МУҚОВИМАТИ АЛЮМИНИЙ АЛАЙҲИ КОРРОЗИЯ

Зеҳни мо филизе аст, ки дар ашколи мухталиф истихроҷ мешавад ва бидуни шак ин шакл натиҷаи амалҳои мо дар зиндагист.

Анри Бергсон Илм дороии олӣ аст, аммо ҳеҷ дороие он қадар пойдор нест, ки дар сурати хароб будани зарфе, ки дар он нигаҳдорӣ мешавад, бидуни хароб шудан ва тағйири он нигаҳдорӣ шавад.

Мишел де Монтен

Коррозияи хӯлаҳои алюминий (Aluminium Alloys corrosion) маъмулан реаксияи кимиёвӣ ё электрохимиявии хӯлаҳои алюминийро бо муҳити атрофашон меноманд, ки боиси тағйирёбии хосиятҳои онҳо, зангзании хӯлаҳои алюминий мегардад. Алюминий филизи фаъол аст, аммо мо аз он фаъолияти зиёдеро намебинем, зеро дар сатҳи он ҳамеша қабати оксид ба вуҷуд меояд, ки хеле устувор ва часпак аст. Ин қабати оксид дар ҳарорати муҳити атроф наздики бетараф устувории хуб дорад ва сатҳи алюминийро ба истилоҳ ғайрифаъол месозад. Ин қабат аз ду қисм иборат аст, ки қабати поёнии хеле тунуки монеадор номида мешавад, ки ғафсии он аморфӣ аст, пас аз ин қабати тунук, қабати сутуншакл ба вуҷуд меояд, ки ба нармӣ иртибот дорад ва нармӣ ҳар қадар баланд бошад, ҳамон қадар қабати ғафс мешавад. Ин қабат мисли қабати поёнӣ зич нест, аммо як қабати ковокест, ки дар он чизҳо низ нишаста метавонанд. Умуман, ҳарчанд қабати оксидие, ки дар рӯйи алюминий ба вуҷуд меояд, устуворӣ ва муқовимати хуб дорад, агар он дар муҳити дорои камтар аз 3 ё зиёда аз 9 ҷойгир карда шавад, ин қабат ҳал мешавад ва зангзании шадид ба амал меояд. Аммо тибқи назари академик Иззатулло Ғаниев, металли мазкур аз соири онҳо ҷиҳати муқовимат бо раванди зангзанӣ бартарӣ дорад, чунки: “алюминий аз ҷиҳати татбиқ дар соҳаҳои гуногуни технология баъд аз пӯлод ҷои дувумро ишғол карда, хӯлаҳои он аз он сабаб арзиши хоса доранд, ки онҳо нисбат ба пӯлоди дорои қувваи баробар тақрибан се маротиба сабуктаранд ва ба зангзании баланд муқовимат доранд”.

Анодизатсия як раванди электрохимиявӣ мебошад, ки ба сатҳи металли ороишӣ, пойдор, ба зангзанӣ ва оксиди анодӣ тобовар аст. Гарчанде ки дигар металлҳои ранга, аз қабили магний ва титан низ метавонанд анод карда шаванд, аммо алюминий беҳтарин аст. Сохтори оксиди анодӣ аз субстрати алюминий сарчашма мегирад ва пурра аз оксиди алюминий иборат аст. Ин қабати оксиди алюминий мисли ранг ё пӯшиш офарида нашудааст, балки бо маводи асосӣ комилан муттаҳид шудааст ва аз ин рӯ мисли ранг намерезад. Ин қабат дорои сохтори ковок ва хеле ба тартиб оварда шудааст, ки ба равандҳои дуюмдараҷа, ба монанди рангкунӣ имкон медиҳад. Анодизатсия тавассути гудохтани алюминий дар ваннаи электролитии туршӣ ва аз он гузаштани ҷараёни барқ сурат мегирад. Дар дохили ваннаи электролитӣ катод гузошта шудааст ва алюминий ҳамчун анод баромад мекунад, аз ин рӯ, ионҳои оксиген аз маҳлули электролит ҷудо мешаванд ва бо атомҳои рӯйи алюминий пайваст мешаванд. Дар натиҷа, анодизатсия раванди оксидшавии хеле назоратшаванда мебошад, ки дар табиат ба таври худкор ва хеле суст ба амал меояд.

Ҳангоми зангзании чуқурӣ сӯрохиҳои хеле хурди рӯйи мавод фазои анодӣ ва фазои атроф ба фазои катодӣ табдил меёбанд. Анод электронҳоро гум мекунад ва занг мезанад, катод электронҳоро мегирад ва барқарор мешавад. Махсусан, агар мо дар хӯла оҳан дошта бошем, онҳо хислати байниметаллӣ ба вуҷуд меоранд, ки хусусияти катодӣ дорад ё агар мо дар хӯла зарраҳои боришоти фазаи дуюмдараҷа дошта бошем, махсусан мис, ки аксепторҳои электронӣ мебошанд, мобайни маводро мехӯранд ва дар он ҷо ионҳои хлор ҷамъ шуда, шиддатро зиёд мекунанд ва бо ҳамин навъи махлутшавӣ коррозия зиёд мешавад. Нобаробарӣ дар металлургӣ, ба монанди ҷамъ шудани элементҳои хўлаи дар як қисм, фарқияти потенсиалӣ, кафшер ва табдили сохтор ин намуди зангзаниро бадтар мекунад. Ҳамзамон, ин зангзании чоҳҳо метавонанд боиси тамаркузи стресс ва нуқтаи оғози тарқишҳои хастагӣ шаванд.

Ин намуди зангзанӣ ҳангоми якҷоя кардани ду металли маводи гуногун ба амал меояд. Аз сабаби истеъмоли зиёди алюминий дар саноат, ин раванди зангзанӣ метавонад аз сабаби набудани маводи дақиқ рӯй диҳад. Дар ин навъи зангзанӣ, ки хеле хатарнок аст, пас аз чанд вақт порча аз дарун хӯрда, пароканда мешавад. Ин зангзанӣ, ки аз ғани будани сарҳадҳои донаҳо дар элементҳои хӯла ва зангзании осонтари онҳо дар марзҳои донагӣ ба амал меояд, бештар дар хӯлаҳои алюминий рух медиҳад. Яке аз роҳҳои пешгирии ин намуди зангзанӣ пешгирии ҳаракати мис ва магний ба сарҳадҳои дона мебошад. Дар зангзании стресс дар самти перпендикуляр ба самти қувва тарқиш ба вуҷуд меояд ва дар сарҳади дона ҳаракат мекунад ва дар микроструктура он шакли барқро мегирад. Барои он ки ин намуди фишор ба амал ояд, хӯла бояд ҳассос бошад, муҳити он, ки дар он ҷойгир аст, бояд зангзананда бошад ва фишор бояд мавҷуд ва кашиш яке аз роҳҳои ҷилавгирӣ аз ин навъи зангзанӣ ин пиршавии хӯлаи дар коркарди гармӣ мебошад; то он даме, ки таҳшинҳо калон шаванд ва шиддат аз тор бартараф карда шавад. Бинобар пажӯҳиши академик Ғаниев, ҷиҳати иртиботи металлҳо ва дар алюминий ҳузур доштани се навъи онҳо метавон хулоса кард, ки ҳама металлҳое, ки кашф шудаанд, дар мадди аввал несткунандаи ҷисми биологии худ маҳсуб мешаванд: “Дар алюминий асосан се намуди аносири шимиёвӣ мавҷуд аст, ки оҳан, кремний ва мис мебошанд ва ҳар яке аз инҳо дар муқоиса бо алюминий дорои потенсиали баланди электроди табиӣ мебошанд”.

Коррозия истилоҳест, ки ба бад шудани металлҳо тавассути омезиши металл бо оксиген ва дигар моддаҳои кимиёвӣ дахл дорад. Зангзанӣ танҳо дар сурати оксидшавии оҳан ва хӯлаҳои оҳан дар ҳавои хушк ё нармӣ, ки маҳсули зангзании гидрати оҳан ё оксиди оҳан аст, истифода мешавад. Ба ин металлҳо металлҳои ишқори заминӣ дохил мешаванд, ки ҳангоми оксидшавӣ ҳаҷми қабати оксиди ҳосилшуда ковок буда, ба оксиген даромадан ба қабати оксид монеъ намешавад ва оксид ба металл намечаспад. Дар ҳарорати хеле паст оксидшавӣ ба таъхир меафтад ва оксиди дар ин ҳолат ҳосилшуда часпак мешавад. Алюминий филизи мулоим ва сабук аст, аммо қавӣ буда, намуди зоҳирии нуқра- хокистарранг ва қабати тунуки оксидшавӣ, ки аз таъсири ҳаво дар рӯйи он пайдо мешавад, аз зангзании минбаъда пешгирӣ мекунад. Вазни алюминий тақрибан сеяки пӯлод ё мисро ташкил медиҳад, он тағйирпазир, чандир ва ба осонӣ хам мешавад. Он инчунин хеле устувор ва ба зангзанӣ тобовар аст. Санҷиши зангзании хӯлаҳои алюминий тафтиш кардани табиати химиявии алюминийро талаб мекунад. Алюминий як металли фаъол аст, ки муқовимати он ба зангзанӣ аз пассиватсия бо қабати муҳофизатии рӯйизаминӣ вобаста аст. Дар маҳлулҳои обӣ, шароити термодинамикӣ, ки дар он қабат мерӯяд, одатан бо диаграммаи потенсиал ифода карда мешавад. Аксарияти хӯлаҳои алюминий ба зангзании атмосфераи табиӣ, оби ширин, оби шӯр, бисёр равғанҳо ва маводи кимиёвӣ, инчунин ғизо тобоваранд. Дар хунуккунакҳои фреон қубурҳои алюминий истифода мешуданд.

Хӯлаҳои силсилаи муқовимат ба зангзаниро дар оби тозаи баланд, оби табиӣ ва оби баҳр нишон медиҳанд.

Вақте ки ин хӯлаҳо бори аввал ба оби тозаи баланд дучор мешаванд, реаксияи ҳалим ба амал меояд, аммо бо гузашти вақт ва ташаккули қабати оксиди муҳофизатӣ суръати реаксия коҳиш меёбад. Хӯлаҳои алюминий ба аксари обҳои табиӣ муқовимати хуб нишон медиҳанд. Агар зангзанӣ ба амал ояд, он дар шакли чуқурӣ хоҳад буд. Ҷузъҳои асосии оби табиие, ки ба зангзании чоҳҳои алюминий оварда мерасонанд, мис, бикарбонат, хлорид, сулфат ва ионҳои оксиген мебошанд. Аксари хӯлаҳои алюминий ба зангзании атмосфера муқовимати аъло доранд. Агар қабати оксиди рӯйизаминӣ дар муҳити маҳлул ба монанди кислотаи фосфорӣ ё гидроксиди натрий, алюминий ҷойгир карда шавад, он яксон ва пайваста об мешавад. Алюминий ва хӯлаҳои он дар муқоиса бо дигар металлҳо, ба истиснои магний, анодӣ мебошанд. Дар муҳите, ки алюминий ба чуқурӣ дучор мешавад, алюминий бояд аз пайвастшавӣ бо металлҳои катодӣ пешгирӣ карда шавад. Намунаи машҳури зангзании галвании хӯлаҳои алюминий ҳангоми кор ин аст, ки онҳо бо пӯлод ё мис дар тамос бошанд ва ба муҳити намнок ва шӯр дучор шаванд. Ҳамчунин, истифодаи мис дар зарфҳои алюминий ва гармкунакҳое, ки дар системаҳои хунуккунии об истифода мешаванд, матлуб нест, зеро мавҷудияти чанд қисм дар як миллион мис дар оби воридотӣ эҳтимоли рахти алюминийро зиёд мекунад. Мавқеи алюминий дар силсилаи галванӣ, ки алюминий ва хӯлаҳои онро нисбат ба аксари металлҳо анодноктар мекунад, боиси он мегардад, ки ин металл ҳамчун анод қурбон карда шавад ва барои муҳофизати катодӣ аз хӯлаи асосӣ истифода шавад. Дар сурати мавҷуд набудани оксигени гудохташуда ё дигар реактивҳои катодӣ, алюминий чуқур намешавад, зеро он ба потенсиали чуқуршавӣ намерасад. Кавитатсия дар маҳлулҳои нейтралӣ одатан аз оксиген ба амал меояд. Суръати чоҳшавии алюминий аз рафтори поляризатсия вобаста аст. Мисли дигар металлҳои ғайрифаъол, зангзании алюминий дар диапазони ғайрифаъол метавонад чоҳҳо бошад. Коҳиши алюминий аз ин диапазон кам мешавад ва зангзанӣ яксон ба амал меояд. Коррозияи стресс дар хӯлаҳои алюминийи рехташуда одатан бо хӯлаҳое маҳдуд мешавад, ки миқдори зиёди элементҳои хӯлаи мис, магний, кремний доранд.

Хӯлаҳое, ки қувваи онҳоро тавассути кори хунук зиёд кардан мумкин аст, нисбат ба зангзании стресс эмин мебошанд. Коррозияи фишори хӯлаи алюминийи рехташуда дар табъ аз рӯйи ҳаҷм ва вақти татбиқи фишори кашиш ва инчунин самти татбиқи фишор муайян карда мешавад. Таъсири фишор дар самтҳои гуногун бо сохтори самти ғалладона, ки дар хӯлаҳои алюминийи рехташуда маъмул аст, ба вуҷуд меояд. Муқовимат, ки аз рӯйи миқдори фишори кашиш, ки барои эҷоди тарқиш зарур аст, чен карда мешавад, ҳадди баландтаринро ҳангоми фишори додашуда дар самти тулонӣ, ҳадди пасттарин дар самти кундалӣ ва дар дигар самтҳо миёна аст. Усули стандартии санҷиш барои муайян кардани ҳассосияти зангзании стресс дар хӯлаҳои алюминийи қувват мебошад. Ба қавли Изатулло Ғаниев, зангзании хуфравӣ, ки аз ҷониби Акимов Г.В. муқаррар гардид, раванди зангзании алюминийро дар дилхоҳ минтақа рад намекунад: “Таъсири омилҳои гуногун ба зангзании сила, ки дар он вақт аз ҷониби Г.В.Акимов муқаррар карда шуда буд, дар асарҳои минбаъдаи муаллифони ватанӣ ва хориҷӣ тасдиқ карда шудааст.

Бисёре аз гипотезаҳои охирин дар бораи механизми зангзании чоҳ идеяи ташаккули ҳуҷайраҳои микрогалваниро дар минтақаи оғози чоҳ рад намекунанд”.

Коррозия сатҳест, ки аз рӯи он зангзании маҳсулот оғоз шуда, паҳн мешавад. Ин зангзанӣ дар хӯлаҳои алюминий ва мис-никел мушоҳида мешавад. Ҳамла аз чоҳҳо бо он фарқ мекунад, ки он намуди қаҳваранг дорад ва одатан дар сарҳади донаҳо рух медиҳад. Ҳамлаҳои зангзанӣ ба пошхӯрӣ ва баъзан оббозии рӯйи он оварда мерасонанд. Анҷоми намуна ба анбори кортҳо шабоҳат дорад, ки баъзеи онҳо аз ҳам ҷудо карда шудаанд. Дар ҳарорати муайян маҳсулоти рехташудаи хӯлаҳои алюминий ба зангзании қабат дучор мешаванд, ки боиси пайдо шудани маҳсулоти ламинатӣ мегардад. Он дорои сохтори самтест, ки дар он тухмҳо дароз карда мешаванд. Ин зангзанӣ дар хӯлаҳои рехташудаи бо гармӣ коркарднашаванда хеле кам дида мешавад. Барои бартараф кардани ин мушкилот коркарди гармӣ ва хӯла кардан мумкин аст. Усули стандартии санҷиш барои муайян кардани ҳассосият ба зангзании байниқабатӣ, усули санҷиши таъмидӣ барои муайян кардани деламинатсия дар хӯлаҳои алюминий мебошад. Ин усули санҷиш барои рехтани маҳсулот ба монанди табақҳо, варақҳо, экструзияҳо ва чӯбкорӣ истифода мешавад.

Муқовимат ба зангзании байнигранулярӣ тавассути коркарди гармӣ ба даст оварда мешавад, ки боиси таҳшиншавии якхела дар дохили сохтори ғалладона ё маҳдуд кардани унсурҳои хӯлакунанда, ки боиси зангзании байнигранулаҳо мегардад, ба даст оварда мешавад. Коррозияи чуқуриҳои алюминийро дар оби тоза сарфи назар кардан мумкин аст. Дар оби шӯр зангзанӣ дар шакли чуқурӣ ба амал меояд ва суръати зангзанӣ паст аст. Алюминий ва хӯлаҳои он ба зангзанӣ, зарба ва абразиш ҳассос мебошанд. Хӯлаҳои алюминий, ба монанди аксари пӯлодҳо, ба зангзании хастагӣ каме муқовимат мекунанд. Коррозияи хастагии хӯлаҳои алюминий ба таври возеҳ интракристаллӣ аст ва аз вайроншавӣ дар натиҷаи зангзании стресс, ки одатан байни гранулҳо мебошад, фарқ мекунад. Коррозияи маҳаллии сатҳи алюминий боиси зиёд шудани фишор мегардад ва қувваи хастагӣ ва дар натиҷа мӯҳлати хастагиро хеле кам мекунад. Дар баъзе омехтаҳои об/гликол, ки ингибитори мувофиқ надоранд, зангзании якхела рух дода метавонад. Коррозияи маҳаллӣ аз шикастани қабати пассивӣ тавассути ионҳои хлорид оғоз мешавад. Бо истифода аз ингибиторҳо зангзании чуқурӣ ва чуқуриро пешгирӣ кардан мумкин аст.

Азбаски реаксияи катодӣ ионҳои гидроксидро ба вуҷуд меорад, ҷараёни ин хӯлаҳо набояд ба қадри кофӣ баланд бошад, ки маҳлулро ишкор карда, зангзании назаррасро ба вуҷуд оварад. Умуман, хӯлаҳои алюминийи дорои қувваташон баландтарин аз ҷиҳати зангзанӣ тобовартарин ҳисобида мешаванд. Ин махсусан барои хӯлаҳои дорои фоизи баланди мис ё руҳ дуруст аст. Аз тарафи дигар, муқовимат ба зангзании алюминийи соф хеле баланд аст. Пӯшидани алюминий яке аз роҳҳои баланд бардоштани муқовимат ба зангзании хӯлаи дорои қувваи баланд мебошад. Дар ин процесс ба сатхи хӯлаи дилхоҳ қабати алюминийи соф часпонида мешавад ва дар натиҷа маҷмӯи хосиятҳои дилхоҳ ба даст меояд. Ин усул махсусан барои маҳсулоти варақ мувофиқ аст. Истифодаи маснуоти спиртдор барои тобоварй ба зангзанй нагз ба рох монда шудааст. Хӯлаҳои алкалдӣ маҳсулоти таркибӣ мебошанд, ки дар он қабати тунуки хӯлаи алюминий (анодӣ), ки одатан 5- 10% ғафсии умумиро ташкил медиҳад, ба таври металлургӣ бо хӯлаи асосӣ (катод) пайваст карда мешавад, то қувва ва рӯйпӯши заруриро эҷод кунад, то муқовимати максималиро эҷод кунад. Коррозия махсусан бар зидди чуқурӣ интихоб мекунад. Фарқи потенсиалии байни хӯлаи асосӣ ва рӯйпӯш муҳофизати катодро барои ядро таъмин мекунад. Як рӯйпӯши маъмулан истифодашаванда хӯлаи 7072 мебошад, ки дорои 1% руҳ аст ва потенсиали ҳалли -0,96 В дорад, ки нисбат ба хӯлаҳои аслӣ ба монанди 3003 ва 6951 ҳадди аққал 100 мВ анодӣтар аст. Азбаски пӯшишҳо ба ядро анодӣ мебошанд, зангзании интихобии рӯйпӯш то интерфейси байни рӯйпӯш ва ядро ба амал меояд. Комбинатсияи муқаррарии маҳсулоти спиртӣ одатан дар барномаҳои гармидиҳӣ истифода мешавад. Маводҳои алюминий барои ҷойҳои кушод ба монанди биноҳо ба рангҳои ба зангзанӣ тобовар ниёз надоранд. Коррозияи атмосфера он қадар сахт нест, ки ба мустаҳкамии бино таъсир мерасонад. Ба ҳар ҳол, рангубори алюминӣ бештар бо мақсади ободонӣ сурат мегирад. Агар муқовимати табиии алюминий барои баъзе муҳитҳо кофӣ набошад, пас роҳҳои баланд бардоштани муқовимати он вуҷуд дорад. Баъзе аз ин усулҳо иборатанд аз: рӯйпӯш бо алюминий, анодизатсия ё электропластика, рӯйпӯши сахт ва муҳофизати катодӣ. Ғафсшавии қабати оксид ва рӯйпӯшҳои органикӣ дар ин усул барои муқовимати баланд ба зангзании қабати пӯшиш, ки фавран дар сатҳи алюминии нав бурида ба вуҷуд меояд, истифода мешавад. Тавре ки қаблан зикр гардид, ин қабат омили табиии муқовимат ба зангзании ин металл мебошад. Дозинг аслан як намуди ғафсшавии қабати оксиди то чанд ҳазор маротиба аз қабати оксиди табиӣ мебошад. Анодизатсия як усули электрикӣ мебошад, ки навъҳои гуногуни он асосан аз рӯйи маҳлул, ки дар он металл коркард мешавад ва ғафсии қабати оксиди ҳосилшуда фарқ мекунад.