自1827年被發(fā)現(xiàn)以來，鋁已成為多個(gè)行業(yè)的重要原材料。它的物理和化學(xué)特性、優(yōu)異的可加工性，以及使用壽命超過大多數(shù)其他已知金屬，使其成為了理想的建筑材料。

是什么讓鋁成為了理想材料？

鋁是地球上儲(chǔ)量最豐富的金屬之一，大約有8%的地殼含有鋁。這種金屬也是100%可回收的，可以無限回收而不會(huì)顯著降低質(zhì)量。

鋁是一種輕金屬，相當(dāng)于鋼的三分之一，這使其在汽車和航空航天工業(yè)中備受推崇。鋁的韌性（材料抗變形能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)）也與鋼非常相似，因此非常適合建造耐用、輕質(zhì)的部件和結(jié)構(gòu)。此外，鋁不需要太多的維護(hù)，在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下通常可以使用數(shù)年。這些理想的特性恰好可以和其他材料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，將其與其他金屬很好地混合，可以形成更堅(jiān)固、耐用的金屬合金。

關(guān)于鋁腐蝕的5件事

盡管被認(rèn)為是一種高度耐用的材料，但鋁也有其局限性。下面讓我們來了解一些有關(guān)鋁腐蝕的重要事實(shí)。

1 鋁天然耐腐蝕

鋁的耐腐蝕性是其廣受歡迎的主要原因。它屬于硼族元素，因此在正常條件下會(huì)迅速氧化而變得高度惰性。

鋁以其純天然的形式存在時(shí)具有很強(qiáng)的反應(yīng)性。然而，只要它暴露于空氣中，表面與氧氣迅速反應(yīng)就會(huì)形成氧化鋁（Al2O3）的氧化物層。該氧化層可保護(hù)下面的鋁免受進(jìn)一步反應(yīng)，并有助于保持其耐用性。這部分氧化層非常薄（約2.5nm），可以通過刮擦去除。然而，暴露的金屬很快又會(huì)與大氣發(fā)生反應(yīng)，保護(hù)能力馬上又恢復(fù)了！

2 鋁在某些條件下會(huì)快速腐蝕

鋁是許多場(chǎng)合條件下的完美選擇，其表面的氧化層在4.0~8.5的pH范圍內(nèi)不受影響。此外，鋁的氧化還可以自我修復(fù)，這使得鋁結(jié)構(gòu)即使在短時(shí)間內(nèi)暴露在惡劣環(huán)境中也能繼續(xù)發(fā)揮作用。

但是，在某些情況下，如果不進(jìn)行處理，鋁很容易受到腐蝕。這些情況包括：

極端酸性/堿性條件（pH值低于4和高于9）

持續(xù)暴露在潮濕環(huán)境中

不通風(fēng)和封閉的室內(nèi)空間

海洋環(huán)境

支持電偶腐蝕的條件

3 鋁在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的耐用性最好

鋁在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的耐用性是無與倫比的。許多材料被認(rèn)為是耐腐蝕的，然而它們只能在嚴(yán)格的條件下保持穩(wěn)定。而鋁的獨(dú)特之處在于，只要氧化層有足夠的時(shí)間自我修復(fù)，鋁就幾乎沒有環(huán)境限制。

例如，戶外鋁制棚即使暴露在雨、雪或高溫下，也能全年完美運(yùn)行。只要有時(shí)間干燥并進(jìn)行自我修復(fù)，鋁制棚架組件會(huì)基本不受影響。

但是，如果將同一結(jié)構(gòu)保持在封閉且不通風(fēng)的環(huán)境中，或始終暴露在潮濕環(huán)境中，則很可能會(huì)發(fā)生腐蝕。

4 混凝土可能對(duì)鋁造成損害

雖然鋁是窗框和門的理想材料，但它與混凝土不能很好地“相處”。因?yàn)闈窕炷林械膲A性化合物，尤其是還有鋼釘和鉚釘?shù)拇嬖冢瑫?huì)與鋁反應(yīng)引發(fā)腐蝕。

在建筑框架中，鋁表面通常用惰性涂層處理，以防止混凝土與金屬發(fā)生反應(yīng)。廣泛推薦使用瀝青漆來涂覆鋁構(gòu)件。使用不含可溶性氯化物的混凝土混合物也有助于減少鋁的腐蝕。

5 電偶腐蝕和點(diǎn)蝕是鋁表面最常見的腐蝕類型

在鋁的腐蝕劣化方面，電偶腐蝕和點(diǎn)蝕是最大的罪魁禍?zhǔn)住?/span>

當(dāng)兩種不同的金屬在電解質(zhì)存在的情況下發(fā)生反應(yīng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生電偶腐蝕。在這種情況下，惰性更強(qiáng)的金屬（即反應(yīng)性較低的金屬）會(huì)以犧牲另一種金屬為代價(jià)得到保護(hù)。對(duì)于鋁，導(dǎo)致電偶腐蝕的常見金屬是銅、鋅和鍍鋅鋼。

鋼制緊固件和鉚釘通常被用于大多數(shù)的鋁制框架。這些零件在干燥條件下是無害的，但在有電解質(zhì)的情況下，會(huì)使鋁框架發(fā)生分解。為了防止這種情況，建筑鋁一般會(huì)進(jìn)行涂漆處理，并與鎂或硅混合，這些元素提高了其耐腐蝕性，并使框架結(jié)構(gòu)適合在潮濕條件下使用。尤其是鎂，經(jīng)常被用于船用級(jí)鋁板中，因?yàn)樗梢燥@著降低電偶腐蝕發(fā)生的幾率。

另一種可能的腐蝕類型是發(fā)生在鋁表面的點(diǎn)蝕。出現(xiàn)點(diǎn)蝕的主要原因是環(huán)境中存在的含不同鹽分的濕氣。哪怕鋁不與任何其他材料直接接觸時(shí)，也可能在自然環(huán)境中發(fā)生點(diǎn)蝕。一般來說，輕度點(diǎn)蝕雖然只影響到很小的表面區(qū)域，但如果不進(jìn)行處理任其發(fā)展，金屬的結(jié)構(gòu)完整性可能會(huì)受到進(jìn)一步的嚴(yán)重?fù)p害。

寫在最后

對(duì)于耐腐蝕材料，鋁并不是唯一的選擇。然而，很少有材料能與它提供的多功能性相媲美。雖然在正常條件下鋁通常不會(huì)受腐蝕問題困擾，但在某些特殊環(huán)境中，還是需要考慮發(fā)生腐蝕的可能性。

對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來說，鋁是一種經(jīng)濟(jì)高效且耐用的材料選擇。根據(jù)應(yīng)用的不同，鋁制構(gòu)件在投入使用前可能需要進(jìn)行處理。因此，對(duì)于工程師和設(shè)計(jì)師來說，了解鋁的特性及其可能發(fā)生腐蝕的具體條件至關(guān)重要。

作者：

Krystal Nanan，土木工程師和項(xiàng)目經(jīng)理，還是美國(guó)華盛頓特區(qū)交通研究委員會(huì)的出版作家。有豐富的包括重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目管理、施工監(jiān)理以及各種基礎(chǔ)設(shè)施要素設(shè)計(jì)等方面的經(jīng)驗(yàn)。

譯者：上材小編

譯自：www.corrosionpedia.com