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铝会生锈吗?

日期:2025-05-05 21:25

我们经常用 "生锈 "这个词来表示腐蚀,但这两个词的含义并不相同。


一、区分生锈和腐蚀

锈是在铁或钢的表面发生氧化的表层,由于大气中的氧气和水分以及任何直接沉积在金属表面的水分导致的铁和氧之间的电化学反应的结果。如果没有水分,生锈过程将完全依赖于大气中的氧气。


铁锈呈红褐色或棕黄色,呈片状,很脆。有不同的类型,如水合氧化铁或氢氧化铁,即FeO(OH)或Fe(OH)3


然而,任何类型的锈蚀都不能提供可靠的保护,以防止进一步退化。绿锈可以在钢筋上形成,这些钢筋被用于海洋水下应用的水泥混凝土支柱。在这种情况下,铁与氯化物反应,没有大气中的氧气存在。


随着锈层逐渐形成,锈层会因为其脆性,剥落并像鳞片一样从母材金属上脱落,铁和钢的金属部件就会失去其完整性。锈蚀削弱了金属部分。它还会使细菌等生物体生长,并导致外观问题。迟早有一天,母材金属会完全转化为片状锈,不留下任何母材金属的痕迹。


二、铝的氧化

另一方面,由于大气中氧气的存在,铝的氧化作为一种电化学反应,被称为腐蚀。这与生锈不同,因为在这种情况下完全没有成片剥落和掉渣剥落过程。一般来说,由于氧化作用,表面上会形成一层厚度为4纳米的薄薄的氧化铝(Al2O3)膜,由于铝氧化膜不脆,它可以保护基材免受进一步腐蚀。氧化铝膜在有水的情况下相当稳定。


但是,水的pH值可能会影响薄膜的稳定性。当Al2O3膜与氯化物接触时,开始形成六氯化二铝。当水分存在时,由于被动的Al2O3膜被刺破,会导致缝隙腐蚀和点状腐蚀。


铝和青铜等合金利用了铝在氧化过程中形成的被动薄膜的优势。氧化膜可以通过其外观为暗淡的灰色层来识别。在氧化过程中,该膜会变硬,在受影响金属的暴露表面提供一个稳定的保护层。进一步的电化学退化被最初氧化过程中产生的保护性Al2O3层完全阻止。


在某些应用中,铝氧化膜被反复擦除,氧化膜重建受到阻碍,碱性和酸性环境很容易促进铝及其合金的局部点腐蚀。局部点蚀使更多的母材金属暴露在环境中,因此所有新形成的保护膜都被破坏,从而使点蚀继续形成。点蚀导致整个表面出现难看的孔洞,并伴随着强度的降低和疲劳裂纹的产生。然而,某些铝合金具有更强的耐腐蚀性。


也可以在工厂里通过一种叫做阳极氧化的工艺特意形成硬的氧化铝膜。等离子体电解氧化过程使表面形成硬度更高的结晶Al2O3


由于Al2O3是两性的,它与酸和碱都有反应。在与NaOH反应时,它产生铝酸钠,它具有硬度和高熔点。它也是电绝缘体。


铝不会生锈,因为它不包含铁颗粒。然而,在周围空气中容易获得的氧气的存在下,它很容易受到腐蚀。铝和氧气之间的电化学反应导致形成一层薄而硬的氧化铝保护膜。


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