Aluminiumskorrosion og kemiske transformationer:Forståelse af beskyttende oxidlag

Medioimages/Photodisc/Photodisc/Getty Images

Rent aluminium

Aluminium findes ikke naturligt i sin elementære form, fordi dets høje reaktivitet driver det til at kombinere med andre elementer. Det udvindes typisk fra malmen bauxit, som forarbejdes ved Bayer-metoden til fremstilling af aluminiumoxid (Al₂O₃). Den efterfølgende Hall-Héroult elektrolytiske reduktion omdanner aluminiumoxid til metallisk aluminium. Fordi aluminiumioner bærer en ladning på +3, bruger processen store mængder elektricitet for at tilføje de manglende elektroner.

Aluminiumoxid

Den kemiske formel for aluminiumoxid er Al2O3. I denne forbindelse balancerer to Al³⁺-ioner seks O²⁻-ioner, hvilket resulterer i et neutralt gitter. Når det udsættes for luft, reagerer rent aluminium med ilt og danner et tyndt, tæt lag af Al₂O3 på overfladen. Dette oxid er et hårdt krystallinsk materiale med et smeltepunkt på over 2.000°C (3.632°F), hvilket bidrager til dets beskyttende egenskaber.

Modstand mod korrosion

Dannelsen af oxidlaget er et klassisk eksempel på passivering:Metallet mister elektroner til oxygen, men det nydannede Al₂O3 hæfter kraftigt til overfladen og skærmer det underliggende metal mod yderligere angreb. Ved at anvende kontrolleret elektrolyse kan producenter bevidst fortykke denne oxidbarriere, hvilket øger korrosionsbestandigheden i krævende miljøer.

Ændring af oxidlaget

Aluminiumoxid er ikke kemisk inert. I alkaliske miljøer reagerer oxidet med hydroxidioner for at producere opløseligt aluminiumhydroxid, hvilket kompromitterer den beskyttende film og udsætter basismetallet for korrosion. Derfor er det tilrådeligt at undgå tilberedning af aluminium køkkengrej i basisfødevarer eller at bruge skrappe alkaliske rengøringsmidler. I modsætning hertil kan sure opløsninger faktisk forstærke oxidlaget, hvilket gør metallet mere modstandsdygtigt over for efterfølgende korrosion.