Коррозия алюминий: Коррозия строительного алюминия: основные виды

alexxlab | 18.01.1981 | 0 | Разное

Содержание

Коррозия алюминия и алюминиевых сплавов – aluminium-guide.com

Коррозионная стойкость алюминия

Обычно алюминий и алюминиевые сплавы имеют хорошее сопротивление коррозии в следующих средах: атмосфере, пресной и морской воде, большинстве почв, большинстве продуктов питания и многих химических веществах. Выражение «хорошее сопротивление коррозии» означает, что в большинстве случаев изделия или детали из алюминиевых сплавов можно использовать без специальной защиты поверхности в течение длительного срока службы.

Степень воздействия коррозии на алюминиевое изделие зависит от степени агрессивности среды, в которой оно работает, а также особенностей его функций и ожидаемого срока службы. При необходимости принимают меры по предотвращению или ограничению воздействия коррозии алюминия и алюминиевых сплавов, в том числе, применение защитных покрытий поверхности, таких как, например, порошковая окраска и анодирование.

Влияние легирующих элементов

Легирующие элементы алюминиевых сплавов оказывают влияние на их коррозионные свойства.

Поэтому для каждой коррозионной среды необходимо выбрать наиболее подходящий сплав.


Рисунок 1 – Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость (и усталостную прочность) [2]

Главными легирующими элементами, которые применяются в алюминиевых сплавах, являются медь, магний, марганец, кремний и цинк, а также неизбежные примеси промышленных сплавов – железо и кремний. Влияние, которое эти элементы оказывают на коррозию алюминия и алюминиевых сплавов, заключается в следующем:

  • медь снижает коррозионную стойкость больше, чем любой другой легирующий элемент;
  • железо снижает коррозионную стойкость и его содержание нужно держать низким, если требуется максимальное сопротивление коррозии;
  • магний оказывает положительное влияние на коррозионную стойкость;
  • марганец производит на коррозионную стойкость небольшой положительный эффект;
  • кремний оказывает на коррозионную стойкость небольшое отрицательное влияние;
  • цинк в большинстве сред мало влияет на коррозионную стойкость.

Коррозия деформируемых алюминиевых сплавов

Алюминий (более 99,9 % Al)

Сверхчистый алюминий (более 99,9 % Al) показывает наибольшую коррозионную стойкость. Она резко падает с увеличением содержания примесей, особенно меди и железа.

Алюминиевые сплавы Al-Mn

Сплавы Al-Mn имеют очень хорошую коррозионную стойкость и применяются на открытом воздухе без какой-либо защиты.

Алюминиевые сплавы Al-Mg

В общем случае сплавы AlMg имеют самую лучшую коррозионную стойкость среди всех деформируемых алюминиевых сплавов.

При содержании магния более 4 % на коррозионную стойкость изделий из этих сплавов большое влияние оказывает технология изготовления. После длительной выдержки при температуре выше 60 °С сплавы с большим содержанием магния становятся подверженными коррозии под напряжением и подповерхностной коррозии.

Алюминиевые сплавы Al-Cu

Сплавы с содержанием меди больше 0,25 % – все дюралюмины (дюралюминии, дюрали дуралюмины) имеют низкую коррозионную стойкость и не применяются в агрессивных средах морского воздуха или промышленной атмосферы без защитных покрытий. Раньше одной из самых частых ошибок было применение дюралей в коррозионно-агрессивных средах без адекватного защитного покрытия.

Алюминиевые сплавы AlZnMgCu

Сплавы, содержащие цинк, магний и медь, по коррозионному поведению аналогичны сплавам Al-Cu и также требуют защиты в коррозионно-агрессивных средах.

Алюминиевые сплавы Al-Zn-Mg

Для этого семейства сплавов критическую важность для коррозионной стойкости играют технологические методы, особенно термическая обработка, а также химический состав сплава. Алюминиевые сплавы Al-Zn-Mg могут быть чувствительными к коррозионному растрескиванию под напряжением и подповерхностной коррозии.

Коррозия литейных алюминиевых сплавов

Для алюминиевых отливок коррозия обычно является намного меньшей проблемой, чем, скажем, для листовых изделий, так как обычно поперечное сечение отливок значительно толще и можно допустить больше поверхностной коррозии.

  • Литейные алюминиевые сплавы AlMg обычно имеют хорошую коррозионную стойкость и применяются в морской среде.
  • Литейные алюминиевые сплавы AlSi обычно относят к сплавам, которые имеют хорошую коррозионную стойкость в различных воздушных и водных средах.
  • Литейные алюминиевые сплавы AlCu и AlSiCu требуют защитного покрытия при работе коррозионной среде.

Рейтинг сплавов по стойкости к коррозии

Коррозионное поведение алюминиевых сплавов зависит от вида среды, которой они должны сопротивляться. Таблица ниже дает рейтинг коррозионной стойкости различных алюминиевых сплавов в кислотных и щелочных средах. Чем меньше число – тем выше рейтинг.

Источники:

  1. TALAT 5104
  2. TALAT 1501

Коррозия алюминия и его сплавов (док)

Низкая плотность и механическая прочность в сочетании с удовлетворительной стойкостью к коррозии делают алюминий привлекательным конструкционным материалом, который широко используется в строительстве. Однако с химической точки зрения алюминий — один из наиболее реакционноспособных металлов, который активно взаимодействует не только с кислотами и щелочами, но и с водой! Кажущееся противоречие очень просто объясняется: под воздействием кислорода (или других окислителей) поверхность металлического алюминия покрывается прочной, химически устойчивой оксидной пленкой, предохраняющей металл от разрушения. Это явление называется пассивацией. Металл пассивен в том случае, когда при взаимодействии с потенциальным источником коррозии он не подвергается изменениям, и активен тогда, когда агрессивное вещество его разрушает.

Напомним, что коррозией называется процесс разрушения металлов и их сплавов в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды.

Металл, стойкий к коррозии в одних условиях, может разрушаться в других. Так, например, алюминий стоек к коррозии, вызываемой жидким топливом, и не стоек к действию натриевой щелочи (так называемое явление пассивности и активности).

Окись алюминия создает химически инертный защитный слой, толщина которого составляет 20—100Å. Алюминий, поверхность которого очищена от защитной пленки, может реагировать с водой, выделяя при этом водород. Под влиянием окислителей поверхность алюминия пассивируется, поэтому кислород, содержащийся в воздухе или растворенный в воде, повышает его коррозионную стойкость.

Коррозионная стойкость алюминия в значительной степени зависит от содержания примесей других металлов. Как известно, при контакте двух металлов, погруженных в среду электролита, образуется гальваническая пара, где более активный металл становится анодом, а менее активный — катодом. В результате электрохимической реакции анод разрушается. Большинство примесей (за исключением металлов, более активных, чем алюминий) играют роль катода по отношению к алюминию, т.е. способствуют его разрушению.

По этой причине алюминий высокой чистоты отличается более высокой коррозионной стойкостью, чем технический металл, который, в свою очередь, более устойчив к коррозии, чем сплавы алюминия. Кроме того, коррозионная стойкость алюминия зависит от характеристик окружающей среды и от реакций, вызываемых этой средой в алюминии.

Механизм коррозии алюминия

В присутствии окислителей поверхность алюминия покрывается защитным слоем окиси алюминия.

Защитный слой, в свою очередь, состоит из двух слоев:

  • Внутреннего слоя Al2O3, который образуется при непосредственной реакции кислорода с металлом. Внутренний слой оксида прочно прилегает к металлу основы, а его структура и толщина зависят от температуры окисления.

  • Наружного, образующегося в результате реакции внутреннего слоя с внешней средой, в основном, с водой. Толщина этого слоя зависит от времени протекания коррозии и концентрации агрессивных веществ в окружающей среде. Увеличение толщины наружного слоя происходит за счет окисления металла основы. Наружный слой порист, он пропускает воздух и влагу.

  • В результате коррозионных процессов на поверхности алюминия общая толщина защитного слоя увеличивается, но толщина внутреннего слоя при этом остается постоянной. Схема механизма образования защитного слоя представлена на рис. 1.

Виды коррозии

Коррозию металлов можно разделить на химическую и электрохимическую.

Электрохимическая коррозия происходит при действии на металл растворов электролитов (т.е. растворов, содержащих носители электрического тока — ионы) и сопровождается возникновением электрического тока.

Химическая коррозия происходит при воздействии на металл сухих газов, пыли, жидких веществ (не электролитов) и не сопровождается возникновением электрического тока.

Разрушающее действие коррозии всегда начинается с поверхности металла. Затем коррозия распространяется в глубину со скоростью, зависящей от вида металла или сплава, его состава, структуры, характеристик, а также состава и характеристик окружающей среды. Этому процессу чаще всего сопутствуют изменения внешнего вида поверхности: она становится матовой, изменяет цвет, появляются точки, пятна, вздутия и т. д.

В результате взаимодействия алюминия с окружающей средой образуются вещества (продукты коррозии), свойства которых в значительной мере влияют на протекание коррозионных процессов. Рассмотрим возможные разновидности такого влияния:

  • В процессе коррозии образуются летучие или растворимые вещества, которые легко и быстро удаляются с места реакции и не препятствуют распространению коррозии. В результате реакция проходит по всей поверхности металла, доступной для коррозионного воздействия, и без помех распространяется в глубину.

  • На поверхности металла возникают тонкие, прозрачные, прочно связанные с металлом слои, которые перекрывают доступ агрессивного реагента к металлу основы. Эти слои являются причиной так называемой “пассивации” поверхности. С образованием такого слоя коррозия практически полностью останавливается, а остаточные процессы происходят только на наружной поверхности слоя, который может частично растворяться в агрессивной среде.

  • Неоднородность поверхностного слоя приводит к проявлению неравномерной или местной коррозии. Слой продуктов коррозии неравномерно распределяется по всей поверхности корродирующего металла.

В зависимости от свойств продуктов коррозии можно выделить следующие разновидности последней:

  • Локальная коррозия в виде пятен на поверхности металла.

  • Локальная коррозия в виде разъеданий, которая возникает в случае, если процесс происходит на поверхности малой площади и интенсивно распространяется вглубь металла.

  • Межкристаллическая коррозия, возникающая в случае, если агрессивное вещество поступает вглубь металла и разрушает внешние границы кристаллов (зерен), из которых состоит сплав. Продукты коррозии остаются внутри металла, причем на наружной поверхности не происходит никаких заметных изменений. Это особенно опасный вид коррозии с точки зрения скорости процесса. В этом случае материал, создающий границу зерен, выполняет роль анода по отношению к зернам, которые занимают значительную площадь и действуют, как катод.

  • Коррозия напряжения и ее разновидность — коррозия усталости, возникающая в случае, если, помимо воздействия коррозионной среды, изделие из металла подвергается постоянным или переменным нагрузкам.

  • Селективная (избирательная) коррозия, во время которой одна или несколько составных частей сплава подвергается коррозии, а пористая основа сплава сохраняет первоначальную форму изделия.

Электрохимическая коррозия

В техническом алюминии (или в его сплавах) содержатся примеси металлов в виде отдельных вкраплений (магний, титан, железо, марганец и др.)

Благодаря наличию таких вкраплений сплав, погруженный в электролит, представляет собой совокупность большого количества микроскопических гальванических очагов. В результате электрохимической реакции, возникающей в этих очагах, металл, выступающий в роли анода (а в нашем случае это основной компонент сплава, алюминий), растворяется, в то время как на микрокатодах выделяется водород (рис. 2).

Такие микроисточники коррозии по своей природе являются обычными гальваническими элементами и отличаются:

  • 1 микроскопическими размерами анода и катода;

  • 2 горизонтальным расположением электродов;

  • 3 прямым соединением катода и анода.

Процесс электрохимической коррозии не всегда является результатом возникновения микроскопических гальванических элементов. В ряде случаев очаги коррозии имеют “видимые” (макроскопические) размеры.

Механизм электромеханического коррозионного разрушения для разной величины поверхности катода (сталь) и анода (алюминий) представлен на рис. 3.

Атмосферная коррозия

Атмосферной коррозией называют процесс разрушения металлов на воздухе в результате происходящих на их поверхности химических и электрохимических реакций. Это наиболее распространенный пример разрушения металлов.

Основной причиной атмосферной коррозии является тонкий слой влаги, который образуется на поверхности металла, если его температура находится ниже точки росы. С понижением температуры или при увеличении содержания водяного пара в воздухе излишек пара оседает в виде капель воды.

Если поверхность негладкая, покрыта пылью и слоями продуктов коррозии, то значительно раньше достижения точки росы во всех углублениях, порах и трещинах конденсируется пар и образуется слой воды.

Некоторые газообразные вещества, содержащиеся в атмосфере, такие как оксиды азота, серы, хлорид водорода и другие, растворяются в конденсированной влаге, образуя кислоты. Поскольку растворимость этих веществ в воде очень высока, они концентрируются в слое воды даже тогда, когда их содержание в воздухе сравнительно невелико.

Скорость коррозии зависит как от характеристик коррозионной среды (внешних факторов), так и от характера самого металла (внутренних факторов).

К внешним факторам относятся:

К внутренним факторам относятся:

  • химический состав сплава;

  • структура металла;

  • внутренние напряжения.

Влияние атмосферы на процесс коррозии зависит от климатической зоны, уровня развития промышленности в регионе и загрязненности атмосферы. Наиболее существенными факторами, определяющими коррозионные свойства атмосферы, являются содержание пыли, газов, влажность и температура.

Влиянием этих факторов объясняется различная скорость процесса коррозии в различных точках земного шара. Например, чем ближе к морю, тем больше в воздухе морских солей, ускоряющих коррозию, особенно NaCl. В регионах, где много промышленных объектов, в воздухе много таких соединений, как SO2.

Отметим, что скорость коррозии на воздухе, как правило, значительно ниже, чем в пресной воде или почве. Атмосферную коррозию можно разделить на сухую, влажную и морскую.

Сухая (газовая) атмосферная коррозия проходит в условиях полного отсутствия влаги на поверхности металла. Этот вид коррозии протекает очень медленно. Если в атмосфере содержатся агрессивные газы, то скорость коррозии значительно ускоряется.

Влажная атмосферная коррозия протекает в слое электролита малой толщины. Скорость процесса зависит от влажности воздуха, атмосферных загрязнений и гигроскопичности продуктов коррозии: если эти вещества задерживают влагу на поверхности металла, скорость коррозии возрастает.

Морская атмосферная коррозия. В регионах с морским климатом в состав атмосферы входит большое количество солей, на поверхности металла собираются капли морской воды, соли и другие загрязнения, ускоряющие коррозию.

Взаимодействие алюминия и его сплавов с другими металлами и сплавами

В среде электролита два различных металла, соприкасающиеся между собой или соединенные проводником, образуют гальванический элемент, в котором генерируется электрический ток. Направление движения электронов в гальваническом элементе определяется величинами электродных потенциалов металлов, значения которых приведены в таблице 1. Электроны движутся от металла с более высоким потенциалом (анода) к металлу с низшим потенциалом (катоду). В такой ситуации металл с высоким потенциалом (и большей химической активностью) разрушается.

Таблица 1.

Снижение
активности 

Реакция на
электродах 

Стандартный
потенциал
окисления 

Элемент 































 Ca=Ca2++2e +2.87 Кальций
 Mg=Mg2++2e +2.37 Магний
 Al=Al3++3e +1.66 Алюминий
 Ti=Ti2++2e +1.63 Титан
 Mn=Mn2++2e +1.18 Манганин
 Zn=Zn2++2e +0.76 Цинк
 Cr=Cr3++3e +0.74 Хром
 Fe=Fe2++2e +0.44 Железо
 Cd=Cd2++2e +0.40 Кадмий
 Ni=Ni2++2e +0.25 Никель
 Sn=Sn2++2e +0.136 Олово
 Pb=Pb2++2e +0.126 Свинец
 H2=2H++2e 0.000 Водород
 Cu=Cu2++2e -0.337 Медь
 Cu=Cu++e -0.521 Медь
 2Hg=Hg22++2e -0.789 Ртуть
 Ag=Ag++e -0.800 Серебро
 Hg=Hg2++2e -0.854 Ртуть
 Au=Au3++3e -1.50 Золото

В таблице 1 представлены значения стандартных электродных потенциалов (электрохимический ряд напряжений) для элементов, которые входят в состав алюминиевых сплавов или металлических соединений, использующихся в алюминиевых конструкциях.

Интенсивность коррозии, возникающей при соединении двух металлов, зависит от их расположения в ряду напряжений (разности потенциалов), от соотношения площади поверхности и уровня их поляризации.

Чем больше разность потенциалов в гальваническом элементе, тем выше напряжение и тем интенсивнее разрушается анод. Значения потенциалов, приведенные в электрохимическом ряде напряжений, определены для стандартных условий (температура 25°С и единичная активность ионов в растворе электролита). Нужно учитывать, что в зависимости от состава электролита эти значения могут меняться. Так, например, в щелочных растворах алюминий корродирует значительно сильнее, чем в кислых.

Цинк, потенциал которого близок к потенциалу алюминия, может использоваться для непосредственного контакта с алюминием. Если такой контакт происходит в нейтральных и кислых средах, цинк выполняет функцию анода и поэтому защищает катодный алюминий от коррозии. Однако в щелочных средах, наоборот, активность алюминия возрастает, поэтому цинк ускоряет коррозию алюминия.

При контакте стальных оцинкованных деталей (шурупов и т.д.) с алюминием слой цинка вначале обеспечивает защиту алюминия, но после стирания цинка стальная поверхность становится открытой, что может привести к коррозии алюминия. В контакте с алюминием рекомендуется применение стали, оцинкованной горячим методом, поскольку в этом случае толщина покрытия больше, чем при электролитической оцинковке.

Ни в коем случае алюминий не должен соединяться с медью и ее сплавами, поскольку это приводит к быстрой коррозии алюминия (так называемой “катастрофической коррозии”). В связи с этим в алюминиевых конструкциях недопустимы всякого рода элементы и дополнения из меди.

По этой же причине не следует допускать влияния на алюминий дождевой воды, которая стекает с медных крыш и труб непосредственно на алюминиевые конструкции, даже тогда, когда она содержит небольшие количества ионов меди.

Следует также избегать контакта с оловом и его соединениями, особенно в атмосфере, загрязненной промышленными отходами. Соли олова, образующиеся в кислой среде, сильно разрушают поверхность алюминия.

Свинцовый сурик, при наличии влаги, содержащей кислоту, проявляет сильную коррозионную активность. Поэтому при контакте с алюминием следует избегать стальных элементов, покрытых свинцовым суриком.

Ртуть и ее соли уже в присутствии следов влаги вызывают сильную коррозию алюминия. В этом случае процесс коррозии усиливается благодаря образованию амальгамы: амальгамированный алюминий интенсивно взаимодействует с водой в даже отсутствие кислот и щелочей! Поэтому при складировании алюминиевых профилей даже пары ртути (из разбитой лампочки) могут привести к мгновенной коррозии.

Соединение алюминия и стали допустимо в сельской местности, но на приморских и промышленных территориях сталь ускоряет коррозию алюминия. Поэтому при контакте стали и алюминия необходимо избегать их непосредственного контакта, например, путем оцинковки стали, покраски алюминия с одновременным использованием изолирующих прокладок из синтетических материалов.

При соединении железа, никеля и хрома с алюминием возникает значительная разность потенциалов, поэтому их не следует соединять непосредственно друг с другом. Кроме того, соли этих металлов (хлориды, сульфаты и т. д.), которые образуются в результате их коррозии, также способствуют разрушению алюминия.

Химическая коррозия

Процесс химической коррозии протекает при воздействии сухих газов, жидких неэлектролитов и других материалов (в том числе и строительных) на алюминий.

В результате химической коррозии на поверхности алюминия образуется защитный слой, состоящий из продуктов коррозии и препятствующий взаимодействию агрессивных веществ с металлом. Скорость и вид химической коррозии определяет процесс диффузии агрессивного вещества через защитный слой.

Как мы упоминали ранее, слой окиси алюминия возникает на поверхности в результате окисления металла кислородом воздуха. На воздухе в отсутствие влаги толщина этого слоя в течение нескольких минут достигает 10 Å.

Химическая стойкость сплавов алюминия

Вода

В дистиллированной воде алюминий проявляет очень хорошие показатели стойкости к коррозии при любой температуре.

Дождевая вода может разрушать алюминий, если в атмосфере содержится значительное количество промышленных газов. Растворяясь в воде, это газы (SO2, NO2, хлороводород и т.д.) образуют кислоты, разрушающие алюминий. Поэтому во избежание коррозии алюминиевые конструкции следует проектировать так, чтобы свести до минимума скапливание дождевой воды на поверхности металла.

Водопроводная вода действует на алюминий по-разному, в зависимости от содержащихся в ней примесей. В кислых или щелочных водах алюминий может подвергаться коррозии. Процесс коррозии ускоряют ионы хлора или тяжелых металлов, содержащиеся в водопроводной воде.

Промышленные сточные воды вызывают очень сильную коррозию, которую ускоряют ионы тяжелых металлов.

 

Газы

Водород, азот и благородные газы (гелий, аргон, неон, криптон, ксенон) не действуют на алюминий даже при повышенных температурах.

Галогены (хлор, бром, йод, фтор) в отсутствие влаги не действуют на алюминий. При взаимодействии с водой они образуют кислоты, агрессивные по отношению к алюминию.

Сухие хлороводород, бромоводород, йодоводород, фтороводород не действуют на алюминий. Но водные растворы этих газов — кислоты, активно разрушающие алюминий.

Сероводород не разрушает алюминий при температуре до 500°С.

Двуокись серы в отсутствие водяного пара не разрушает алюминий (до 400°С), хотя при наличии влаги вызывает коррозию. Аналогично действует и триокись серы.

Аммиак в газообразном состоянии не действует на алюминий даже при высоких температурах.

Оксид углерода СО разрушает алюминий только при температуре свыше 550°С.

Углекислый газ ведет себя аналогично СО. В воде углекислый газ образует угольную кислоту, не вызывающую значительных коррозионных разрушений.

Неорганические соединения

Алюминий не стоек к действию кислот. Исключение составляют концентрированные азотная и серная кислоты — их окислительные свойства настолько сильны, что при контакте с алюминием на его поверхности образуется прочный слой оксида алюминия, препятствующий дальнейшему разрушению металла (поэтому концентрированную азотную или серную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах). Разбавленная азотная или серная кислота — более слабый окислитель — энергично реагирует с алюминием.

В кислотах алюминий растворяется тем хуже, чем меньше содержит дополнительных примесей. Следует помнить, что анодное окисление не защищает от воздействия кислот, поскольку они разрушают слой Al2O3. Химическая активность кислот увеличивается с ростом температуры. Например, с возрастанием температуры на 10°С скорость коррозии удваивается. Увеличение концентрации кислоты, как правило, увеличивает скорость коррозии (концентрированные серная и азотная кислоты — исключение).

Соляная кислота вызывает сильную коррозию. Действие этой кислоты нельзя ослабить добавлением ингибиторов.

Фтороводородная кислота оказывает самое сильное влияние на алюминий. Даже непродолжительное взаимодействие разбавленной кислоты ведет к полному растворению алюминия.

Кислородсодержащие кислоты хлора (HClO4, HClO3, HClO) вызывают сильную коррозию алюминия.

Серная кислота вызывает равномерную коррозию алюминия, интенсивность которой зависит от концентрации. Разбавленная кислота средней концентрации при комнатной температуре отличается умеренной агрессивностью. Наиболее агрессивна кислота концентрации 80%. Некоторые вещества, входящие в состав алюминиевых сплавов, а также ионы, содержащиеся в воде (особенно фториды и хлориды), усиливают действие серной кислоты.

Сернистая кислота вызывает локальную коррозию алюминия.

Сера и халькогены (селен и теллур) на алюминий не действуют.

Фосфорная кислота разрушает алюминий умеренно или сильно (в зависимости от концентрации).

Мышьяк при комнатной температуре не действует на алюминий.

Мышьяковая кислота (H3AsO4) и окись мышьяка сильно разрушают алюминий, а мышьяковистая кислота (H3AsO3) без нагревания на него не влияет.

Азотистая кислота (HNO2) при комнатной температуре не действует на алюминий.

Азотная кислота (HNO3) воздействует на алюминий по-разному, в зависимости от концентрации. Разбавленные растворы интенсивно разрушают алюминий. В концентрированных растворах вследствие окислительных процессов поверхность алюминия пассивируется и коррозия замедляется. Наиболее сильную коррозию вызывает кислота концентрацией 10-60%. Действие азотной кислоты приводит к равномерной коррозии. С увеличением чистоты алюминия возрастает его стойкость к коррозии. Наличие в составе слава примесей меди, кремния, магния усиливает воздействие азотной кислоты.

Органические соединения

Не вызывают коррозии:

  • Все насыщенные углеводороды, бензол, толуол, нафталин.

  • Алифатические спирты (взаимодействие с алюминием возможно только после испарения воды и только при нагревании). Метиловый спирт вызывает незначительную коррозию в водном растворе, самую сильную — при 25% содержании воды. Другие спирты, такие как этиловый, пропиловый, глицерин и его производные, не приводят к коррозии алюминия.

  • Фенол и его водные растворы (незначительное разрушение происходит при температуре свыше 60°С и концентрации 50%). Аналогично ведут себя производные фенола.

  • Сложные эфиры.

  • Альдегиды, в том числе формалин, акролеин, бензальдегид.

  • Кетоны.

  • Фреоны.

  • Амины и амиды.

  • Некоторые галогенсодержащие соединения (например, поливинилхлорид).

  • Углеводы: глюкоза, лактоза, целлюлоза.

Приводят к незначительной коррозии:

  • Некоторые органические соединения хлора, выделяющие соляную кислоту вследствие гидролиза в водных растворах.

  • Водные растворы органических кислот: уксусной, муравьиной, монохлоруксусной, щавелевой, винной, лимонной, яблочной, салициловой, аскорбиновой и т. д.

Сильно действуют на алюминий:

  • Некоторые органические кислоты при полном отсутствии воды.

  • Соли органических кислот могут создавать источники локальной коррозии.

  • Четыреххлористый углерод вызывает сильную коррозию в присутствии следов влаги.

  • Большинство соединений галогенов разрушают алюминий, скорость коррозии увеличивается с ростом температуры. Коррозионная активность галогена уменьшается в следующей последовательности: F-Cl-Br-I.

  • Некоторые серосодержащие органические соединения, например этилсерная кислота.

  

Материалы естественного происхождения

Не действуют на алюминий:

  • Каменная соль.

  • Продукты нефтеперегонки: бензин, керосин, парафин, масла, смолы.

  • Воск.

  • Каучук.

  • Эфирные масла.

  • Каменный уголь, антрацит, бурый уголь.

  • Целлюлоза.

  • Белки.

  • Природный гипс.

  • Особо чистые виды нефти.

Действуют на алюминий:

  • Нефть, а точнее — содержащиеся в ней загрязнения, в основном, вода с растворенными в ней солями, которые в результате гидролиза образуют кислоты.

  • Дубильные вещества.

  • Средства для импрегнации древесины.

  • Глина.

Продукция синтетической химии и промышленные продукты

Не действуют на алюминий:

  • Синтетические смолы.

  • Инсектецидные средства (за исключением арсената натрия).

  • Косметические препараты.

  • Лаки.

  • Органические красители.

  • Некоторые клеи, не содержащие солей тяжелых металлов.

Действуют на алюминий умеренно или сильно:

  • Чистящие средства.

  • Моющие средства.

  • Некоторые косметические препараты (кислые или щелочные).

  • Одеколон.

  • Неорганические красители.

  • Чернила и тушь.

  • Клеи.

  • Продукты сгорания органических веществ, в особенности серо- и азотсодержащих.

Строительные материалы

На практике монтажные работы очень часто реализуются параллельно со строительными, так называемыми “мокрыми” работами.

Строительные материалы, такие, как штукатурки, портланд-цемент, бетон, мел, очень сильно влияют на алюминий, поскольку при контакте с водой дают щелочную реакцию. Под воздействием этих материалов в присутствии влаги на контактных поверхностях необработанного, анодированного, и даже алюминия с порошковым покрытием появляются пятна.

Коррозия длится до затвердевания штукатурки, цемента или бетона. В случаях, когда бетонная конструкция периодически подвергается увлажнению, ее следует изолировать от алюминия битумной прокладкой. Рекомендуется изолировать алюминий от наружных железобетонных конструкций. В сухих помещениях, когда бетон “схватился”, поверхность алюминия можно не изолировать.

Особенно вредно для алюминия действие бетонов, содержащих хлорид магния, позволяющий производить бетонирование во время морозов. А цементы с высоким содержанием алюминия, менее щелочные, чем обычные цементы, разрушают конструкционный алюминий значительно слабее.

Наталия Донская, журнал “Витрина” № 1(15)’2002

 

Коррозия алюминия и способы ее профилактики

Алюминий, на долю которого приходится около 8% всех элементов, находящихся в залежах земного слоя, является обычным металлом, который используется для изготовления различных изделий.

Алюминий используется при создании автомобилей, самолетов, кровельных материалов, трансформаторов, проводников, гаек, болтов, кухонных изделий и т.д. Его часто предпочитают другим металлам из-за сочетания прочности, коррозионной стойкости, малого веса и пластичности. Но несмотря на его стойкость к ржавчине, следует придерживаться некоторых мер предосторожности, профилактики, для того чтобы защитить металл, поскольку коррозия – это дело времени.

Алюминий и коррозия: что нужно знать

Алюминий устойчив к коррозии, что означает, что он не разлагается из-за окисления, вызванного железом и кислородом. Ржавчина возникает только в железе и других железосодержащих металлах. Сталь, например, подвержена ржавчине, потому что она содержит железо. Если только это не особый тип коррозионностойкой стали, такой как нержавеющая сталь. Алюминий, однако, не содержит железа, поэтому он естественным образом защищен от ржавчины.

Несмотря на то, что алюминий не ржавеет, он все равно может страдать от коррозии. Некоторые думают, что коррозия и ржавчина это одно и тоже, но это абсолютно не так. Коррозия – это химический процесс, вызванный разрушением металла, под действием окружающей среды. Ржавчина – один из типов коррозии, при котором железо вследствие окисления кислородом разрушается. Таким образом, алюминий подвержен коррозии, но не ржавчине.

Защита алюминия от коррозии

Как и ржавчина, коррозия разъедает металл, тем самым делая его структуру хрупкой, а сам по себе этот процесс носит долгосрочный характер. Для того, чтобы алюминий начал разрушаться под действием коррозии, скорее всего, потребуются недели, месяцы или даже годы. Однако в любом случае для долгой службы изделия необходима профилактика процессов коррозии.

Один из действенных способов защиты алюминия от коррозии – хранение в соответствующих условиях. Коррозия является результатом воздействия факторов окружающей среды, таких как влажность, которая вызывает те, самые пагубные химические процессы. Если возможно, храните ваши алюминиевые изделия в сухом месте, где они не подвержены воздействию дождя, влажности и других негативных процессов.

Также эффективным методом является нанесение на металл бесцветного, особого промышленного покрытия, которое на долгие годы защитит изделие от разрушения.

Химическая активность и коррозионная стойкость алюминия

Химическая активность

Алюминий характеризуется высокой химической активностью: энергия образования его соединений с кислородом, галоидами, серой и углеродом очень велика. В ряду напряжений он занимает место среди наиболее электроотрицательных элементов (нормальный потенциал его около 1,3 В).

Обладая большим сродством к кислороду, алюминий на воздухе теряет блеск, покрываясь тонкой, но очень прочной окисной пленкой. Электронно-микроскопические исследования показывают, что пленка окиси алюминия на поверхности твердого алюминия сплошная и беспористая. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления и обусловливает его высокие антикоррозионные свойства. Толщина пленки окиси алюминия на поверхности металлического алюминия ∼2·10-4мм.

Интенсивность окисления алюминия зависит от температуры, степени его раздробленности и примесей других металлов, присутствующих в нем.

Алюминий, нагретый на воздухе до температуры, близкой к точке его плавления (660°С), продолжает окисляться, причем степень окисления его при этой температуре пропорциональна квадратному корню из продолжительности окисления. Окисление алюминия существенно ускоряется при температурах выше его точки плавления, мелко же раздробленный металл при нагревании на воздухе энергично сгорает.

Присутствие в алюминии примесей магния, кальция натрия, кремния и меди усиливает его окисление. Особенно легко окисляются при нагревании алюминиево-магниевые сплавы, на поверхности которых образуются рыхлые окисные пленки. В присутствии следов ртути пленка окиси алюминия на поверхности твердого алюминия нарушается, и весь металл полностью окисляется.

Коррозионная стойкость

Одним из самых важных качеств алюминия является его исключительно высокая стойкость к коррозии, значительно возрастающая с повышением степени его чистоты.
Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью к морской воде, уксусной, лимонной, винной и другим органическим кислотам. Он практически не взаимодействует с концентрированной азотной и 100 %-ной серной кислотами, но быстро разрушается в разбавленной азотной кислоте, а также в разбавленной серной кислоте при концентрациях более 10 % (максимальная растворимость наблюдается в 80 %-ной серной кислоте). Быстро растворяется алюминий также в растворах щелочей, соляной, плавиковой и бромистоводородной кислотах; слабо взаимодействует с борной кислотой. Алюминий устойчив в нейтральных растворах солей магния и натрия, слабо влияют на алюминий сернистый газ, аммиак и сероводород.
Химическая стойкость алюминия обусловливается, как указывалось выше, образованием на его поверхности тончайшей, но плотной беспористой пленки окиси алюминия. Сцепление окисной пленки с алюминием в местах нахождения примесей в металле значительно уменьшается, и эти места уязвимы для коррозии. У алюминия с ничтожным содержанием примесей окисная пленка имеет очень прочное сцепление с поверхностью. Поэтому алюминий высокой и особой чистоты чрезвычайно стоек против действия многих химически активных реагентов.
Коррозионная стойкость алюминия различной степени чистоты может быть охарактеризована потерями массы испытуемого образца металла или объема водорода, выделяющегося с единицы поверхности металла при обработке его в течение 1ч соляной кислотой определенной концентрации.

Скорость коррозии алюминия различной чистоты в 5 %-ном растворе НСl

Al, %, не менее

99,99 99,7 99,6 99.5 99.0

Потери массы, г/(м2×ч)

0,15 0,48 0,72 1.24 2.02

Количество водорода, л/(м2×ч)

0,12 0,48 0,75 1,52 2,16

Из приведенных данных следует, что коррозионная стойкость электролитически рафинированного алюминия (99,99%) в 3–15 раз выше, чем алюминия технической чистоты.
Дальнейшее повышение чистоты алюминия еще в большей степени увеличивает его коррозионую стойкость. Например, поверхность электролитически рафинированного алюминия (99,998 %) через 20 сут выдерживания в 22 %-ной соляной кислоте покрылась глубокими трещинками. Поверхность же более чистого алюминия (очищенного зонной плавкой и подвергнутого электрополировке) после выдерживания в соляной кислоте в течение 100 суток сохранила свой первоначальный блеск. Установлено, что для алюминия чистотой 99,99 % и выше скорость коррозии зависит главным образом от содержания в нем меди. Например, при содержании выше 2·10-3 % Cu алюминиевый лист толщиной 1,5мм при выдержке в 20 %-ной соляной кислоте в течение недели прокорродировал насквозь; в тех же условиях алюминий, содержащий от 0,9 до 3·10-4 Сu, полностью разрушился только через две недели.

Влияние примесей на коррозионную стойкость

  • Fe+Si. С увеличением содержания суммы примесей Fe+Si коррозионная стойкость алюминия (в 5%-ном растворе НС1) с очень малым содержанием меди (<0,005 %) постепенно падает. Для алюминия с высоким содержанием Fe+Si (0,9%), которое соответствует стандартной марке А0, скорость коррозии равна 27— 31,5 г/(м2·ч), для металла технической чистоты марки А7 — всего лишь 0,24— 1,07 г/(м2·ч), а для алюминия марки А6— 1,19–1,64 г/(м2·ч).
    Исследования позволили установить отрицательное влияние примеси железа на коррозионную стойкость алюминия, которая уменьшается с увеличением содержания железа. Увеличение содержания кремния от 0,0003 до 1–2% практически не сказывается на коррозионной стойкости металла. Алюминий с очень низким содержанием железа (0,003%) в 5%-ном растворе НС1 корродирует очень медленно [0,10–0,157 г/(м2·ч)], независимо от увеличения содержания в нем кремния от 0,003 до 0,5–1%. Даже при большем содержании кремния (до 2%) скорость коррозии алюминия невелика.
  • Ti. 0,01–0,19% Ti заметно не влияют на коррозионную стойкость алюминия этих марок в 5%-ном растворе НС1.
  • Be. Бериллий в малых количествах (0,05–0,5%) незначительно снижает коррозионную стойкость алюминия высокой и технической чистоты в 5%-ном растворе НС1.
  • Nb. Ниобий же, введенный в такой алюминий, более ощутимо снижает его коррозионную стойкость. Если в присутствии 0,03–0,09% Nb это снижение невелико, то при более высоком содержании ниобия (0,14–0,19%) оно уже значительно.
  • Ga, Re. Весьма отрицательно влияют на стойкость алюминия против коррозии небольшие добавки галлия и рения. Для алюминия стандартной марки А7, содержащего 0,5% Ga, скорость коррозии достигает 120 г/(м2·ч), а содержащего 0,3% Re — 250 г/(м2·ч).

Для сравнения укажем, что скорость коррозии бессортного алюминия, богатого железом (1%Fe+0,03%Si), составляет около 100 г/(м2·ч).

Общая коррозия

Когда поверхностная оксидная пленка растворяется в коррозионной среде, как это происходит в растворах фосфорной кислоты или щелочи, то идет равномерное растворение алюминия с постоянной скоростью. Если оно сопровождается выделением тепла , как при растворении в щелочи , то температура раствора и скорость коррозии возрастают. Общая коррозия зависит от конкретных ионов, которые находятся в растворе, их концентрации и от температуры. Общая коррозия может носить характер легкого травления с образованием матовой поверхности или быстрого растворения металла. Общую коррозию можно оценить по потере массы или толщины образца.

Местная (локальная) коррозия

Если окржающая среда не растворяет оксидную пленку на поверхности алюминия или алюминиевого сплава, то коррозия проявляется в виде мелких локализованных точеч- точечных поражений. Местная коррозия имеет электрохимический механизм и обусловлена разницей коррозионных потенциалов в локальном элементе, образующемся на поверхности или в глубине металла из-за его неоднородности. Обычно эта разница в поверхностном слое связана с присутствием катодных микросоставляющих, которыми могут быть нерастворимые частицы интерметаллидов или отдельные элементы; чаще всего таковыми являются CuAl2, FeAl3 и кремний. Коррозия может быть вызвана и неоднородностью коррозионной среды, различным содержанием кислорода по объему. Гораздо реже коррозия возникает в связи с присутствием на поверхности ионов тяжелых металлов, например меди или железа. Опасность образования локального элемента возрастает с увеличением электрической проводимости рабочей среды. Другой электрохимической причиной местной коррозии является наличие блуждающих токов на поверхности алюминия. Единственный тип местной коррозии, который не имеет электрохимической природы,—это фреттинг-коррозия, разновидность сухого окисления. Почти во всех случаях местной коррозии происходит взаимодействие с водой по реакции

2Аl + 6Н2О⇒Аl2O3 • 3Н2О + 3Н2

Продуктом коррозии, как правило, является гидраргиллит или тригидрат оксида алюминия (бейрит). Местная коррозия обычно не происходит в очень чистой воде при температуре окружающей среды или в отсутствие кислорода, однако в более токопроводящих растворах она может происходить из-за наличия таких ионов, как хлориды или сульфаты.

Питтинговая (точечная) коррозия

Питтинги представляют собой разъедание металла на отдельных участках поверхностного слоя, в результате чего в этих местах образуются углубления. Для возникновения питтинга необходимо наличие электролита. Им могут быть и большой объем жидкости, и влажное твердое вещество, и пленка конденсата, и капельки воды, оставшиеся на поверхности. Для возникновения питтинга необходимо также присутствие кислорода. Форма питтингов может быть самой различной —от мелких впадинок в форме блюдца до цилиндрических ямок, однако полость питтинга обычно имеет более или менее округлую форму, чаще всего форму полусферы. Этим питтинг отличается от межкристаллитной коррозии, которая происходит как бы в узком тоннеле вдоль границ зерен и обнаруживается только при металлографическом исследовании поперечного сечения. Межкристаллитная коррозия может происходить наряду с питтинговой, при этом трещина развивается в глубь металла и в сторону от питтинга.

Первопричиной питтингового поражения служит разность потенциалов на поверхности. Рост питтинга на ранних стадиях представляет собой автокаталитический процесс . Возникновение питтинга связано с нарушением сплошности поверхностной оксидной пленки на участке, соседнем с кагодной частицей. Если в коррозионном растворе присутствует ион меди, то он осаждается на катодной частице и таким образом способствует увеличению разности потенциалов. По мере роста полости питтинга (анода) коррозионная среда в ней становится кислотной (рН = 3 -4), а участки, среды, окружающие катодную частицу, — слегка щелочными. Такая локальная неоднородность среды увеличивает движущую силу процесса – разность потенциалов в локальной ячейке, а также ток в питтинге. Как только достигается устойчивое состояние, ток в питтинге становится постоянным и контролируется поверхностным катодом, т.е. участками поверхности, находящимися под влиянием электрической проводимости электролита. Соседние питтинги становятся конкурирующими по отношению к катодным участкам. Как правило, чем больше число питтингов, тем меньше глубина самого глубокого питтинга. В глубоких питтингах, которые прикрыты, как шапкой, продуктами коррозии, роль поверхностных катодных участков меньше, но более важна, по-видимому, величина рН в растворе в полости питтинга.

Алюминий очень высокой степени чистоты, полученный методом двойного переплава (А99), отличается высоким сопротивлением питтинговой коррозии. Оно гораздо выше, чем у любого из промышленных алюминиевых сплавов. У сплава АМц, изготовленного на основе высокочистого алюминия для экспериментальной кухонной посуды, также обнаружено очень высокое сопротивление питтинговой коррозии. Из промышленных сплавов наименьшие вероятность возникновения питтингов и глубина поражения ими у сплавов АМг. С ними могут сравниться сплавы системы Al— Мn с низким содержанием меди (менее 0,04 %), однако при 0,15 % Cu питтинговая коррозия становится более интенсивной, особенно в морской воде. У алюминия промышленной чистоты (АД0, АД1, А5, А0 и т. д.) склонность к питтинговой коррозии уменьшается с повышением чистоты материала и снижением содержания железа и меди в сплаве. В сплавах системы Аl — Mg — Si (типа АД31, АД33) питтинговая коррозия сочетается с межкристаллитной. Листы сплавов систем Аl — Си (дюралюмины) и Al-Zn-Mg-Cu (типа В95, В93) обычно плакируют для защиты от питтинговой коррозии.

Алюминий коррозия

Коррозия резервуаров (средств хранения), топливных отсеков реактивных самолетов сопровождается образованием на их стенках и дне коричневого слизистого осадка, представляющего собой сгустки твердых загрязнений топлив, воды и бактерий. Иногда слизистый осадок покрывает сплошь всю нижнюю поверхность топливных отсеков. После удаления этого осадка обнаруживается, что полимерное защитное покрытие топливных отсеков разрушилось и на поверхности алюминия появились очаги коррозии. В этих случаях коррозия носит питгинговый характер, или бывает настолько глубокой, что топливо начинает просачиваться или обнаруживаться на поверхности крыла реактивного самолета.[ …]

Алюминий по своим химическим свойствам — активный металл ,и в присутствии окислителей быстро покрывается окисной пленкой А1203: которая становится защитным слоем и резко снижает его химическую активность. Устойчивость алюминия против коррозии во многом зависит от условий, в которых он находится. Алюминий устойчив в тех случаях, когда сохраняется защитная .пленка, и неустойчив, когда пленка А1203 разрушается или не может быть образована. На воздухе алюминий покрывается защитной пленкой окиси алюминия толщиной-■0,01—0,02 мк.[ …]

Коррозия оказывает влияние на морфологию повреждений поверхности и скорость механической эрозии под действием кавитации. При измерениях остаточных напряжений указанные выше исследователи установили, что механическое повреждение, вызванное в поверхностном слое кавитацией, было значительно меньше, когда на металл накладывался анодный ток. Таким образом, представляется, что находящиеся в состоянии механического напряжения слои могут непрерывно удаляться приложенным током, и скопление кавитационных пузырьков будет воздействовать на свежую, нена-клепанную поверхность металла. С другой стороны, Хирс и Спекхардт [121] наблюдали увеличение «механической» составляющей потери массы меди при наложении анодного тока. Однако область кавитации, вызванной неровностями поверхности металла, была в этих условиях более плоской и широкой. Это приписывалось преимущественному растворению гребней неровностей. Повреждения поверхности пассивных металлов (титана, алюминия и железа [21, 118, 119] распределены неоднородно вследствие местного растрескивания пленки и ускоренной коррозии обнаженных участков. Местная коррозия (в особенности питтинг) усиливает механическую эрозию, так как шероховатая поверхность способствует образованию пустот в питтингах [4].[ …]

Наблюдения за алюминиевыми пластинками, находившимися в различных атмосферных условиях в течение долгого времени, показали прямое соответствие между скоростью коррозии и содержанием Б02 в атмосфере [86]. В атмосфере промышленных районов на поверхности алюминия образуется серосодержащий продукт коррозии А12(804)з-18НгО[87]. При низкой относительной влажности алюминий поглощает незначительное количество Э02 в основном за счет физической адсорбции [87]. При повышении влажности поглощение увеличивается, хотя и не достигает таких размеров, как для железа и цинка [74, 87]. Предполагаемым механизмом ускорения коррозии алюминия в присутствии ЭОг является воздействие кислотой среды на защитную оксидную пленку; кислота образуется при растворении и окислении 02 в водной пленке на поверхности металла [87].[ …]

Вызывает коррозию железа, цинка, алюминия; натриевая соль менее коррозийна и стабильна при отсутствии влаги.[ …]

Ускоренная коррозия в содержащих серу окислительных газах и солях щелочных металлов известна под названием «высокотемпературная коррозия». Высокотемпературная коррозия связана с образованием солей щелочных металлов Ма2504 и К2Э04, которые растворяют защитные окисные пленки, и в результате на металлах образуются незащитные окисные пленки £33]. Введение окиси ванадия, ванадия [6], хлоридов [100] и свободного углерода [60] в газовую среду увеличивает скорость высокотемпературной коррозии. Добавки алюминия и хрома к сплаву в общем повышают его стойкость к высокотемпературной коррозии.[ …]

Малая плотность алюминия, высокие электропроводность, пластичность и устойчивость к коррозии позволяют использовать его в чистом виде и в сплавах с другими металлами в самых разнообразных отраслях промышленности.[ …]

Установлено, что алюминий -марки АД1М непригоден в качестве материала; тары под 20% к.э. ВФ из-за активного характер питтинговой коррозии на нем. Возникновение питтинговой коррозии в средах к.э. ВФ связывают с присутствием О-ионов, являющихся активаторами локальных видов коррозии.[ …]

Коррозийная стойкость алюминия во многом зависит и от его чистоты: чем меньше в алюминии примесей, тем больше его коррозиоустойчивость. Скорость коррозии алюминиевого сплава, содержащего 98% алюминия в 80 раз больше, чем содержащего 99,5% ¡алюминия [55].[ …]

Поверхности деталей из алюминия, меди и их сплавов очищают от коррозии тонким порошком или куском пемзы или наждачной бумагой с зернистостью не ниже 180, смоченными бензином-растворителем или трансформаторным маслом. Зачищенную поверхность протирают хлопчатобумажными салфетками, смоченными бензином Б-70.[ …]

Железо и цинк больше подвержены коррозии в присутствии солей, а не в присутствии газов, латунь и алюминий — наоборот [60].[ …]

Протекторы изготовляют из цинка, алюминия и сплавов, являющихся анодами по отношению к железу. Протекторную защиту широко применяют для борьбы с коррозией в емкостях и особенно в подземных магистральных нефте- и газопроводах, удлиняя срок их службы и предотвращая утечки продукта в почву, а затем в водоемы и воздух. Эти утечки могут быть большими, так как продукт перекачивается под высоким давлением, а расстояния между запорными устройствами — значительны.[ …]

Способствует увеличению скорости коррозии и присутствие нескольких металлов, например сталь-алюминий, сталь-медь. В этом случае, особенно в присутствии воды, интенсивно протекают процессы электрохимической коррозии, продукты которой загрязняют топлива и масла.[ …]

Кислотные осадки ускоряют процессы коррозии металлов, разрушения зданий, сооружений. Установлено, что в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельских районах. Многочисленны примеры начавшегося с середины XX в. разрушения памятников истории и культуры, изготовленных из природных минералов (мрамора, известняка и других, имеющих в своем составе СаС03 и МёС03).[ …]

Большую проблему представляет собой коррозия металлов под действием кислотных осадков [21, 34]. Различные металлы — медь, алюминий, железо и даже сталь — быстро поглощают на своей поверхности двуокись серы и кислоты и постепенно разрушаются [55].[ …]

В обычных атмосферных условиях чистый алюминий устойчив против коррозии и не требует специальной защиты. В условиях города или промышленных предприятий, где атмосфера •сильно загрязнена, алюминий неустойчив и требуется защита.. В воде алюминий устойчив в том случае, если в ней содержится мало хлоридов и фторидов; в морской воде алюминий неустойчив и без защиты не применяется. Алюминий устойчив в растворах сульфатов и нитратов. В щелочных растворах алюминий неустойчив [68].[ …]

Результаты количественной оценки ПК на алюминии приведены в таблице. Оценка питтинговой коррозии проводилась на четырех образцах А1, два из которых находились в жидкой фазе, два — на границе раздела фаз (жидкость—пар).[ …]

Установлено, что максимальная скорость коррозии для углеродистой стали наблюдается при температурах циркулирующей воды 45—65°С. Сплавы ЭЖ-2, ЭИ-811, ЭИ-268, ЭИ-645, вТ-1, хотеллой «С», алюминий в потоках воды коррозионно устойчивы.[ …]

Расчет ресурсов амортизационного лома по алюминию выполняют, исходя из объема металлофонда, который определяют суммированием ежегодных металлоинвестиций за вычетом амортизации, потерь металла от коррозии, истирания и неполноты сбора амортизационного лома. Расчет образования амортизационного лома по отдельным его видам выполняют, исходя из металлоинвестиций на выпуск данного изделия и срока его службы.[ …]

Технология получения дигидроксосульфата алюминия (ДГСА) A12(S04)2(0H)2 – 11Н20 до недавнего времени не была разработана, и поэтому он не применялся в качестве коагулянта. Мицеллы, образовавшиеся в результате гидролиза, несут более высокий положительный заряд и обладают лучшей адсорбционной способностью. Являясь более основным коагулянтом, растворы его менее агрессивны, благодаря чему резко снижается кислотная коррозия оборудования и коммуникаций. Для производства дигидроксосульфата требуется значительно меньше (на 33 %) серной кислоты, что позволяет существенно снизить его себестоимость. Расход нового коагулянта (в расчете на А1203) на 15—20 %, а в некоторых случаях на 30—35 % ниже, чем сульфата алюминия.[ …]

В случаях обработки сточной »оды сернокислым алюминием ее активная реакция при повторном использовании снижается. Для предотвращения коррозии трубопроводов и сооружений оборотная вода подщелачивается известью; доза ее не превышает 70 мг)л в пересчете на СаО.[ …]

Произведена количественная оценка питтинговой коррозии микроскопическим методом на алюминии марки АД1М в средах концентрата эмульсии (к.э. винилфосфата (ВФ).[ …]

Основными способами предотвращения или уменьшения коррозии резервуаров, трубопроводов и другого оборудования являются: применение коррозионностойких металлов и сплавов, замена металлических изделий химически стойкими неметаллическими, нанесение защитных покрытий, введение в жидкость специальных присадок •—■ ингибиторов коррозии. Иногда для этой цели применяют также электрохимическую защиту металлоконструкций. Применение стойких к коррозии металлов и их сплавов для изготовления резервуаров, трубопроводов, цистерн и другого оборудования для транспортировки и хранения жидкостей является весьма эффективным способом предотвращения образования коррозионных загрязнений, но довольно высокая стоимость этих материалов и большой спрос на них в различных отраслях народного хозяйства ограничивает область использования данного способа борьбы с коррозией. Обычно из стойких к коррозии металлов (нержавеющей стали, алюминия и т. п.) изготовляют оборудование для хранения и транспортирования жидкостей, имеющих ярко выраженные агрессивные свойства (неорганических кислот, щелочей и т. п.), а также в случаях, когда к чистоте жидкостей предъявляют особо высокие требования.[ …]

Результаты трех циклов таковы: в омагниченных растворах коррозия стали снизилась на 87,8%, алюминия— на 88,2% и чугуна — на 68,3%. Увеличение противокоррозионного действия (для стали в 4—5 раз) свидетельствует о целесообразности многократной магнитной обработки данного раствора.[ …]

В зависимости от типа металла и времени экспозиции скорости коррозии в городской атмосфере от 1,5 до 5 раз выше скоростей, наблюдаемых в сельской местности [18]. Трехкратное уменьшение содержания БОг в воздухе Питтсбурга с 0,15 до 0,05 млн-1 за период с 1926 по 1960 г. привело почти к четырехкратному уменьшению скорости коррозии цинка. На рис. 1.6 показано влияние БОг на коррозию малоуглеродистой стали в Чикаго. Двуокись серы считается наиболее вредным загрязнителем, влияющим на коррозию металлов. Скорость коррозии в значительной степени зависит также от температуры и особенно относительной влажности воздуха. Алюминий слабо подвержен воздействию БОг-Однако при относительной влажности 70% и более скорость коррозии резко увеличивается [28];. НАКЗА опубликовала недавно результаты долговременных исследований влияния атмосферы на предел прочности алюминия на разрыв [29]. Экспозиция в сельских районах приводит за 20 лет к уменьшению предела прочности алюминия на 1% или менее, тогда как промышленная атмосфера за тот же период приводит соответственно к величинам от 14 до 17%. В литературе имеется обширный обзор, который посвящен коррозии металлов, обусловленной различными атмосферными характеристиками, за период до 1960 г. [30]. Серная и сернистая кислоты воздействуют на различные строительные материалы, включая известняк, мрамор, шиферные плиты и известковый строительный раствор. Образующиеся ¡при этом хорошо растворимые сульфаты выщелачиваются затем дождем. Особо чувствительны к содержанию загрязнителей в атмосфере ткани, изготовленные из нейлона, прежде всего нейлоновые чулки. Воздействие и а них связано, очевидно, с 502 или аэрозолями серной кислоты.[ …]

Соли железа как коагулянты, имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды; более широкая область оптимальных значений pH среды; большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев; возможность использовать для вод с более широким диапазоном солевого состава; способность устранять вредные запахи и привкусы, обусловленные присутствием сероводорода. Однако имеются и недостатки: образование при реакции катионов железа с некоторыми органическими соединениями сильно окрашивающих растворимых комплексов; сильные кислотные свойства, усиливающие коррозию аппаратуры; менее развитая поверхность хлопьев.[ …]

При очистке питьевых и сточных вод в качестве коагулянтов используют соли алюминия, соли железа и их смеси в разных пропорциях. Реже применяют соли магния, цинка и титана. Коагулянты поставляют на водоочистные станции в виде кусков и плит, гранул и порошков, а иногда в виде концентрированных растворов. На станциях в специальных баках, защищенных от коррозии, приготавливают рабочие растворы коагулянтов определенной концентрации и дозируют их в обрабатываемую воду.[ …]

Компактность пленок зачастую оказывает решающее влияние на развитие процессов коррозии. Например, алюминий окисляется легче железа (более электроотрицателен). Однако на воздухе он устойчивее, так как, окисляясь, покрывается плотной пленкой оксида. Ее изолирующее действие тем более значительно, что образующийся А120з менее растворим в воде, чем оксиды железа.[ …]

Корпус сопла может быть изготовлен из латуни, нержавеющей стали, анодированного алюминия или другого металла, не подвергающегося коррозии под действием инсектицидов. Наконечник сопла с отверстием изготовляется из нержавеющей стали типа 18/8 или другого материала с равноценными антикоррозийными свойствами.[ …]

Вся аппаратура, применяемая при получении аммиакатов на основе аммиачной селитры, изготовляется из алюминия или нержавеющей стали. При изучении свойств аммиакатов различного состава было установлено, что аммиакаты на основе аммиачной селитры вызывают более интенсивную коррозию стали, чем аммиакаты, в которых наряду ю 1ЧН4Ы03 содержится кальциевая селитра. Поэтому целесообразно применение аммиакатов примерно следующего состава: 20% 1МНз, 30% ЫН4Ы03, 27,7% Са(Ы03)2 и 22,3% воды. Аммиакат такого состава содержит 31,9% азота, плотность жидкости при 20 °С равна 1,25 г/см3, давление паров при 20— 30 °С примерно 1 кгс/см2.[ …]

Так, например, я«елезо может содержаться в воде водоисточника, но в питьевую воду оно может попадать и как продукт коррозии металлических трубопроводов; алюминий моя«ет оказываться в питьевой воде в связи с применением его соединений для коагуляции воды на водопроводных станциях.[ …]

Нельзя допускать контакта деталей, окрашенных эмалями, содержащими ртутные фунгисиды, с деталями из незащищенного алюминия или его сплавов во избежание коррозии последних. При окраске таких деталей наносят на грунт не менее двух слоев эмали без фунгисидов. При введении в эмали ртутных фунгисидов необходимо соблюдать правила безопасности, относящиеся к работе с ртутными препаратами.[ …]

Неблагоприятное воздействие загрязнение воздушной среды оказывает (вследствие абразивного действия, осаждения сажи и коррозии) на фасады и крыши зданий, металлоконструкции и транспорт, причем коррозия металлов зависит от относительной влажности воздуха: коррозия алюминия начинается при влажности воздуха более 80%, мягкой стали — при влажности от 60 до 75%, никеля и меди — при влажности от 63 до 70%. Коррозия происходит в значительной степени под действием серной кислоты, которая образуется в воздухе при взаимодействии серного ангидрида с водяными парами и выпадает с дождем.[ …]

Действие синтетическихповерхностн о-а к т и в-ных веществ на оборудование. Результатом воздействия этих веществ на оборудование является коррозия, которая может возникнуть на металлических стенах стиральных машин, выпускных отверстиях умывальников, на оборудовании очистительных станций или в водоснабжающих станциях. Систематические опыты показали, что коррозионное действие растворов чистого алкиларилсульфоната (0,8 г активной части вещества на 1 л) является весьма малым, но оно усиливается при наличии неорганических солей. Самые большие повреждения претерпевает цинк, коррозия меди и алюминия намного меньше.[ …]

В Советском Союзе разработано несколько типовых конструкций сбцрно-разборных понтонов для цилиндрических резервуаров, которые монтируются через лазовые люки. Для изготовления элементов понтонов используют алюминий и его сплавы, пенопласты, пластики или комбинации этих материалов, причем предпочтение отдается понтонам из синтетических материалов, стоимость которых на 25—30% ниже, чем металлических, а масса меньше в 3—4 раза. При серийном изготовлении понтонов в заводских условиях монтаж их в резервуаре недолог (резервуар емкостью 5—10 тыс. м3 оборудуется бригадой из 3 человек за 8—10 дней). Капитальные вложения на сооружение понтонов окупаются снижением потерь бензина от испарения менее чем за 1 год эксплуатации резервуара. Применяемые ранее плавающие понтоны часто тонули в резервуарах и этим вызвали недоверие -к ним производственников. Причинами затопления понтонов .главным образом являются неудачные конструкции затворов, герметизирующих пространство между краем понтона и стенкой резервуара, а также дефекты сварки, трещины и коррозия или деформация резервуара. Затопляться могут и исправные понтоны за счет газовых и воздушных пробок, случайно закаченных под понтон вместе с нефтепродуктом или нефтью из подводящих трубопроводов после их ремонта, если трубопроводы не оборудованы фитингами для вывода газа. Газовоздушные пробки, всплывая над приемо-раздаточным патрубком, способны нарушить герметичность затвора и выбросить значительную массу жидкости на понтон. По этой же причине не рекомендуется закачивать в резервуары, оборудованные понтонами, продукты с давлением насыщенных паров выше установленной нормы.[ …]

В полупроизводственных условиях такой же раствор N30 с pH 5,6—5,7 циркулировал со скоростью 2 м/с в контуре, проходя 65—70 раз магнитное поле напряженностью 41 к А/м. Продолжительность цикла составляла 48 ч. В этих условиях коррозия пластин алюминия снизилась на 88%, Стали 45 — на 87% и чугуна — на 68%.[ …]

Близкие результаты получены и А. Н. Шаховым. Он подвергал магнитной обработке дистиллерную жидкость (концентрированный водный раствор солей, преимущественно хлоридов). В раствор помещали образцы из Стали 20, сплава алюминия с бронзой и медные пластинки. Напряженность магнитного поля в опытах с образцами стали составляла 5 кА/м (62 Э), с образцами алюминия с бронзой 35 кА/м (440 Э) и с образцами из бронзы 100 кА/м (1250 Э). При этом коррозия уменьшилась соответственно на 25, 25,6 и 64,3%.[ …]

Некоторые пигменты обладают специфическими свойствами, определяющими область их применения. Так, в настоящее время установлено, что цинковый крон является лучшим ингибитором, т. е. лучшим материалом для предохранения от коррозии алюминия и его сплавов; поэтому в грунтовки для алюминия и его сплавов в качестве пигмента вводят обязательно цинковый крон.[ …]

Более надежным приемом можно считать поддержание в межэлектродном объеме условий, предотвращающих образование мало-или нерастворимых соединений. Для выбора таких условий целесообразно использовать диаграммы Пурбе [104], описывающие область коррозии и пассивации металла в водных средах в зависимости от pH и ЕЬ. Как подтвердили экспериментальные исследования, для железа и алюминия необходимо поддерживать pH менее 4 или более 10 для активации поверхности электрода, а также редокси-потенциал ниже —(0,2ч-0,4) В. Подтверждением этих предпосылок являются электрокоагуляторы, предложенные Вильнюсским ПКБ механизации и автоматизации, использующие в качестве рабочего раствора кислые или щелочные электролиты гальванических или других производств.[ …]

При реагентной обработке осадка происходит коагуляция — процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц. Образование при этом крупных хлопьев с разрывом сольвентных оболочек и изменением форм связи воды способствует изменению структуры осадка и улучшению его водоотдающих свойств. Эти соли вводят в осадок в виде 10 %-ных растворов. Могут быть также использованы отходы, содержащие РеС13, А О з и др. Наиболее эффективным является применение хлорного железа совместно с известью. Доза хлорного железа составляет 5-8%, извести 15-30% (от массы сухого вещества осадка). Недостатком реагентной обработки является высокая стоимость, повышенная коррозия материалов, сложность транспортирования, хранения и дозирования реагентов.[ …]

Коррозионная активность ряда металлов и сплавов уменьшается в определенных окружающих условиях. Такая потеря активности известна под названием «пассивация». Пассивация вызывается формированием защитной пленки (возможно, окис-ной) на поверхности металла. Природа и свойства защитных пленок очень важны с точки зрения стойкости к эрозионной коррозии. Способность этих пленок защищать металл зависит от быстроты и легкости, с которыми они образуются при первоначальной экспозиции металла в среде, от их стойкости к механическим повреждениям и от скорости их возобновления после разрушения или повреждения. Защита от коррозии железа, никеля, титана, алюминия и их сплавов, которые образуют пассивные окисные пленки, зависит от доступа кислорода к их поверхности. В связи с этим условия, при которых увеличивается скорость диффузии кислорода к поверхности указанных металлов, будут способствовать образованию окислов и, следовательно, уменьшению скорости коррозии металлов. Наоборот, увеличение скорости диффузии кислорода к поверхности активных (непассивирующихся) металлов, например меди, приводит к увеличению скорости разъедания металла вследствие возрастания скорости реакции по реакции (3).[ …]

Коррозия алюминия – Специальные виды работ в строительстве

Широкое распространение алюминия в строительстве в первую очередь объясняется его высокими технологическими качествами и высокой стойкостью в воздушной среде. Стандартный потенциал алюминия очень низкий, и в термодинамическом отношении он очень не устойчив, однако благодаря легкому образованию защитной пленки А1203 и легкому ее восстановлению после механического повреждения коррозия может возникнуть в жидкости только при наличии сверхтонкой защитной пленки. Наличие на поверхности алюминия участков сверхтонкой пленки, способной проводить только электроны, обеспечивает возникновение катодных процессов, вызывающих в нейтральных водных растворах коррозионные пятна или точки.

Алюминий не устойчив как в кислых, так и в щелочных средах. Контакт алюминия со щелочью вызывает реакцию образования водорастворимого алюмината. Алюминий корродирует в жидкой среде с водородными показателями рН<3 или рН>11, в воздушной среде, содержащей примеси хлора, хлористого водорода, фтористого водорода, а также при контакте с веществами, в состав которых входят ртуть, медь, олово, никель, свинец, при контакте с углем и коксом.

Коррозия алюминия в агрессивных жидкостях может быть существенно снижена или даже прекращена добавкой в агрессивную среду ингибиторов коррозии. Можно добиться практически полного прекращения коррозии алюминия в щелочных средах путем введения в среду хромата натрия концентрацией 1-5%, силикатов натрия или калия с кремнефтористым натрием, органических веществ, таких как агар-агар, декстрин, желатин.

Алюминий и его сплавы в промышленной атмосфере, а также в пресной воде при отсутствии абразивных и кавитационных явлений от коррозии могут быть защищены путем электрохимического анодирования с толщиной покрытия 15-20 мкм или химическим оксидированием толщиной 5 мкм с последующим нанесением лакокрасочного покрытия II или III группы. В условиях повышенной влажности при наличии в атмосфере газов, образующих с влагой кислоты, строительные конструкции, изготовленные из алюминиево-магниевых сплавов (АМц-М, МАц-I I, АМг I I, АМг-М, АМг61-М), от коррозии не защищаются.

В морской воде анодирование менее эффективно, поэтому для предотвращения местной коррозии в местах дефектов анодированного покрытия необходимо наносить лакокрасочное покрытие IV группы с одновременным устройством катодной защиты.

Повышение стойкости алюминиевых сплавов достигается плакированием сплава чистым алюминием, хромированием, никелированием. В промышленных и морских районах для защиты конструкций применяются цинковые покрытия. Для защиты от конктной коррозии  алюминия и  сплавов применяется   покрытие кадмием. Алюминий от почвенной коррозии защищают битумным покрытием толщиной не менее 5 мм, наносимым на поверхность металла в горячем виде.

Для защиты алюминия от контактной коррозии, возникающей при наличии в конструкции, кроме алюминия, других металлов, включая и алюминиевые сплавы АМц и АМг-2, необходимо предусматривать электроизоляцию. Для этого в местах контакта разнородных металлов наносят прочное лакокрасочное покрытие, которое не разрушается при сборке конструкции. При наличии контакта алюминия с медью необходимо устройство изоляции в виде прокладки. Аналогичная изоляция должна также обеспечиваться в сильноагрессивной среде при контакте алюминия и его сплавов с нержавеющей сталью и титаном. Защита от контактной коррозии должна также обеспечиваться в случае применения алюминия в качестве металлизационного защитного покрытия других металлов.

Надёжная одёжка для алюминия | Наука и жизнь

Алюминий считается металлом, довольно устойчивым к общей коррозии. Стойкость ему обеспечивает естественная оксидная или оксидно-гидроксидная плёнка толщиной 5—100 ангстрем, образующаяся на его поверхности. Такие плёнки называют пассивными. Однако эти естественные защитные слои бессильны в деле защиты металла от точечной коррозии, которая поражает алюминий в средах, содержащих хлориды и сульфаты. Коррозионный процесс при точечной коррозии, или питтинге, как её называют специалисты (от англ. pit — ямка), развивается локально — в «точке», которая начинает работать как анод, то есть растворяется, отдавая электрон, в то время как окружающая область выступает в качестве катода. Высокая плотность анодного тока, характерная для работы таких электрохимических пар (которых может быть много на поверхности окисленного металла), быстро приводит к образованию опасных, глубоких поражений — точечных язв, порою пронизывающих металл чуть ли не насквозь. Поэтому алюминий и его сплавы, работающие в средах, содержащих хлориды и сульфаты, покрывают лаками или красками. Но эти покрытия далеко не всегда эффективны — они могут быть пористыми, а значит, пропускать к поверхности металла агрессивные ионы или легко отслаиваться. Для улучшения адгезии и дополнительной защиты поверхность металла подвергают предварительной обработке. Алюминий и его сплавы чаще всего окисляют специальными композициями, основу которых составляют соединения шестивалентного хрома. Однако эти вещества очень ядовиты, поэтому исследователи активно ищут им замену.

Так выглядит питтинговая коррозия алюминия. Фото: http://www.amteccorrosion.co.uk.

Сотрудники Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) обратили внимание на кислородсодержащие кремнийорганические соединения (органосиланы, или силиконы, RnSi(OC2H5)4-n), которые безопасны для окружающей среды. Эти соединения давно и успешно применяются в качестве грунтовки для многих лакокрасочных работ, но их способность защищать металлы мало изучена. Известно, что, адсорбируясь на поверхности алюминия, органосиланы образуют самоорганизующиеся нанослои. Кроме того, переменный состав делает их пригодными для использования с самыми разными полимерными покрытиями, лаками и красками…

Коррозия алюминия | 13 объяснений типов

Алюминий – второй по распространенности металл на Земле и благодаря своим превосходным свойствам является одним из наиболее широко используемых сегодня металлов. Поэтому полезно знать условия, которые сокращают срок службы этих металлов.

Коррозия любого металла может значительно повлиять на его функциональную прочность, вызывая структурные повреждения, такие как трещины, частичное разрушение и полное разрушение материала в крайних случаях. В этой статье мы подробно рассмотрим коррозию алюминия, чтобы понять различные типы коррозии, которые могут повлиять на металл.

Что такое коррозия алюминия?

Коррозия алюминия – это постепенный распад молекул алюминия на его оксиды, который ухудшает его физические и химические свойства .

По своей природе алюминий является химически активным, но также и пассивным металлом.

Это означает, что в то время как возникающий алюминий будет реагировать с кислородом и водой в окружающей среде, полученное соединение будет образовывать слой на поверхности, защищающий находящийся под ним материал от дальнейшей коррозии.Этот инертный оксидный слой хорошо прилипает к поверхности и не отслаивается легко, как нержавеющая сталь.

В отличие от преднамеренных процессов, таких как лазерное травление, анодирование алюминия или осветление, коррозия – медленный процесс и будет происходить в течение многих месяцев или лет. Что делает алюминий уникальным, так это то, что существует множество различных путей коррозии. Понимание этих различных явлений коррозии является первым шагом в применении мер контроля для уменьшения или полного предотвращения их возникновения.

Типы коррозии алюминия

Атмосферная коррозия

Самая распространенная форма коррозии алюминия. Атмосферная коррозия алюминия происходит в результате воздействия природных элементов . Из-за возможности возникновения в большинстве мест атмосферная коррозия составляет львиную долю от общего ущерба, наносимого алюминию в мире всеми видами коррозии вместе взятыми.

Атмосферную коррозию можно разделить на три подкатегории.Они бывают сухими, влажными и влажными, в зависимости от уровня влажности рабочей среды.

Поскольку содержание влаги может сильно изменяться в зависимости от вашего географического положения, в некоторых регионах коррозия будет сильнее, чем в других.

Другими факторами окружающей среды, влияющими на степень атмосферной коррозии, являются изменение направления ветра, температуры и количества осадков. Значительную роль также играют концентрация и разнообразие загрязняющих веществ в воздухе, близость к крупным водоемам и т. Д.

Атмосферная коррозия может усугубиться, если конструкция не позволяет отвод влаги. Например, создание карманов с водой для дождя и конденсата является вредным недостатком конструкции.

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия, также известная как коррозия разнородных металлов, может повлиять на алюминий , если она физически или через электролит соединена с благородным металлом . Благородным металлом может быть любой металл с меньшей реакционной способностью по сравнению с алюминием.

Реакционная способность металла зависит от его положения в электрохимическом ряду. Серьезность коррозии будет хуже, если другой металл будет дальше от алюминия в электрохимическом ряду.

Интенсивность коррозии наиболее высока на пересечении, где встречаются два металла, и уменьшается по мере удаления от этой границы раздела.
Например, если алюминий и латунь находятся в контакте или даже близко друг к другу и помещены в морскую воду, образуется гальванический элемент.Тогда алюминиевая деталь подвергнется коррозии, поскольку она действует как анод (положительный вывод).

Это может быть проблемой на лодках, где латунные фитинги могут быть близко к алюминиевым, когда они оба погружены в морскую воду. Электроны текут от алюминия к латуни через морскую воду.

Гальванический элемент этого типа может случайно образоваться в других условиях эксплуатации и привести к гальванической коррозии. Гальваническая коррозия может быть намного быстрее , чем обычная атмосферная коррозия.

Питтинговая коррозия

Питтинговая коррозия – это явление поверхностной коррозии металлического алюминия, характеризующееся небольшими отверстиями (ямками) на поверхности . Обычно эти ямки не влияют на прочность изделия. Скорее, это эстетическая проблема, но она может привести к поломке, если внешний вид поверхности имеет решающее значение.

Точечная коррозия обычно возникает в регионах, где в атмосфере присутствует соль, так как за это отвечает присутствие хлорид-анионов.Сульфатные соли также могут в некоторой степени вызывать точечную коррозию. Наихудший случай точечной коррозии наблюдается в присутствии щелочных и кислых солей.

Для возникновения точечной коррозии потенциал сплава должен быть выше потенциала электролита (раствора соли). Наличие поверхностных дефектов на границах зерен и частиц второй фазы является предвестником точечной коррозии.

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия – это форма локализованного процесса коррозии материалов .Перекрытие материалов или непреднамеренные дизайнерские ошибки могут привести к образованию щелей. В результате скопление морской воды в эти карманы может привести к щелевой коррозии.

Достаточно даже небольшого зазора между болтом и конструкцией, чтобы началась коррозия такого типа. Со временем алюминий из материала растворяется и осаждается в морской воде. Этот ионный алюминий поглощает кислород из окружающего воздуха и ионы гидроксида из электролита, образуя гидроксид алюминия.

Это уменьшение содержания кислорода делает щель кислой в присутствии хлоридов, что увеличивает скорость коррозии.

Межкристаллитная коррозия

Когда дело доходит до алюминия, граница зерен электрохимически отличается от микроструктуры сплава. Это вызывает электрохимический потенциал между ними и происходит обмен электронами.

Существует множество вариантов межкристаллитной коррозии, основанных на термохимической обработке и металлических структурах.Он также в разной степени обнаруживается в различных сериях алюминиевых сплавов. Например, сплавы серии 6ххх относительно менее восприимчивы к этому типу коррозии алюминия.

Анодный путь будет отличаться в зависимости от системы сплава. В то время как в серии 2ххх она проявляется как узкая полоса по обе стороны от границы зерен, в серии 5ххх она проявляется как непрерывный путь вдоль границы зерен.

Как точечная коррозия, межкристаллитная коррозия начинается с ямки .Однако по чувствительным границам зерен он распространяется гораздо быстрее.

Отслаивающая коррозия

Отслаивающая коррозия – это особый тип межкристаллитной коррозии, обнаруживаемый в алюминиевых сплавах с выраженной направленной структурой. Это в основном проявляется в алюминиевых изделиях, прошедших процессы горячей или холодной прокатки .

Это происходит по удлиненным границам зерен в микроструктуре. Термин расслоение происходит от того факта, что продукт коррозии более объемный и создает впечатление отрыва от поверхности материала.

Этот тип коррозии алюминия распространяется над поверхностью, а также вбок, создавая напряжения в изделии. В свою очередь, это вызывает заклинивание сначала на поверхности, прежде чем оно переместится в основную массу продукта. Происходит сильное расслоение, и материал ослабевает. Могут возникнуть такие последствия разрушения поверхности, как точечная коррозия, отслаивание и образование пузырей.

Серии 2xxx, 5xxx и 7xxx более подвержены коррозии отслаивания из-за их сильно направленной структуры зерна.Это делает границы зерен гораздо более чувствительными к межкристаллитной коррозии.

Восприимчивость к отслаивающейся коррозии может быть изменена путем использования методов термообработки для перераспределения осадков.

Общая коррозия

Когда коррозия происходит почти равномерно на поверхности алюминиевого изделия, это равномерная или общая коррозия.

Этот тип коррозии может произойти с продуктами, постоянно подвергающимися воздействию сильнокислой или щелочной среды. Это также может произойти в присутствии высокого электрохимического потенциала, когда продукт находится в электролите.Типичный пример – ржавление алюминиевой пластины в кислотном растворе .

Равномерная коррозия является результатом непрерывного смещения анодной и катодной областей, контактирующих с электролитом, что проявляется в равномерном коррозионном воздействии на поверхность.

В растворах с высоким и низким pH оксидный слой также нестабилен и не защищает находящийся под ним металл. Толщина материала уменьшается, и со временем он полностью растворяется.

Атака не является полностью равномерной, и будут пики и впадины.Отсутствие небольших глубоко корродированных участков достаточно, чтобы назвать это общим примером коррозии.

Коррозия от осаждения

Коррозия осаждением происходит, когда на поверхность алюминия осаждается разнородный металл , что приводит к серьезной локальной коррозии .

Представьте себе воду, протекающую по медной трубе. Когда вода течет, она улавливает ионы меди. Эти ионы меди сейчас находятся в растворе. Когда этот раствор вступает в контакт с алюминиевой поверхностью или сосудом, он осаждает на них ионы меди.

Эти ионы теперь образуют тонкий гальванический элемент, который разъедает алюминий из-за точечной коррозии, если ионы находятся ниже в электрохимической или гальванической последовательности. Чем больше разница между алюминием и осажденным ионом в гальванической серии, тем хуже коррозия .

Известно, что даже концентрация раствора ионов меди 1 ppm вызывает серьезную коррозию алюминиевой поверхности.

Металлы, которые могут вызывать коррозию алюминия вследствие осаждения, называются «тяжелыми металлами».Некоторые важные тяжелые металлы – это медь, ртуть, олово, никель и свинец.

Коррозия, вызванная этим методом, более выражена в кислых растворах по сравнению с щелочными растворами. Это связано с тем, что эти ионы плохо растворяются в щелочных растворах.

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Коррозионное растрескивание под напряжением (далее SCC) – это форма межкристаллитной коррозии, которая может привести к полному разрушению алюминиевых деталей .

Для возникновения коррозии необходимо выполнение трех условий. Чувствительный сплав – первый из них. Не все алюминиевые сплавы одинаково склонны к SCC. Сплавы с высоким пределом текучести более подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением.

Второе условие – рабочая среда должна быть влажной или влажной . Третье условие – наличие растягивающего напряжения в материале . Это растягивающее напряжение отвечает за раскрытие трещины и ее распространение по металлу.

Существует два типа процессов SCC. Первый – это межкристаллитное коррозионное растрескивание под напряжением (IGSCC), при котором трещина распространяется вдоль границы зерен. Второй – это транскристаллическое коррозионное растрескивание под напряжением (TGSCC), когда трещина проходит через тела зерен, а не по границам.

Эрозионная коррозия

Эрозионная коррозия алюминия вызывается попаданием высокоскоростной водяной струи на алюминиевый корпус .

Двумя факторами, усугубляющими эрозионную коррозию, являются скорость воды и ее уровень pH .Наличие карбоната и кремнезема в воде может еще больше увеличить скорость коррозии.

В чистой воде коррозия алюминия протекает медленно. Но когда уровень pH превышает 9, этот показатель увеличивается. В кислой воде коррозия идет быстрее.

Эрозионную коррозию можно предотвратить, контролируя указанные выше факторы. Либо уменьшение скорости воды, либо поддержание качества воды, либо и то, и другое может значительно уменьшить эрозионно-коррозионную коррозию. Улучшение качества воды означает поддержание уровня pH как можно ближе к нейтральному (<9) и снижение содержания кремнезема и карбоната.

Коррозионная усталость

Это хорошо известный факт, что усталость может привести к полному выходу продукта из строя, если его не остановить. В случае алюминия усталостные трещины могут выступать в качестве очагов точечной коррозии .

Коррозионная усталость алюминия возникает, когда он неоднократно подвергается низким нагрузкам в течение длительных периодов времени . Инициирование и распространение трещин легче происходит в агрессивных средах, таких как морская вода и солевые растворы.

Коррозионная усталость не может происходить без присутствия воды в атмосфере. На нее также в значительной степени не влияет направление напряжения, поскольку распространение трещины в основном является межкристаллитным. Таким образом, напряжения не влияют на его распространение, в отличие от SCC.

Нитевидная коррозия

Нитевидная или червячная коррозия возникает как точечная коррозия. Он начинается в точках отслаивания краски с поверхности алюминия .Причиной могут быть царапины или синяки на поверхности, обнажающие нижележащую металлическую поверхность.

Нитевидная коррозия возникает и легко распространяется в присутствии хлорид-анионов и высокой влажности. Хотя он начинается как точечная коррозия в соленой воде, способ распространения – это щелевая коррозия.

Голова червоточины кислая и с высоким содержанием хлоридов. Он поглощает кислород и действует как анод. Последняя часть червячного следа действует как катод, и следует реакция.

Нитевидную коррозию можно предотвратить , сохранив поверхность без повреждений и закрыв все небольшие зазоры с помощью краски или воска . Относительная влажность окружающей среды должна быть уменьшена, если это возможно.

Микробиологическая коррозия

Микробиологическая коррозия или MIC – это коррозия, вызванная микроорганизмами / грибами . Этот вид коррозии наблюдается в резервуарах для топлива и смазочного масла.

В присутствии воды в масле могут процветать микробы и грибки.Некоторые из этих организмов способны потреблять масло и выделять кислот, которые могут вызвать коррозию алюминиевого сосуда, используемого для хранения.

Эта кислота вызывает точечную коррозию алюминиевого резервуара, что в конечном итоге приводит к утечке.

Чтобы предотвратить это, масло необходимо очистить, насколько это возможно, от содержания воды . Также необходим регулярный слив воды из топливных баков после очистки. Если улучшение качества топлива невозможно, можно предотвратить прорастание с помощью фунгицидов.

Обновление

: основные типы коррозии автомобильного алюминия

Поскольку поколение алюминиевых F-150 выходит на рынок уже четвертый год, и к нему присоединяются два основных конкурента грузовиков Silverado и 1500 с повышенным содержанием алюминия, ремонтники должны ознакомиться с типами коррозии, которая может возникнуть на металле, если ремонт не проводится. вплоть до табака.

Алюминиевая ассоциация в прошлом году выпустила удобное руководство по трем основным явлениям коррозии, наблюдаемым в автомобильной промышленности: щелевой коррозии, нитевидной коррозии и гальванической коррозии.

К счастью, в отличие от ржавчины на стали, коррозия алюминия имеет тенденцию быть «косметической по своей природе», а не структурной, согласно торговой группе – коррозия приводит к уродливой окраске, но оставляет ваш автомобиль нетронутым.

«Коррозия алюминия – это преимущественно поверхностная коррозия, она не проникает сквозь толщину материала и не ослабляет структурную целостность детали», – написала Алюминиевая ассоциация.

Тем не менее, мастер по ремонту столкновений указал, что встречающийся в природе оксид алюминия на голой алюминиевой поверхности – четвертый вид коррозии, на который стоит обратить внимание – может вызвать пористость сварного шва.

Ваш клиент также может заметить косметические проблемы, вызванные коррозией алюминия, а это значит, что вам лучше сделать все правильно с первого раза. Вот на что обращать внимание и как этого избежать.

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия происходит, когда коррозионная жидкость, такая как соленая вода, проникает через отверстие для оседания между алюминием и алюминием или алюминием и другой подложкой, такой как сталь или даже пластик, согласно ассоциации алюминия.

«Более высокие температуры, содержание соли и другие факторы могут ускорить коррозию», – написали в ассоциации.

Коррозия обычно проявляется в виде неглубоких «ямок или рисунков травления» и проявляется «под фитингами под прокладки, сварными соединениями внахлест, перекрывающимися металлическими швами, складками или формованными кромками листов», согласно ассоциации.

Решение состоит в том, чтобы использовать везде, где говорится о грунтовках, герметиках, покрытиях и герметиках швов, пишет Алюминиевая ассоциация.

Нитевидная коррозия

Филлиформная коррозия любит испортить вам покраску, но, по мнению ассоциации, обычно не является структурной проблемой.

Он появляется на субстрате под вашим покрытием, часто после того, как «каменная крошка, царапина или острые края, пробитые или просверленные отверстия» создают отверстие. Он может растекаться под покрытием, используя пустоты в клее или непоследовательный оксидный слой на основе, – предположила торговая группа в октябре 2017 года в исследовании окраски пузырящейся вытяжки.

«Нитевидная коррозия обычно приводит к вспучиванию краски и ее отделению от металлической поверхности», – написала Алюминиевая ассоциация.«Эта форма коррозии проявляется в виде тонких нитевидных волокон, заполненных продуктами коррозии (белым порошком) под покрытием».

Вот почему у OEM-производителя или производителя краски могут быть строгие правила подготовки поверхности перед ее повторной окраской. Торговая группа рекомендует следовать инструкциям производителей оборудования и хорошо поработать по очистке металла и устранению дефектов.

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия – вот почему вам нужен двойной набор инструментов для обработки алюминия, которые никогда не используются для обработки стали.Он возникает, когда алюминий касается разнородного металла в присутствии агрессивной жидкости и пути электрического тока. Обычно это означает, что алюминий, сталь и любые следы недистиллированной воды начинают разъедать алюминий.

«Скорость гальванической коррозии очень низкая, требуется многочасовое воздействие электролита, прежде чем станет заметна видимая коррозия», – пишет ассоциация.

Так что либо убедитесь, что два материала никогда не соприкасаются, либо используйте «герметики, такие как клеи, грунтовки и другие лакокрасочные покрытия», чтобы не допустить попадания на них электролита, такого как соленая вода.

Ассоциация рекомендует использовать любые продукты, рекомендованные производителем оригинального оборудования для защиты от этого научного процесса, например герметики, покрытия для крепежных деталей с покрытием и изоляционные шайбы.

Оксид алюминия

Гуру столкновения Тоби Чесс (Kent Automotive) также написал, чтобы указать, что другая форма коррозии, оксид алюминия, также будет проблемой для ремонтников.

«Другой очень важной коррозией алюминия, которая возникает естественным образом, является оксид алюминия», – написал он.«Голый алюминий, подверженный воздействию влаги и кислорода, образует твердое защитное покрытие (Al2O3). Этот состав вызовет пористость в сварных швах, и краска, клеи и шпатлевка не прилипают к нему. Перед работой с алюминием его необходимо удалить ».

Ремонтники должны действовать быстро после удаления оксида алюминия с подложки. Он быстро приходит в норму.

«Оксидная пленка образуется на алюминиевом сплаве в течение нескольких минут, когда основной металл подвергается воздействию воздуха», – например, Toyota написала об алюминиевом капоте Prius.«Эта оксидная пленка отрицательно влияет на адгезию шпатлевки и краски, поэтому важно немедленно обработать основной металл после шлифовки и обезжиривания».

Дополнительная информация:

«Анализ окрашенного алюминиевого кожуха и связанной с ним коррозии по краю»

Алюминиевая ассоциация, октябрь 2017 г.

«Типы коррозии алюминиевых деталей, используемых в автомобилях»

Алюминиевая ассоциация, 22 февраля 2017 г.

«АЛЮМИНИЕВЫЙ РЕМОНТ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ АВТОМОБИЛЬНОГО РЕМОНТА АВАРИЙ»

Консультанты по прибылям и убыткам для алюминиевой ассоциации, 23 июня 2017 г.

Изображений:

Показана гальваническая коррозия, при которой сталь контактирует с алюминием.(Предоставлено Алюминиевой ассоциацией)

Нитевидная коррозия, которая может вызвать появление пятен на краске, показана слева, а после удаления краски – справа. (Предоставлено Алюминиевой ассоциацией)

Поделиться:

Связанные

Как предотвратить точечную коррозию в алюминиевых конструкциях

Материаловедение

Самый распространенный вид коррозии алюминия – точечная коррозия.Точечная коррозия – это в первую очередь эстетическая проблема, но она непредсказуема и может привести к снижению производительности, когда внешний вид поверхности имеет решающее значение. Эти советы помогут избежать точечной коррозии алюминиевых деталей.

Точечная коррозия – это классический тип коррозии в морской воде и во влажной среде, где присутствует соль. Наиболее распространенные типы солей при атмосферном воздействии, вызывающие точечную коррозию, основаны на хлоридах или сульфатах. В случае щелочных или кислых солей скорость точечной коррозии еще больше возрастет.

Коррозия обычно проявляется в виде очень маленьких ямок или отверстий. Эти ямы на открытом воздухе в большинстве случаев достигают лишь незначительной части толщины металла и, следовательно, не влияют на прочность материала.

Точечная коррозия носит локальный характер и случайным образом распределяется по поверхности. Размер и глубина ямок имеет стохастическое распределение по атакуемой поверхности.

В областях применения, где важны внешний вид поверхности и эстетические свойства, точечная коррозия может иметь решающее значение, и ее следует избегать.


Советы по предотвращению точечной коррозии
  • Покраска, анодирование или любая обработка поверхности, которая образует покрытие на алюминиевой поверхности, защитят поверхность от точечной коррозии. В тех случаях, когда вы хотите сохранить внешний вид алюминия и при этом иметь поверхность, устойчивую к питтингу, прозрачное покрытие или тонкое анодное покрытие будут подходящей обработкой поверхности.
  • Точечная коррозия на алюминиевых профилях или поверхностях листов также может быть сведена к минимуму путем регулярной очистки поверхности.Для очистки используйте мягкие щелочные или кислотные моющие средства.

Общие рекомендации по снижению коррозии конструкций

  • Избегайте углов и карманов, в которых может скапливаться вода. Вместо этого используйте форму, которая способствует дренажу.
  • Риск накопления грязи снижается за счет увеличения радиуса в углах.
  • Застоя воды можно избежать, наклонив профиль соответствующим образом и / или сделав дренажные отверстия (рекомендуется минимум 8 мм). Это необходимо для предотвращения капиллярных сил и сохранения воды в конструкции.
  • Вентиляция «закрытых» конструкций снижает риск образования конденсата.

Хотите узнать больше о том, как предотвратить коррозию?

Причины коррозии при отделке алюминиевой поверхности и устранение неисправностей

У. Джон Фуллен, Boeing Research and Technology и Дженнифер Дехек, Boeing, Сиэтл, Вашингтон, США

Примечание редактора : Этот документ представляет собой рецензируемую и отредактированную версию презентации, представленной на NASF SUR / FIN 2014 в Кливленде, штат Огайо, 10 июня 2014 года.Версия PDF для печати доступна, нажав ЗДЕСЬ.

РЕФЕРАТ

Коррозия алюминия обычно встречается при проведении химических технологических операций, связанных с отделкой поверхности, преимущественно при подготовке к нанесению краски. Защитная оксидная пленка алюминия стабильна только в диапазоне pH 4,5-8,5. Однако многие технологические растворы намеренно превышают этот диапазон pH с целью очистки, удаления металла и последующего удаления копоти.Эти технологические решения составлены таким образом, чтобы не вызывать вредных точечных повреждений или предпочтительного травления. Однако восприимчивость алюминия к точечной коррозии зависит от многих посторонних факторов, таких как концентрация хлорид-иона, контроль pH и исходное состояние поверхности. Электрохимические измерения с помощью потенциодинамического сканирования оказались эффективным инструментом для анализа способности определенных технологических растворов влиять на наблюдаемые условия питтинга. В этой статье представлен обзор нескольких технологических решений, изучающие охлаждающие жидкости, очистку растворителем, щелочную очистку / травление и раскисление / удаление примесей, перечисление предполагаемых и непреднамеренных химических реакций вместе с возможными механизмами, которые будут способствовать образованию коррозии.Дается дальнейшее объяснение роли поступающей воды, которая используется для подпитки технологического раствора, и множества промывочных резервуаров. Даны рекомендации для электролитических процессов, которые могут быть подвержены паразитным токам, влияющим на вспомогательное оборудование и, таким образом, вносят вредные загрязнения в технологические растворы в результате продуктов коррозии поврежденных трубопроводов, фитингов и крепежных деталей из блоков нагрева и охлаждения. Строгое соблюдение технических требований к технологическому процессу, регулярный мониторинг подозрительных загрязняющих веществ, правильная уборка и передовые методы обращения с деталями могут уменьшить многие случаи коррозии при обработке алюминиевых деталей.

Ключевые слова : алюминий, обработка поверхности алюминия, причины коррозии, устранение неисправностей коррозии

Введение

Защитная оксидная пленка алюминия стабильна только в диапазоне pH от 4,5 до 8,5. 1 Химические операции с металлической поверхностью алюминия включают множество технологических растворов, которые намеренно превышают этот диапазон pH для очистки, удаления металла и последующего удаления копоти. Эти технологические решения разработаны таким образом, чтобы избежать вредной точечной коррозии или предпочтительного травления.Однако подверженность алюминия точечной коррозии зависит от многих факторов, таких как концентрация хлорид-иона, pH, растворенный кислород в коррозионной среде и состояние поверхности. 2 Кроме того, алюминиевые сплавы сами по себе могут способствовать возникновению точечной коррозии из-за предпочтительного травления. Например, алюминий 7075, содержащий магний и цинк, более склонен к питтингу, чем алюминий 2024, даже несмотря на то, что основным легирующим элементом является медь. 3 Цель этой статьи – выделить основные области коррозии алюминия, с которыми можно столкнуться во время операций по чистовой обработке металла, с целью эффективного устранения неисправностей, когда они неизбежно происходят.

Электрохимические измерения

Потенциал питтинга – это термин, используемый для описания вероятности образования ямок в металле при электрохимическом анализе с использованием потенциодинамического сканирования металла и системы технологического раствора. Компания Boeing приступила к исследованиям и разработкам с целью разработки удобного метода испытаний, который позволяет количественно оценить точечную коррозию технологического раствора по сравнению с выбранным сплавом. Объем исследований был ограничен жидкостями для металлообработки и обезжиривающим раствором, но этот метод испытаний может быть применен к другим химическим технологическим растворам.

Для этого электрохимического потенциодинамического метода оценивается потенциал (вольт) в зависимости от плотности тока (амперы / см 2 ). Напряжение начинается с катодного (отрицательного) напряжения и медленно увеличивается при измерении тока. На скане отмечены два ключевых уровня напряжения. Первый – это потенциал коррозии ( E CORR ), который представляет собой потенциал при электронной нейтральности, также известный как потенциал холостого хода. Другой ключевой уровень напряжения – это потенциал пробоя ( E b ), который представляет собой потенциал, при котором кривая анодной поляризации показывает заметное увеличение плотности тока, что приводит к пробою пассивной пленки и возникновению ямок.Следовательно, чем ближе E b к E CORR , тем больше вероятность возникновения питтинга (рис. 1).

Фиксация коррозии между анодированным алюминием и сталью

В: Почему между анодированным алюминием и сталью возникает коррозия?

A: Алюминий – это химически активный металл (неблагородный), который согласно термодинамике должен иметь низкую коррозионную стойкость. Тем не менее, высокая коррозионная стойкость алюминия обусловлена ​​наличием на поверхности тонкой плотной пленки прилипшего оксида алюминия.Всякий раз, когда создается свежая поверхность алюминия и подвергается воздействию воздуха или воды, сразу же образуется поверхностная пленка оксида алюминия.

Этот оксид алюминия растворяется в некоторых химических веществах, особенно в сильных кислотах и ​​щелочных растворах. Когда оксидная пленка удаляется, металл быстро корродирует за счет равномерного растворения. Обычно оксидная пленка стабильна в диапазоне pH от 4,0 до 9,0, но есть исключения.

Одно из этих исключений – среда, в которой поверхностная пленка нерастворима, но слабые места в оксидной пленке приводят к локальной коррозии.Локальная коррозия может быть обнаружена только в том случае, если алюминий является пассивным, покрытым оксидным слоем, аналогичным тому, который образуется при анодировании.

Локальная коррозия имеет электрохимическую природу и вызывается разницей в потенциале коррозии в локальной ячейке, образованной различиями в металлической поверхности или на ней.

Гальваническая коррозия возникает из-за электрического контакта с более благородным металлом или неметаллическим проводником в проводящей среде. Гальваническая коррозия очень зависит от катодной реакции и от того, какие металлы контактируют друг с другом.

Эффективность этой катодной реакции будет определять скорость коррозии. Наиболее распространенные примеры гальванической коррозии алюминиевых сплавов – это когда они соединяются со сталью или медью и подвергаются воздействию влажной солевой среды.

Гальваническая коррозия алюминия обычно умеренная, за исключением высокопроводящих сред, таких как слякоть от солей для защиты от обледенения дорог, морской воды и других соленых электролитов. Контактная поверхность должна быть смочена водной жидкостью или влажностью для обеспечения ионной проводимости.В противном случае не будет возможности гальванической коррозии.

Серия для гальваники металлов показывает, что алюминий будет анодом гальванического элемента, контактируя почти со всеми другими металлами и, следовательно, тем, который страдает от гальванической коррозии.

Характеристики гальванической коррозии различных алюминиевых сплавов весьма схожи, поэтому смена сплава не может решить проблему.

Скорость растворения зависит от соотношения поверхностей двух металлов: коррозия = площадь катодной поверхности / площадь анодной поверхности.Наиболее благоприятный случай – это очень большая площадь анодной поверхности и небольшая площадь катодной поверхности. Гальваническая коррозия – это местная коррозия, поэтому она ограничивается зоной контакта.

Гальваническая коррозия алюминия при контакте с нержавеющей сталью (пассив) – это необычно. Напротив, контакт между медью, бронзой, латунью и различными видами стальных сплавов (пассивными и активными) и алюминием может вызвать сильную коррозию, поэтому рекомендуется обеспечить изоляцию между двумя металлами.

Причина путаницы между алюминием и сталью в том, происходит гальваническая коррозия или нет, заключается в том, что нержавеющая сталь может считаться пассивной или активной, и если среда содержит хлорид. Это существенно изменит коррозионное воздействие на алюминий.

Как правило, чем ближе один металл к другому в серии, тем более совместимыми они будут (например, гальванические эффекты будут минимальными). И наоборот, чем дальше один металл от другого, тем сильнее будет коррозия.

Тщательно спрогнозировать гальваническую коррозию непросто. Что касается контакта между обычными металлами, в частности сталью и нержавеющей сталью, опыт показывает, что лабораторные испытания всегда приводят к более суровым результатам, чем то, что на самом деле наблюдается в условиях погодных условий.

Обычно гальваническая муфта с нержавеющей сталью работает очень хорошо, но, если в окружающей среде есть даже малейшие следы хлоридов, происходит гальваническая коррозия.

Из-за растрескивания анодированного слоя при монтаже очень небольшая область неблагородного металла (алюминий внизу) будет контактировать с очень большой площадью более благородного металла (нержавеющей стали).Это вызовет гальваническую коррозию, которая может значительно увеличиться в зависимости от площади алюминия.

В: Почему так важен процесс герметизации?

A: Герметизация является последним этапом процесса анодирования и может выполняться несколькими различными процессами, хотя основной причиной всех различных процессов герметизации является закрытие пористого слоя оксида алюминия после этапа анодирования.

Без качественного уплотнения анодное покрытие кажется липким и хорошо впитывает все виды грязи, жира, масла и пятен.Уплотнение обеспечивает максимальную коррозионную стойкость, но сводит к минимуму износостойкость анодированного оксидного слоя.

Самый простой процесс происходит в кипящей деионизированной воде. Могут применяться другие решения с различными добавками герметизирующих солей. Наиболее распространенными из них являются горячее запечатывание DI, запечатывание при средней температуре и холодное запечатывание.

При герметизации Hot DI анодированная часть погружается в горячую (96-100 ° C / 205-212 ° F) деионизированную воду, и в порах образуется гидратированный оксид алюминия (бемит).Процесс начинается с осаждения гидратированного оксида алюминия в виде геля псевдобемита. Это осаждение регулируется диффузией, pH и химическим составом герметизирующего раствора.

Повышение pH вызывает конденсацию геля, а затем образуется кристаллический псевдобемит и поры заполняются. В течение последнего периода герметизации этот псевдобемит перекристаллизовывается с образованием бемита, начиная с поверхности. Этот гидратированный оксид алюминия (бемит) имеет больший объем, чем оксид алюминия.

Было предложено много различных значений времени запечатывания, но наиболее часто используемое в Европе составляет 2-3 минуты на мкм оксидного слоя. Этот процесс будет происходить частично сам по себе с течением времени из-за влажности воздуха.

Этот процесс сильно зависит от температуры и pH герметизирующего раствора. Для герметизации при 96 ° C (210 ° F) время герметизации примерно на 6% больше, чем при 98 ° C (210 ° F). Эта зависимость температуры делает среднетемпературное уплотнение, работающее при 60-80 ° C (60-80 ° F), немного более подверженным вымыванию цветов.Эти растворы часто содержат соли металлов и органические добавки, но имеют более низкие энергетические затраты. В процессе все еще используется тот факт, что оксид алюминия гидратируется до бемита.

Холодное запечатывание использует совершенно другой механизм, чем два других. В этом процессе герметизация происходит путем пропитки при температуре 25-30 ° C (70-90 ° F). Предполагается, что произойдет следующее: фторид в растворе растворяет пористый анодированный слой и затем осаждается в виде фторалюмината на верхних 3-6 мкм (0.1-0-2 мил) слоя как «уравнение». Этот процесс идет очень медленно, поэтому ополаскивание теплой водой после герметизации ускорит процесс пропитки.

Энн Дикон Джул, доктор философии, является президентом AluConsult. Посетите aluconsult.com.

Предотвращение коррозии с помощью ультратонких слоев оксида алюминия

[Изображение вверху] Ян Ян (слева), аспирант и первый автор; и Цзюй Ли (справа), профессор ядерной инженерии и науки, материаловедения и инженерии и автор-корреспондент.Кредит: Ян Ян

Большая проблема большинства металлов заключается в том, что они со временем ржавеют. А ржавчина и коррозия иногда могут привести к трагическим последствиям.

Еще в 1967 году коррозия под напряжением, наряду с коррозионной усталостью, унесла жизни 46 человек в результате обрушения Серебряного моста.

Многие люди могут вспомнить трагедию Aloha Airlines, когда виновником снова стала коррозия.

Совсем недавно коррозия стала причиной нескольких травм и двух смертей в канадском торговом центре в 2012 году.

Ближе к дому, в прошлом году аттракцион на ярмарке штата Огайо дал сбой из-за «чрезмерной коррозии», согласно исследователям в отчете CBS.

Исследователи во всем мире работают над решением проблем коррозии – от коррозионно-стойких материалов и покрытий до коррозионно-стойких боридов и даже предсказания возможности коррозии.

Ученые из Массачусетского технологического института обнаружили, что твердый защитный слой из оксида алюминия может деформироваться как жидкость, когда его наносят на металлический алюминий тонким слоем.Оксид может служить для защиты металлов от окружающей среды, такой как воздух и вода, которые способствуют разложению и коррозии. Оксид также может удерживать газы и небольшие молекулы, которые необходимо удерживать, например газообразный водород, который питает автомобили с топливными элементами, или тритий, который вырабатывается внутри активной зоны атомной электростанции, согласно сообщению MIT.

Оксид алюминия, оксид хрома и диоксид кремния действуют как барьеры для окисления. Исследовательская группа хотела продолжить изучение элементов, чтобы увидеть, что делает их лучшими препятствиями.«Мы хотели бы понять загадку, почему одни оксиды (в частности, оксид алюминия и оксид кремния) являются хорошими пассивирующими слоями, а другие – нет», – объясняет в электронном письме профессор ядерной инженерии и науки Массачусетского технологического института, а также материаловедения и инженерии Джу Ли. .

Под руководством аспиранта Ян Яна исследователи разработали уникальный метод наблюдения за тем, что происходит, когда поверхностные оксиды подвергаются воздействию кислорода и напряжения с атомарным разрешением. Используя специальный просвечивающий электронный микроскоп – ПЭМ окружающей среды (E-TEM) в Брукхейвенской национальной лаборатории, команда могла оценить процесс в присутствии газов или жидкостей, а не в вакууме, как обычно исследуют образцы в ТЕА.

Разрушение металла в результате коррозионного растрескивания под напряжением может произойти, даже если металл окружен защитным слоем. Трещины все еще могут образовываться, позволяя воздуху и другим веществам, вызывающим коррозию металла, попасть на поверхность металла.

«Мы надеемся, что оксидный защитный слой похож на жидкость и сможет быстро заживить свои трещины», – пишет Ян в электронном письме. «Оказывается, поверхностный оксид металлического алюминия, одного из самых распространенных материалов в нашей повседневной жизни, обладает этими особыми свойствами».

Сравнение жидкостной пассивации и пассивации.кристаллическая пассивация. Печатается с разрешения (DOI: 10.1021 / acs.nanolett.8b0006). Авторское право (2018) Американское химическое общество

Поскольку ни один исследователь никогда не изучал деформацию оксидов металлов в окружающей среде с атомным разрешением, команда Янга достигла того, чего не было ни у кого другого – тонкого образца оксида алюминия, деформирующегося в газообразном кислороде, толщиной 2–3 нанометров. «Хорошо известно, что объемный оксид металла очень хрупкий», – добавляет Ян. «Удивительно, что сверхтонкий слой оксида алюминия может быть таким пластичным, деформируясь, как жидкость.”

Группа

Янга также продемонстрировала, что оксид алюминия можно растянуть более чем в два раза по своей длине без образования трещин.

Их самовосстанавливающееся покрытие могло бы стать решением неприятных проблем с коррозией, которые мучили инженеров-строителей в течение многих лет. Ли говорит, что помимо атомных электростанций, их процесс можно было бы использовать в других приложениях, таких как «производство, использование, транспортировка и хранение водорода», – предполагает он.

Статья, опубликованная в Nano Letters , называется «Жидкоподобный самовосстанавливающийся оксид алюминия во время деформации при комнатной температуре» (DOI: 10.1021 / acs.nanolett.8b00068).

Посмотрите видео ниже, чтобы понаблюдать за процессом самовосстановления оксида алюминия.

Деформация алюминия с умеренной скоростью, показывающая, что оксид алюминия может оставаться вытянутым без разрушения (поведение жидкости). Предоставлено: Li Group, YouTube

.

Трещина в оксиде алюминия самовосстанавливается, образуя конформный и бесшовный оксидный защитный слой.Предоставлено: Li Group, MIT, YouTube

.

Вы нашли эту статью интересной? Подпишитесь на информационный бюллетень Ceramic Tech Today, чтобы и дальше читать статьи о последних новостях керамической и стекольной промышленности! Перейдите по этой ссылке , чтобы начать.

Внутренние причины коррозии алюминия

Размышление о коррозии конкретного материала – с какими рисками он сталкивается, как он сравнивается с другими веществами – открывает широкое поле для обсуждения.Поскольку каждый материал имеет множество применений в разных областях, борьба с коррозией – это тема, которая может пересекать границы. От стационарной инфраструктуры до транспортных средств на суше, в море или в воздухе – коррозия – серьезная проблема, требующая продуманных решений. Сегодня мы рассмотрим, как коррозия влияет только на один металл: алюминий.

Гальваническая коррозия
Когда алюминий используется в судостроении, он очень чувствителен к воздействию воды, что делает его уязвимым для различных типов коррозии.Недавний обзор использования алюминия компанией Cruising World показал, что в основе судостроения с этим металлом лежит серьезное противоречие. Несмотря на широкое распространение, алюминий подвержен коррозии из-за своей анодной природы. В то время как металлы, такие как титан, графит и платина, имеют «благородную» химическую структуру, алюминий имеет противоположные свойства, а это означает, что люди, использующие его, должны остерегаться как гальванической коррозии, так и коррозии припарками.

«И соленая, и пресная вода могут серьезно повредить алюминий.”

Источник отметил, что гальваническая коррозия заключается в контакте двух металлов, которые затем подвергаются воздействию электролита, такого как вода. В этих случаях соленая вода более опасна, чем пресная, но обе они могут серьезно повредить алюминий, особенно когда он контактировал с металлом вдали от него по гальванической шкале. Например, медь и ее сплавы плохо сочетаются с алюминием.

При проектировании с использованием алюминия необходимо учитывать этот эффект, даже если рассматриваемые детали не предназначены для регулярного намокания.В Cruising World отметили, что атмосферная влажность – это все, что металл, подвергающийся воздействию электролита, должен распадаться. Также будет достаточно спрея, как и дождь. Уберечь алюминий от влаги совершенно непросто.

Защита материалов
Сотрудник Energy Global Майкл Харкин отметил, что защита активов от гальванической коррозии обычно сводится к нескольким методам. При «катодной защите» анодный металл преднамеренно разъедает и защищает другие части.Однако делать это дорого, поэтому многие компании выбирают простое покрытие для своих активов. Харкин отметил, что, независимо от рассматриваемого актива, защита его от гальванической коррозии – это работа на полную ставку. Инспекции имеют решающее значение, как и активные усилия по устранению причин.

Нитевидная коррозия
Продукция Сотрудник по отделке Тим Декабрь указал на еще один потенциальный риск коррозии для алюминиевых компонентов: нитевидную коррозию. Эксперт отметил, что при добавлении других металлов для изготовления сплавов риск коррозии алюминия может возрасти.Эти сплавы созданы, чтобы сделать алюминий более пригодным для промышленного применения, но они могут свести на нет часть энергии, обеспечиваемой оксидной пленкой чистого алюминия.

Декабрь сфокусирован на нитевидной коррозии, которая возникает во влажных и теплых средах и влияет на дефекты покрытий. В алюминии появляются длинные следы, и хотя повреждения не такие серьезные, как при других видах коррозии, предметы становятся менее привлекательными с косметической точки зрения, что очень важно для некоторых коммерческих активов. Декабрь призвал тех, кто занимается отделкой продукции, убедиться, что их покрытия сцепляются с подложками, чтобы предотвратить начало нитевидной коррозии.

Коррозия припарок
Прежде чем закончить обсуждение рисков коррозии алюминия, пришло время для «простой» коррозии или коррозии припарками. Cruising World противопоставил этот тип деградации гальванической коррозии, потому что он не требует контакта алюминия с другим металлом. Алюминий остается сам по себе без кислорода, но некоторая влажность может в конечном итоге подвергнуться коррозии из-за разрушения его естественного оксидного покрытия, как описано в нитевидном примере.

«Вместе деревянные и алюминиевые детали повышают риск простой коррозии.”

Cruising World отметила, что производители должны следить за ситуациями, когда вода может просочиться под пузырящуюся краску или застрять в такой части, как прокладка, изолятор или пыльник. Кроме того, деревянные и алюминиевые детали вместе повышают риск простой коррозии, потому что древесина удерживает воду.

Обычный и постоянный риск
Когда широко используемый материал проявляет несколько типов опасности коррозии, очевидно, что существует необходимость в осмотре и предотвращении.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.