Διάβρωση του αλουμινίου και των κραμάτων του. Μέθοδοι καταπολέμησης και προστασίας του αλουμινίου από τη διάβρωση

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-02 13:52

Αν και το αλουμίνιο είναι μη σιδηρούχο μέταλλο και, σε σύγκριση με τον συνηθισμένο χάλυβα, είναι σχετικά ακριβό, χρησιμοποιείται ευρέως από τον άνθρωπο. Αυτό το ανθεκτικό και ελαφρύ υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην καθημερινή ζωή, στην κατασκευή και στην παραγωγή. Ο χημικός τύπος του αλουμινίου στον περιοδικό πίνακα μοιάζει με αυτό: Al.

Είναι διαβρωμένο

Σκουριάζει το αλουμίνιο, όπως γνωρίζετε, πολύ αργά. Τουλάχιστον, ο σίδηρος και ο χάλυβας δεν μπορούν να συγκριθούν μαζί του από αυτή την άποψη. Η αντοχή του αλουμινίου στη διάβρωση εξηγείται κυρίως από το γεγονός ότι, υπό κανονικές συνθήκες, σχηματίζεται ένα λεπτό προστατευτικό φιλμ οξειδίου στην επιφάνειά του. Ως αποτέλεσμα, η χημική δραστηριότητα του αλουμινίου μειώνεται απότομα.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αντοχή στη σκουριά

Το αλουμίνιο είναι ανθεκτικό στη διάβρωση, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να αρχίσει να διασπάται αρκετά γρήγορα λόγω οξείδωσης. Αυτό συμβαίνει συνήθως όταν το φιλμ έχει καταστραφεί για κάποιο λόγο ή είναι αδύνατο να σχηματιστεί.

Πιο συχνά, το αλουμίνιο χάνει την εξωτερική του λεπτή προστασία υπό την επίδραση οξέωνή αλκάλια. Η συνηθισμένη μηχανική βλάβη μπορεί επίσης να προκαλέσει την καταστροφή της μεμβράνης.

Τύποι διάβρωσης

Μετά την καταστροφή της μεμβράνης, το Al και τα κράματά του αρχίζουν να σκουριάζουν, δηλαδή να αυτοκαταστρέφονται, όπως πολλά άλλα μέταλλα. Αυτό μπορεί να εκθέσει το αλουμίνιο και τη διάβρωση:

1. Χημικό. Σε αυτή την περίπτωση, η σκουριά εμφανίζεται σε αέριο περιβάλλον χωρίς νερό. Σε αυτή την περίπτωση, η επιφάνεια του προϊόντος αλουμινίου καταστρέφεται ομοιόμορφα σε ολόκληρη την περιοχή.
2. Ηλεκτροχημικό. Η διάβρωση του αλουμινίου σε αυτή την περίπτωση συμβαίνει σε υγρό περιβάλλον.
3. Αέριο. Αυτός ο τύπος διάβρωσης συμβαίνει όταν το αλουμίνιο βρίσκεται σε άμεση επαφή με κάποιο χημικά επιθετικό αέριο.

Η εξίσωση για τη διάβρωση αλουμινίου (οξείδωση οξυγόνου) στον αέρα είναι η εξής: 4AI+3O₂=2AL₂O3_.

Ο χημικός τύπος της προστατευτικής μεμβράνης οξειδίου είναι AL₂O_3.

Κράματα

Η πιο ανθεκτική στη διάβρωση ποικιλία είναι το τεχνικό αλουμίνιο. Δηλαδή σχεδόν καθαρό 90% μέταλλο. Τα κράματα αλουμινίου, δυστυχώς, είναι πολύ πιο επιρρεπή στη σκουριά. Πιστεύεται ότι οι ακαθαρσίες μαγνησίου μειώνουν την αντίσταση στη διάβρωση αυτού του μετάλλου λιγότερο από όλα και οι ακαθαρσίες χαλκού περισσότερο από όλα.

κράματα Mg-Al

Τέτοια υλικά χρησιμοποιούνται ευρέως στις κατασκευές, τις βιομηχανίες τροφίμων και τη χημική βιομηχανία. Χρησιμοποιούνται επίσης πολύ συχνά στη μηχανολογία. Πιστεύεται ότι τέτοια υλικά είναι κατάλληλα για την κατασκευή κατασκευών,εκτεθειμένο στο θαλασσινό νερό.

Σε περίπτωση που το μαγνήσιο δεν είναι περισσότερο από 3% στη σύνθεση του κράματος, θα έχει σχεδόν τις ίδιες αντιδιαβρωτικές ιδιότητες με το τεχνικό αλουμίνιο. Το μαγνήσιο σε ένα τέτοιο κράμα βρίσκεται σε στερεό διάλυμα και με τη μορφή σωματιδίων Al8Mg5 ομοιόμορφα κατανεμημένα σε όλη τη μήτρα.

Εάν το κράμα περιέχει περισσότερο από 3% αυτού του μετάλλου, τα σωματίδια Al8Mg5 αρχίζουν να πέφτουν, ως επί το πλείστον, όχι μέσα στους κόκκους, αλλά κατά μήκος των ορίων τους. Και αυτό, με τη σειρά του, έχει εξαιρετικά αρνητική επίδραση στις αντιδιαβρωτικές ιδιότητες του υλικού. Δηλαδή, το προϊόν γίνεται πολύ λιγότερο ανθεκτικό στη σκουριά.

Κράματα μαγνησίου και πυριτίου

Τέτοια υλικά χρησιμοποιούνται συχνότερα στη μηχανική και τις κατασκευές. Το Mg2Si κάνει τα κράματα αυτής της ποικιλίας πολύ ισχυρά. Μερικές φορές ο χαλκός είναι επίσης συστατικό τέτοιων στοιχείων. Εισάγεται επίσης στο κράμα για σκλήρυνση. Ωστόσο, ο χαλκός προστίθεται σε τέτοια υλικά σε πολύ μικρές ποσότητες. Διαφορετικά, οι αντιδιαβρωτικές ιδιότητες του κράματος αλουμινίου ενδέχεται να μειωθούν σημαντικά. Η διακρυσταλλική σκουριά σε αυτά αρχίζει ήδη με την προσθήκη περισσότερο από 0,5% χαλκού.

Επίσης, η ευαισθησία στη διάβρωση τέτοιων υλικών μπορεί να αυξηθεί με μια αδικαιολόγητη αύξηση της ποσότητας πυριτίου που περιλαμβάνεται στη σύνθεσή τους. Αυτή η ουσία προστίθεται σε κράματα αλουμινίου, συνήθως σε τέτοιες αναλογίες που μετά το σχηματισμό του Mg2Si δεν μένει τίποτα. Το πυρίτιο στην καθαρή του μορφή περιέχει μόνο ορισμένα υλικά αυτής της ποικιλίας.

Διάβρωση αλουμινίου καιτα κράματά του ψευδάργυρου

Το Al σκουριάζει, όπως ήδη αναφέρθηκε, πιο αργά από τα κράματά του. Αυτό ισχύει και για υλικά της ομάδας Al-Zn. Τέτοια κράματα έχουν μεγάλη ζήτηση, για παράδειγμα, στη βιομηχανία αεροσκαφών. Ορισμένες ποικιλίες μπορεί να περιέχουν χαλκό, άλλες όχι. Σε αυτή την περίπτωση, ο πρώτος τύπος κραμάτων, φυσικά, είναι πιο ανθεκτικός στη διάβρωση. Από αυτή την άποψη, τα υλικά Al-Zn είναι συγκρίσιμα με το μαγνήσιο-αλουμίνιο.

Κράματα αυτής της ποικιλίας με την προσθήκη χαλκού παρουσιάζουν σημάδια κάποιας αστάθειας στη σκουριά. Αλλά ταυτόχρονα, καταστρέφονται λόγω διάβρωσης, εξακολουθούν να είναι πιο αργά από αυτά που κατασκευάζονται με μαγνήσιο και Cu.

Βασικοί τρόποι αντιμετώπισης της σκουριάς

Φυσικά, ο ρυθμός διάβρωσης του αλουμινίου και των κραμάτων του μπορεί επίσης να μειωθεί τεχνητά. Υπάρχουν μόνο μερικοί τρόποι για να προστατέψετε τέτοια υλικά από τη σκουριά.

Για παράδειγμα, είναι δυνατό να αποκλειστεί η επαφή αυτού του μετάλλου και των κραμάτων του με το περιβάλλον βάφοντας υλικά βαφής. Επίσης, μια ηλεκτροχημική μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά για την προστασία του αλουμινίου από τη σκουριά. Σε αυτή την περίπτωση, το υλικό καλύπτεται επιπλέον με ένα στρώμα πιο ενεργού μετάλλου.

Ένας άλλος τρόπος προστασίας του Al από τη σκουριά είναι η οξείδωση υψηλής τάσης. Μια τεχνική βαφής πούδρας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την πρόληψη της διάβρωσης του αλουμινίου. Χρησιμοποιείται για την προστασία του, φυσικά, και για αναστολείς σκουριάς.

Πώς γίνεται η οξείδωση

Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική, το αλουμίνιο και τα κράματά του προστατεύονται συχνά από τη διάβρωση. Εκτελώοξείδωση υπό τάση 250 V. Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική, σχηματίζεται ένα ισχυρό φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια ενός μετάλλου ή του κράματος του.

Η επιρροή του ρεύματος στο υλικό σε αυτήν την περίπτωση πραγματοποιείται με ψύξη νερού. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, λόγω καταπόνησης, σχηματίζεται ένα φιλμ στην επιφάνεια του αλουμινίου πολύ ισχυρό και πυκνό. Εάν η διαδικασία εκτελείται σε υψηλές θερμοκρασίες, αποδεικνύεται ότι είναι αρκετά χαλαρή. Το αλουμίνιο που επεξεργάζεται σε τέτοιο περιβάλλον χρειάζεται πρόσθετη προστασία από την επαφή με τον αέρα (βαφή).

Όταν χρησιμοποιείται αυτή η τεχνολογία, το προϊόν απολιπαίνεται πρώτα σε διάλυμα οξαλικού οξέος. Στη συνέχεια, το αλουμίνιο ή το κράμα βυθίζονται σε αλκάλια. Στη συνέχεια, το μέταλλο επηρεάζεται από το ρεύμα. Στο τελικό στάδιο, εάν η οξείδωση διεξήχθη σε αρκετά υψηλή θερμοκρασία, το υλικό βάφεται επιπλέον με βύθιση σε διαλύματα αλατιού και στη συνέχεια υποβάλλεται σε επεξεργασία με ατμό.

Χρήση LMB

Αυτή η μέθοδος, όπως και η οξείδωση, χρησιμοποιείται για την προστασία του αλουμινίου από τη σκουριά αρκετά συχνά. Τέτοιο υλικό μπορεί να βαφτεί με στεγνή, υγρή ή σκόνη μέθοδο. Στην πρώτη περίπτωση, το αλουμίνιο κατεργάζεται πρώτα με μια σύνθεση που περιέχει ψευδάργυρο και στρόντιο. Επιπλέον, το ίδιο το LKM εφαρμόζεται στο μέταλλο.

Όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος σκόνης, η επιφάνεια εργασίας προ-απολιπαίνεται με εμβάπτιση σε αλκαλικά ή όξινα διαλύματα. Επιπλέον, ενώσεις χρωμικού, ζιρκονίου, φωσφορικού ή τιτανίου εφαρμόζονται στο προϊόν.

Χρήσημονωτές

Πολύ συχνά, άλλα μέταλλα γίνονται διεγερτικά για την έναρξη διεργασιών διάβρωσης στο αλουμίνιο και τα κράματά του. Αυτό συμβαίνει συνήθως με την άμεση επαφή των προϊόντων ή των εξαρτημάτων τους. Για να μην σκουριάσει το αλουμίνιο, χρησιμοποιούνται ειδικοί μονωτές σε αυτή την περίπτωση. Τέτοιες φλάντζες μπορούν να κατασκευαστούν από καουτσούκ, παρονίτη, πίσσα. Επίσης σε αυτή την περίπτωση μπορούν να χρησιμοποιηθούν βερνίκια και χρώματα. Ένας άλλος τρόπος για να προστατεύσετε το αλουμίνιο από τη διάβρωση σε επαφή με άλλα υλικά είναι η επικάλυψη της επιφάνειάς του με κάδμιο.

Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να διασφαλίσετε ότι τα εξαρτήματα αλουμινίου σε διάφορους μηχανισμούς και συγκροτήματα είναι μονωμένα από την άμεση επαφή με χαλκό. Πιστεύεται επίσης ότι όχι μόνο τα μέρη από Al πρέπει να προστατεύονται από την επαφή με άλλα μέταλλα. Όσον αφορά την αντοχή στη διάβρωση, ο σίδηρος είναι πολύ κατώτερος από το αλουμίνιο, όπως ο χάλυβας, για παράδειγμα. Επομένως, τέτοια μέταλλα και κάποια άλλα συχνά προστατεύονται με ειδικό τρόπο. Τα υλικά καλύπτονται απλά με ένα προστατευτικό στρώμα αλουμινίου. Φυσικά, τέτοια προϊόντα πρέπει επίσης να προστατεύονται από την επαφή με χαλκό ή άλλα μέταλλα.