่างที่แข็งแกร่งอัตราการสลายตัวของชั้นออกไซด์บนพื้นผิวของอลูมิเนียมจะสูงกว่าอัตราการสร้าง เพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์นี้อลูมิเนียมที่ไม่มีการรักษาพื้นผิวควรใช้ในช่วง pH 4.5 ถึง 8.5
อีกสาเหตุหนึ่งของการกัดกร่อนอลูมิเนียมคือการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า เมื่อโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันถูกแช่อยู่ในน้ำจะมีการเกิดแบตเตอรี่หรือวงจรที่อ่อนแอ สิ่งนี้ทำให้อิเล็กตรอนไหลระหว่างโลหะทำให้หมดไปการใช้งานทางเคมีไฟฟ้าของโลหะทั้งสอง อลูมิเนียมมีศักยภาพทางเคมีไฟฟ้าสูงกว่าโลหะอื่น ๆ ส่วนใหญ่ดังแสดงในรูปด้านล่าง ดังนั้นหากวงจรเกิดขึ้นระหว่างอลูมิเนียมและเหล็กกล้าอ่อนหรือสแตนเลสอลูมิเนียมจะกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว
ภาพจากคู่มือการป้องกันการกัดกร่อนและการกัดกร่อน
ดังนั้นจึงไม่ได้หมายความว่าอลูมิเนียมไม่ได้มีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมและการกัดกร่อนและไม่จำเป็นต้องมีการรักษาด้วยการต่อต้านการกัดกร่อนของพื้นผิว เมื่ออลูมิเนียมมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนการรักษาที่เหมาะสมยังคงเป็นสิ่งจำเป็นเช่นอะโนไดซ์การเคลือบผงการแยกฉนวน ฯลฯ(文章来源: imechanics 机械)
