Causas de la corrosión de las aleaciones de aluminio y sus medidas de protección.

Estado actual de la corrosión de las aleaciones de aluminio.

Como material metálico con rendimiento superior., La aleación de aluminio se ha utilizado ampliamente en muchos campos, como la construcción naval y los trenes de alta velocidad.. Sin embargo, La aleación de aluminio enfrenta serios problemas de corrosión en diferentes ambientes..

En un ambiente atmosférico seco., La película de pasivación en la superficie de la aleación de aluminio es estable y no es fácil de destruir.. Sin embargo, Se producirán picaduras locales si se expone al ambiente atmosférico exterior durante mucho tiempo.. Por ejemplo, después de que los iones de polvo se depositen en la superficie, Se forma una zona deficiente en oxígeno en la superficie del metal en la película de agua debajo de los iones de polvo., resultando en la destrucción de la película de pasivación y la disminución de la capacidad de autopasivación.

Corrosión de la aleación de aluminio

En el ambiente industrial, la película protectora se daña fácilmente y la resistencia a la corrosión disminuye. Especialmente en zonas contaminadas por la lluvia ácida de óxido de azufre., la resistencia a la corrosión disminuye significativamente, y el frente del material de aluminio es generalmente negro, negro con manchas blancas o gris con manchas negras.

En la atmósfera marina, CL- tiene un fuerte efecto destructivo sobre la película de pasivación. El estado pasivo de la aleación de aluminio en el agua de mar es inestable, y la corrosión local es su principal forma de corrosión.. La corrosión local común incluye corrosión por picaduras y grietas.. El aluminio puro no produce corrosión intergranular., mientras que la aleación de aluminio tiene una mayor sensibilidad a la corrosión intergranular. La corrosión por tensión se produce principalmente en aleaciones de aluminio de alta resistencia tratadas térmicamente., y todos ellos son de tipo craqueo intergranular. Cuando las aleaciones de aluminio están en contacto con la mayoría de los metales en el agua de mar., son anódicos, que acelerará la corrosión del aluminio. En el área de inmersión total o área de rango de marea, La bioincrustación marina en la superficie es más grave que la de otros metales., lo que agravará la corrosión local de las aleaciones de aluminio..

Bajo diferentes ambientes de corrosión., el grado promedio de picaduras de las aleaciones de aluminio en 20 años es serio. En entornos rurales, es de 10~55μm; en entornos urbanos, es 100~190μm; en ambientes marinos, es 85~260μm. Cuando el aluminio está en contacto con metales como el acero., cobre y acero inoxidable, existe riesgo de corrosión galvánica.

El problema de corrosión de las aleaciones de aluminio no sólo afecta a su estética, pero también reduce su resistencia y vida útil., e incluso amenaza su seguridad en el uso. Por ejemplo, en la construcción naval, La corrosión de las estructuras de aleación de aluminio puede provocar perforaciones en el casco., afectando la seguridad de la navegación del buque; en trenes de alta velocidad, La corrosión de las aleaciones de aluminio puede afectar a la estabilidad de marcha y a la seguridad del tren.. Por lo tanto, es crucial resolver el problema de la corrosión de las aleaciones de aluminio.

El “enemigo natural” de la corrosión de las aleaciones de aluminio

(I) Miedo a las sustancias químicas.

Las aleaciones de aluminio son muy sensibles a sustancias químicas como los álcalis., ácido, y cloruro, y son propensos a reacciones de corrosión. Cuando las aleaciones de aluminio encuentran sustancias alcalinas fuertes., como hidróxido de sodio, la película protectora en su superficie será destruida, y el aluminio se disolverá en él, siendo corroído por el oxígeno. El ácido sulfúrico diluido también corroerá la densa película protectora de la superficie de las aleaciones de aluminio.. La fórmula química es Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂(SO₄)₃+3H₂O. Además, Una de las corrosiones que más temen las aleaciones de aluminio es el cloruro.. Aunque las aleaciones de aluminio son el material preferido en la fabricación de equipos marinos, puentes, automóviles, y barcos, El agua salada con cloruro tiene un fuerte efecto corrosivo sobre las aleaciones de aluminio.. Cuando la superficie de las aleaciones de aluminio está contaminada con cloruro de agua salada., Perderá su dureza debido al ataque de los cloruros y se daña fácilmente por esfuerzos mecánicos repetidos..

Causas de la corrosión de las aleaciones de aluminio.

(II) Preocupaciones por perfiles inferiores

Los perfiles de aluminio reciclado que contienen impurezas producidos por fabricantes informales son un importante peligro oculto de corrosión de las aleaciones de aluminio.. Si los perfiles de aluminio utilizados para puertas y ventanas de aleación de aluminio no son producidos por fabricantes habituales y no cumplen con las normas nacionales, pero el aluminio reciclado que contiene impurezas se utiliza para pescar en aguas turbulentas, entonces estas puertas y ventanas de aluminio son propensas a oxidarse y corroerse.. Este perfil inferior tiene defectos en el proceso de fabricación y la calidad del material., y su capa de óxido superficial se daña fácilmente, que no puede proporcionar una protección eficaz para la aleación de aluminio, aumentando así el riesgo de oxidación y corrosión de la aleación de aluminio..

(III) Riesgos de entornos especiales

En entornos especiales como océanos e industrias., Las aleaciones de aluminio enfrentan graves desafíos de corrosión.. En ambientes marinos, Las aleaciones de aluminio son susceptibles a la oxidación., sulfuro, y corrosión por cloruros. La corrosión de las aleaciones de aluminio en el océano se debe principalmente a reacciones de oxidación y a la acción de los iones cloruro.. Los iones de cloruro en el agua de mar penetrarán en la superficie de la aleación y formarán una capa de óxido con la superficie del aluminio.. Sin embargo, bajo exposición a largo plazo, Los iones de cloruro destruirán la capa de óxido., lo que resulta en una corrosión agravada de las aleaciones de aluminio.. Al mismo tiempo, El sulfuro también es un importante “enemigo natural” de las aleaciones de aluminio en el medio marino.. El sulfuro es un compuesto con una afinidad electrónica extremadamente fuerte., que puede corroer fácilmente la superficie de las aleaciones de aluminio. En el campo de la aviación y el aeroespacial., cuando las piezas de aleación de aluminio utilizadas en cohetes se operan en condiciones remotas, ambientes pobres en oxigeno, Los sulfuros formarán una capa estable en la superficie del material., afectando seriamente el rendimiento del material. En entornos industriales, especialmente en zonas contaminadas por la lluvia ácida de óxido de azufre, la película protectora de las aleaciones de aluminio se daña fácilmente y se reduce la resistencia a la corrosión. El frente de los materiales de aluminio es generalmente negro., negro con manchas blancas o gris con manchas negras.

Causas de la corrosión de la aleación de aluminio

(I) Corrosión general y corrosión local.

Por la aparición de corrosión., La corrosión del aluminio se puede dividir en corrosión general y corrosión local.. La corrosión general también se llama corrosión general o corrosión uniforme., que se refiere a la corrosión uniforme y pérdida de la superficie del material en contacto con el medio ambiente.. La corrosión del aluminio en solución alcalina es una corrosión uniforme común., como lavado alcalino. El resultado de la corrosión es que la superficie del aluminio se vuelve más delgada a un ritmo similar y el peso se reduce.. Pero no existe una corrosión absolutamente uniforme., y la reducción del espesor es diferente en diferentes lugares.

Picaduras de aleación de aluminio

La corrosión local se refiere a la aparición de corrosión limitada a un rango o posición especial de la estructura.. Existen principalmente los siguientes tipos.:

1. picaduras: Las picaduras se producen en un rango o posición muy local de la superficie del metal., resultando en cuevas o pozos y extendiéndose hacia adentro, e incluso provocando perforación. El aluminio a menudo se deshuesa en soluciones acuosas que contienen cloruros.. Entre la corrosión del aluminio., las picaduras son las más comunes, que es causado por la diferencia entre el potencial de una cierta gama de aluminio y el potencial del sustrato, o por la presencia de impurezas con potencial diferente al potencial del sustrato de aluminio.

Corrosión intergranular de aleación de aluminio.

2. Corrosión intergranular: Un tipo de corrosión selectiva que ocurre en los límites de los granos de metales o aleaciones cuando los granos o cristales en sí no están significativamente corroídos., lo que provocará una fuerte caída en las propiedades mecánicas del material., provocando daños estructurales o accidentes. Este tipo de corrosión puede ocurrir en aluminio de alta pureza en ácido clorhídrico y agua a alta temperatura.. Al-Mg, Al-Zn-Mg, AI-Mg-Si, y las aleaciones AI-Cu son relativamente sensibles a la corrosión intergranular. La razón de la corrosión intergranular es que los límites de los granos son muy activos bajo ciertas condiciones., como impurezas en los límites de grano, o un aumento o disminución de un determinado elemento de aleación en los límites de grano. En otras palabras, Debe haber una capa delgada en los límites de los granos que sea electronegativa al resto del aluminio., y se corroe primero.

3. Corrosión galvánica: Cuando un metal relativamente activo como el aluminio (ánodo) toca un metal menos activo en el mismo entorno o está conectado por un conductor, Se forma un par galvánico y fluye corriente., provocando corrosión galvánica. El potencial natural del aluminio es negativo.. Cuando el aluminio toca otros metales., el aluminio siempre es ánodo, y la corrosión se acelera. Casi cualquier aluminio y aleación de aluminio es difícil de evitar la corrosión galvánica.. Cuando la diferencia de potencial entre los dos metales en contacto es mayor, La corrosión galvánica es más evidente.. En corrosión galvánica, El factor área es extremadamente importante., y un cátodo grande y un ánodo pequeño son la combinación más desfavorable.

Corrosión galvánica de aleación de aluminio.

4. Corrosión por grietas: Cuando metales iguales o diferentes se tocan entre sí, o el metal y el no metal se tocan, se formará una brecha, y se formará corrosión en el espacio o en sus proximidades.. No hay corrosión fuera del espacio., que es causado por la falta de oxígeno en la brecha, porque en este momento se forma una celda de concentración. La corrosión por grietas casi no tiene nada que ver con el tipo de aleación., e incluso se producirán aleaciones muy resistentes a la corrosión. El ambiente ácido en la parte superior de la brecha es la fuerza impulsora de la corrosión.. Es un tipo de corrosión bajo depósitos. (escala). La corrosión debajo del mortero en la superficie de 6063 Los perfiles de aleación de aluminio arquitectónico son un tipo muy común de corrosión por grietas a escala..

5. Fisuración por corrosión bajo tensión: Grietas por corrosión causadas por la coexistencia de esfuerzos de tracción y medios corrosivos especiales.. La tensión puede ser una tensión externa o residual dentro del metal.. Este último puede formarse por deformación durante el procesamiento y la fabricación., o por cambios drásticos de temperatura durante el enfriamiento, o por cambios de volumen causados ​​por cambios en la estructura interna. El estrés causado por el remachado., atornillar, ajuste a presión, y el ajuste por contracción también es tensión residual. Cuando la tensión de tracción de la superficie del metal alcanza el límite elástico Rpo.2, Se producirá fisuración por corrosión bajo tensión.. Ya sea que sea 7000 placa gruesa de aleación de aluminio en serie o 2000 serie, Se formará tensión residual durante el enfriamiento.. Debe eliminarse mediante un estiramiento previo antes del tratamiento de envejecimiento para evitar deformaciones o incluso introducirlo en las piezas durante el procesamiento de piezas de aeronaves..

Fisuración por corrosión bajo tensión

6. Corrosión en capas: Esta corrosión también se llama pelado., descamación, y corrosión en capas, que puede denominarse simplemente pelar. Es un tipo especial de forma de corrosión de 2000 serie, 5000 serie, 6000 serie, y 7000 aleaciones en serie. Es más común en materiales extruidos.. Una vez que aparece, se puede despegar capa por capa como la mica.

Corrosión laminar

7. Corrosión filiforme: Es una corrosión subpelícula que se desarrolla debajo de la película en forma de gusano.. Esta película puede ser una película de pintura u otras capas.. Generalmente no ocurre debajo de la película anodizada.. La corrosión filiforme está relacionada con la composición de la aleación., pretratamiento previo al recubrimiento, y factores ambientales. Los factores ambientales incluyen la humedad., temperatura, cloruro, etc..

Corrosión filiforme

(II) Análisis de factores influyentes.

Los factores que influyen en la corrosión de las aleaciones de aluminio son principalmente el medio ambiente., metalurgia y estrés.

• 1. Factores ambientales: Los factores ambientales que afectan la corrosión bajo tensión de la aleación de aluminio incluyen principalmente el tipo de ion., concentración de iones, pH de la solución, oxígeno y otros gases, inhibidores de corrosión, temperatura ambiente, presión ambiental, etc.. Por ejemplo, en diferentes ambientes atmosféricos, la sensibilidad a la corrosión bajo tensión de las aleaciones de aluminio 2A12 y 7A04 es diferente, y son más sensibles en ambientes marinos. El medio marino contiene una gran cantidad de sal., y cl- Penetrará la película protectora en la superficie de la aleación de aluminio y entrará en el interior., causándole corrosión. Cuando la concentración másica de la solución de HNO3 está entre 20% y 40%, La corrosión de la aleación de aluminio se intensifica., y la velocidad de corrosión de la aleación de aluminio alcanza el punto más alto cuando la concentración es aproximadamente 35%. En solución concentrada de HNO3, La corrosión por tensión de la aleación de aluminio no es obvia., porque se forma una densa película de óxido en la superficie de la aleación de aluminio, que evita una mayor corrosión del HNO3.
• 2. Factores metalúrgicos: Los factores metalúrgicos incluyen principalmente el método de fundición., método de procesamiento y tratamiento térmico. Diferentes factores metalúrgicos cambian el tipo de película superficial de aleación de aluminio., y causar diferentes organizaciones internas y cambios en la estructura cristalina de la aleación de aluminio., afectando así el comportamiento electroquímico y el comportamiento mecánico de la aleación de aluminio., lo que resulta en una diferente sensibilidad a la corrosión bajo tensión de la aleación de aluminio. Por ejemplo, La polarización catódica aumenta la sensibilidad a la corrosión bajo tensión de la aleación de aluminio., y la sensibilidad a la corrosión bajo tensión de la soldadura por fricción y agitación es menor que la de la soldadura por fusión. Generalmente se cree que si se trata adecuadamente 6061-T6 y 3004 las aleaciones de aluminio no tendrán SCC.
• 3. Factores de estrés: Los factores de estrés incluyen principalmente el tipo de carga., tamaño de carga, dirección de carga, velocidad de carga, etc.. En lo que respecta a SCC, La dirección de la tensión debe ser perpendicular al límite del grano para que pueda separarse.. Uno de los factores clave en la generación de corrosión por tensión es la tensión.. Diferentes efectos del estrés producirán diferentes efectos.. La tensión alterna y el entorno trabajan juntos para producir fatiga por corrosión., que suele ser significativamente diferente del agrietamiento por corrosión bajo tensión causado por tensión fija. Generalmente, La fatiga por corrosión tiene consecuencias más graves que la corrosión por tensión.. Además, Las diferentes velocidades de carga también afectarán la sensibilidad de la corrosión por tensión de la aleación de aluminio..

Método de protección de aleación de aluminio.

(I) Mejora de la resistencia a la corrosión de los materiales.

Elegir una composición y un proceso de tratamiento térmico razonables es un método importante para mejorar la resistencia a la corrosión de la aleación de aluminio.. Por ejemplo, algunos elementos resistentes a la corrosión como el cobre, magnesio, zinc, etc.. se puede agregar a la aleación de aluminio para formar una aleación resistente a la corrosión. Estos elementos pueden mejorar la resistencia a la corrosión de la aleación de aluminio y mejorar su estabilidad en entornos hostiles.. Al mismo tiempo, un proceso de tratamiento térmico razonable puede cambiar la organización interna y la estructura cristalina de la aleación de aluminio, mejorando así su resistencia a la corrosión. Por ejemplo, A través del tratamiento de solución y tratamiento de envejecimiento., La fase de refuerzo en aleación de aluminio se puede distribuir uniformemente., mejorando su resistencia a la corrosión.

Aleación de aluminio anticorrosión.

(II) Estrategia de tratamiento de superficies

• 1. anodizado: La anodización es un método para formar una película gruesa de óxido sobre la superficie de una aleación de aluminio., que puede mejorar eficazmente la resistencia a la corrosión de la aleación de aluminio. El proceso de anodizado puede ajustar el espesor y la calidad de la película de óxido controlando los parámetros del proceso para mejorar aún más su resistencia a la corrosión..
• 2. Cuadro: La pintura es un método común de tratamiento de superficies que puede formar una película protectora en la superficie de la aleación de aluminio para evitar que la aleación de aluminio entre en contacto con el entorno externo., mejorando así su resistencia a la corrosión. Al elegir un recubrimiento, Se debe seleccionar un recubrimiento con buena resistencia a la corrosión y adherencia..
• 3. Aluminio puro recubierto en la superficie de aluminio duro.: El aluminio puro recubierto en la superficie del aluminio duro puede mejorar la resistencia a la corrosión del aluminio duro.. El aluminio puro formará una densa película de óxido en el aire., que puede evitar eficazmente que la aleación de aluminio entre en contacto con el entorno externo, mejorando así su resistencia a la corrosión.

(III) Medidas a prueba de agua y polvo.

• 1. Diseño de producto: El diseño del producto debe cumplir con el nivel de IP para evitar que no se cumplan los requisitos de detección de IP.. En la etapa inicial del diseño., Es crucial establecer el objetivo que la carcasa de aluminio necesita para alcanzar el nivel de protección ideal..
• 2. Selección de materiales: Elija aluminio anodizado. La aleación de aluminio formará una película de óxido después del contacto con el aire., que puede desempeñar un papel en el aislamiento del aire. Si posteriormente se realizan otros procesos relacionados, Se reforzarán las ventajas de la película de óxido..
• 3. Selección de componentes: En la estructura componente del caparazón., El efecto resistente al agua y al polvo se puede mejorar mediante varios componentes de diseño de protección.. Por ejemplo, el anillo de silicona de sellado tiene un rendimiento de sellado de alta calidad, resistencia a la tracción, resistencia coronaria, resistencia al arco, resistencia a altas y bajas temperaturas, y buen rendimiento de aislamiento eléctrico.
• 4. Pruebas repetidas: La carcasa impermeable producida debe probarse de acuerdo con las normas pertinentes para lograr calificaciones socialmente reconocidas.. La carcasa de aluminio resistente al agua de la serie Yonggu L/M ha obtenido el certificado IP68 de Shenzhen Bureau Veritas International Testing Group. (actualmente probado para ser completamente bueno para la inmersión en 1.5 metros de agua durante media hora).

(IV) Técnica de protección catódica

La protección catódica es un método para prevenir la corrosión del metal proporcionando electrones al metal protegido para convertirlo en un cátodo.. En la protección de aleaciones de aluminio., La protección del ánodo de sacrificio es un método de protección catódica comúnmente utilizado.. Los ánodos de sacrificio suelen utilizar metales como el zinc., magnesio, y aluminio. Estos metales tienen un potencial más negativo que las aleaciones de aluminio.. Se disuelven preferentemente como ánodos en células de corrosión., liberar electrones, y fluye hacia la aleación de aluminio protegida, haciéndolo un cátodo, evitando así la corrosión de la aleación de aluminio. Por ejemplo, en el medio marino, La estructura metálica del barco es susceptible a la corrosión., Y el ánodo de sacrificio de aleación de aluminio puede extender efectivamente la vida útil del barco.. Grandes estructuras de ingeniería marina, como plataformas marinas y tuberías submarinas, permanecen durante mucho tiempo en el agua de mar y en entornos atmosféricos marinos., y los ánodos de sacrificio de aleación de aluminio también pueden proporcionarles una protección catódica confiable.

(V) Método de fosfatación de zinc

El fosfatado de zinc es un método para formar una película de fosfatado sobre la superficie de aleaciones de aluminio., que puede mejorar la resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio. El proceso de fosfatado de zinc incluye el desengrasado., eliminación de óxido, grabado alcalino, grabado ácido, fosfatar, lavado y secado. Durante el proceso de fosfatado, la superficie de la aleación de aluminio reacciona con dihidrógenofosfato de zinc, nitrato, ácido fosfórico y otros componentes en la solución de fosfatación para formar una película de fosfatación. Esta película de fosfatación tiene buena resistencia a la corrosión y adherencia., Y puede prevenir eficazmente la corrosión de la aleación de aluminio.. Por ejemplo, en la protección de la superficie del chasis de aleación de aluminio, El fosfatado de zinc se puede utilizar para mejorar la resistencia a la corrosión y la vida útil del chasis..

Resumir

Las aleaciones de aluminio se utilizan ampliamente en la industria moderna., pero los problemas de corrosión afectan seriamente su rendimiento y vida útil.. Este artículo analiza los enemigos naturales., Causas y métodos de protección de la corrosión de las aleaciones de aluminio para proporcionar una referencia para resolver los problemas de corrosión de las aleaciones de aluminio.. Mejora de la resistencia a la corrosión del material., tratamiento de superficies, tomando medidas a prueba de agua y polvo, El uso de métodos de protección catódica y fosfatado de zinc puede reducir eficazmente la corrosión de la aleación de aluminio y extender su vida útil..