Alumīnija un tā sakausējumu korozija. Metodes alumīnija apkarošanai un aizsardzībai pret koroziju

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 13:59

Lai gan alumīnijs ir krāsains metāls un, salīdzinot ar parasto tēraudu, ir salīdzinoši dārgs, cilvēki to plaši izmanto. Šo izturīgo un vieglo materiālu var izmantot ikdienā, celtniecībā un ražošanā. Alumīnija ķīmiskā formula periodiskajā tabulā izskatās šādi: Al.

Vai tas ir sarūsējis

Alumīnijs sarūsē, kā zināms, ļoti lēni. Vismaz dzelzi un tēraudu nevar salīdzināt ar to šajā ziņā. Alumīnija izturība pret koroziju galvenokārt ir izskaidrojama ar to, ka normālos apstākļos uz tā virsmas veidojas plāna oksīda aizsargplēve. Rezultātā alumīnija ķīmiskā aktivitāte tiek strauji samazināta.

Faktori, kas ietekmē izturību pret rūsu

Alumīnijs ir izturīgs pret koroziju, taču dažos gadījumos tas joprojām var sākt diezgan ātri sadalīties oksidācijas dēļ. Tas parasti notiek, ja plēve kāda iemesla dēļ ir bojāta vai to nav iespējams izveidot.

Visbiežāk alumīnijs skābju ietekmē zaudē savu ārējo plāno aizsardzībuvai sārmiem. Parastie mehāniskie bojājumi var izraisīt arī plēves iznīcināšanu.

Korozijas veidi

Pēc filmas iznīcināšanas Al un tā sakausējumi sāk rūsēt, tas ir, pašiznīcināties, tāpat kā daudzi citi metāli. Tas var pakļaut alumīniju un koroziju:

1. Ķīmiskā. Šajā gadījumā rūsēšana notiek gāzveida vidē bez ūdens. Šajā gadījumā alumīnija izstrādājuma virsma tiek vienmērīgi iznīcināta visā laukumā.
2. Elektroķīmiskā. Alumīnija korozija šajā gadījumā notiek mitrā vidē.
3. Gāze. Šāda veida korozija rodas, ja alumīnijs nonāk tiešā saskarē ar kādu ķīmiski agresīvu gāzi.

Alumīnija korozijas (skābekļa oksidēšanās) vienādojums gaisā ir šāds: 4AI+3O₂=2AL₂O3_.

Oksīda aizsargplēves ķīmiskā formula ir AL₂O_3.

Sakausējumi

Visizturīgākā pret koroziju šķirne ir tehniskais alumīnijs. Tas ir, gandrīz 90% tīrs metāls. Alumīnija sakausējumi, diemžēl, ir daudz vairāk pakļauti rūsēšanai. Tiek uzskatīts, ka magnija piemaisījumi vismazāk samazina šī metāla izturību pret koroziju, bet vara piemaisījumi visvairāk.

Mg-Al sakausējumi

Šādus materiālus plaši izmanto celtniecībā, pārtikas un ķīmiskajā rūpniecībā. Tos ļoti bieži izmanto arī mašīnbūvē. Tiek uzskatīts, ka šādi materiāli ir labi piemēroti konstrukciju celtniecībai,pakļauti jūras ūdenim.

Gadījumā, ja magnija sakausējuma sastāvā ir ne vairāk kā 3%, tam būs gandrīz tādas pašas pretkorozijas īpašības kā tehniskajam alumīnijam. Magnijs šādā sakausējumā ir cietā šķīdumā un Al8Mg5 daļiņu veidā, kas vienmērīgi sadalīts visā matricā.

Ja sakausējums satur vairāk nekā 3% šī metāla, Al8Mg5 daļiņas sāk izkrist, lielākoties nevis graudu iekšpusē, bet gan gar to robežām. Un tas, savukārt, ārkārtīgi negatīvi ietekmē materiāla pretkorozijas īpašības. Tas nozīmē, ka produkts kļūst daudz mazāk izturīgs pret rūsu.

Magnija un silīcija sakausējumi

Šādus materiālus visbiežāk izmanto inženierzinātnēs un celtniecībā. Mg2Si padara šīs šķirnes sakausējumus ļoti spēcīgus. Dažreiz varš ir arī šādu elementu sastāvdaļa. Tas tiek ievadīts arī sakausējumā sacietēšanai. Taču varš šādiem materiāliem tiek pievienots ļoti mazos daudzumos. Pretējā gadījumā alumīnija sakausējuma pretkorozijas īpašības var ievērojami samazināties. Starpkristāliskā rūsēšana tajos sākas jau ar vairāk nekā 0,5% vara pievienošanu.

Tāpat šādu materiālu uzņēmība pret koroziju var palielināties, nepamatoti palielinoties to sastāvā iekļautā silīcija daudzumam. Šo vielu pievieno alumīnija sakausējumiem, parasti tādās proporcijās, ka pēc Mg2Si veidošanās nekas nepaliek. Silīcijs tīrā veidā satur tikai dažus šīs šķirnes materiālus.

Alumīnija korozija untā cinka sakausējumi

Al rūsas, kā jau minēts, lēnāk nekā tā sakausējumi. Tas attiecas arī uz Al-Zn grupas materiāliem. Šādi sakausējumi ir ļoti pieprasīti, piemēram, lidmašīnu rūpniecībā. Dažas šķirnes var saturēt varu, citas var nesaturēt. Šajā gadījumā pirmā veida sakausējumi, protams, ir izturīgāki pret koroziju. Šajā ziņā Al-Zn materiāli ir salīdzināmi ar magnija-alumīniju.

Šīs šķirnes sakausējumi, kam pievienots varš, liecina par zināmu nestabilitāti pret rūsu. Bet tajā pašā laikā tie tiek iznīcināti korozijas dēļ, tie joprojām ir lēnāki nekā tie, kas izgatavoti, izmantojot magniju un Cu.

Pamata veidi, kā tikt galā ar rūsu

Protams, alumīnija un tā sakausējumu korozijas ātrumu var samazināt arī mākslīgi. Ir tikai daži veidi, kā pasargāt šādus materiālus no rūsēšanas.

Piemēram, ir iespējams izslēgt šī metāla un tā sakausējumu saskari ar vidi, krāsojot krāsas materiālus. Tāpat bieži tiek izmantota elektroķīmiskā metode, lai aizsargātu alumīniju no rūsēšanas. Šajā gadījumā materiāls tiek papildus pārklāts ar aktīvāka metāla slāni.

Cits veids, kā pasargāt Al no rūsēšanas, ir augstsprieguma oksidēšana. Lai novērstu alumīnija koroziju, var izmantot arī pulverkrāsošanas paņēmienu. Izmanto, lai to aizsargātu, protams, un rūsas inhibitorus.

Kā notiek oksidēšana

Izmantojot šo paņēmienu, alumīnijs un tā sakausējumi bieži tiek pasargāti no korozijas. Veiktoksidēšana pie 250 V sprieguma. Izmantojot šo paņēmienu, uz metāla vai tā sakausējuma virsmas veidojas spēcīga oksīda plēve.

Ietekme uz materiālu ar strāvas palīdzību šajā gadījumā tiek veikta, izmantojot ūdens dzesēšanu. Zemā temperatūrā sprieguma dēļ uz alumīnija virsmas veidojas ļoti spēcīga un blīva plēve. Ja procedūra tiek veikta augstā temperatūrā, tā izrādās diezgan vaļīga. Šādā vidē apstrādātam alumīnijam ir nepieciešama papildu aizsardzība pret saskari ar gaisu (krāsošana).

Izmantojot šo tehnoloģiju, produkts vispirms tiek attaukots skābeņskābes šķīdumā. Pēc tam alumīniju vai sakausējumu iemērc sārmā. Tālāk metālu ietekmē strāva. Pēdējā posmā, ja oksidēšana tika veikta pietiekami augstā temperatūrā, materiālu papildus krāso, iegremdējot sāls šķīdumos, un pēc tam apstrādā ar tvaiku.

Izmantojot LMB

Šo metodi, tāpat kā oksidēšanu, diezgan bieži izmanto alumīnija aizsardzībai pret rūsēšanu. Šādu materiālu var krāsot ar sausu, mitru vai pulvera metodi. Pirmajā gadījumā alumīniju vispirms apstrādā ar sastāvu, kas satur cinku un stronciju. Tālāk uz metāla tiek uzklāts pats LKM.

Izmantojot pulvera metodi, darba virsma tiek iepriekš attaukota, iegremdējot sārmainos vai skābos šķīdumos. Turklāt izstrādājumam tiek uzklāti hromāta, cirkonija, fosfāta vai titāna savienojumi.

Izmantojietizolatori

Ļoti bieži citi metāli kļūst par stimulatoriem alumīnija un tā sakausējumu korozijas procesu sākumam. Parasti tas notiek, tieši saskaroties ar izstrādājumiem vai to daļām. Lai novērstu alumīnija rūsēšanu, šajā gadījumā tiek izmantoti speciāli izolatori. Šādas blīves var izgatavot no gumijas, paronīta, bitumena. Arī šajā gadījumā var izmantot lakas un krāsas. Vēl viens veids, kā aizsargāt alumīniju no korozijas, saskaroties ar citiem materiāliem, ir pārklāt tā virsmu ar kadmiju.

Īpaši svarīgi ir nodrošināt, lai alumīnija daļas dažādos mehānismos un mezglos būtu izolētas no tiešas saskares ar varu. Tāpat tiek uzskatīts, ka ne tikai detaļas, kas izgatavotas no Al, ir jāaizsargā no saskares ar citiem metāliem. Korozijas izturības ziņā dzelzs ir daudz zemāka par alumīniju, piemēram, tēraudu. Tāpēc šādi metāli un daži citi bieži tiek aizsargāti īpašā veidā. Materiāli ir vienkārši pārklāti ar aizsargājošu alumīnija slāni. Protams, arī šādi izstrādājumi ir jāaizsargā no saskares ar varu vai citiem metāliem.