Щелочная коррозия алюминия как исправить

СОДЕРЖАНИЕ

• Стойкость металла алюминия к коррозии
• Виды коррозии алюминия и его сплавов
• Общая коррозия алюминия
• Точечная (язвенная) коррозия
• Контактная (гальваническая) коррозия
• Щелевая коррозия
• Нитевидная коррозия
• Коррозирование алюминия в различных средах
• Коррозия алюминия на воздухе
• Коррозия алюминия в почве
• Коррозия алюминия в щелочной среде
• Коррозия алюминия в воде (в том числе морской)
• Коррозия алюминия в химической среде
• Коррозия алюминия и грязь
• Защита алюминия от коррозии

На бытовом уровне считается, что коррозия алюминия невозможна. Но на самом деле это не совсем так. В определенных средах без дополнительной защиты алюминий и его сплавы могут коррозировать. В результате материал разрушается, портится изделие, что приводит к невозможности его дальнейшей эксплуатации.

Однако алюминий и его сплавы достаточно устойчивы к появлению коррозии. И даже без специального покрытия. Особенно если сравнивать его с железом. Мы расскажем об основных причинах коррозирования алюминия, а также какие меры принимаются на производстве, чтобы избежать разрушения и защитить материал.

Стойкость алюминия к коррозии

Алюминий — легкий конструкционный материал, который применяется в строительстве. Он обладает механической прочностью и достаточно высоким уровнем антикоррозийной стойкости. Коррозия алюминия протекает медленно, несмотря на то что этот материал активно вступает в реакции с кислотами, щелочами и водой.

Спасает его от быстрого разрушения химически устойчивая оксидная пленка, которая образуется на поверхности изделий под воздействием различных окислителей, в том числе и кислорода. При взаимодействии с окислителями запускается процесс пассивации — металл перестает реагировать на присутствие возможных источников коррозии, и свойства его остаются неизменными.

Как и остальные металлы и сплавы, алюминий начинает разрушаться в результате химического или электрохимического внешнего воздействия.

Агрессивные факторы внешней среды воспринимаются каждым металлом по-своему, реакция может быть активной и пассивной. Например, соприкосновение алюминия с жидким топливом нельзя рассматривать как причину коррозии, а вот натриевая щелочь легко преодолеет его антикоррозийную защиту и быстро разрушит материал.

Толщина инертного защитного слоя, состоящего из окиси алюминия, может составлять от 20 до 100Å. Поверхность алюминия может пассивироваться благодаря наличию в воздушной или водной среде кислорода. Этот окислитель способен усилить его антикоррозийные свойства.

Если эта пленка будет отсутствовать, металл станет уязвимым для воды. При взаимодействии с ней возникнет реакция, протекающая с выделением водорода.

Читайте также: «Уровень качества сварного шва: методы контроля»

Ускорить процесс коррозии алюминия помогают содержащиеся в нем примеси менее активных металлов. Они образуют с ним гальваническую пару, где алюминий, как более активный металл, оказывается в положении анода. В ходе электрохимической реакции он подлежит разрушению в первую очередь. Другой, менее активный металл, выступает в роли катода, задача которого – активизировать процесс, ведущий к уничтожению алюминия.

Исходя из этого, наивысшей степенью коррозийной стойкости обладает чистый алюминий. Он более устойчив, чем технический металл, содержащий примеси, и значительно превосходит по этому показателю алюминиевые сплавы. Многое зависит и от того, в какой среде находится изделие из этого материала и какие реакции возникают в результате соприкосновения с ней.

Виды коррозии алюминия и его сплавов

Европейские стандарты описываю около 150 алюминиевых сплавов, которые могут применяться в различных сферах хозяйственной деятельности. В соответствии с требованиями Еврокода 9, для строительства зданий выбор ограничивается 17 позициями из данного списка. Это сплавы, способные продемонстрировать высокий уровень коррозийной стойкости и вызывающие необходимость минимального техобслуживания в любых эксплуатационных условиях.

Попробуем обосновать особенности выбора материалов для строительства исходя из того, каким видам коррозии они могут быть подвержены.

Алюминиевые сплавы в строительстве чаще всего разрушаются в результате:

• общей коррозии (general, uniform corrosion),
• точечной коррозии (pitting corrosion),
• гальванической коррозии, то есть возникающей в результате контакта (galvanic corrosion),
• щелевой коррозии (crevice corrosion).

Еще одним видом является нитевидная коррозия (filiform corrosion), увидеть которую можно на изделиях с порошковым или лакокрасочным покрытием.

Коррозия под напряжением (stress corrosion), межкристаллитная коррозия (intercrystalline corrosion), подповерхностная коррозия (exfoliation corrosion) в данном случае практически не наблюдаются, так как в процессе строительства высокопрочные алюминиевые сплавы серий 2000 и 7000 не используются. Также из-за высокого содержания магния не рекомендуется применять в ходе строительных работ сплавы серии 5000.

Читайте также: «Сварка нержавейки электродом»

Охарактеризуем каждый вид коррозии более детально.

Общая коррозия алюминия

Данный вид коррозии алюминия возникает в насыщенной кислой или щелочной среде и носит название сплошной коррозии. Под воздействием щелочей и кислот естественная оксидная пленка, защищающая алюминий, быстро растворяется. На поверхности изделия появляется плотное скопление маленьких язвочек, размер которых не превышает одного микрометра. Это приводит к постепенному истончению материала по всей поверхности.

Самой высокой устойчивостью к общей коррозии обладают сплавы 6060 и 6063 (АД31). В них содержится менее 0,10 % меди, и необходимость дополнительной защиты изделий перед началом эксплуатации отсутствует.

Наиболее чувствительными в этом плане являются сплавы, содержание меди в которых превышает 0,5 %. Они легко подвергаются атмосферной коррозии, поэтому алюминий покрывают защитными составами. Обязательной эта процедура является для конструкций, расположенных на берегу моря или вдоль дорог, обрабатываемых солевыми противогололедными реагентами.

Точечная (язвенная) коррозия

Для данной формы коррозии характерно образование на поверхности металла язвочек или ямок разного размера. Форма и глубина этих ямок определяется химическим составом алюминиевого сплава и особенностями среды эксплуатации.

Появление точечной коррозии связано с присутствием электролита, в роли которого может выступать пресная и морская вода, влажный воздух и другие природные среды. Водородный показатель среды при этом должен соответствовать 8.

Читайте также: «Дуговая сварка в защитном газе: суть процесса»

Увидеть точечную коррозию можно невооруженным глазом. Поверх образовавшихся коррозийных ямок образуются белые пузырьки, наполненные желеобразной жидкостью. Она состоит из гидроксида алюминия Al(OH)3. Размер этих пузырьков может быть существенно больше, чем размер углублений, над которыми они расположены.

Контактная (гальваническая) коррозия

Появление гальванической коррозии связано с наличием следующих факторов:

• наблюдается взаимодействие двух разных металлов,
• между ними существует электролитический мостик.

Роль анода в данном случае выполняет менее «благородный» металл. Соответственно, именно он подвергается процессу разрушения. Его компаньон, в свою очередь, становится катодом, и коррозия его не затрагивает. Исходя из этого, алюминий может избежать разрушения только при соединении с менее «благородным» цинком и кадмием.

Все остальные металлы занимают в иерархической лестнице более высокое положение, а значит, соединение с ними может существенно ускорить процесс разрушения алюминиевых конструкций.

Гальваническая коррозия алюминия является результатом неправильного подхода к выбору сочетания металлов. Риск разрушения конструкций, созданных на их основе, не так велик, если им предстоит находиться в сухой защищенной атмосфере. Но в прибрежных морских районах, где наблюдается высокое содержание хлоридов в воздухе, такая коррозия развивается очень быстро. Инициировать ее могут углеродистая сталь, медь и даже нержавейка.

Неудачной комбинацией считается соединение алюминия с оцинкованной сталью. На начальных этапах цинковое покрытие обеспечит защиту алюминия от коррозии, вызванной контактом со сталью. Но после его разрушения разные металлы начнут соприкасаться, и алюминий в полной мере ощутит коррозийные последствия такого соседства.

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия возникает в существующих между материалами углублениях (щелях). Она наблюдается в местах: 

• сварочных соединений,
• болтовых соединений,
• заклепочных соединений,
• скопления различных отложений (песка, шлака, грязи).

Чаще всего влага появляется из-за неправильного хранения или транспортировки алюминиевых изделий. Они могут попросту намокнуть под дождем. Но источником влаги также бывает и конденсат, который проникает между металлическими поверхностями и вызывает процесс коррозии алюминия. Поэтому, прежде чем убрать холодные изделия в теплое помещение, необходимо довести их температуру до приемлемых значений.

Нитевидная коррозия

Узкие нитевидные трещинки, ширина которых колеблется от 0,1 до 0,5 мм, образуются между слоем краски и алюминиевой поверхностью. Такая коррозия алюминия чаще всего является реакцией металла на наличия дефектов окраски. Ее причиной также могут быть царапины, сколы, появившиеся в результате механического воздействия, и т. д. Данный дефект не ведет к разрушению материала, а только меняет внешний вид изделия.

Читайте также: «Контактная сварка»

Нитевидную коррозию можно встретить на элементах окон и дверей с порошковым покрытием, изготовленных из сплавов 6060 и 6063. Минимизируют риск появления коррозионных трещин, используя сплавы с низким содержанием меди. Повысить сопротивляемость нитевидной коррозии можно путем химического стравливания поверхностного слоя металла в количестве не менее 2 г/м2 перед хроматной подготовкой.

Коррозирование алюминия в различных средах

Коррозия алюминия на воздухе

Следы коррозии на алюминиевых конструкциях появляются под воздействием определенных факторов. Во-первых, это влажность воздуха, превышающая 80 %, во-вторых, количество времени, в течение которого материал находится во влажной среде. Кроме того, на скорость протекания коррозионных процессов влияет химический состав электролита, находящегося на поверхности металла.

Хлориды и другие соли, содержащиеся в атмосфере, также способствуют появлению признаков коррозии, но алюминий менее восприимчив к их присутствию, чем другие конструкционные материалы.

Коррозия алюминия в почве

Заранее предположить, насколько сильно будет подвержен коррозии алюминий, соприкасающийся с почвой, довольно трудно. Дело в том, что почва на разных участках неоднородна — существенно различается ее химический состав, показатель pH и уровень насыщенности влагой. В ней могут содержаться разные органические и минеральные вещества, провоцирующие коррозию алюминия.

Как устранить эту проблему, придумали очень давно. Обеспечить максимальную защиту металла, находящегося в почве, помогает специальное битумное покрытие.

Коррозия алюминия в щелочной среде

Иногда возникает необходимость закрепить алюминиевую конструкцию с помощью бетонного раствора. Сцепка этих материалов настолько прочная, что разъединить их практически невозможно. 

Если бетон «схватился» и адгезия между материалами прошла успешно, о развитии коррозионных процессов можно не беспокоиться. Но если в процессе работ влага сумела проникнуть в полости между алюминием и бетоном, ее разрушительное воздействие через некоторое время станет очевидным. 

Читайте также: «Сварка медных проводов: разбираемся в технологии»

Предотвратить развитие коррозии можно, обработав алюминий битумным составом или специальной краской, способной сохранять свои свойства в щелочной среде. Использовать прием анодирования алюминия в данном случае бессмысленно, так как оксидный слой не может сохранять стабильность в сильнощелочной среде.

Коррозия алюминия в воде (в том числе морской)

Характер коррозии алюминия, находящегося в воде, зависит от того, какой химический состав она имеет. Основным фактором влияния на металл является наличие в воде хлоридов и тяжелых металлов.

Пресная вода может вызвать процесс точечной коррозии, но регулярная чистка и просушивание изделий минимизируют риски повреждений. Примером тому служит домашняя утварь — алюминиевые ложки и кастрюли использовались аккуратными хозяйками на протяжении многих лет, и при этом всегда оставались гладкими и блестящими.

Морская вода не способна быстро разрушить алюминиевые сплавы, содержащие более 2,5 % магния. К ним относятся материалы серии 5000 (AlMg) и 6000 (AlMgSi).

Коррозия алюминия в химической среде

От воздействия многих химических веществ алюминий защищает наличие естественного оксидного слоя. Но при показателе pH, который выходит за рамки диапазона значений от 4 до 9, этот слой разрушается, и коррозийные процессы начинают развиваться с высокой скоростью. Самыми агрессивными химическими веществами в этом смысле являются концентрированные щелочи и неорганические кислоты.

В реакцию с алюминием не вступают только растворы аммиака и концентрированная азотная кислота.

Коррозия алюминия и грязь

Влажная грязь, в течение длительного времени присутствующая на алюминиевой поверхности, также может стать причиной коррозии. Для того чтобы не спровоцировать ее развитие, необходимо регулярно обрабатывать загрязненные участки и следить за тем, чтобы поверхность была сухой и чистой.

Защита алюминия от коррозии

Защитить алюминий от коррозии можно несколькими способами:

• Электрохимическая защита от коррозии алюминия — покрытие поверхности изделия более активными металлами.
• Процесс алюминирования — обработка материала специальными порошковыми составами.
• Лакокрасочное покрытие — нанесение защитного слоя краски.
• Высоковольтное анодирование — особый способ создания защитной оксидной пленки.
• Химическое оксидирование — обработка материала расплавами или растворами окислителей.
• Применение ингибиторов коррозии.

Простым и доступным способом защиты алюминия от коррозии является окрашивание. Методы нанесения краски могут быть разными — сухими, влажными и порошковыми. Их выбор зависит от того, с какой средой станет соприкасаться металл и какое функциональное назначение будет у изделий, изготовленных из алюминия.

При порошковом окрашивании поверхность должна особенно тщательно очищаться от жира и пыли. Для этого изделие из алюминия погружают в кислотный или щелочной раствор, а затем наносят на него титановые, циркониевые, хроматные или фосфатные соединения, препятствующие процессу окисления.

При мокром окрашивании предварительная обработка осуществляется с помощью соединений цинка и стронция.

Читайте также: «Технология сварки сталей»

Для усиления защитных функций можно выбрать:

• молотковые краски разнообразных цветов и оттенков,
• бакелитовые краски, надежно заполняющие микротрещины и поры.

Коррозия алюминия может также быть устранена с помощью прокладок из резины, паронита или битума. Способов справиться с ней пока не так много, но предложенные варианты, несомненно, помогут вам решить многие проблемы и обеспечат долгий срок службы алюминиевых конструкций.

Решение задач, рефераты, курсовые!
Онлайн сервис помощи учащимся.
Цены в 2-3 раза ниже!

Составляя около 8% всех элементов в земной коре, алюминий является распространенным металлом, который используется для изготовления различных изделий. Вы можете найти алюминий в автомобилях, самолетах, кровельных материалах, трансформаторах, проводниках, гайках, болтах, кухонной технике и многом другом. Его часто предпочитают другим металлам из-за сочетания прочности, стойкости к ржавчине, малого веса и пластичности. Низкая плотность и механическая прочность в сочетании с удовлетворительной стойкостью к коррозии делают алюминий привлекательным конструкционным материалом.

Но если вы собираетесь инвестировать в алюминиевый продукт, вы должны принять меры предосторожности, чтобы защитить его от коррозии. 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.

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.

Коррозия –  это процесс разрушения металлов и их сплавов в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды.

Рисунок 1 Сквозная коррозия алюминия

Насколько устойчив к коррозии алюминий?

Вообще говоря, алюминий и его сплавы обладают отличной коррозионной стойкостью. Алюминий в своем естественном состоянии, коммерчески чистый или алюминий 1xxx*, обладает наилучшей коррозионной стойкостью, но это качество ухудшается при добавлении сплавов, особенно меди и железа, а также магния или цинка. Легирующие элементы, используемые для достижения желаемых свойств большинства групп коммерческих алюминиевых сплавов, перечислены ниже: Cu, Mn, Mg,Si/Mg, Zn/Mg, Zn/Mg/Cu. С увеличением чистоты алюминия возрастает его стойкость к коррозии. Наличие в составе слава примесей меди, кремния, магния усиливает воздействие кислот.

* Сплав 1100: алюминий марки 1100 представляет собой технически чистый алюминий. Он обладает отличной коррозионной стойкостью и широко используется в химической и пищевой промышленности. В остальном это мягкий и пластичный металл с отличной обрабатываемостью. Вы часто найдете сплав 1100 в приложениях, требующих формовки. Его можно сваривать любым способом, но он не подвергается термической обработке.

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 более высокой чистоты отличается  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

Коррозия возникает естественным образом, поскольку природа пытается вернуть металлы в их исходное стабильное окисленное состояние. Степень и серьезность коррозии, которая происходит с течением времени, зависит как от материала, так и от его рабочей среды. Коррозия – это дегенерация, вызванная элементами окружающей среды. Коррозия алюминия может происходить постепенно в течение недель, месяцев или даже лет. Со временем в алюминиевых изделиях могут образоваться большие отверстия из-за коррозии.

В присутствии окислителей поверхность алюминия покрывается защитным слоем окиси алюминия. Защитный слой, в свою очередь, состоит из двух слоев:

–   внутреннего слоя – Al₂O_3,  образуется при непосредственной реакции кислорода с металлом. Внутренний слой прочный, а его структура и толщина зависят от температуры окисления.

–   внешнего слоя, образующегося в результате реакции внутреннего слоя 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. Наружный слой пористый и он пропускает воздух и влагу.

Несмотря на то, что он не ржавеет, алюминий все же может страдать от коррозии. Некоторые считают, что ржавчина и коррозия — одно и то же, но это не всегда так. Коррозия относится к химически вызванному разрушению металла, вызванному элементами окружающей среды. 

Для сравнения, ржавчина относится к определенному типу коррозии, при котором железо окисляется под воздействием кислорода. Опять же, алюминий может подвергаться коррозии, но не ржавчине. Без железа алюминий полностью защищен от ржавчины. Когда алюминий начнет корродировать, он станет слабее. Подобно ржавчине, коррозия разъедает соответствующий металл. 

Как остановить коррозию алюминия?

Способы защиты алюминия от коррозии несколько:

– хранение в помещении с регулируемым климатом. Коррозия является результатом воздействия факторов окружающей среды, таких как влага, вызывающих химическую реакцию в алюминии. Если возможно, храните изделие или изделия из алюминия в помещении с контролируемым климатом, где оно не подвергается воздействию дождя, влажности или других природных элементов.

Рисунок 2 Пример неправильного хранения

– нанесение защитного покрытия

– минимизация  эффекта гальванической коррозии. 

Гальваническая коррозия возникает, когда два разнородных металла, таких как алюминий и сталь, находятся рядом друг с другом. Кислотность или щелочность окружающей среды существенно влияет на коррозионное поведение алюминиевых сплавов. При более низком и более высоком pH алюминий более подвержен коррозии, но не всегда. Например, алюминий достаточно устойчив к концентрированной азотной кислоте. Когда алюминий подвергается воздействию щелочных условий, может возникнуть коррозия за счет разрушения поверхностной пленки. Она стабильна в диапазоне pH от 4,5 до 8. Пленка может оставаться стабильной в других случаях в зависимости от окружающей среды, например азотная кислота при pH 0. Оксидная пленка может растворяться в большинстве сильных кислот и щелочей, и в этом случае коррозия алюминия будет быстрой.

Рисунок 3 Результат повышенной влажности производственной площадки

Скорость окисления и коррозии алюминия

Окисление алюминия происходит быстрее, чем окисление стали, потому что алюминий имеет сильное сродство к кислороду. Когда все атомы алюминия соединились с кислородом, процесс окисления прекращается.

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.

Скорость коррозии зависит как от характеристик коррозионной среды (внешних факторов), так и от характера самого металла (внутренних факторов). К внешним факторам относятся: состав, температура среды, блуждающие токи. К внутренним факторам относятся: химический состав сплава, структура металла, внутренние напряжения.

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 соединений SO₂.

Виды коррозии алюминия

Коррозию металлов можно разделить на химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия происходит при воздействии на металл сухих газов, пыли, жидких веществ  и не сопровождается возникновением электрического тока. Процесс химической коррозии протекает при воздействии сухих газов, жидких не электролитов. 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.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия происходит при действии на металл растворов электролитов и сопровождается возникновением электрического тока. Благодаря наличию таких вкраплений сплав, погруженный в электролит, представляет собой совокупность большого количества микроскопических гальванических очагов. В результате электрохимической реакции возникающей в этих очагах запускается процесс электролиза.

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

Взаимодействие алюминия и его сплавов с другими металлами

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. 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 быстро разрушается. Также нужно учитывать что в зависимости от состава электролита эти значения могут меняться. Так  в щелочных растворах алюминий корродирует значительно сильнее, чем в кислых.

Цинк. Его потенциал 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.

Медь. Алюминий ни в коем случае не должен соединяться с медью и ее сплавами, т.к. это приводит к быстрой коррозии алюминия т.н. катастрофической коррозии. В связи с этим в алюминиевых конструкциях недопустимы элементы 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.  Также следует избегать контакта с оловом и его соединениями, особенно в атмосфере, загрязненной промышленными отходами. Соли олова, образующиеся в кислой среде, сильно разрушают поверхность алюминия.

Ртуть. Она и ее соли 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.

Воздействие кислот

Алюминий не стоек к действию кислот. Разбавленная азотная или серная кислота — более слабый окислитель — энергично реагирует с алюминием. Соляная кислота вызывает сильную коррозию и воздействие этой кислоты нельзя ослабить добавлением ингибиторов. Фтороводородная кислота и кислородсодержащие кислоты хлора оказывают самое сильное влияние на алюминий. Даже непродолжительное взаимодействие разбавленной кислоты ведет к полному растворению алюминия. Серная кислота вызывает равномерную коррозию алюминия, интенсивность которой зависит от концентрации. Азотная кислота (HNO₃) воздействует на алюминий по-разному, в зависимости от концентрации и  приводит к равномерной коррозии.

Сильное воздействие оказывают следующие химические соединения:

– органические кислоты

– соли органических кислот

– четыреххлористый углерод

– большинство соединений галогенов (хлор, бром, йод, фтор) при взаимодействии с водой они образуют кислоты, агрессивные по отношению к алюминию.

– серосодержащие органические соединения

Решения Petrofer для борьбы с коррозией алюминия

Ингибитор коррозии алюминия Aluminium Inhibitor – состоит на основе силиката и препятствует образованию пятен на алюминии. ALUMINIUM INHIBITOR добавляется в водную среду (раствор СОЖ, раствор очистителя) в концентрации от 0,05 до 0,1%, чтобы избежать появления пятен и потускнения алюминия. Применяется для всех марок алюминия и сплавов

Корректор pH Alkalinity Improver –  используется для увеличения значения pH водосмешиваемой жидкости для обработки металлов, соответственно для того, чтобы улучшить буферную емкость и обеспечить лучшую защиту от коррозии.

Антикоррозийное средство Isotect OSD – водовытесняющая антикоррозионная жидкость на основе растворителя, без содержания летучих органических соединений. После испарения растворителя на рабочей поверхности остается масляная пленка.

Антикоррозийное средство Isotect WSD  – антикоррозионная жидкость на растворителе и содержащая летучие органические соединения VOC1. После испарения растворителя на рабочей поверхности остается восковая пленка.

Вот что гугл говорит, там какие-то непонятные химикаты надо. 🙂

ОЧИСТКА ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВОВ НА АЛЮМИНИЕВОЙ ОСНОВЕ

Алюминиевые отливки обычно очищают механическим способом, что облегчается благодаря отсутствию химического пригара. Однако в отдельных случаях при очень сложных отливках такая очистка неэффективна и приходится использовать химические способы. Однйм из способов, предложенным К. С. Ковалдовым и К. А. Борисовым, является очистка в 30—50 %-ном водном растворе бифторида калия. Отливки поочередно погружаются в холодный и горячий растворы.

Согласно [60] алюминиевые отливки можио очищать в расплаве обезвоженной щелочи. При 400—550 °С такой расплав практически не взаимодействует с алюминием. Его потери при выщелачиваний составляют 0,4 %. Однако во время взаимодействия щелочи с кремнеземом оболочки выделяется вода и тогда происходит активное растворение алюминия:

Для нейтрализации воды в расплав вводят буру или цинк (последний предпочтительнее), который значительно снижает растворение алюминия. После выщелачивания следует тщательно промыть отливки. Рекомендуется следующий режим очистки. Отливки погружают в расплав, состоящий из NaOH с 0,5 % Zn, при 500 °С на 20 мин. Затем отливки охлаждают 2 мин на воздухе и промывают 15—20 с в 3 %-ном растворе бихромата калия. Далее идет обработка в 16 %-ном растворе HN0

(5 мин), в 5 %-ном кипящем^ растворе бихромата калия (20 мин). Завершается очистка промывкой в холодной воде и сущкой при 150 °С.

Фирма Daulton Industrial Products Ltd (Англия) при необходимости химической очистки алюминиевых сплавов изготовляет форму со связующим из фосфата кальция с последующим растворением в разбавленном растворе соляной кислоты.

Алюминий – это материал, без дополнительной защиты и соблюдения правил использования склонный к появлению коррозии. Процесс приводит к его разрушению, вызывает сильную порчу изделий, непригодность к дальнейшей эксплуатации.

Чтобы понять методы защиты, рассмотрим виды коррозии алюминия, особенности ее протекания и катализаторы в зависимости от типа среды. Также затронем факторы дополнительной защиты от внешнего негативного воздействия.

Виды коррозии алюминия

В зависимости от среды, в которой находится материал и дополнительных внешних рисков, может отличаться характер протекания коррозии и ее основные характеристики, степень негативного воздействия на материал.

Далее будут приведены основные виды повреждений.

Общая коррозия (сплошная)

Легко опознать по типу протекания – на материале появляется большое количество небольших точек-язв. Постепенно алюминиевый лист становится тоньше, сильно уменьшается его прочность.

При этом истончение с течением времени протекает равномерно без концентрации в конкретном участке.

Сплошная коррозия характерна для изделий, помещенных в кислотные и щелочные среды. В них происходит смывание оксидной пленки с поверхности, поражение прогрессирует и распространяется по металлу все дальше и дальше.

В зависимости от типа сплава, стойкость материала к общей коррозии сильно отличается. Если в составе содержится мало меди, менее 0,10%, то такое алюминиевое изделие будет стойким к угрозам разрушения.

Когда меди более 0,5%, выбирать область использования алюминия нужно будет уже более осторожно. Не допускается эксплуатация без защитного покрытия и там, где попадание веществ извне может привести к созданию на поверхности сильнокислотной или щелочной среды.

Контактная коррозия

Коррозия алюминия на воздухе и других средах может часто проявляться в контактном виде. Этот вариант также распространен под названием гальванического.

Чтобы такой процесс запустился, в непосредственной близости друг от друга должны находиться металлы.

При этом, появляется электрический мостик – этого достаточно чтобы алюминий начал медленно портиться.

Вероятность создания катодно-анодной связи во многом зависит от того, с какими металлами ведется работа. Причиной появления гальванических поражений становится отказ учитывать особенности материалов при проектировании различных сооружений.

Во многом интенсивность распространения и сам риск появления такого поражения зависят от среды, уровня влажности, загрязненности атмосферы. Так, если воздух сухой, в нем нет посторонних примесей, вероятность развития становится значительно меньше.

На практике не рекомендуется использовать алюминий вместе с оцинкованной сталью. Потенциально это может создать большой риск появления гальванической коррозии.

Щелевая коррозия

Один из видов повреждений, характеризующийся локальным появлением. Возникает из-за того, что в щелях и углублениях часто скапливаются продукты окисления, происходит контакт между двумя металлами.

От такого поражения часто страдают детали с большим количеством выемок, заклепок, болтов. В зону риска попадают и сварные швы. Если вы используете металлоконструкцию на открытом воздухе, стоит периодически прочищать все места, где могут скапливаться грязь, песок, продукты горения и другие посторонние соединения.

Проблема может появиться даже при перевозке большого количества деталей из алюминия. В таком случае, профиль будет страдать поверхностным поражением.

Особенно велик риск в том случае, если груз во время перевозки сильно намокает, попадает под дождь, возникает конденсат. Все перечисленное актуально и для хранения алюминиевых деталей, потому лучше всего складывать их в крытом, сухом помещении, где нет риска намокания.

Нитевидная коррозия

Часто алюминиевые изделия окрашиваются, чтобы увеличить уровень защиты от коррозии и не допустить контакта с катализаторами окисления.

Но если нанести лакокрасочное покрытие с нарушениями, не зачистить поверхность материала, оставить на нем дефекты, велик риск возникновения нитевидной коррозии.

Скорость коррозии алюминия в таком случае будет достаточно высокой. Сама она проявляется в появлении на металле продольных полос, толщина которых составляет не более 0,5 мм.

Коррозия под напряжением

По сравнению с другими описанными случаями, такая проблема встречается не так часто. Но ее опасность в том, что могут быть поражены даже высокопрочные сплавы.

Причина – длительное использование алюминия под сильной нагрузкой, которая в ряде случаев может превышать предельно допустимые значения.

Если проблему не пресечь, на металле появятся трещины, он постепенно потеряет свою прочность, срок эксплуатации значительно сократится.

Межкристаллическая коррозия

Если рассмотреть алюминий под микроскопом, можно заметить его зернистую структуру. При таком варианте поражения, ржавчина начинает появляться на границе таких зерен.

Это не слишком распространенный тип повреждений. Чаще всего он встречается, когда в сплав попадает большое количество кремния и структура постепенно начинает меняться.

Подповерхностная коррозия

Еще один тип проблемы сплавов с высокой прочностью. В этом случае металл оказывается поражен в подповерхностном слое. Может произойти отслоение, возникнут иные проблемы. Использовать даже такое изделие будет уже нельзя.

Особенности влияния среды на состояние алюминия

Стойкость алюминия к коррозии во многом зависит от того, в какой среде используется материал. Внешние условия оказывают значительное влияние на качество сплава. Рассмотрим основные факторы и варианты агрессивных сред.

Воздух

Вариант защиты алюминия от коррозии будет отличаться в зависимости от того, в какой среде он используется. Есть несколько основных факторов, влияющих на вероятность возникновения проблемы и потенциальную скорость ее прогрессирования:

• Уровень влажности среды. Материал может спокойно переносить периодическое намокание в том случае, если общий уровень влажности в остальное время будет в норме. Если же степень составляет 80% и более, риск ржавения значительно усиливается.
• Состав атмосферы. Чем больше примесей есть в воздухе, тем быстрее начинает ржаветь цветмет. Особенно опасным является повышенная концентрация сульфатов – это часто наблюдается в промышленных зонах. Также скорость распространения коррозии усиливается когда в воздухе распылены хлориды, потому обостряться ситуация может в прибрежных территориях.
• Количество электролита на поверхности. В случае, если материал сильно намокает и долго находится в таком положении, велик риск что он начнет ржаветь.

Почва

Грунт представляет угрозу для любого металла. Есть несколько факторов, которые могут усугубить такую проблему:

• Высокий уровень рН.
• Сильная электропроводимость.
• Степень влажности.
• Наличие микроорганизмов, производящих сероводород.
• Однородность грунта и количества воздуха в нем.

Если в почве есть блуждающие токи, она неоднородна, присутствует большое количество кислорода, опасность возрастает.

Вода

Коррозия алюминия в воде начинается в том случае, если химический состав оказывается катализатором. Среди основных катализаторов:

• Большое процентное содержание хлоридов.
• Высокая концентрация тяжелых металлов.
• Содержание магния в сплаве более 2,5%.
• Добавление меди в сплав.

Алюминиевые изделия могут применяться в разных условиях, как в пресной, так и в морской воде. Главное – обратить внимание на состав сплава и исключить нахождение рядом элементов из нержавеющей или оцинкованной стали.

Щелочь

Коррозия алюминия в кислой среде, в местах с высоким содержанием щелочей очень распространена.

Потому нужно проявлять особое внимание в случае использования таких конструкций на стройках, там, где есть риск разбрызгивания строительных растворов.

В частности, очень высоким содержанием щелочи обычно отличается бетон.

Методы защиты материалов от коррозии

Алюминий относится к типу сплавов, которые хорошо переносят опасность появления коррозии в разных условиях – в почве, на открытом воздухе, при контакте с водой.

Три рекомендации, помогающие значительно увеличить степень защищенности материала:

• Учет особенностей сплава и области использования. В зависимости от типа среды разные элементы в сплаве могут выступать как дополнительные катализаторы коррозии. Так повышенное содержание меди может увеличить риск проблем при контакте с морской водой.
• Исключение неблагоприятного соседства. В частности, не стоит использовать рядом изделия, материалы которых могут создавать с алюминием катодно-анодные связи.
• Нанесение специальных покрытий. Они не допускают контакта между основным сплавом и факторами провоцирующими возникновение ржавчины. Используются различные мастики, порошковые, анодно-оксидные покрытия. Важно также учитывать условия их нанесения и правильно готовить поверхность для наращивания степени адгезии.

В случае если проблема все-таки возникнет, можно будет решить вопрос как удалить коррозию с алюминия.

Для этой цели применяется механическая очистка, специальные составы-ингибиторы, которые могут значительно увеличить степень защищенности и не допустить дальнейшего распространения повреждений.