Coroziunea aluminiului și a aliajelor sale. Metode de combatere și protejare a aluminiului împotriva coroziunii

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-02 14:01

Deși aluminiul este un metal neferos și, în comparație cu oțelul obișnuit, este relativ scump, este utilizat pe scară largă de către om. Acest material durabil și ușor poate fi folosit în viața de zi cu zi, în construcții și în producție. Formula chimică a aluminiului din tabelul periodic arată astfel: Al.

Este corodat

Ruginește aluminiul, după cum știți, foarte încet. Cel puțin, fierul și oțelul nu pot fi comparate cu acesta în acest sens. Rezistența aluminiului la coroziune se explică în primul rând prin faptul că, în condiții normale, pe suprafața sa se formează o peliculă de protecție subțire de oxid. Drept urmare, activitatea chimică a aluminiului este redusă drastic.

Factori care afectează rezistența la rugină

Aluminiul este rezistent la coroziune, dar în unele cazuri poate începe să se descompună destul de repede din cauza oxidării. Acest lucru se întâmplă de obicei atunci când filmul este deteriorat dintr-un anumit motiv sau este imposibil să îl formați.

Cel mai des, aluminiul își pierde protecția exterioară subțire sub influența acizilorsau alcaline. Deteriorările mecanice obișnuite pot provoca, de asemenea, distrugerea filmului.

Tipuri de coroziune

După distrugerea peliculei, Al și aliajele sale încep să ruginească, adică să se autodistrugă, ca multe alte metale. Acest lucru poate expune aluminiul și coroziunea:

1. Chimic. În acest caz, rugina are loc într-un mediu gazos fără apă. În acest caz, suprafața produsului din aluminiu este distrusă uniform pe întreaga zonă.
2. Electrochimic. Coroziunea aluminiului în acest caz are loc într-un mediu umed.
3. Gazin. Acest tip de coroziune apare atunci când aluminiul este în contact direct cu un gaz chimic agresiv.

Ecuația pentru coroziunea aluminiului (oxidarea oxigenului) în aer este următoarea: 4AI+3O₂=2AL₂O3_.

Formula chimică a foliei de protecție cu oxid este AL₂O_3.

aliaje

Cea mai rezistentă la coroziune este aluminiul tehnic. Adică metal aproape pur 90%. Aliajele de aluminiu, din păcate, sunt mult mai predispuse la rugină. Se crede că impuritățile de magneziu reduc rezistența la coroziune a acestui metal mai puțin decât toate, iar impuritățile de cupru mai ales.

aliaje Mg-Al

Astfel de materiale sunt utilizate pe scară largă în construcții, industria alimentară și chimică. Ele sunt, de asemenea, foarte des folosite în inginerie mecanică. Se crede că astfel de materiale sunt potrivite pentru construcția de structuri,expus la apa de mare.

În cazul în care magneziul nu are mai mult de 3% în compoziția aliajului, acesta va avea aproape aceleași proprietăți anticorozive ca și aluminiul tehnic. Magneziul dintr-un astfel de aliaj este în soluție solidă și sub formă de particule de Al8Mg5 distribuite uniform în întreaga matrice.

Dacă aliajul conține mai mult de 3% din acest metal, particulele de Al8Mg5 încep să cadă, în cea mai mare parte, nu în interiorul boabelor, ci de-a lungul limitelor acestora. Și acest lucru, la rândul său, are un efect extrem de negativ asupra proprietăților anticorozive ale materialului. Adică, produsul devine mult mai puțin rezistent la rugină.

Magneziu și aliaje de siliciu

Astfel de materiale sunt cel mai des folosite în inginerie și construcții. Mg2Si face aliajele din acest soi foarte puternice. Uneori, cuprul este, de asemenea, o componentă a unor astfel de elemente. Se introduce si in aliaj pentru intarire. Cu toate acestea, cuprul este adăugat la astfel de materiale în cantități foarte mici. În caz contrar, proprietățile anticorozive ale aliajului de aluminiu pot fi mult reduse. Rugina intercristalină în ele începe deja cu adăugarea a mai mult de 0,5% cupru.

De asemenea, susceptibilitatea la coroziune a unor astfel de materiale poate crește cu o creștere nejustificată a cantității de siliciu inclusă în compoziția lor. Această substanță este adăugată aliajelor de aluminiu, de obicei în astfel de proporții încât după formarea Mg2Si nu rămâne nimic. Siliciul în forma sa pură conține doar unele materiale din această varietate.

Coroziunea aluminiului șialiajele sale de zinc

Al ruginește, după cum sa menționat deja, mai lent decât aliajele sale. Acest lucru se aplică și materialelor din grupul Al-Zn. Astfel de aliaje sunt la mare căutare, de exemplu, în industria aeronautică. Unele soiuri pot conține cupru, altele nu. În acest caz, primul tip de aliaje, desigur, este mai rezistent la coroziune. În acest sens, materialele Al-Zn sunt comparabile cu magneziu-aluminiu.

Aliajele din această varietate cu adaos de cupru prezintă semne de instabilitate la rugină. Dar, în același timp, sunt distruse din cauza coroziunii, sunt încă mai lente decât cele realizate cu magneziu și Cu.

Moduri de bază de a trata rugina

Desigur, rata de coroziune a aluminiului și a aliajelor sale poate fi, de asemenea, redusă artificial. Există doar câteva moduri de a proteja astfel de materiale de rugină.

De exemplu, este posibil să se excludă contactul acestui metal și aliajele sale cu mediul prin vopsirea materialelor de vopsea. De asemenea, o metodă electrochimică este adesea folosită pentru a proteja aluminiul de rugină. În acest caz, materialul este acoperit suplimentar cu un strat de metal mai activ.

O altă modalitate de a proteja Al de rugină este oxidarea de în altă tensiune. O tehnică de acoperire cu pulbere poate fi, de asemenea, utilizată pentru a preveni coroziunea aluminiului. Folosit pentru a-l proteja, desigur, și a inhibitorilor de rugină.

Cum se face oxidarea

Folosind această tehnică, aluminiul și aliajele sale sunt adesea protejate de coroziune. A executaoxidare sub o tensiune de 250 V. Folosind această tehnică, se formează o peliculă puternică de oxid pe suprafața unui metal sau a aliajului acestuia.

Influența curentului asupra materialului în acest caz se realizează folosind răcirea cu apă. La temperaturi scăzute, din cauza stresului, pe suprafața aluminiului se formează o peliculă foarte puternică și densă. Dacă procedura este efectuată la temperaturi ridicate, se dovedește a fi destul de lejer. Aluminiul prelucrat într-un astfel de mediu are nevoie de protecție suplimentară împotriva contactului cu aerul (vopsire).

Când se utilizează această tehnologie, produsul este mai întâi degresat într-o soluție de acid oxalic. Aluminiul sau aliajul este apoi scufundat în alcali. În continuare, metalul este afectat de curent. În etapa finală, dacă oxidarea a fost efectuată la o temperatură suficient de ridicată, materialul este vopsit suplimentar prin imersie în soluții de sare și apoi tratat cu abur.

Utilizarea LMB

Această metodă, ca și oxidarea, este folosită destul de des pentru a proteja aluminiul de rugină. Un astfel de material poate fi vopsit prin metoda uscată, umedă sau pulbere. În primul caz, aluminiul este mai întâi tratat cu o compoziție care conține zinc și stronțiu. În plus, LKM în sine este aplicat pe metal.

Când se utilizează metoda pulberei, suprafața de lucru este degresată în prealabil prin imersare în soluții alcaline sau acide. În plus, pe produs sunt aplicați compuși de cromat, zirconiu, fosfat sau titan.

Utilizațiizolatori

Foarte des, alte metale devin stimulente pentru declanșarea proceselor de coroziune în aluminiu și aliajele sale. Acest lucru se întâmplă de obicei cu contactul direct cu produse sau părți ale acestora. Pentru a preveni ruginirea aluminiului, în acest caz se folosesc izolatori speciali. Astfel de garnituri pot fi realizate din cauciuc, paronit, bitum. Tot in acest caz se pot folosi lacuri si vopsele. O altă modalitate de a proteja aluminiul de coroziune în contact cu alte materiale este să-i acoperiți suprafața cu cadmiu.

Este deosebit de important să se asigure că piesele din aluminiu din diferite mecanisme și ansambluri sunt izolate de contactul direct cu cuprul. De asemenea, se crede că nu numai piesele din Al ar trebui protejate de contactul cu alte metale. În ceea ce privește rezistența la coroziune, fierul este mult inferior aluminiului, cum ar fi oțelul, de exemplu. Prin urmare, astfel de metale și unele altele sunt adesea protejate într-un mod special. Materialele sunt pur și simplu acoperite cu un strat protector de aluminiu. Desigur, astfel de produse trebuie protejate și de contactul cu cuprul sau cu alte metale.