Views: 222 May-akda: Carie Publish Time: 2025-07-23 Pinagmulan: Site
Menu ng nilalaman
● Panimula
● Pag -unawa sa kaagnasan ng aluminyo: mga mekanismo at hamon
>> Mga form ng kaagnasan ng aluminyo
>> Mga kadahilanan sa kapaligiran na nakakaapekto sa kaagnasan
● Ang agham sa likod ng pag -iwas sa kaagnasan ng kemikal
● Mahahalagang kemikal na hilaw na materyales sa pag -iwas sa kaagnasan ng aluminyo
● Mga coatings ng conversion at mga additives ng patong
>> Mga ahente ng pagkabit ng silane
>> Epoxy Resins
● Pagsulong sa polymer at 'berde ' corrosion inhibitors
>> Polyurethane at iba pang mga polymeric coatings
>> Organic na mga inhibitor ng kaagnasan
>> Nanotechnology at hybrid coatings
● Pinakamahusay na kasanayan sa application at kalidad na kontrol
● Visual AIDS ng mga paggamot sa kemikal at mga layer ng ibabaw
>> Mga aplikasyon ng arkitektura
● Hinaharap na mga hamon at prospect
● FAQ
>> 1. Ano ang pangunahing papel ng sodium hydroxide sa pag -iwas sa kaagnasan ng aluminyo?
>> 2. Bakit ginagamit ang phosphoric acid sa aluminyo anodizing?
>> 3. Paano pinapabuti ng mga ahente ng pagkabit ng silane ang paglaban sa kaagnasan?
>> 5. Maaari bang ganap na mapigilan ang kaagnasan ng aluminyo?
Ang aluminyo ay nakatayo sa mundo ng mga materyales dahil sa pagsasama nito ng magaan na timbang, mataas na lakas-to-weight ratio, at natural na paglaban sa kaagnasan. Gayunpaman, sa kabila ng mahusay na pagpasa sa ibabaw nito, ang kahinaan ng aluminyo sa mga agresibong kapaligiran, tulad ng mga dagat o pang -industriya na atmospheres, ay nangangailangan ng mga tiyak na interbensyon ng kemikal. Ang aktibong paggamit ng Ang mga kemikal na hilaw na materyales ay naging mahalaga sa pagpapalawak ng habang -buhay at pag -andar ng aluminyo sa hindi mabilang na mga aplikasyon ng pang -industriya - mula sa aerospace hanggang sa arkitektura.
Ang kakayahan ng aluminyo na natural na pigilan ang kaagnasan ay nagmumula sa mabilis na pagbuo ng isang manipis na layer ng oxide sa pagkakalantad sa hangin. Gayunpaman, ang natural na passivation na ito ay nagbibigay lamang ng katamtamang pagtutol, at sa ilalim ng ilang mga exposure sa kapaligiran, ang layer na ito ay maaaring masira o hindi sapat. Iyon ay kung saan ang mga kemikal na hilaw na materyales ay naglalaro, nagpapatibay sa pagtatanggol ng aluminyo at pag -unlock ng paggamit nito sa mga hinihingi na sektor.
Ang artikulong ito ay komprehensibong ginalugad ang mga mekanismo ng kaagnasan ng aluminyo, karaniwang mga banta sa iba't ibang mga kapaligiran, at, pinaka -mahalaga, ang nangungunang kemikal na hilaw na materyales at mga teknolohikal na proseso na ginagamit upang maiwasan o mapagaan ang kaagnasan. Kasabay nito, ang mga guhit at diagram ay biswal na naka -angkla ang pagiging kumplikado ng mga pakikipag -ugnay na kemikal na ito.
Ang aluminyo ay maaaring magdusa mula sa iba't ibang mga uri ng kaagnasan, ang pinakatanyag na pagkatao:
- Pitting Corrosion: Ang naisalokal na kaagnasan na nagreresulta sa mga maliliit na hukay, na madalas na na -trigger ng mga klorido.
- Crevice Corrosion: Nagaganap sa mga kalasag na lugar kung saan naroroon ang stagnant solution, pabilis ang pag -atake ng kemikal.
- Galvanic Corrosion: naganap kapag ang aluminyo ay nasa de -koryenteng pakikipag -ugnay sa isang mas marangal na metal sa pagkakaroon ng isang electrolyte.
- Uniform Corrosion: Isang mas pangkalahatan, pantay na ipinamamahagi na pag -atake sa ibabaw.
- Intergranular at Exfoliation Corrosion: Sumusulong sa mga hangganan ng butil, kung minsan ay nagiging sanhi ng pagtanggal ng materyal.
Ang mga form na ito ay naiimpluwensyahan ng mga kadahilanan ng microstructural ng mga haluang metal na aluminyo, kabilang ang pagkakaroon ng mga intermetallic phase at butil na hangganan ng butil, na lumilikha ng mga site na mas madaling kapitan ng pagsisimula ng kaagnasan.
Maraming mga katangian ng kapaligiran ang nagpapalala sa kaagnasan ng aluminyo:
- Mga ion ng Chloride: Masagana sa tubig sa dagat at de-icing salts, ang mga klorido ay partikular na agresibo, na binabasag ang proteksiyon na film na oxide at nagiging sanhi ng naisalokal na kaagnasan.
- Mga Kondisyon ng PH: Labis na acidic o alkalina na kapaligiran ay nagpapatatag sa layer ng oxide sa pamamagitan ng paglusaw ng kemikal. Ang aluminyo ay nagpapakita ng mahusay na pagtutol sa pagitan ng pH 4 at 8 ngunit naghihirap sa mga kondisyon sa labas ng saklaw na ito.
- temperatura: Ang mga nakataas na temperatura ay nagdaragdag ng mga rate ng reaksyon ng kemikal at maaaring mapabilis ang kaagnasan.
- Ang pagkakaroon ng iba pang mga metal: Ang pagkabit ng elektrikal sa pagitan ng aluminyo at metal tulad ng tanso o bakal sa pagkakaroon ng isang electrolyte ay maaaring mag -udyok sa kaagnasan ng galvanic.
- Mekanikal na Pinsala: Ang mga gasgas, abrasions, at stress ay maaaring makagambala o magpabagal sa layer ng oxide, nag -aanyaya sa kaagnasan.
Ang pag -iwas sa kaagnasan ng aluminyo gamit ang mga kemikal na hilaw na materyales ay nakasalalay sa pagprotekta o pagpapahusay ng natural na film ng oxide o paglikha ng bago, inhinyero na mga hadlang. Ang mga kemikal na ginagamot na aluminyo na ibabaw ay madalas na nagtatampok ng mas makapal, mas matindi ang mga layer ng oxide na hindi makakaya ng mabilis na pagkasira. Ang mga kemikal na paggamot na ito ay naglalayong:
- Pagandahin ang mga katangian ng layer ng oxide: mas makapal, mas compact, at adherent oxide films ay nagpapabagal sa pagsasabog ng ion at ibukod ang metal substrate.
- Alisin ang mga tagataguyod ng kaagnasan: Ang mga impurities o mga kontaminado na nagpapalawak ng kaagnasan ay tinanggal ang kemikal, pagpapabuti ng homogeneity sa ibabaw.
- Magbigay ng proteksyon ng hadlang: Ang mga coatings ay kumikilos bilang mga pisikal na kalasag na pumipigil sa kahalumigmigan, ions, at oxygen na maabot ang substrate.
- Magbigay ng electrochemical inhibition: ilang mga kemikal na adsorb sa ibabaw, hinaharangan ang mga reaksyon ng anodic o cathodic na kasangkot sa kaagnasan.
Ginamit pangunahin sa mga yugto ng paghahanda sa ibabaw ng aluminyo, ang sodium hydroxide ay isang malakas na ahente ng alkalina na etches aluminyo, pag -alis ng mga layer ng oxide at mga kontaminadong ibabaw.
- Mekanismo: Kapag ang aluminyo ay ginagamot sa NaOH, tumugon ito upang mabuo ang natutunaw na mga kumplikadong aluminate, epektibong paglilinis at pag -roughening sa ibabaw.
- reaksyon ng kemikal:
2Al + 2NAOH + 6H 2O → 2NAAL (OH) 4 + 3H 2↑
- Mga Pakinabang: Ang proseso ng etching na ito ay nagtataguyod ng pagkakapareho at kalinisan ng mga substrate ng aluminyo, pagpapabuti ng kasunod na pagdirikit ng mga coatings at paggamot.
Isang pundasyon sa anodizing bath, hinihikayat ng phosphoric acid ang kinokontrol na paglaki ng layer ng oxide sa pamamagitan ng pagpapagana ng electrochemical oksihenasyon sa ibabaw ng aluminyo.
- Proseso ng Anodizing: Ang paglalapat ng isang de -koryenteng kasalukuyang sa aluminyo na nalubog sa posporiko acid ay nagreresulta sa pagbuo ng isang mas makapal na aluminyo oxide (al₂o₃) na pelikula.
- reaksyon ng kemikal:
2al + 3h 2o → al 2o 3 + 6h + + 6e-
- Mga Pakinabang: Ang Phosphoric acid anodizing ay nagdaragdag ng katigasan ng ibabaw, tibay, at paglaban ng kaagnasan habang pinapayagan ang karagdagang pandekorasyon na pangkulay sa pamamagitan ng pagtitina.
Ang Chromic acid ay ayon sa kaugalian na ginagamit sa chromic acid anodizing (CAA), na gumagawa ng isang partikular na nababanat at manipis na layer ng oxide na angkop para sa aerospace at mga aplikasyon ng militar.
- Mga kalamangan: Ang mga coatings ng CAA ay nagpapakita ng mataas na paglaban sa kaagnasan, mahusay na pagdikit ng pintura, at higit na mahusay na mga katangian ng pagpapagaling sa sarili malapit sa mga gasgas o pinsala.
- Mga pagsasaalang-alang sa kapaligiran: Dahil sa nakakalason at carcinogenic na likas na katangian ng hexavalent chromium, ang mga industriya ay lumilipat patungo sa trivalent chromium o mga alternatibong walang chromium, ngunit ang chromic acid ay nananatiling mahalaga kung saan kinakailangan ang matinding tibay.
Ang isa sa mga pinakalumang mga inhibitor ng kaagnasan sa mga coatings ng aluminyo, ang zinc chromate pigment ay isinasama sa mga primer at pintura.
- Function: Ang chromate ng zinc ay kumikilos bilang parehong isang pisikal na hadlang at isang inhibitor ng kaagnasan sa pamamagitan ng kinokontrol na proteksyon ng katod at ang pagpapakawala ng mga chromate ion na nagpapagaling sa mga nasirang layer ng pintura.
- Application: Karaniwang ginagamit sa mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid ng aluminyo, mga barko, at panlabas na imprastraktura.
- Mga drawbacks: Ang mga panganib sa kapaligiran at kalusugan na nauugnay sa mga chromate compound ay humantong sa mga paghihigpit at isang pagtulak para sa mga kapalit sa maraming mga bansa.
Habang ang labis na mapanganib, ang hydrofluoric acid ay isang lubos na epektibong ahente para sa tumpak na pag -etching sa ibabaw, na nagpapahintulot sa pag -alis ng mga katutubong oxides at mga kontaminado para sa mga dalubhasang aplikasyon tulad ng microetching o paghahanda para sa ilang mga coatings.
- Pag -iingat: Ang paggamit nito ay mahigpit na kinokontrol sa mga pang -industriya na kapaligiran dahil sa kakayahang tumagos sa balat at maging sanhi ng malubhang pagkasunog ng kemikal.
Higit pa sa mga raw acid at base, ang dalubhasang mga hilaw na materyales ay nagpapaganda ng proteksyon ng kaagnasan sa pamamagitan ng mga coatings ng conversion o mga additives:
Ang mga molekula ng silane ay kumikilos bilang mga molekular na tulay sa pagitan ng hindi organikong aluminyo substrate at organikong pintura o polymer coatings.
- Mekanismo: Ang mga molekula ng silane ay hydrolyze at bond na may mga ibabaw ng aluminyo oxide, pagkatapos ay polymerize upang makabuo ng isang covalent link na may polymers.
- Mga Pakinabang: Ang mga ito ay nagpapabuti ng pagdirikit, bawasan ang kahalumigmigan na pagtagos sa pagitan ng patong at substrate, at dagdagan ang kahabaan ng mga coatings sa ilalim ng UV at pagkakalantad ng panahon.
Bilang isa sa mga pinaka -malawak na ginagamit na puting pigment, ang Tio₂ ay nagpapabuti ng mga proteksiyon na coatings sa aluminyo sa pamamagitan ng:
- Pagninilay ng ilaw ng UV: pinipigilan ang pagkasira ng UV ng mga coatings, sa gayon pinapanatili ang hitsura at pagiging epektibo.
- Pagtaas ng opacity: nagtatago ng pinagbabatayan na aluminyo at nagpapahusay ng mga aesthetics.
Bukod sa pagiging natural na nagaganap na oxide, ang aluminyo oxide ay maaaring mailapat bilang isang sprayed ceramic coating upang magbigay ng pambihirang paglaban at proteksyon ng kaagnasan.
- Mga Aplikasyon: Natagpuan sa aerospace, automotive, at electronics na industriya kung saan ang mga malupit na kapaligiran ay nanaig.
Ang mga coatings na batay sa Epoxy ay nagbibigay ng mga kemikal na lumalaban, matibay na mga pelikula sa mga ibabaw ng aluminyo.
- Mga Katangian: Ang mataas na pagdirikit, kakayahang umangkop, paglaban sa kemikal, at mga katangian ng hadlang ng tunog ay ginagawang mga epoxies ang isang tanyag na pagpipilian para sa mga agresibong kapaligiran sa industriya.
Ang mga tradisyunal na inhibitor ng kaagnasan tulad ng mga chromates ay nahaharap sa pagtaas ng mga paghihigpit sa regulasyon. Ito ay na -catalyzed ang pagbuo ng mga napapanatiling alternatibo:
Ang mga polyurethane coatings na inilalapat sa mga inhinyero na layer ay maaaring magbigay ng isang hindi mahahalagang hadlang. Nagpapakita ang mga pag -aaral:
- Habang ang nanoparticles ng aluminyo ay nagiging pinahiran ng mga layer ng polimer, ang rate ng kaagnasan ay bumagsak nang husto.
- Ang buong saklaw ay halos ganap na ihinto ang kaagnasan sa pamamagitan ng pagputol ng oxygen at ionic transport.
Ang mga compound tulad ng azoles, phthalocyanines, organic acid, at polymers ay nagpakita ng tagumpay sa mga kinokontrol na pagsubok sa lab at maagang komersyal na pag -aampon.
- Aksyon: Ang mga molekula na ito ay adsorb papunta sa mga site ng ibabaw ng aluminyo, hinaharangan ang mga anodic o cathodic na lugar at pumipigil sa electrochemistry ng kaagnasan.
- Mga Bentahe: Mga profile na palakaibigan sa kapaligiran, mas mababang pagkakalason, at biodegradability.
Ang pagsasama ng mga nanoparticle tulad ng silica, graphene oxide, o cerium oxides sa polymer matrices ay bumubuo ng mga hybrid coatings na nagpapalakas ng katigasan, kapasidad ng pagpapagaling sa sarili, at mga katangian ng hadlang.
Ang paghawak ng mga kinakaing unti -unting kemikal tulad ng chromic acid, hydrofluoric acid, o sodium hydroxide ay nangangailangan ng personal na proteksiyon na kagamitan (PPE), bentilasyon, at pagsasanay.
Ang mga hilaw na materyales ay dapat na naka-imbak sa mga lalagyan na lumalaban sa kaagnasan, na nahihiwalay mula sa hindi magkatugma na mga sangkap, at itago sa loob ng mga limitasyon ng temperatura at kahalumigmigan upang maiwasan ang pagkasira.
Ang pagkontrol sa mga parameter tulad ng mga konsentrasyon sa paliguan, temperatura, pag -anodize ng kasalukuyang density, at oras ay kritikal sa pagkamit ng nais na mga katangian ng patong.
Ang mga stream ng basura ng kemikal ay dapat na neutralisado - madalas na may alkalis o acid - sa ligtas na pH bago itapon, pagpapanatili ng kaligtasan sa kapaligiran.
- Mga Pagsubok sa pagdirikit: Mga Pagsubok sa Pull o Tape Patunayan ang integridad ng patong.
- Pagsukat ng kapal: Ang mga layer ng anodic oxide ay sinuri para sa pagkakapareho at minimum na kapal.
- Pagsubok sa kaagnasan: Ang spray ng asin at mga silid ng kahalumigmigan ay gayahin ang pangmatagalang pagkakalantad.
Ang mga sangkap ng aviation ay madalas na gumagamit ng 2024 at 7075 aluminyo haluang metal na mahina sa kaagnasan mula sa pagkakalantad sa atmospera at asin. Ang Phosphoric acid anodizing na sinamahan ng zinc chromate primer at polyurethane topcoats ay nagbigay ng pangmatagalang paglaban sa kaagnasan na mahalaga para sa kaligtasan ng flight at integridad ng istruktura.
Ang mga facades ng gusali, mga frame ng window, at mga dingding ng kurtina ay umaasa sa anodized na natapos na tinina sa maraming kulay, na pinalaki ng mga coatings ng polymer na protektado ng UV upang mapalawak ang buhay habang naghahatid ng aesthetic apela.
Ang mga istruktura ng aluminyo sa mga kapaligiran sa dagat ay humihiling ng mga coatings at mga inhibitor na epektibo laban sa chloride-driven pitting at crevice corrosion. Ang mga advanced na paggamot ng epoxy at silane, kung minsan ay pinagsama sa mga sakripisyo na zinc anod, protektahan ang mga hull ng aluminyo, deck, at mga kasangkapan.
Ang patuloy na hamon para sa pag -iwas sa kaagnasan ay namamalagi sa pagbabawas ng mga mapanganib na hilaw na materyales at pagpapahusay ng pagpapanatili. Ang Hybrid organic-inorganic coatings, polymers na inangkop ng klima, at tumutugon 'Smart ' coatings na may mga pag-aari ng self-healing ay pangunahing mga makabagong curative sa ilalim ng pag-aaral.
Bukod dito, ang pag -recycle ng aluminyo habang pinapanatili ang paglaban ng kaagnasan na buo sa panahon ng remanufacturing ay isang umuusbong na larangan na nagdadala ng mga benepisyo sa ekonomiya at ekolohiya.
Ang pag -iwas sa kaagnasan ng aluminyo ay isang masalimuot na interplay ng science science, electrochemistry, at pang -industriya na kimika. Mga kemikal na hilaw na materyales - tulad ng sodium hydroxide, posporiko at chromic acid, silanes, zinc chromate, at advanced resins - paganahin ang pagbabagong -anyo ng medyo mahina na aluminyo sa isang matibay, maraming nalalaman, at malawak na ginagamit na materyal na engineering. Tulad ng bago, ang mga friendly na inhibitor at paggamot ay lumitaw, ang hinaharap ng proteksyon sa ibabaw ng aluminyo ay mukhang mas ligtas at mas napapanatiling, na sumusuporta sa patuloy na pagpapalawak ng mga aplikasyon para sa kamangha-manghang metal na ito.
Ang sodium hydroxide ay pangunahing ginagamit para sa paglilinis at etching aluminyo na ibabaw. Tinatanggal nito ang mga oxides at impurities, na ginagawang mas pantay at pagtanggap ang ibabaw sa karagdagang proteksiyon na paggamot tulad ng anodizing o pagpipinta.
Ang Phosphoric acid sa anodizing bath ay tumutulong na mapalago ang isang siksik, matatag na layer ng oxide sa aluminyo. Ang artipisyal na layer ng oxide na ito ay mas makapal at mas matatag kaysa sa natural na nagaganap na isa at makabuluhang pinatataas ang paglaban ng kaagnasan.
Ang mga ahente ng pagkabit ng silane chemically bond na may parehong aluminyo at organikong coatings (tulad ng pintura), na nagpapalakas sa pagdirikit. Ang pinahusay na pagdirikit ay nagsisiguro ng pangmatagalang integridad ng mga proteksiyon na coatings, binabawasan ang posibilidad ng pagbabalat o delamination sa ilalim ng malupit na mga kondisyon sa kapaligiran.
Oo. Ang mga polimer tulad ng polyurethanes at ilang mga organikong molekula (halimbawa, azoles, phthalocyanines) ay binuo at lalong ginagamit bilang epektibo, greener corrosion inhibitors, na may kakayahang bumubuo ng mga hindi mahahalagang hadlang o nakakasagabal sa mga path ng electrochemical corrosion.
Sa wastong paggamot sa ibabaw, proteksyon ng kemikal, at mga pagsasaalang -alang sa disenyo (tulad ng pag -iwas sa direktang pakikipag -ugnay sa mas marangal na metal), ang kaagnasan ng aluminyo ay maaaring mabawasan sa mga napapabayaan na antas para sa karamihan sa mga praktikal na aplikasyon. Gayunpaman, ang 100% na kaligtasan sa sakit sa pangkalahatan ay hindi makakamit - lalo na sa sobrang agresibong mga kapaligiran - ngunit ang patuloy na pagsulong sa materyal na agham ay patuloy na itaas ang bar para sa proteksyon.
