Korozja aluminium i jego stopów. Metody zwalczania i ochrony aluminium przed korozją

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-02 14:01

Chociaż aluminium jest metalem nieżelaznym iw porównaniu ze zwykłą stalą jest stosunkowo drogie, jest szeroko stosowane przez ludzi. Ten wytrzymały i lekki materiał może być używany w życiu codziennym, w budownictwie oraz w produkcji. Wzór chemiczny glinu w układzie okresowym wygląda następująco: Al.

Czy jest skorodowany

Rdzewieje aluminium, jak wiesz, bardzo powoli. Przynajmniej pod tym względem żelazo i stal nie mogą się z nim równać. Odporność aluminium na korozję tłumaczy się przede wszystkim tym, że w normalnych warunkach na jego powierzchni tworzy się cienka warstwa ochronna tlenku. W rezultacie aktywność chemiczna aluminium jest znacznie zmniejszona.

Czynniki wpływające na odporność na rdzę

Aluminium jest odporne na korozję, ale w niektórych przypadkach może dość szybko zacząć się rozkładać z powodu utleniania. Zwykle dzieje się tak, gdy folia jest z jakiegoś powodu uszkodzona lub nie można jej uformować.

Najczęściej aluminium traci swoją zewnętrzną cienką ochronę pod wpływem kwasówlub zasady. Zwykłe uszkodzenia mechaniczne mogą również spowodować zniszczenie folii.

Rodzaje korozji

Po zniszczeniu folii Al i jego stopy zaczynają rdzewieć, czyli ulegają samozniszczeniu, podobnie jak wiele innych metali. Może to odsłonić aluminium i korozję:

1. Chemiczne. W tym przypadku rdzewienie występuje w środowisku gazowym bez wody. W takim przypadku powierzchnia produktu aluminiowego jest zniszczona równomiernie na całej powierzchni.
2. Elektrochemiczny. Korozja aluminium w tym przypadku występuje w wilgotnym środowisku.
3. Gaz. Ten rodzaj korozji występuje, gdy aluminium ma bezpośredni kontakt z agresywnym chemicznie gazem.

Równanie korozji aluminium (utlenianie tlenu) w powietrzu jest następujące: 4AI+3O₂=2AL₂O3_.

Wzór chemiczny warstwy ochronnej tlenków to AL₂O_3.

Stopy

Najbardziej odporną na korozję odmianą jest techniczne aluminium. To znaczy prawie czysty 90% metal. Stopy aluminium są niestety znacznie bardziej podatne na rdzewienie. Uważa się, że zanieczyszczenia magnezowe najmniej zmniejszają odporność tego metalu na korozję, a najbardziej miedzią.

Stopy Mg-Al

Takie materiały są szeroko stosowane w budownictwie, przemyśle spożywczym i chemicznym. Są również bardzo często wykorzystywane w inżynierii mechanicznej. Uważa się, że takie materiały dobrze nadają się do budowy konstrukcji,narażony na działanie wody morskiej.

W przypadku, gdy magnez nie przekracza 3% w składzie stopu, będzie on miał prawie takie same właściwości antykorozyjne jak techniczne aluminium. Magnez w takim stopie występuje w postaci roztworu stałego oraz w postaci cząstek Al8Mg5 równomiernie rozmieszczonych w osnowie.

Jeżeli stop zawiera więcej niż 3% tego metalu, cząsteczki Al8Mg5 zaczynają wypadać w większości nie wewnątrz ziaren, ale wzdłuż ich granic. A to z kolei ma niezwykle negatywny wpływ na właściwości antykorozyjne materiału. Oznacza to, że produkt staje się znacznie mniej odporny na rdzę.

Stopy magnezu i krzemu

Takie materiały są najczęściej używane w inżynierii i budownictwie. Mg2Si sprawia, że stopy tej odmiany są bardzo wytrzymałe. Czasami miedź jest również składnikiem takich elementów. Jest również wprowadzany do stopu w celu utwardzenia. Jednak miedź jest dodawana do takich materiałów w bardzo małych ilościach. W przeciwnym razie właściwości antykorozyjne stopu aluminium mogą ulec znacznemu pogorszeniu. Rdza międzykrystaliczna w nich zaczyna się już po dodaniu ponad 0,5% miedzi.

Ponadto podatność na korozję takich materiałów może wzrosnąć wraz z nieuzasadnionym wzrostem ilości krzemu zawartego w ich składzie. Substancja ta jest dodawana do stopów aluminium, zwykle w takich proporcjach, że po powstaniu Mg2Si nic nie pozostaje. Krzem w czystej postaci zawiera tylko niektóre materiały tej odmiany.

Korozja aluminium ijego stopy cynku

Al rdzewieje, jak już wspomniano, wolniej niż jego stopy. Dotyczy to również materiałów z grupy Al-Zn. Takie stopy są bardzo poszukiwane, na przykład w przemyśle lotniczym. Niektóre odmiany mogą zawierać miedź, inne nie. W tym przypadku pierwszy rodzaj stopów jest oczywiście bardziej odporny na korozję. Pod tym względem materiały Al-Zn są porównywalne z magnezowo-aluminiowymi.

Stopy tej odmiany z dodatkiem miedzi wykazują oznaki niestabilności rdzewienia. Ale jednocześnie ulegają niszczeniu w wyniku korozji, nadal są wolniejsze niż te wykonane przy użyciu magnezu i Cu.

Podstawowe sposoby radzenia sobie z rdzą

Oczywiście szybkość korozji aluminium i jego stopów można również sztucznie zmniejszyć. Jest tylko kilka sposobów na zabezpieczenie takich materiałów przed rdzewieniem.

Na przykład można wykluczyć kontakt tego metalu i jego stopów z otoczeniem poprzez malowanie materiałów lakierniczych. Ponadto często stosuje się metodę elektrochemiczną do ochrony aluminium przed rdzewieniem. W tym przypadku materiał jest dodatkowo pokryty warstwą bardziej aktywnego metalu.

Innym sposobem ochrony aluminium przed rdzą jest utlenianie wysokonapięciowe. Do zapobiegania korozji aluminium można również zastosować technikę malowania proszkowego. Stosowany oczywiście do ochrony i inhibitorów rdzy.

Jak odbywa się utlenianie

Dzięki tej technice aluminium i jego stopy są często chronione przed korozją. Odgrywaćutlenianie pod napięciem 250 V. Dzięki tej technice na powierzchni metalu lub jego stopu powstaje silny film tlenkowy.

Wpływ prądu na materiał w tym przypadku odbywa się za pomocą chłodzenia wodą. W niskich temperaturach, na skutek naprężeń, na powierzchni aluminium tworzy się bardzo mocny i gęsty film. Jeśli zabieg wykonywany jest w wysokich temperaturach, okazuje się, że jest dość luźny. Aluminium przetwarzane w takim środowisku wymaga dodatkowej ochrony przed kontaktem z powietrzem (malowanie).

Podczas korzystania z tej technologii produkt jest najpierw odtłuszczany w roztworze kwasu szczawiowego. Aluminium lub stop jest następnie zanurzany w alkaliach. Następnie na metal wpływa prąd. W końcowym etapie, jeśli utlenianie prowadzono w odpowiednio wysokiej temperaturze, materiał dodatkowo barwi się przez zanurzenie w roztworach soli, a następnie poddaje działaniu pary.

Korzystanie z LPM

Ta metoda, podobnie jak utlenianie, jest dość często używana do ochrony aluminium przed korozją. Taki materiał można malować metodą suchą, mokrą lub proszkową. W pierwszym przypadku aluminium jest najpierw traktowane kompozycją zawierającą cynk i stront. Ponadto sam LKM jest nakładany na metal.

W przypadku metody proszkowej powierzchnia robocza jest wstępnie odtłuszczana przez zanurzenie w roztworach zasadowych lub kwaśnych. Ponadto na produkt nakładane są związki chromianu, cyrkonu, fosforanu lub tytanu.

Użyjizolatory

Bardzo często inne metale stają się stymulatorami początku procesów korozyjnych w aluminium i jego stopach. Dzieje się tak zwykle przy bezpośrednim kontakcie produktów lub ich części. Aby zapobiec rdzewieniu aluminium, w tym przypadku stosuje się specjalne izolatory. Takie uszczelki mogą być wykonane z gumy, paronitu, bitumu. Również w tym przypadku można zastosować lakiery i farby. Innym sposobem ochrony aluminium przed korozją w kontakcie z innymi materiałami jest pokrycie jego powierzchni kadmem.

Szczególnie ważne jest, aby części aluminiowe w różnych mechanizmach i zespołach były izolowane przed bezpośrednim kontaktem z miedzią. Uważa się również, że nie tylko części wykonane z Al powinny być chronione przed kontaktem z innymi metalami. Pod względem odporności na korozję żelazo jest znacznie gorsze od aluminium, na przykład stali. Dlatego takie metale i niektóre inne są często chronione w specjalny sposób. Materiały są po prostu pokryte ochronną warstwą aluminium. Oczywiście takie produkty muszą być również chronione przed kontaktem z miedzią lub innymi metalami.