Årsager til aluminiumslegeringskorrosion og dens beskyttelsesforanstaltninger

Aktuel status for aluminiumslegeringskorrosion

Som et metalmateriale med overlegen ydeevne, aluminiumslegering har været meget udbredt inden for mange områder såsom skibsbygning og højhastighedstog. Imidlertid, aluminiumslegering står over for alvorlige korrosionsproblemer i forskellige miljøer.

I et tørt atmosfærisk miljø, passiveringsfilmen på overfladen af ​​aluminiumslegering er stabil og ikke let at blive ødelagt. Imidlertid, lokal grubetæring vil opstå, hvis den udsættes for det udendørs atmosfæriske miljø i længere tid. For eksempel, efter at støvioner er aflejret på overfladen, der dannes en iltfattig zone på metaloverfladen i vandfilmen under støvionerne, resulterer i ødelæggelse af passiveringsfilmen og nedsættelse af selvpassiveringsevne.

Aluminiumslegering korrosion

I den industrielle atmosfære, beskyttelsesfilmen beskadiges let, og korrosionsbestandigheden falder. Især i områder, der er forurenet af svovloxid syreregn, korrosionsbestandigheden falder betydeligt, og fronten af ​​aluminiumsmaterialet er generelt sort, sort med hvide pletter eller grå med sorte pletter.

I den marine atmosfære, CL- har en stærk destruktiv effekt på passiveringsfilmen. Den passive tilstand af aluminiumslegering i havvand er ustabil, og lokal korrosion er dens vigtigste korrosionsform. Almindelig lokal korrosion omfatter grubetæring og sprækkekorrosion. Rent aluminium producerer ikke intergranulær korrosion, mens aluminiumslegering har en større følsomhed over for intergranulær korrosion. Spændingskorrosion forekommer hovedsageligt i varmebehandlede højstyrke aluminiumslegeringer, og alle af dem er af intergranulær krakningstype. Når aluminiumslegeringer er i kontakt med de fleste metaller i havvand, de er anodiske, hvilket vil fremskynde korrosion af aluminium. I hele nedsænkningsområdet eller tidevandsområdet, overfladen marin biobegroning er mere alvorlig end andre metaller, hvilket vil forværre den lokale korrosion af aluminiumslegeringer.

Under forskellige korrosionsmiljøer, den gennemsnitlige pitgrad af aluminiumslegeringer i 20 år er alvorligt. I landlige omgivelser, det er 10~55μm; i bymiljøer, det er 100~190μm; i havmiljøer, den er 85~260μm. Når aluminium er i kontakt med metaller såsom stål, kobber og rustfrit stål, der er risiko for galvanisk korrosion.

Korrosionsproblemet med aluminiumlegeringer påvirker ikke kun dets æstetik, men reducerer også dens styrke og levetid, og truer endda dens sikkerhed under brug. For eksempel, i skibsbyggeri, korrosion af aluminiumslegeringsstrukturer kan forårsage gennemboring af skroget, påvirker skibets navigationssikkerhed; i højhastighedstog, korrosion af aluminiumslegeringer kan påvirke togets kørestabilitet og sikkerhed. Derfor, det er afgørende at løse korrosionsproblemet med aluminiumslegeringer.

Den "naturlige fjende" af aluminiumslegeringskorrosion

(jeg) Frygt for kemiske stoffer

Aluminiumslegeringer er meget følsomme over for kemiske stoffer som alkali, syre, og chlorid, og er tilbøjelige til korrosionsreaktioner. Når aluminiumslegeringer støder på stærke alkaliske stoffer, såsom natriumhydroxid, den beskyttende film på overfladen vil blive ødelagt, og aluminium vil opløses i det, derved korroderes af ilt. Fortyndet svovlsyre vil også korrodere den tætte beskyttende film på overfladen af ​​aluminiumslegeringer. Den kemiske formel er Al₂O3+3H₂SO₄═Al₂(SO4)3+3H20. Derudover, en af ​​de korrosioner, som aluminiumslegeringer frygter mest, er klorid. Selvom aluminiumslegeringer er det foretrukne materiale til fremstilling af marineudstyr, broer, Biler, og skibe, klorid saltvand har en stærk ætsende effekt på aluminiumslegeringer. Når overfladen af ​​aluminiumslegeringer er forurenet af klorid saltvand, det vil miste sin sejhed på grund af angreb af klorider og bliver let beskadiget af gentagne mekaniske belastninger.

Årsager til korrosion af aluminiumslegering

(II) Bekymringer om ringere profiler

Urenhedsholdige genbrugte aluminiumsprofiler produceret af uformelle producenter er en stor skjult fare for aluminiumslegeringskorrosion. Hvis de aluminiumsprofiler, der bruges til døre og vinduer af aluminiumslegering, ikke er produceret af almindelige producenter og ikke opfylder nationale standarder, men genbrugt aluminium, der indeholder urenheder, bruges til at fiske i oprørte farvande, så er sådanne aluminiumsdøre og vinduer udsat for rust og korrosion. Denne ringere profil har defekter i fremstillingsprocessen og materialekvaliteten, og dets overfladeoxidlag beskadiges let, som ikke kan give effektiv beskyttelse til aluminiumslegering, derved øges risikoen for rust og korrosion af aluminiumslegering.

(III) Risici ved særlige miljøer

I specielle miljøer som oceaner og industrier, aluminiumslegeringer står over for alvorlige korrosionsudfordringer. I marine miljøer, aluminiumslegeringer er modtagelige for oxidation, sulfid, og kloridkorrosion. Korrosionen af ​​aluminiumslegeringer i havet skyldes hovedsageligt oxidationsreaktioner og virkningen af ​​chloridioner. Chloridioner i havvand vil trænge ind i overfladen af ​​legeringen og danne et oxidlag med aluminiumsoverfladen. Imidlertid, under langvarig eksponering, kloridioner vil ødelægge oxidlaget, resulterer i forværret korrosion af aluminiumslegeringer. På samme tid, sulfid er også en stor "naturlig fjende" af aluminiumslegeringer i havmiljøet. Sulfid er en forbindelse med ekstrem stærk elektronaffinitet, som let kan korrodere overfladen af ​​aluminiumslegeringer. Inden for luftfart og rumfart, når aluminiumslegeringsdele, der bruges i raketter, betjenes i fjernbetjening, iltfattige miljøer, sulfider vil danne en stabil belægning på overfladen af ​​materialet, alvorligt påvirke materialets ydeevne. I industrielle miljøer, især i områder, der er forurenet af svovloxid syreregn, den beskyttende film af aluminiumslegeringer beskadiges let, og korrosionsbestandigheden reduceres. Forsiden af ​​aluminiumsmaterialer er generelt sort, sort med hvide pletter eller grå med sorte pletter.

Årsager til aluminiumslegeringskorrosion

(jeg) Generel korrosion og lokal korrosion

Fra udseendet af korrosion, aluminiumskorrosion kan opdeles i generel korrosion og lokal korrosion. Generel korrosion kaldes også overordnet korrosion eller ensartet korrosion, som refererer til den ensartede korrosion og tab af overfladen af ​​materialet i kontakt med miljøet. Korrosionen af ​​aluminium i alkalisk opløsning er en almindelig ensartet korrosion, såsom alkalisk vask. Korrosionsresultatet er, at aluminiumsoverfladen bliver tyndere med samme hastighed, og vægten reduceres. Men absolut ensartet korrosion eksisterer ikke, og tykkelsesreduktionen er forskellig forskellige steder.

Pitting af aluminiumslegering

Lokal korrosion refererer til forekomsten af ​​korrosion begrænset til et særligt område eller position af strukturen. Der er hovedsageligt følgende typer:

1. Pitting: Pitting forekommer i et meget lokalt område eller position af metaloverfladen, resulterer i huler eller gruber og strækker sig indad, og endda forårsager perforering. Aluminium er ofte udgravet i vandige opløsninger, der indeholder chlorider. Blandt korrosion af aluminium, pitting er det mest almindelige, som er forårsaget af forskellen mellem potentialet for et bestemt udvalg af aluminium og potentialet af substratet, eller ved tilstedeværelsen af ​​urenheder med et andet potentiale end potentialet for aluminiumsubstratet.

Intergranulær korrosion af aluminiumslegering

2. Intergranulær korrosion: En type selektiv korrosion, der forekommer ved korngrænserne af metaller eller legeringer, når selve kornene eller krystallerne ikke er væsentligt korroderede, hvilket vil forårsage et kraftigt fald i materialets mekaniske egenskaber, fører til strukturelle skader eller ulykker. Denne type korrosion kan forekomme i højrent aluminium i saltsyre og højtemperaturvand. Al-Mg, Al-Zn-Mg, Til-mg-si, og AI-Cu-legeringer er relativt følsomme over for intergranulær korrosion. Årsagen til intergranulær korrosion er, at korngrænserne er meget aktive under visse forhold, såsom urenheder ved korngrænserne, eller en stigning eller et fald i et bestemt legeringselement ved korngrænserne. Med andre ord, der skal være et tyndt lag på korngrænserne, der er elektronegativt for resten af ​​aluminiumet, og det tærer først.

3. Galvanisk korrosion: Når et relativt aktivt metal såsom aluminium (anode) rører ved et mindre aktivt metal i samme miljø eller er forbundet med en leder, der dannes et galvanisk par, og strømmen løber, fører til galvanisk korrosion. Aluminiums naturlige potentiale er negativt. Når aluminium berører andre metaller, aluminium er altid anode, og korrosion accelereres. Næsten enhver aluminium og aluminiumslegering er svær at undgå galvanisk korrosion. Når potentialforskellen mellem de to metaller i kontakt er større, den galvaniske korrosion er mere tydelig. I galvanisk korrosion, arealfaktoren er ekstremt vigtig, og en stor katode og en lille anode er den mest ugunstige kombination.

Aluminiumslegering galvanisk korrosion

4. Spaltekorrosion: Når de samme eller forskellige metaller rører hinanden, eller metal og ikke-metal rører hinanden, et hul vil blive dannet, og korrosion vil blive dannet ved mellemrummet eller dets nærhed. Der er ingen korrosion uden for mellemrummet, som er forårsaget af mangel på ilt i mellemrummet, fordi der dannes en koncentrationscelle på dette tidspunkt. Spaltekorrosion har næsten intet at gøre med typen af ​​legering, og selv meget korrosionsbestandige legeringer vil forekomme. Det sure miljø i toppen af ​​hullet er drivkraften bag korrosion. Det er en form for korrosion under aflejringer (skala). Korrosionen under mørtlen på overfladen af 6063 legerede arkitektoniske aluminiumsprofiler er en meget almindelig form for sprækkekorrosion under skala.

5. Spændingskorrosionsrevner: Korrosionsrevner forårsaget af sameksistensen af ​​trækspænding og specielle korrosive medier. Spænding kan være ekstern eller resterende belastning inde i metallet. Sidstnævnte kan dannes ved deformation under forarbejdning og fremstilling, eller ved drastiske temperaturændringer under bratkøling, eller ved volumenændringer forårsaget af ændringer i indre struktur. Stress forårsaget af nitning, boltning, prespasning, og krympetilpasning er også restspænding. Når metaloverfladens trækspænding når flydespændingen Rpo.2, spændingskorrosionsrevner vil forekomme. Om det er 7000 serie aluminiumslegering tyk plade eller 2000 serie, restspænding vil blive dannet under bratkøling. Det bør elimineres ved forstrækning før ældningsbehandling for at undgå deformation eller endda bringe det ind i delene under behandlingen af ​​flydele.

Spændingskorrosionsrevner

6. Lagdelt korrosion: Denne korrosion kaldes også afskalning, afskalning, og lagdelt korrosion, som blot kan betegnes som peeling. Det er en speciel type korrosionsform af 2000 serie, 5000 serie, 6000 serie, og 7000 Serielegeringer. Det er mere almindeligt i ekstruderede materialer. Når den dukker op, den kan pilles af lag for lag som glimmer.

Laminær korrosion

7. Filiform korrosion: Det er en underfilmskorrosion, der udvikler sig under filmen i en ormelignende form. Denne film kan være en malingsfilm eller andre lag. Det forekommer generelt ikke under den anodiserede film. Filiform korrosion er relateret til legeringssammensætning, præ-coating forbehandling, og miljømæssige faktorer. Miljøfaktorer omfatter fugt, temperatur, chlorid, osv.

Filiform korrosion

(II) Analyse af påvirkningsfaktorer

De påvirkende faktorer ved aluminiumslegeringskorrosion er hovedsageligt miljøet, metallurgi og stress.

• 1. Miljømæssige faktorer: De miljømæssige faktorer, der påvirker spændingskorrosion af aluminiumslegering, omfatter hovedsageligt iontypen, ionkoncentration, opløsnings pH, ilt og andre gasser, korrosionsinhibitorer, omgivende temperatur, omgivende tryk, osv. For eksempel, i forskellige atmosfæriske miljøer, spændingskorrosionsfølsomheden af ​​2A12 og 7A04 aluminiumslegeringer er forskellig, og de er mere følsomme i havmiljøer. Havmiljøet indeholder en stor mængde salt, og Cl- vil trænge ind i den beskyttende film på overfladen af ​​aluminiumslegeringen og trænge ind i det indre, forårsager korrosion på det. Når massekoncentrationen af ​​HNO3-opløsning er mellem 20% og 40%, korrosionen af ​​aluminiumslegering intensiveres, og korrosionshastigheden af ​​aluminiumslegering når det højeste punkt, når koncentrationen er ca 35%. I koncentreret HNO3 opløsning, spændingskorrosion af aluminiumslegering er ikke indlysende, fordi der dannes en tæt oxidfilm på overfladen af ​​aluminiumslegeringen, som forhindrer yderligere korrosion af HNO3.
• 2. Metallurgiske faktorer: Metallurgiske faktorer omfatter hovedsageligt støbemetoden, forarbejdningsmetode og varmebehandling. Forskellige metallurgiske faktorer ændrer typen af ​​aluminiumslegeringsoverfladefilm, og forårsage forskellige interne organisationer og ændringer i krystalstruktur af aluminiumslegering, således påvirker den elektrokemiske opførsel og mekaniske opførsel af aluminiumslegering, resulterer i forskellig spændingskorrosionsfølsomhed af aluminiumslegering. For eksempel, katodisk polarisering øger spændingskorrosionsfølsomheden af ​​aluminiumslegering, og spændingskorrosionsfølsomheden ved friction stir-svejsning er lavere end ved fusionssvejsning. Det menes generelt, at korrekt behandlet 6061-T6 og 3004 aluminiumslegeringer vil ikke have SCC.
• 3. Stressfaktorer: Stressfaktorer omfatter hovedsageligt belastningstype, belastningsstørrelse, læsseretning, læssehastighed, osv. For så vidt angår SCC, spændingsretningen skal være vinkelret på korngrænsen, så den kan adskilles. En af nøglefaktorerne i generering af spændingskorrosion er spænding. Forskellige stresseffekter vil give forskellige effekter. Skiftende stress og miljø arbejder sammen for at producere korrosionstræthed, som normalt er væsentligt forskellig fra spændingskorrosionsrevner forårsaget af fast spænding. Som regel, korrosionstræthed har mere alvorlige konsekvenser end spændingskorrosion. Derudover, Forskellige belastningshastigheder vil også påvirke følsomheden af ​​spændingskorrosion af aluminiumslegering.

Beskyttelsesmetode af aluminiumslegering

(jeg) Forbedring af materialers korrosionsbestandighed

Valg af rimelig sammensætning og varmebehandlingsproces er en vigtig metode til at forbedre korrosionsbestandigheden af ​​aluminiumslegering. For eksempel, nogle korrosionsbestandige elementer såsom kobber, Magnesium, zink, osv. kan tilsættes til aluminiumslegering for at danne en korrosionsbestandig legering. Disse elementer kan forbedre korrosionsbestandigheden af ​​aluminiumslegering og forbedre dens stabilitet i barske miljøer. På samme tid, en rimelig varmebehandlingsproces kan ændre den interne organisation og krystalstruktur af aluminiumslegering, derved forbedre dens korrosionsbestandighed. For eksempel, gennem løsningsbehandling og aldringsbehandling, forstærkningsfasen i aluminiumslegering kan fordeles jævnt, forbedre dens korrosionsbestandighed.

Anti-korrosion af aluminiumslegering

(II) Overfladebehandlingsstrategi

• 1. Anodisering: Anodisering er en metode til at danne en tyk oxidfilm på overfladen af ​​aluminiumslegering, som effektivt kan forbedre korrosionsbestandigheden af ​​aluminiumslegering. Anodiseringsprocessen kan justere tykkelsen og kvaliteten af ​​oxidfilmen ved at kontrollere procesparametrene for yderligere at forbedre dens korrosionsbestandighed.
• 2. Maleri: Maling er en almindelig overfladebehandlingsmetode, der kan danne en beskyttende film på overfladen af ​​aluminiumslegering for at forhindre aluminiumslegering i at komme i kontakt med det ydre miljø, derved forbedre dens korrosionsbestandighed. Når du vælger en belægning, Der bør vælges en belægning med god korrosionsbestandighed og vedhæftning.
• 3. Ren aluminium belagt på overfladen af ​​hårdt aluminium: Rent aluminium belagt på overfladen af ​​hårdt aluminium kan forbedre korrosionsbestandigheden af ​​hårdt aluminium. Rent aluminium vil danne en tæt oxidfilm i luften, som effektivt kan forhindre aluminiumslegeringen i at komme i kontakt med det ydre miljø, derved forbedre dens korrosionsbestandighed.

(III) Vandtætte og støvtætte foranstaltninger

• 1. Produktdesign: Produktdesign skal overholde IP-niveauet for at forhindre manglende opfyldelse af IP-detektionskravene. I den tidlige fase af design, det er afgørende at sætte det mål, at aluminiumsskallen skal have for at opnå det ideelle beskyttelsesniveau.
• 2. Materialevalg: Vælg anodiseret aluminium. Aluminiumslegering vil danne en oxidfilm efter kontakt med luft, som kan spille en rolle i at isolere luften. Hvis andre relaterede processer udføres senere, fordelene ved oxidfilmen vil blive styrket.
• 3. Komponentvalg: I skallens komponentstruktur, den vandtætte og støvtætte effekt kan forbedres gennem flere beskyttende designkomponenter. For eksempel, forseglingssilikoneringen har tætningsydelse af høj kvalitet, trækmodstand, corona modstand, lysbuemodstand, høj og lav temperatur modstand, og god elektrisk isoleringsevne.
• 4. Gentagne test: Den producerede vandtætte skal skal testes i henhold til relevante standarder for at opnå socialt anerkendte kvalifikationer. Yonggu L/M-seriens vandtætte aluminiumshus har opnået IP68-certificeringen fra Shenzhen Bureau Veritas International Testing Group (i øjeblikket testet til at være helt i orden at fordybe sig i 1.5 meter vand i en halv time).

(IV) Katodisk beskyttelsesteknik

Katodebeskyttelse er en metode til at forhindre metalkorrosion ved at give elektroner til det beskyttede metal for at gøre det til en katode. Til beskyttelse af aluminiumslegeringer, offeranodebeskyttelse er en almindeligt anvendt katodisk beskyttelsesmetode. Offeranoder bruger normalt metaller som zink, Magnesium, og aluminium. Disse metaller har et mere negativt potentiale end aluminiumslegeringer. De opløses fortrinsvis som anoder i korrosionsceller, frigive elektroner, og strømme til den beskyttede aluminiumslegering, gør det til en katode, derved forhindrer aluminiumslegeringskorrosion. For eksempel, i havmiljøet, skibets metalstruktur er modtagelig for korrosion, og aluminiumslegeringens offeranode kan effektivt forlænge skibets levetid. Store marine ingeniørstrukturer såsom offshore platforme og undersøiske rørledninger er i havvand og marine atmosfæriske miljøer i lang tid, og offeranoder af aluminiumslegering kan også give dem pålidelig katodisk beskyttelse.

(V) Zinkfosfateringsmetode

Zinkfosfatering er en metode til at danne en fosfateringsfilm på overfladen af ​​aluminiumslegeringer, som kan forbedre korrosionsbestandigheden af ​​aluminiumslegeringer. Processen med zinkfosfatering omfatter affedtning, rustfjernelse, alkalisk ætsning, syreætsning, fosfatering, vask og tørring. Under fosfateringsprocessen, overfladen af ​​aluminiumslegeringen reagerer med zinkdihydrogenphosphat, nitrat, phosphorsyre og andre komponenter i phosphateringsopløsningen for at danne en phosphateringsfilm. Denne fosfateringsfilm har god korrosionsbestandighed og vedhæftning, og kan effektivt forhindre aluminiumslegeringskorrosion. For eksempel, i overfladebeskyttelse af aluminiumslegeringschassis, zinkfosfatering kan bruges til at forbedre chassisets korrosionsbestandighed og levetid.

Sammenfatte

Aluminiumslegeringer er meget udbredt i moderne industri, men korrosionsproblemer påvirker deres ydeevne og levetid alvorligt. Denne artikel analyserer de naturlige fjender, årsager og beskyttelsesmetoder for aluminiumslegeringskorrosion for at give en reference til løsning af aluminiumlegeringskorrosionsproblemer. Forbedring af materialekorrosionsbestandighed, Overfladebehandling, tage vandtætte og støvtætte foranstaltninger, brug af katodisk beskyttelse og zinkfosfateringsmetoder kan effektivt reducere aluminiumslegeringskorrosion og forlænge dens levetid.