Запобігання корозії алюмінію
Алюміній і, по-різному, його сплави мають високу стійкість до корозії навіть без будь-якого спеціального захисного покриття.
Природне оксидне покриття
Природна поверхню алюмінію, яка виникає в ході виготовлення алюмінієвого виробу, наприклад, пресуванням, прокаткою або литтям, має високий опір корозії в більшості типів навколишнього середовища. Це відбувається тому, що свіжа поверхню алюмінію спонтанно і миттєво утворює тонкий, але дуже ефективний оксидний шар, який запобігає подальшому окисленню металу.
Ця оксидна плівка є непроникною і, на відміну від оксидних плівок інших металів, наприклад, заліза, дуже міцно «прикріплюється» до основного металу. При будь-якому механічному пошкодженні ця плівка миттєво відновлюється, гоїться.
Природний оксидний шар і є головною причиною гарного опору алюмінію до корозії. Це покриття є стійким в середовищах з кислотністю - водневим показником рН - від 4 до 9.
Три головні види корозії алюмінію
Найбільш частими видами корозії алюмінію є:
- гальванічна корозія;
- виразкова корозія;
- щілинна корозія.
Корозія під напругою, яка веде до утворення тріщин, є більш специфічним видом корозії. Вона трапляється в основному в високоміцних алюмінієвих сплавах, наприклад, сплавах AlZnMg, коли вони піддаються тривалим розтягують напруженням в присутності корозійного середовища. Цей тип корозії зазвичай не відбувається в сплавах серії 6ххх, тобто сплавах AlMgSi.
Гальванічна корозія алюмінію
Гальванічна корозія може траплятися тоді, коли два різних металу знаходяться в безпосередньому контакті і між ними утворився електролітичний міст. Менш благородний метал в цій комбінації стає анодом і кородує. Більш благородний метал ставати катодом і знаходиться під захистом від корозії.
У більшості комбінацій з іншими металами алюміній є менш благородним металом. Тому алюміній схильний до вищого ризику гальванічної корозії, ніж інші будівельні матеріали. Однак, цей ризик менше, ніж це зазвичай вважається.
Необхідні умови: контакт і волога
Гальванічна корозія алюмінію відбувається тільки тоді, коли одночасно:
- є контакт з більш благородним металом (або іншим електричним провідником з більш високим хімічним потенціалом, ніж у алюмінію, наприклад, графітом;
- між двома металами знаходиться електроліт з хорошою провідністю, найчастіше, вода з розчиненими солями.
Алюміній і оцинкована сталь
Можуть бути проблеми з гальванічною корозією і в парі алюмінію з оцинкованої сталлю. Цинкове покриття оцинкованої сталі буде спочатку захищати алюміній від корозії. Однак, цей захист знижується, коли поверхню стали починає оголюватися в міру витрати цинку. Гаряче цинкування сталі дає велику товщину цинкового покриття, ніж електрохімічне цинкування і забезпечує більш тривалий захист алюмінію. Тому в агресивній атмосфері в контакті з алюмінієм застосовують тільки оцинковану сталь гарячого цинкування.
електрична ізоляція
Там, де різні метали застосовуються в контакті, гальванічної корозії можна уникнути шляхом електричної ізоляції одного металу від іншого. Приклад такого рішення для болтового з'єднання між алюмінієвим і сталевим листом наведено на малюнку 1. Між головкою болта і поверхнею алюмінію може виникнути електроліт, але електроізолююче шайба не дасть можливості протікати гальванічного електричного струму і корозії не відбудеться. З іншого боку в контакті алюмінієвого та сталевого листа відсутня можливість попадання вологи, електроліт не утвориться і корозія не відбувається.
Розрив електролітичної ланцюга
У великих конструкціях, там, де застосування електроізоляції важко, застосовують альтернативне рішення - запобігання електролітичного містка між двома металами. Забарвлення поверхні - це один із шляхів зробити це. Найчастіше кращим варіантом є забарвлення поверхні катода, тобто більш благородного металу.
Катодний захист
Катодний захист від корозії може досягатися двома шляхами. Найчастіше - це установка анода з менш благородного металу в прямому металевого контакту з алюмінієм. Цей менш благородний метал «жертвує» собою, тобто кородує замість алюмінію. Тому його називають жертовним анодом.
Щоб такий жертовний анод працював, він повинен бути в рідкому контакті з захищається алюмінієвою поверхнею. Для захисту алюмінію в якості жертовних анодів найчастіше застосовують цинк і магній. Приклад катодного захисту показаний на малюнку 2.
Іншим шляхом отримання катодного захисту є приєднання алюмінієвого об'єкта до негативного полюса випрямляча струму.
Виразкова корозія алюмінію
Для алюмінію саме виразкова корозія є найбільш частим видом корозії. Вона також трапляється тільки в присутності електроліту (води або вологи), який містить розчинені солі, зазвичай хлориди.
Ця корозія зазвичай виглядає як дуже маленькі ямки, які на відкритому повітрі досягають максимальної глибини незначної частини товщини металу. Глибина цих ямок може бути більше в воді та грунті.
Запобігання виразковій корозії
Виразкова корозія є в основному питанням естетичним, бо, в практичному сенсі, ніколи не знижує міцності алюмінієвих виробів.
Прояв виразкової корозії, звичайно, буває більш серйозним на алюмінії з природною поверхнею, тобто поверхнею без будь-якої захисної обробки. Захисна обробка поверхні алюмінію (анодування, фарбування або інші методи нанесення покриттів) успішно захищає його від виразкової корозії.
Для запобігання виразкової корозії застосовують також катодний захист (див. Вище).
конструювання дренажу
Дуже важливо проектувати алюмінієві профілі та інші алюмінієві вироби так, що вони мали можливість дренажу опадів і швидкого висихання поверхні. Профілі, які можуть піддаватися впливу вологи, не повинні мати кутів або кишень, в яких накопичується вода. Кожен профіль, в якому може накопичуватися вода, повинен мати дренажні отвори (малюнок 3).
Ефективний дренаж (малюнок 4) і вентилювання «мокрих» алюмінієвих профілів значно знижує ризик появи на них виразкової корозії.
Щілинна корозія алюмінію
Сутність щілинної корозії
Щілинна корозія може виникати в вузьких, наповнених рідиною щілинах. Виникнення такої корозії в алюмінієвих профілях малоймовірно. Однак, значна щілинна корозія може виникати в морській атмосфері або на зовнішній поверхні кузовів транспортних засобів. В ході транспортування і зберігання алюмінієвих профілів іноді може збиратися вода в щілинах між суміжними алюмінієвими поверхнями, яка викликає поверхневу корозію у вигляді «водяних плям» (малюнок 4).
Джерелом цієї води є дощ або конденсація вологи. Ця вода по капілярному механізму буквально засмоктується в простір між двома металевими поверхнями. Конденсація вологи може виникати тоді, коли холодний матеріал поміщають в тепле приміщення. Різниця між нічний і денний температурами може також викликати конденсацію, коли алюміній зберігається зовні під щільним тентом, який перешкоджає вентиляції.
Запобігання щілинної корозії
На сполучаються поверхні наносять герметики або двосторонній скотч. Це допоможе уникнути потрапляння в зазор між ними води і запобігає виникненню щілинної корозії.
У деяких випадках замість з'єднання на заклепках і гвинтах застосовують клейове з'єднання. Це також протидіє утворенню щілинної корозії.
Далі буде: Коли і як захищати алюміній від корозії