Korozija aluminija in njegovih zlitin. Metode za boj proti koroziji in zaščito aluminija

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 14:02

Čeprav je aluminij neželezna kovina in je v primerjavi z navadnim jeklom relativno drag, ga človek pogosto uporablja. Ta trpežen in lahek material se lahko uporablja v vsakdanjem življenju, v gradbeništvu in proizvodnji. Kemična formula aluminija v periodnem sistemu izgleda takole: Al.

Ali je korodirano

Aluminij rjavi, kot veste, zelo počasi. Vsaj železo in jeklo se v tem pogledu z njim ne moreta primerjati. Odpornost aluminija proti koroziji je razložena predvsem z dejstvom, da se v normalnih pogojih na njegovi površini tvori tanek oksidni zaščitni film. Posledično se kemična aktivnost aluminija močno zmanjša.

Dejavniki, ki vplivajo na odpornost proti rji

Aluminij je odporen proti koroziji, vendar se lahko v nekaterih primerih zaradi oksidacije še vedno precej hitro razgrajuje. To se običajno zgodi, ko je film iz nekega razloga poškodovan ali ga ni mogoče oblikovati.

Najpogosteje aluminij izgubi svojo zunanjo tanko zaščito pod vplivom kislinali alkalije. Običajne mehanske poškodbe lahko povzročijo tudi uničenje filma.

Vrste korozije

Po uničenju filma Al in njegove zlitine začnejo rjaveti, torej se samouničiti, tako kot mnoge druge kovine. To lahko izpostavi aluminij in korozijo:

1. Kemična. V tem primeru se rjavenje pojavi v plinastem okolju brez vode. V tem primeru se površina aluminijastega izdelka enakomerno uniči po celotni površini.
2. Elektrokemična. Korozija aluminija v tem primeru nastane v vlažnem okolju.
3. Plin. Ta vrsta korozije se pojavi, ko je aluminij v neposrednem stiku z nekaterimi kemično agresivnimi plini.

Enačba za korozijo aluminija (oksidacijo kisika) v zraku je naslednja: 4AI+3O₂=2AL₂O3_.

Kemična formula oksidne zaščitne folije je AL₂O_3.

Zlitine

Najbolj korozijsko odporna sorta je tehnični aluminij. To je skoraj 90% čista kovina. Aluminijeve zlitine so na žalost veliko bolj nagnjene k rjavenju. Menijo, da magnezijeve nečistoče najmanj zmanjšajo korozijsko odpornost te kovine, najbolj pa bakrove nečistoče.

Mg-Al zlitine

Takšni materiali se pogosto uporabljajo v gradbeništvu, živilski in kemični industriji. Zelo pogosto se uporabljajo tudi v strojništvu. Menijo, da so takšni materiali zelo primerni za gradnjo struktur,izpostavljen morski vodi.

V primeru, da magnezija v sestavi zlitine ni več kot 3%, bo imela skoraj enake protikorozijske lastnosti kot tehnični aluminij. Magnezij v takšni zlitini je v trdni raztopini in v obliki delcev Al8Mg5, enakomerno razporejenih po matriksu.

Če zlitina vsebuje več kot 3% te kovine, začnejo delci Al8Mg5 večinoma izpadati ven, ne znotraj zrn, ampak vzdolž njihovih meja. In to posledično izjemno negativno vpliva na protikorozijske lastnosti materiala. To pomeni, da postane izdelek veliko manj odporen proti rji.

Magnezij in silicijeve zlitine

Takšni materiali se najpogosteje uporabljajo v inženiringu in gradbeništvu. Mg2Si naredi zlitine te sorte zelo močne. Včasih je sestavni del takšnih elementov tudi baker. Prav tako se vnese v zlitino za utrjevanje. Vendar se takim materialom doda baker v zelo majhnih količinah. V nasprotnem primeru se lahko protikorozijske lastnosti aluminijeve zlitine močno zmanjšajo. Medkristalno rjavenje v njih se začne že z dodatkom več kot 0,5 % bakra.

Prav tako se lahko dovzetnost za korozijo takšnih materialov poveča z neupravičenim povečanjem količine silicija, vključenega v njihovo sestavo. Ta snov se doda aluminijevim zlitinam, običajno v takšnih razmerjih, da po nastanku Mg2Si ne ostane nič. Silicij v svoji čisti obliki vsebuje le nekaj materialov te sorte.

Korozijo aluminija innjegove cinkove zlitine

Al rjavi, kot že omenjeno, počasneje kot njegove zlitine. To velja tudi za materiale skupine Al-Zn. Takšne zlitine so v velikem povpraševanju, na primer v letalski industriji. Nekatere sorte lahko vsebujejo baker, druge pa ne. V tem primeru je prva vrsta zlitin seveda bolj odporna proti koroziji. V tem pogledu so materiali Al-Zn primerljivi z magnezijem-aluminijem.

Zlitine te sorte z dodatkom bakra kažejo znake neke nestabilnosti proti rji. Toda hkrati se zaradi korozije uničijo, še vedno so počasnejši od tistih, ki so narejeni iz magnezija in Cu.

Osnovni načini za ravnanje z rjo

Seveda je mogoče umetno zmanjšati tudi stopnjo korozije aluminija in njegovih zlitin. Obstaja le nekaj načinov za zaščito takšnih materialov pred rjavenjem.

Na primer, stik te kovine in njenih zlitin z okoljem je mogoče izključiti z barvanjem lakirnih materialov. Za zaščito aluminija pred rjavenjem se pogosto uporablja tudi elektrokemična metoda. V tem primeru je material dodatno prekrit s plastjo bolj aktivne kovine.

Drug način za zaščito Al pred rjavenjem je visokonapetostna oksidacija. Za preprečevanje korozije aluminija se lahko uporabi tudi tehnika prašnega lakiranja. Uporablja se za zaščito, seveda, in zaviralci rje.

Kako poteka oksidacija

S to tehniko so aluminij in njegove zlitine pogosto zaščiteni pred korozijo. Izvediteoksidacija pod napetostjo 250 V. S to tehniko se na površini kovine ali njene zlitine oblikuje močan oksidni film.

Vpliv toka na material se v tem primeru izvaja z vodnim hlajenjem. Pri nizkih temperaturah zaradi obremenitve nastane film na površini aluminija zelo močan in gost. Če se postopek izvaja pri visokih temperaturah, se izkaže, da je precej ohlapen. Aluminij, obdelan v takem okolju, potrebuje dodatno zaščito pred stikom z zrakom (barvanje).

Pri uporabi te tehnologije se izdelek najprej razmasti v raztopini oksalne kisline. Aluminij ali zlitina se nato potopi v alkalijo. Nato na kovino vpliva tok. V končni fazi, če je bila oksidacija izvedena pri dovolj visoki temperaturi, se material dodatno obarva s potopitvijo v solne raztopine in nato obdela s paro.

Uporaba LMB

Ta metoda, tako kot oksidacija, se pogosto uporablja za zaščito aluminija pred rjavenjem. Tak material je mogoče barvati s suho, mokro ali prašno metodo. V prvem primeru se aluminij najprej obdela s sestavo, ki vsebuje cink in stroncij. Nadalje se sam LKM nanese na kovino.

Pri prašni metodi je delovna površina predhodno razmaščena s potopitvijo v alkalne ali kislinske raztopine. Nadalje se na izdelek uporabljajo spojine kromata, cirkonija, fosfata ali titana.

Uporabiizolatorji

Zelo pogosto postanejo druge kovine stimulansi za nastanek korozijskih procesov v aluminiju in njegovih zlitinah. To se običajno zgodi pri neposrednem stiku izdelkov ali njihovih delov. Da bi preprečili rjavenje aluminija, se v tem primeru uporabljajo posebni izolatorji. Takšna tesnila so lahko izdelana iz gume, paronita, bitumna. Tudi v tem primeru se lahko uporabljajo laki in barve. Drug način za zaščito aluminija pred korozijo v stiku z drugimi materiali je, da njegovo površino premažete s kadmijem.

Še posebej pomembno je zagotoviti, da so aluminijasti deli v različnih mehanizmih in sklopih izolirani pred neposrednim stikom z bakrom. Prav tako menijo, da je treba ne le dele iz Al zaščititi pred stikom z drugimi kovinami. V smislu odpornosti proti koroziji je železo veliko slabše od aluminija, kot je na primer jeklo. Zato so takšne kovine in nekatere druge pogosto zaščitene na poseben način. Materiali so preprosto prekriti z zaščitno aluminijasto plastjo. Seveda je treba takšne izdelke zaščititi tudi pred stikom z bakrom ali drugimi kovinami.