Als Metallmaterial mit überlegener Leistung, Aluminiumlegierungen werden in vielen Bereichen wie dem Schiffbau und Hochgeschwindigkeitszügen häufig verwendet. Jedoch, Aluminiumlegierungen sind in verschiedenen Umgebungen mit ernsthaften Korrosionsproblemen konfrontiert.
In einer trockenen atmosphärischen Umgebung, Der Passivierungsfilm auf der Oberfläche der Aluminiumlegierung ist stabil und kann nicht leicht zerstört werden. Jedoch, Lokale Lochfraßbildung kann auftreten, wenn es längere Zeit der atmosphärischen Umgebung im Freien ausgesetzt ist. Zum Beispiel, nachdem sich Staubionen auf der Oberfläche abgelagert haben, Auf der Metalloberfläche bildet sich im Wasserfilm unter den Staubionen eine sauerstoffarme Zone, Dies führt zur Zerstörung des Passivierungsfilms und zur Verringerung der Selbstpassivierungsfähigkeit.
Korrosion der Aluminiumlegierung
In der industriellen Atmosphäre, Der Schutzfilm wird leicht beschädigt und die Korrosionsbeständigkeit nimmt ab. Besonders in Gebieten, die durch sauren Schwefeloxidregen verschmutzt sind, die Korrosionsbeständigkeit nimmt deutlich ab, und die Vorderseite des Aluminiummaterials ist im Allgemeinen schwarz, schwarz mit weißen Flecken oder grau mit schwarzen Flecken.
In der Meeresatmosphäre, CL- hat eine starke zerstörende Wirkung auf den Passivierungsfilm. Der passive Zustand der Aluminiumlegierung im Meerwasser ist instabil, und lokale Korrosion ist ihre Hauptkorrosionsform. Häufige lokale Korrosion umfasst Lochfraß und Spaltkorrosion. Reines Aluminium erzeugt keine interkristalline Korrosion, während Aluminiumlegierungen eine größere Empfindlichkeit gegenüber interkristalliner Korrosion aufweisen. Spannungskorrosion tritt hauptsächlich bei wärmebehandelten hochfesten Aluminiumlegierungen auf, und alle von ihnen sind vom intergranularen Risstyp. Wenn Aluminiumlegierungen mit den meisten Metallen im Meerwasser in Kontakt kommen, sie sind anodisch, was die Korrosion von Aluminium beschleunigt. Im Volltauchgebiet bzw. Tidenhubgebiet, Der Biofouling an der Meeresoberfläche ist schwerwiegender als bei anderen Metallen, was die lokale Korrosion von Aluminiumlegierungen verschlimmert.
Unter verschiedenen Korrosionsumgebungen, der durchschnittliche Lochfraßgrad von Aluminiumlegierungen in 20 Jahre ist ernst. In ländlichen Umgebungen, es beträgt 10~55μm; im städtischen Umfeld, es beträgt 100~190μm; in Meeresumgebungen, es beträgt 85~260μm. Wenn Aluminium mit Metallen wie Stahl in Kontakt kommt, Kupfer und Edelstahl, Es besteht die Gefahr galvanischer Korrosion.
Das Korrosionsproblem von Aluminiumlegierungen beeinträchtigt nicht nur deren Ästhetik, sondern verringert auch seine Festigkeit und Lebensdauer, und gefährdet sogar seine Gebrauchssicherheit. Zum Beispiel, im Schiffbau, Die Korrosion von Aluminiumlegierungsstrukturen kann zu Durchschlägen im Rumpf führen, die Navigationssicherheit des Schiffes beeinträchtigen; in Hochgeschwindigkeitszügen, Die Korrosion von Aluminiumlegierungen kann die Fahrstabilität und Sicherheit des Zuges beeinträchtigen. Deshalb, Es ist von entscheidender Bedeutung, das Korrosionsproblem von Aluminiumlegierungen zu lösen.
Aluminiumlegierungen reagieren sehr empfindlich auf chemische Substanzen wie Alkali, Säure, und Chlorid, und neigen zu Korrosionsreaktionen. Wenn Aluminiumlegierungen auf stark alkalische Substanzen treffen, wie Natriumhydroxid, Der Schutzfilm auf seiner Oberfläche wird zerstört, und Aluminium wird sich darin auflösen, Dadurch wird es durch Sauerstoff korrodiert. Verdünnte Schwefelsäure greift außerdem den dichten Schutzfilm auf der Oberfläche von Aluminiumlegierungen an. Die chemische Formel lautet Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂(SO₄)₃+3H₂O. Zusätzlich, Eine der Korrosionen, vor denen Aluminiumlegierungen am meisten Angst haben, ist Chlorid. Obwohl Aluminiumlegierungen das bevorzugte Material bei der Herstellung von Schiffsausrüstung sind, Brücken, Automobile, und Schiffe, Chloridsalzwasser hat eine starke korrosive Wirkung auf Aluminiumlegierungen. Wenn die Oberfläche von Aluminiumlegierungen durch Chloridsalzwasser verunreinigt ist, Durch den Angriff von Chloriden verliert es seine Zähigkeit und wird durch wiederholte mechanische Beanspruchung leicht beschädigt.
Ursachen für Korrosion von Aluminiumlegierungen
Verunreinigungen enthaltende recycelte Aluminiumprofile, die von informellen Herstellern hergestellt werden, stellen eine große versteckte Gefahr der Korrosion von Aluminiumlegierungen dar. Wenn die für Türen und Fenster aus Aluminiumlegierung verwendeten Aluminiumprofile nicht von regulären Herstellern hergestellt werden und nicht den nationalen Standards entsprechen, Aber recyceltes Aluminium, das Verunreinigungen enthält, wird zum Fischen in unruhigen Gewässern verwendet, Dann sind solche Aluminiumtüren und -fenster anfällig für Rost und Korrosion. Dieses minderwertige Profil weist Mängel im Herstellungsprozess und in der Materialqualität auf, und seine Oberflächenoxidschicht kann leicht beschädigt werden, die der Aluminiumlegierung keinen wirksamen Schutz bieten können, Dadurch erhöht sich das Risiko von Rost und Korrosion der Aluminiumlegierung.
In besonderen Umgebungen wie Ozeanen und Industrien, Aluminiumlegierungen sind mit erheblichen Korrosionsproblemen konfrontiert. In Meeresumgebungen, Aluminiumlegierungen sind anfällig für Oxidation, Sulfid, und Chloridkorrosion. Die Korrosion von Aluminiumlegierungen im Ozean ist hauptsächlich auf Oxidationsreaktionen und die Einwirkung von Chloridionen zurückzuführen. Chloridionen im Meerwasser dringen in die Oberfläche der Legierung ein und bilden mit der Aluminiumoberfläche eine Oxidschicht. Jedoch, unter Langzeiteinwirkung, Chloridionen zerstören die Oxidschicht, Dies führt zu einer verstärkten Korrosion von Aluminiumlegierungen. Gleichzeitig, Sulfid ist auch ein großer „natürlicher Feind“ von Aluminiumlegierungen in der Meeresumwelt. Sulfid ist eine Verbindung mit extrem starker Elektronenaffinität, die die Oberfläche von Aluminiumlegierungen leicht angreifen können. Im Bereich Luft- und Raumfahrt, wenn Aluminiumlegierungsteile, die in Raketen verwendet werden, ferngesteuert betrieben werden, sauerstoffarme Umgebungen, Sulfide bilden eine stabile Beschichtung auf der Oberfläche des Materials, die Leistung des Materials ernsthaft beeinträchtigen. In industriellen Umgebungen, insbesondere in Gebieten, die durch sauren Schwefeloxidregen verschmutzt sind, Der Schutzfilm von Aluminiumlegierungen wird leicht beschädigt und die Korrosionsbeständigkeit verringert. Die Vorderseite von Aluminiummaterialien ist im Allgemeinen schwarz, schwarz mit weißen Flecken oder grau mit schwarzen Flecken.
Vom Auftreten von Korrosion, Aluminiumkorrosion kann in allgemeine Korrosion und lokale Korrosion unterteilt werden. Allgemeine Korrosion wird auch Gesamtkorrosion oder gleichmäßige Korrosion genannt, Dies bezieht sich auf die gleichmäßige Korrosion und den Verlust der Oberfläche des Materials im Kontakt mit der Umgebung. Die Korrosion von Aluminium in alkalischer Lösung ist eine häufige gleichmäßige Korrosion, wie alkalisches Waschen. Die Korrosionsfolge besteht darin, dass die Aluminiumoberfläche im gleichen Maße dünner wird und das Gewicht abnimmt. Eine absolut gleichmäßige Korrosion gibt es jedoch nicht, und die Dickenreduzierung ist an verschiedenen Stellen unterschiedlich.
Lochfraß aus Aluminiumlegierung
Unter lokaler Korrosion versteht man das Auftreten von Korrosion, die auf einen bestimmten Bereich oder eine bestimmte Position der Struktur beschränkt ist. Es gibt hauptsächlich die folgenden Typen:
1. Lochfraß: Lochfraß tritt in einem sehr lokalen Bereich oder an einer sehr lokalen Stelle der Metalloberfläche auf, Dies führt zu Höhlen oder Gruben und erstreckt sich nach innen, und sogar zu Perforationen führen. Aluminium ist in wässrigen Lösungen, die Chloride enthalten, häufig narbig. Unter der Korrosion von Aluminium, Lochfraß ist am häufigsten, Dies wird durch die Differenz zwischen dem Potenzial eines bestimmten Aluminiumbereichs und dem Potenzial des Substrats verursacht, oder durch das Vorhandensein von Verunreinigungen mit einem anderen Potenzial als dem Potenzial des Aluminiumsubstrats.
Interkristalline Korrosion von Aluminiumlegierungen
2. Interkristalline Korrosion: Eine Art selektiver Korrosion, die an den Korngrenzen von Metallen oder Legierungen auftritt, wenn die Körner oder Kristalle selbst nicht wesentlich korrodiert sind, Dies führt zu einem starken Abfall der mechanischen Eigenschaften des Materials, zu Bauschäden oder Unfällen führen kann. Diese Art von Korrosion kann bei hochreinem Aluminium in Salzsäure und Wasser mit hoher Temperatur auftreten. Al-Mg, Al-Zn-Mg, AI-Mg-Si, und AI-Cu-Legierungen sind relativ empfindlich gegenüber interkristalliner Korrosion. Der Grund für interkristalline Korrosion liegt darin, dass die Korngrenzen unter bestimmten Bedingungen sehr aktiv sind, wie Verunreinigungen an den Korngrenzen, oder eine Zunahme oder Abnahme eines bestimmten Legierungselements an den Korngrenzen. Mit anderen Worten, An den Korngrenzen muss eine dünne Schicht vorhanden sein, die zum Rest des Aluminiums elektronegativ ist, und es korrodiert zuerst.
3. Galvanische Korrosion: Bei einem relativ aktiven Metall wie Aluminium (Anode) ein weniger aktives Metall in derselben Umgebung berührt oder durch einen Leiter verbunden ist, Es entsteht ein galvanisches Paar und es fließt Strom, Dies führt zu galvanischer Korrosion. Das natürliche Potenzial von Aluminium ist negativ. Wenn Aluminium andere Metalle berührt, Aluminium ist immer Anode, und Korrosion wird beschleunigt. Bei fast jedem Aluminium und jeder Aluminiumlegierung lässt sich galvanische Korrosion nur schwer vermeiden. Wenn die Potentialdifferenz zwischen den beiden in Kontakt stehenden Metallen größer ist, die galvanische Korrosion ist offensichtlicher. Bei galvanischer Korrosion, Der Flächenfaktor ist äußerst wichtig, und eine große Kathode und eine kleine Anode sind die ungünstigste Kombination.
Galvanische Korrosion der Aluminiumlegierung
4. Spaltkorrosion: Wenn sich gleiche oder unterschiedliche Metalle berühren, oder Metall und Nichtmetall berühren sich, Es entsteht eine Lücke, und am Spalt oder in seiner Umgebung kommt es zu Korrosion. Außerhalb des Spalts findet keine Korrosion statt, Dies wird durch den Sauerstoffmangel im Spalt verursacht, denn zu diesem Zeitpunkt bildet sich eine Konzentrationszelle. Spaltkorrosion hat fast nichts mit der Art der Legierung zu tun, und es entstehen sogar sehr korrosionsbeständige Legierungen. Die saure Umgebung an der Oberseite des Spalts ist die treibende Kraft der Korrosion. Es handelt sich um eine Art Korrosion unter Ablagerungen (Skala). Die Korrosion unter dem Mörtel auf der Oberfläche 6063 Bei Profilen aus legiertem Architekturaluminium handelt es sich um eine sehr häufige Form der Spaltkorrosion unter Zunder.
5. Spannungsrisskorrosion: Korrosionsrisse, die durch das Zusammenwirken von Zugspannung und speziellen korrosiven Medien entstehen. Spannung kann äußere Spannung oder Eigenspannung im Metall sein. Letztere können durch Verformung während der Verarbeitung und Herstellung entstehen, oder durch drastische Temperaturänderungen beim Abschrecken, oder durch Volumenänderungen, die durch Änderungen in der inneren Struktur verursacht werden. Die durch Nieten verursachte Belastung, Verschraubung, Einpressen, und Schrumpfen ist ebenfalls Eigenspannung. Wenn die Zugspannung der Metalloberfläche die Streckgrenze Rpo.2 erreicht, Es kommt zu Spannungsrisskorrosion. Ob es so ist 7000 Serie dicke Platte aus Aluminiumlegierung oder 2000 Serie, Beim Abschrecken entsteht eine Eigenspannung. Es sollte durch Vordehnung vor der Alterungsbehandlung beseitigt werden, um eine Verformung oder gar Einschleppung in die Teile bei der Bearbeitung von Flugzeugteilen zu vermeiden.
Spannungsrisskorrosion
6. Schichtkorrosion: Diese Korrosion wird auch als Abblättern bezeichnet, abblätternd, und Schichtkorrosion, was einfach als Peeling bezeichnet werden kann. Es handelt sich um eine besondere Form der Korrosion 2000 Serie, 5000 Serie, 6000 Serie, Und 7000 Serienlegierungen. Es kommt häufiger bei extrudierten Materialien vor. Sobald es erscheint, Es kann wie Glimmer Schicht für Schicht abgezogen werden.
Laminare Korrosion
7. Fadenförmige Korrosion: Dabei handelt es sich um eine Unterfilmkorrosion, die sich wurmförmig unter dem Film entwickelt. Dieser Film kann ein Lackfilm oder andere Schichten sein. Unter der Eloxalschicht kommt es im Allgemeinen nicht vor. Filiforme Korrosion hängt mit der Legierungszusammensetzung zusammen, Vorbeschichtung vor der Beschichtung, und Umweltfaktoren. Zu den Umweltfaktoren gehört die Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Chlorid, usw.
Fadenförmige Korrosion
Die Einflussfaktoren der Korrosion von Aluminiumlegierungen sind hauptsächlich die Umwelt, Metallurgie und Stress.
Die Wahl einer angemessenen Zusammensetzung und eines Wärmebehandlungsverfahrens ist eine wichtige Methode zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen. Zum Beispiel, einige korrosionsbeständige Elemente wie Kupfer, Magnesium, Zink, usw. kann einer Aluminiumlegierung zugesetzt werden, um eine korrosionsbeständige Legierung zu bilden. Diese Elemente können die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen verbessern und ihre Stabilität in rauen Umgebungen verbessern. Gleichzeitig, Ein angemessener Wärmebehandlungsprozess kann die innere Organisation und Kristallstruktur einer Aluminiumlegierung verändern, Dadurch wird die Korrosionsbeständigkeit verbessert. Zum Beispiel, durch Lösungsbehandlung und Alterungsbehandlung, Die Verstärkungsphase in der Aluminiumlegierung kann gleichmäßig verteilt werden, Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.
Korrosionsschutz aus Aluminiumlegierung
Der Kathodenschutz ist eine Methode zur Verhinderung von Metallkorrosion, indem dem geschützten Metall Elektronen zugeführt werden, um es zu einer Kathode zu machen. Beim Schutz von Aluminiumlegierungen, Der Opferanodenschutz ist eine häufig verwendete kathodische Schutzmethode. Opferanoden verwenden üblicherweise Metalle wie Zink, Magnesium, und Aluminium. Diese Metalle haben ein negativeres Potenzial als Aluminiumlegierungen. Sie werden bevorzugt als Anoden in Korrosionszellen gelöst, Elektronen freisetzen, und fließen zur geschützten Aluminiumlegierung, daraus eine Kathode machen, Dadurch wird die Korrosion von Aluminiumlegierungen verhindert. Zum Beispiel, in der Meeresumwelt, Die Metallstruktur des Schiffes ist anfällig für Korrosion, und die Opferanode aus Aluminiumlegierung kann die Lebensdauer des Schiffes effektiv verlängern. Große Meeresbauwerke wie Offshore-Plattformen und U-Boot-Pipelines befinden sich über lange Zeit im Meerwasser und in der Meeresatmosphäre, und Opferanoden aus Aluminiumlegierung können ihnen auch einen zuverlässigen kathodischen Schutz bieten.
Die Zinkphosphatierung ist eine Methode zur Bildung eines Phosphatierungsfilms auf der Oberfläche von Aluminiumlegierungen, was die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen verbessern kann. Der Prozess der Zinkphosphatierung umfasst die Entfettung, Rostentfernung, alkalisches Ätzen, Säureätzung, Phosphatieren, Waschen und Trocknen. Während des Phosphatierungsprozesses, die Oberfläche der Aluminiumlegierung reagiert mit Zinkdihydrogenphosphat, Nitrat, Phosphorsäure und andere Komponenten in der Phosphatierungslösung, um einen Phosphatierungsfilm zu bilden. Dieser Phosphatierungsfilm weist eine gute Korrosionsbeständigkeit und Haftung auf, und kann die Korrosion von Aluminiumlegierungen wirksam verhindern. Zum Beispiel, beim Oberflächenschutz von Aluminiumlegierungs-Chassis, Durch Zinkphosphatierung kann die Korrosionsbeständigkeit und Lebensdauer des Fahrgestells verbessert werden.
Aluminiumlegierungen werden in der modernen Industrie häufig verwendet, Allerdings beeinträchtigen Korrosionsprobleme ihre Leistung und Lebensdauer erheblich. Dieser Artikel analysiert die natürlichen Feinde, Ursachen und Schutzmethoden der Korrosion von Aluminiumlegierungen, um eine Referenz für die Lösung von Korrosionsproblemen bei Aluminiumlegierungen bereitzustellen. Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des Materials, Oberflächenbehandlung, wasser- und staubdichte Maßnahmen ergreifen, Der Einsatz kathodischer Schutz- und Zinkphosphatierungsmethoden kann die Korrosion von Aluminiumlegierungen wirksam reduzieren und deren Lebensdauer verlängern.
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