Causes de la corrosion des alliages d'aluminium et ses mesures de protection

1340 Vues 2024-10-30 08:39:18

État actuel de la corrosion des alliages d'aluminium

En tant que matériau métallique aux performances supérieures, l'alliage d'aluminium a été largement utilisé dans de nombreux domaines tels que la construction navale et les trains à grande vitesse. Cependant, l'alliage d'aluminium est confronté à de graves problèmes de corrosion dans différents environnements.

Dans un environnement atmosphérique sec, le film de passivation sur la surface de l'alliage d'aluminium est stable et difficile à détruire. Cependant, des piqûres locales se produiront s'il est exposé à l'environnement atmosphérique extérieur pendant une longue période. Par exemple, après que les ions de poussière se soient déposés sur la surface, une zone déficiente en oxygène se forme sur la surface métallique dans le film d'eau sous les ions de poussière, entraînant la destruction du film de passivation et la diminution de la capacité d'auto-passivation.

Corrosion de l'alliage d'aluminium

Corrosion de l'alliage d'aluminium

Dans l'ambiance industrielle, le film protecteur s'abîme facilement et la résistance à la corrosion diminue. Surtout dans les zones polluées par les pluies acides d'oxyde de soufre, la résistance à la corrosion diminue considérablement, et l'avant du matériau en aluminium est généralement noir, noir avec des taches blanches ou gris avec des taches noires.

Dans l'ambiance marine, CL- a un fort effet destructeur sur le film de passivation. L'état passif de l'alliage d'aluminium dans l'eau de mer est instable, et la corrosion locale est sa principale forme de corrosion. La corrosion locale courante comprend la corrosion par piqûres et fissures.. L'aluminium pur ne produit pas de corrosion intergranulaire, tandis que l'alliage d'aluminium a une plus grande sensibilité à la corrosion intergranulaire. La corrosion sous contrainte se produit principalement dans les alliages d'aluminium à haute résistance traités thermiquement, et tous sont de type fissuration intergranulaire. Lorsque les alliages d'aluminium sont en contact avec la plupart des métaux présents dans l'eau de mer, ils sont anodiques, ce qui va accélérer la corrosion de l'aluminium. Dans la zone d’immersion totale ou zone de marnage, le bioencrassement marin de surface est plus grave que celui des autres métaux, ce qui va aggraver la corrosion locale des alliages d'aluminium.

Dans différents environnements de corrosion, le degré moyen de piqûre des alliages d'aluminium dans 20 années, c'est sérieux. En milieu rural, c'est 10~55μm; en milieu urbain, c'est 100~190μm; en milieu marin, c'est 85 ~ 260 μm. Lorsque l'aluminium est en contact avec des métaux comme l'acier, cuivre et acier inoxydable, il y a un risque de corrosion galvanique.

Le problème de corrosion des alliages d’aluminium n’affecte pas seulement leur esthétique, mais réduit également sa résistance et sa durée de vie, et menace même sa sécurité d'utilisation. Par exemple, dans la construction navale, la corrosion des structures en alliage d'aluminium peut provoquer un perçage de la coque, affectant la sécurité de la navigation du navire; dans les trains à grande vitesse, la corrosion des alliages d'aluminium peut affecter la stabilité de fonctionnement et la sécurité du train. Donc, il est crucial de résoudre le problème de corrosion des alliages d’aluminium.

L’« ennemi naturel » de la corrosion des alliages d’aluminium

(je) Peur des substances chimiques

Les alliages d'aluminium sont très sensibles aux substances chimiques telles que les alcalis, acide, et chlorure, et sont sujets à des réactions de corrosion. Quand les alliages d’aluminium rencontrent des substances fortement alcalines, comme l'hydroxyde de sodium, le film protecteur sur sa surface sera détruit, et l'aluminium s'y dissoudra, étant ainsi corrodé par l'oxygène. L'acide sulfurique dilué corrode également le film protecteur dense à la surface des alliages d'aluminium.. La formule chimique est Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂(SO₄)₃+3H₂O. En outre, l'une des corrosions que craignent le plus les alliages d'aluminium est le chlorure. Bien que les alliages d'aluminium soient le matériau privilégié dans la fabrication d'équipements marins, ponts, automobiles, et les navires, l'eau salée chlorée a un fort effet corrosif sur les alliages d'aluminium. Lorsque la surface des alliages d'aluminium est contaminée par de l'eau salée chlorée, il perdra sa ténacité à cause de l'attaque des chlorures et sera facilement endommagé par des contraintes mécaniques répétées.

Causes de la corrosion des alliages d'aluminium

Causes de la corrosion des alliages d'aluminium

(II) Préoccupations concernant les profils inférieurs

Les profilés en aluminium recyclé contenant des impuretés produits par des fabricants informels constituent un danger caché majeur de corrosion des alliages d'aluminium.. Si les profilés en aluminium utilisés pour les portes et fenêtres en alliage d'aluminium ne sont pas produits par des fabricants réguliers et ne répondent pas aux normes nationales, mais l'aluminium recyclé contenant des impuretés est utilisé pour pêcher en eaux troubles, alors ces portes et fenêtres en aluminium sont sujettes à la rouille et à la corrosion. Ce profil inférieur présente des défauts dans le processus de fabrication et la qualité des matériaux, et sa couche d'oxyde superficielle est facilement endommagée, qui ne peut pas fournir une protection efficace à l'alliage d'aluminium, augmentant ainsi le risque de rouille et de corrosion de l'alliage d'aluminium.

(III) Risques d'environnements particuliers

Dans des environnements particuliers tels que les océans et les industries, les alliages d'aluminium sont confrontés à de graves problèmes de corrosion. En milieu marin, les alliages d'aluminium sont sensibles à l'oxydation, sulfure, et corrosion des chlorures. La corrosion des alliages d'aluminium dans l'océan est principalement due aux réactions d'oxydation et à l'action des ions chlorure.. Les ions chlorure dans l'eau de mer pénétreront dans la surface de l'alliage et formeront une couche d'oxyde avec la surface de l'aluminium.. Cependant, sous exposition à long terme, les ions chlorure détruiront la couche d'oxyde, entraînant une corrosion aggravée des alliages d’aluminium. En même temps, le sulfure est également un « ennemi naturel » majeur des alliages d’aluminium dans le milieu marin. Le sulfure est un composé doté d'une affinité électronique extrêmement forte., qui peut facilement corroder la surface des alliages d'aluminium. Dans le domaine de l'aviation et de l'aérospatiale, lorsque les pièces en alliage d'aluminium utilisées dans les fusées fonctionnent à distance, environnements pauvres en oxygène, les sulfures formeront un revêtement stable sur la surface du matériau, affectant sérieusement les performances du matériau. En milieu industriel, en particulier dans les zones polluées par les pluies acides d'oxyde de soufre, le film protecteur des alliages d'aluminium est facilement endommagé et la résistance à la corrosion est réduite. La face avant des matériaux en aluminium est généralement noire, noir avec des taches blanches ou gris avec des taches noires.

Causes de la corrosion des alliages d’aluminium

(je) Corrosion générale et corrosion locale

De l'apparition de la corrosion, la corrosion de l'aluminium peut être divisée en corrosion générale et corrosion locale. La corrosion générale est également appelée corrosion globale ou corrosion uniforme, qui fait référence à la corrosion uniforme et à la perte de la surface du matériau en contact avec l'environnement. La corrosion de l'aluminium en solution alcaline est une corrosion uniforme courante, comme le lavage alcalin. Le résultat de la corrosion est que la surface de l'aluminium s'amincit à un rythme similaire et que le poids est réduit.. Mais une corrosion absolument uniforme n’existe pas, et la réduction d'épaisseur est différente à différents endroits.

Piqûre d'alliage d'aluminium

Piqûre d'alliage d'aluminium

La corrosion locale fait référence à l'apparition d'une corrosion limitée à une plage ou une position particulière de la structure.. Il existe principalement les types suivants:

1. Piqûres: Les piqûres se produisent dans une plage ou une position très locale de la surface métallique, résultant en des grottes ou des fosses et s'étendant vers l'intérieur, et même provoquer une perforation. L'aluminium est souvent piqué dans les solutions aqueuses contenant des chlorures. Parmi la corrosion de l'aluminium, les piqûres sont les plus courantes, qui est causée par la différence entre le potentiel d'une certaine plage d'aluminium et le potentiel du substrat, ou par la présence d'impuretés de potentiel différent du potentiel du substrat en aluminium.

Corrosion intergranulaire des alliages d'aluminium

Corrosion intergranulaire des alliages d'aluminium

2. Corrosion intergranulaire: Type de corrosion sélective qui se produit aux joints de grains de métaux ou d'alliages lorsque les grains ou les cristaux eux-mêmes ne sont pas corrodés de manière significative., ce qui entraînera une forte baisse des propriétés mécaniques du matériau, entraînant des dommages structurels ou des accidents. Ce type de corrosion peut se produire dans l'aluminium de haute pureté, dans l'acide chlorhydrique et l'eau à haute température.. Al-Mg, Al-Zn-Mg, AI-Mg-Si, et les alliages AI-Cu sont relativement sensibles à la corrosion intergranulaire. La corrosion intergranulaire s'explique par le fait que les joints de grains sont très actifs dans certaines conditions., comme les impuretés aux joints de grains, ou une augmentation ou une diminution d'un certain élément d'alliage aux joints de grains. Autrement dit, il doit y avoir une fine couche sur les joints de grains qui est électronégative par rapport au reste de l'aluminium, et ça se corrode en premier.

3. Corrosion galvanique: Lorsqu'un métal relativement actif tel que l'aluminium (anode) touche un métal moins actif dans le même environnement ou est connecté par un conducteur, un couple galvanique se forme et le courant circule, conduisant à une corrosion galvanique. Le potentiel naturel de l’aluminium est négatif. Quand l'aluminium touche d'autres métaux, l'aluminium est toujours une anode, et la corrosion est accélérée. Presque tous les aluminiums et alliages d'aluminium sont difficiles à éviter la corrosion galvanique. Lorsque la différence de potentiel entre les deux métaux en contact est plus grande, la corrosion galvanique est plus flagrante. En corrosion galvanique, le facteur zone est extrêmement important, et une grande cathode et une petite anode sont la combinaison la plus défavorable.

Corrosion galvanique des alliages d'aluminium

Corrosion galvanique des alliages d'aluminium

4. Corrosion caverneuse: Lorsque des métaux identiques ou différents se touchent, ou le métal et le non-métal se touchent, un écart se formera, et de la corrosion se formera au niveau de l'espace ou à proximité. Il n'y a pas de corrosion en dehors de l'espace, qui est causé par le manque d'oxygène dans l'espace, car une cellule de concentration se forme à ce moment. La corrosion caverneuse n'a presque rien à voir avec le type d'alliage, et même des alliages très résistants à la corrosion se produiront. L’environnement acide au sommet de l’espace est le moteur de la corrosion. C'est un type de corrosion sous dépôts (échelle). La corrosion sous le mortier en surface de 6063 Les profilés architecturaux en aluminium en alliage sont un type très courant de corrosion caverneuse sous le tartre.

5. Fissuration par corrosion sous contrainte: Fissuration par corrosion causée par la coexistence de contraintes de traction et de milieux corrosifs spéciaux. La contrainte peut être une contrainte externe ou résiduelle à l'intérieur du métal. Ce dernier peut être formé par déformation lors du traitement et de la fabrication, ou par des changements drastiques de température pendant la trempe, ou par des changements de volume causés par des changements dans la structure interne. La contrainte provoquée par le rivetage, verrouillage, emmanchement, et le frettage est également une contrainte résiduelle. Lorsque la contrainte de traction de la surface métallique atteint la limite d'élasticité Rpo.2, une fissuration par corrosion sous contrainte se produira. Que ce soit 7000 plaque épaisse en alliage d'aluminium série ou 2000 série, une contrainte résiduelle se formera pendant la trempe. Il convient de l'éliminer par pré-étirement avant traitement de vieillissement pour éviter toute déformation voire son introduction dans les pièces lors du traitement des pièces d'avion..

Fissuration par corrosion sous contrainte

Fissuration par corrosion sous contrainte

6. Corrosion en couches: Cette corrosion est aussi appelée pelage, écaillage, et corrosion en couches, qui peut être simplement appelé peeling. Il s'agit d'un type particulier de corrosion 2000 série, 5000 série, 6000 série, et 7000 alliages de série. C'est plus fréquent dans les matériaux extrudés. Une fois qu'il apparaît, il peut être décollé couche par couche comme le mica.

Corrosion laminaire

Corrosion laminaire

7. Corrosion filiforme: Il s'agit d'une corrosion sous-film qui se développe sous le film en forme de ver.. Ce film peut être un film de peinture ou d'autres couches. Cela ne se produit généralement pas sous le film anodisé. La corrosion filiforme est liée à la composition de l'alliage, prétraitement, et facteurs environnementaux. Les facteurs environnementaux incluent l'humidité, température, chlorure, etc..

Corrosion filiforme

Corrosion filiforme

(II) Analyse des facteurs d'influence

Les facteurs d'influence de la corrosion des alliages d'aluminium sont principalement l'environnement, métallurgie et stress.

  • 1. Facteurs environnementaux: Les facteurs environnementaux qui affectent la corrosion sous contrainte de l'alliage d'aluminium comprennent principalement le type d'ions, concentration ionique, pH de la solution, oxygène et autres gaz, inhibiteurs de corrosion, température ambiante, pression ambiante, etc.. Par exemple, dans différents environnements atmosphériques, la sensibilité à la corrosion sous contrainte des alliages d'aluminium 2A12 et 7A04 est différente, et ils sont plus sensibles dans les milieux marins. Le milieu marin contient une grande quantité de sel, et Cl- Pénètrera le film protecteur sur la surface de l'alliage d'aluminium et entrera à l'intérieur, lui causant de la corrosion. Lorsque la concentration massique de la solution HNO3 est comprise entre 20% et 40%, la corrosion de l'alliage d'aluminium s'intensifie, et le taux de corrosion de l'alliage d'aluminium atteint son point le plus élevé lorsque la concentration est d'environ 35%. En solution concentrée de HNO3, la corrosion sous contrainte de l'alliage d'aluminium n'est pas évidente, car un film d'oxyde dense se forme à la surface de l'alliage d'aluminium, ce qui empêche une corrosion supplémentaire du HNO3.
  • 2. Facteurs métallurgiques: Les facteurs métallurgiques incluent principalement la méthode de coulée, méthode de traitement et traitement thermique. Différents facteurs métallurgiques modifient le type de film de surface en alliage d'aluminium, et provoquer différentes organisations internes et changements dans la structure cristalline de l'alliage d'aluminium, affectant ainsi le comportement électrochimique et le comportement mécanique de l'alliage d'aluminium, ce qui entraîne une sensibilité différente à la corrosion sous contrainte de l'alliage d'aluminium. Par exemple, la polarisation cathodique augmente la sensibilité à la corrosion sous contrainte de l'alliage d'aluminium, et la sensibilité à la corrosion sous contrainte du soudage par friction-malaxage est inférieure à celle du soudage par fusion. Il est généralement admis qu'un traitement approprié 6061-T6 et 3004 les alliages d'aluminium n'auront pas de SCC.
  • 3. Facteurs de stress: Les facteurs de contrainte incluent principalement le type de charge, taille de la charge, sens de chargement, vitesse de chargement, etc.. En ce qui concerne SCC, la direction de la contrainte doit être perpendiculaire au joint de grain pour pouvoir être séparé. L'un des facteurs clés dans la génération de corrosion sous contrainte est la contrainte.. Différents effets du stress produiront différents effets. Les contraintes alternées et l'environnement travaillent ensemble pour produire une fatigue par corrosion, ce qui est généralement très différent de la fissuration par corrosion sous contrainte provoquée par une contrainte fixe. Généralement, la fatigue par corrosion a des conséquences plus graves que la corrosion sous contrainte. En outre, différentes vitesses de chargement affecteront également la sensibilité de la corrosion sous contrainte de l'alliage d'aluminium.

Méthode de protection en alliage d'aluminium

(je) Améliorer la résistance à la corrosion des matériaux

Le choix d'une composition et d'un processus de traitement thermique raisonnables est une méthode importante pour améliorer la résistance à la corrosion de l'alliage d'aluminium.. Par exemple, certains éléments résistants à la corrosion comme le cuivre, magnésium, zinc, etc.. peut être ajouté à l'alliage d'aluminium pour former un alliage résistant à la corrosion. Ces éléments peuvent améliorer la résistance à la corrosion de l'alliage d'aluminium et améliorer sa stabilité dans des environnements difficiles. En même temps, un processus de traitement thermique raisonnable peut modifier l'organisation interne et la structure cristalline de l'alliage d'aluminium, améliorant ainsi sa résistance à la corrosion. Par exemple, par traitement en solution et traitement de vieillissement, la phase de renforcement en alliage d'aluminium peut être répartie uniformément, améliorer sa résistance à la corrosion.

Anticorrosion en alliage d'aluminium

Anticorrosion en alliage d'aluminium

(II) Stratégie de traitement de surface

  • 1. Anodisation: L'anodisation est une méthode permettant de former un film d'oxyde épais sur la surface d'un alliage d'aluminium., ce qui peut améliorer efficacement la résistance à la corrosion de l'alliage d'aluminium. Le processus d'anodisation peut ajuster l'épaisseur et la qualité du film d'oxyde en contrôlant les paramètres du processus pour améliorer encore sa résistance à la corrosion..
  • 2. Peinture: La peinture est une méthode courante de traitement de surface qui peut former un film protecteur sur la surface de l'alliage d'aluminium pour empêcher l'alliage d'aluminium d'entrer en contact avec l'environnement extérieur., améliorant ainsi sa résistance à la corrosion. Lors du choix d'un revêtement, un revêtement avec une bonne résistance à la corrosion et une bonne adhérence doit être sélectionné.
  • 3. Aluminium pur recouvert d'aluminium dur: L'aluminium pur enduit sur la surface de l'aluminium dur peut améliorer la résistance à la corrosion de l'aluminium dur. L'aluminium pur formera un film d'oxyde dense dans l'air, ce qui peut empêcher efficacement l'alliage d'aluminium d'entrer en contact avec l'environnement externe, améliorant ainsi sa résistance à la corrosion.

(III) Mesures imperméables et anti-poussière

  • 1. Conception de produits: La conception du produit doit être conforme au niveau IP pour éviter de ne pas répondre aux exigences de détection IP.. Au début de la conception, il est crucial de fixer l'objectif dont la coque en aluminium a besoin pour atteindre le niveau de protection idéal.
  • 2. Sélection des matériaux: Choisissez l'aluminium anodisé. L'alliage d'aluminium formera un film d'oxyde après contact avec l'air, qui peut jouer un rôle dans l'isolation de l'air. Si d'autres processus connexes sont effectués ultérieurement, les avantages du film d'oxyde seront renforcés.
  • 3. Sélection des composants: Dans la structure des composants de la coque, l'effet imperméable et anti-poussière peut être amélioré grâce à plusieurs composants de conception de protection. Par exemple, la bague d'étanchéité en silicone a des performances d'étanchéité de haute qualité, résistance à la traction, résistance corona, résistance à l'arc, résistance aux hautes et basses températures, et de bonnes performances d'isolation électrique.
  • 4. Tests répétés: La coque étanche produite doit être testée conformément aux normes en vigueur pour obtenir des qualifications socialement reconnues.. Le boîtier en aluminium étanche de la série Yonggu L/M a obtenu la certification IP68 du Shenzhen Bureau Veritas International Testing Group (actuellement testé pour être tout à fait adapté à l'immersion dans 1.5 mètres d'eau pendant une demi-heure).

(IV) Technique de protection cathodique

La protection cathodique est une méthode de prévention de la corrosion du métal en fournissant des électrons au métal protégé pour en faire une cathode.. Dans la protection des alliages d'aluminium, la protection anodique sacrificielle est une méthode de protection cathodique couramment utilisée. Les anodes sacrificielles utilisent généralement des métaux tels que le zinc, magnésium, et aluminium. Ces métaux ont un potentiel plus négatif que les alliages d'aluminium. Ils sont préférentiellement dissous sous forme d'anodes dans les cellules de corrosion, libérer des électrons, et s'écoulent vers l'alliage d'aluminium protégé, en faire une cathode, empêchant ainsi la corrosion de l'alliage d'aluminium. Par exemple, en milieu marin, la structure métallique du navire est sensible à la corrosion, et l'anode sacrificielle en alliage d'aluminium peut prolonger efficacement la durée de vie du navire. Les grandes structures d'ingénierie maritime telles que les plates-formes offshore et les pipelines sous-marins restent longtemps dans l'eau de mer et dans les environnements atmosphériques marins., et les anodes sacrificielles en alliage d'aluminium peuvent également leur fournir une protection cathodique fiable.

(V) Méthode de phosphatation au zinc

La phosphatation au zinc est une méthode permettant de former un film de phosphatation à la surface des alliages d'aluminium., ce qui peut améliorer la résistance à la corrosion des alliages d'aluminium. Le processus de phosphatation au zinc comprend le dégraissage, élimination de la rouille, gravure alcaline, gravure à l'acide, phosphatation, lavage et séchage. Pendant le processus de phosphatation, la surface de l'alliage d'aluminium réagit avec le dihydrogénophosphate de zinc, nitrate, acide phosphorique et autres composants dans la solution de phosphatation pour former un film de phosphatation. Ce film de phosphatation a une bonne résistance à la corrosion et une bonne adhérence, et peut prévenir efficacement la corrosion de l'alliage d'aluminium. Par exemple, dans la protection de surface du châssis en alliage d'aluminium, la phosphatation au zinc peut être utilisée pour améliorer la résistance à la corrosion et la durée de vie du châssis.

Résumer

Les alliages d'aluminium sont largement utilisés dans l'industrie moderne, mais les problèmes de corrosion affectent sérieusement leurs performances et leur durée de vie. Cet article analyse les ennemis naturels, causes et méthodes de protection contre la corrosion des alliages d'aluminium pour fournir une référence pour résoudre les problèmes de corrosion des alliages d'aluminium. Améliorer la résistance à la corrosion des matériaux, traitement de surface, prendre des mesures imperméables et anti-poussière, l'utilisation de méthodes de protection cathodique et de phosphatation au zinc peut réduire efficacement la corrosion de l'alliage d'aluminium et prolonger sa durée de vie.


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