Alumiiniumi ja selle sulamite korrosioon. Alumiiniumi korrosioonivastase võitluse ja selle kaitsmise meetodid

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-02 13:53

Kuigi alumiinium on värviline metall ja võrreldes tavalise terasega suhteliselt kallis, kasutavad inimesed seda laialdaselt. Seda vastupidavat ja kerget materjali saab kasutada igapäevaelus, ehituses ja tootmises. Alumiiniumi keemiline valem perioodilisuse tabelis näeb välja selline: Al.

Kas see on korrodeerunud

Roostetab alumiinium, nagu teate, väga aeglaselt. Vähem alt ei saa selles osas rauda ja terast sellega võrrelda. Alumiiniumi korrosioonikindlus on seletatav eelkõige sellega, et tavatingimustes moodustub selle pinnale õhuke oksiidne kaitsekile. Selle tulemusena väheneb järsult alumiiniumi keemiline aktiivsus.

Roostekindlust mõjutavad tegurid

Alumiinium on korrosioonikindel, kuid mõnel juhul võib see siiski oksüdatsiooni tõttu üsna kiiresti lagunema hakata. Tavaliselt juhtub see siis, kui kile on mingil põhjusel kahjustatud või seda pole võimalik moodustada.

Enamasti kaotab alumiinium hapete mõjul välise õhukese kaitsevõi leelised. Tavalised mehaanilised kahjustused võivad samuti põhjustada kile hävimise.

Korrosiooni tüübid

Pärast kile hävimist hakkavad Al ja selle sulamid roostetama ehk ise hävima, nagu paljud teised metallid. See võib paljastada alumiiniumi ja korrosiooni:

1. Keemiline. Sel juhul toimub roostetamine ilma veeta gaasilises keskkonnas. Sel juhul hävib alumiiniumtoote pind ühtlaselt kogu ala ulatuses.
2. Elektrokeemia. Alumiiniumi korrosioon toimub sel juhul niiskes keskkonnas.
3. Gaas. Seda tüüpi korrosioon tekib siis, kui alumiinium on otseses kokkupuutes mõne keemiliselt agressiivse gaasiga.

Alumiiniumi korrosiooni (hapniku oksüdatsiooni) võrrand õhus on järgmine: 4AI+3O₂=2AL₂O3_.

Oksiidkaitsekile keemiline valem on AL₂O_3.

Sulamid

Kõige korrosioonikindlam variant on tehniline alumiinium. See tähendab, et peaaegu puhas 90% metallist. Alumiiniumisulamid on kahjuks palju altid roostetamisele. Arvatakse, et magneesiumilisandid vähendavad selle metalli korrosioonikindlust kõige vähem ja vase lisandid kõige vähem.

Mg-Al sulamid

Selliseid materjale kasutatakse laialdaselt ehitus-, toiduaine- ja keemiatööstuses. Neid kasutatakse väga sageli ka masinaehituses. Arvatakse, et sellised materjalid sobivad hästi konstruktsioonide ehitamiseks,kokku puutunud mereveega.

Kui magneesiumisisaldus sulami koostises ei ületa 3%, on sellel peaaegu samad korrosioonivastased omadused kui tehnilisel alumiiniumil. Sellises sulamis sisalduv magneesium on tahkes lahuses ja Al8Mg5 osakeste kujul, mis on kogu maatriksis ühtlaselt jaotunud.

Kui sulam sisaldab rohkem kui 3% seda metalli, hakkavad Al8Mg5 osakesed välja kukkuma, enamasti mitte terade sees, vaid piki nende piire. Ja see omakorda avaldab äärmiselt negatiivset mõju materjali korrosioonivastastele omadustele. See tähendab, et toode muutub rooste suhtes palju vähem vastupidavaks.

Magneesiumi- ja ränisulamid

Selliseid materjale kasutatakse kõige sagedamini inseneri- ja ehitusvaldkonnas. Mg2Si muudab selle sordi sulamid väga tugevaks. Mõnikord on selliste elementide koostisosaks ka vask. Samuti lisatakse see sulamisse kõvenemiseks. Kuid sellistele materjalidele lisatakse vaske väga väikestes kogustes. Vastasel juhul võivad alumiiniumisulami korrosioonivastased omadused oluliselt väheneda. Kristallidevaheline roostetamine neis algab juba üle 0,5% vase lisamisega.

Samuti võib selliste materjalide vastuvõtlikkus korrosioonile suureneda nende koostises sisalduva räni koguse põhjendamatu suurenemisega. Seda ainet lisatakse alumiiniumisulamitele, tavaliselt sellises vahekorras, et pärast Mg2Si moodustumist ei jää midagi alles. Puhtal kujul sisaldab räni ainult mõningaid selle sordi materjale.

Alumiiniumi korrosioon jaselle tsingisulamid

Al roostetab, nagu juba mainitud, aeglasem alt kui selle sulamid. See kehtib ka Al-Zn rühma materjalide kohta. Selliste sulamite järele on suur nõudlus näiteks lennukitööstuses. Mõned sordid võivad sisaldada vaske, teised mitte. Sel juhul on esimest tüüpi sulamid loomulikult korrosioonikindlamad. Sellega seoses on Al-Zn materjalid võrreldavad magneesium-alumiiniumiga.

Selle sordi vaselisandiga sulamid näitavad mõningast ebastabiilsust rooste suhtes. Kuid samal ajal hävivad need korrosiooni tõttu, need on siiski aeglasemad kui magneesiumi ja Cu abil valmistatud.

Põhilised viisid rooste vastu võitlemiseks

Muidugi saab alumiiniumi ja selle sulamite korrosioonikiirust ka kunstlikult vähendada. Selliste materjalide roostetamise eest kaitsmiseks on vaid mõned viisid.

Näiteks on võimalik välistada selle metalli ja selle sulamite kokkupuude keskkonnaga värvimismaterjale värvides. Samuti kasutatakse sageli elektrokeemilist meetodit alumiiniumi kaitsmiseks roostetamise eest. Sellisel juhul kaetakse materjal lisaks aktiivsema metalli kihiga.

Teine viis Al-i roostetamise eest kaitsta on kõrgepinge oksüdatsioon. Alumiiniumi korrosiooni vältimiseks saab kasutada ka pulbervärvimistehnikat. Kasutatakse loomulikult selle ja roosteinhibiitorite kaitsmiseks.

Kuidas oksüdatsioon toimub

Seda tehnikat kasutades on alumiinium ja selle sulamid sageli korrosiooni eest kaitstud. Esitageoksüdatsioon pingel 250 V. Seda tehnikat kasutades moodustub metalli või selle sulami pinnale tugev oksiidkile.

Voolu mõju materjalile toimub sel juhul vesijahutusega. Madalatel temperatuuridel tekib pinge tõttu alumiiniumi pinnale väga tugev ja tihe kile. Kui protseduur viiakse läbi kõrgel temperatuuril, osutub see üsna lahtiseks. Sellises keskkonnas töödeldud alumiinium vajab täiendavat kaitset õhuga kokkupuute eest (värvimine).

Selle tehnoloogia kasutamisel eemaldatakse toode esm alt oksaalhappe lahuses. Seejärel kastetakse alumiinium või sulam leelisesse. Järgmisena mõjutab metalli vool. Kui oksüdeerimine viidi läbi piisav alt kõrgel temperatuuril, siis viimases etapis värvitakse materjal soolalahustesse kastmise teel ja seejärel töödeldakse seda auruga.

LMB kasutamine

Seda meetodit, nagu oksüdatsiooni, kasutatakse alumiiniumi kaitsmiseks roostetamise eest üsna sageli. Sellist materjali saab värvida kuiv-, märg- või pulbermeetodil. Esimesel juhul töödeldakse alumiiniumi esm alt tsinki ja strontsiumi sisaldava kompositsiooniga. Lisaks kantakse metallile LKM ise.

Pulbermeetodi kasutamisel eemaldatakse tööpind eelnev alt leeliselistesse või happelistesse lahustesse sukeldamise teel. Lisaks kantakse tootele kromaati, tsirkooniumi, fosfaati või titaani ühendeid.

Kasutaisolaatorid

Väga sageli muutuvad teised metallid alumiiniumi ja selle sulamite korrosiooniprotsesside alguse stimulaatoriteks. Tavaliselt juhtub see toodete või nende osade otsesel kokkupuutel. Alumiiniumi roostetamise vältimiseks kasutatakse sel juhul spetsiaalseid isolaatoreid. Selliseid tihendeid saab valmistada kummist, paroniidist, bituumenist. Ka sel juhul võib kasutada lakke ja värve. Teine viis alumiiniumi kaitsmiseks korrosiooni eest kokkupuutel muude materjalidega on katta selle pind kaadmiumiga.

Eriti oluline on tagada, et alumiiniumosad erinevates mehhanismides ja koostudes oleksid isoleeritud otsese kokkupuute eest vasega. Samuti arvatakse, et mitte ainult Al-st valmistatud osi tuleks kaitsta kokkupuute eest teiste metallidega. Korrosioonikindluse poolest on raud palju halvem kui alumiinium, nagu näiteks teras. Seetõttu on sellised metallid ja mõned teised sageli erilisel viisil kaitstud. Materjalid on lihts alt kaetud kaitsva alumiiniumkihiga. Loomulikult tuleb selliseid tooteid kaitsta ka kokkupuute eest vase või muude metallidega.