Cause della corrosione in lega di alluminio e delle sue misure protettive

Stato corrente della corrosione in lega di alluminio

Come materiale metallico con prestazioni superiori, La lega di alluminio è stata ampiamente utilizzata in molti campi come la costruzione navale e i treni ad alta velocità. Tuttavia, La lega di alluminio affronta gravi problemi di corrosione in ambienti diversi.

In un ambiente atmosferico secco, Il film di passivazione sulla superficie della lega di alluminio è stabile e non facile da distruggere. Tuttavia, Si verificherà per molto tempo la vaiolazione locale se è esposta all'ambiente atmosferico all'aperto. Per esempio, Dopo che gli ioni di polvere vengono depositati sulla superficie, Una zona carente di ossigeno si forma sulla superficie metallica nel film d'acqua sotto gli ioni di polvere, con conseguente distruzione del film di passivazione e riduzione dell'abilità di auto-passionazione.

Corrosione in lega di alluminio

Nell'atmosfera industriale, Il film protettivo è facilmente danneggiato e la resistenza alla corrosione diminuisce. Specialmente nelle aree inquinate dalla pioggia acida dell'ossido di zolfo, La resistenza alla corrosione diminuisce significativamente, e la parte anteriore del materiale in alluminio è generalmente nera, nero con macchie bianche o grigio con macchie nere.

Nell'atmosfera marina, Cl- ha un forte effetto distruttivo sul film di passivazione. Lo stato passivo della lega di alluminio in acqua di mare è instabile, e la corrosione locale è la sua principale forma di corrosione. La corrosione locale comune include la corrosione e la corrosione della fessura. L'alluminio puro non produce corrosione intergranulare, mentre la lega di alluminio ha una maggiore sensibilità alla corrosione intergranulare. La corrosione da stress si verifica principalmente in leghe di alluminio ad alta resistenza trattate con calore, E tutti sono di tipo intergranulare. Quando le leghe di alluminio sono in contatto con la maggior parte dei metalli nell'acqua di mare, Sono anodici, che accelererà la corrosione dell'alluminio. Nell'area di immersione completa o nell'area della gamma di marea, Il biofouling marino di superficie è più grave di altri metalli, che aggraverà la corrosione locale delle leghe di alluminio.

In diversi ambienti di corrosione, il grado medio di leghe in alluminio in 20 Gli anni sono seri. In ambienti rurali, è 10 ~ 55μm; in ambienti urbani, È 100 ~ 190μm; in ambienti marini, è 85 ~ 260μm. Quando l'alluminio è in contatto con metalli come l'acciaio, rame e acciaio inossidabile, esiste il rischio di corrosione galvanica.

Il problema della corrosione delle leghe di alluminio non solo influisce sulla sua estetica, ma riduce anche la sua forza e la sua durata di servizio, e persino minaccia la sua sicurezza in uso. Per esempio, nella costruzione delle navi, La corrosione delle strutture in lega di alluminio può causare il piercing dello scafo, influenzando la sicurezza di navigazione della nave; In treni ad alta velocità, La corrosione delle leghe di alluminio può influire sulla stabilità e la sicurezza del treno. Perciò, È fondamentale risolvere il problema della corrosione delle leghe di alluminio.

Il "nemico naturale" della corrosione in lega di alluminio

(IO) Paura delle sostanze chimiche

Le leghe di alluminio sono molto sensibili alle sostanze chimiche come gli alcali, acido, e cloruro, e sono soggetti a reazioni di corrosione. Quando le leghe di alluminio incontrano forti sostanze alcaline, come idrossido di sodio, Il film protettivo sulla sua superficie sarà distrutto, e l'alluminio si dissolverà in esso, essendo così corrogato dall'ossigeno. L'acido solforico diluito corroderà anche il film protettivo denso sulla superficie delle leghe di alluminio. La formula chimica è al₂o₃+3h₂so₄═al₂(Quindi)₃+3H₂O. Inoltre, Una delle corrosioni che le leghe di alluminio temono di più è il cloruro. Sebbene le leghe di alluminio siano il materiale preferito nella produzione di attrezzature marine, ponti, automobili, e navi, L'acqua salata di cloruro ha un forte effetto corrosivo sulle leghe di alluminio. Quando la superficie delle leghe di alluminio è contaminata dall'acqua salata di cloruro, Perderà la sua tenacità a causa dell'attacco di cloruri ed è facilmente danneggiato da ripetute stress meccanici.

Cause di corrosione in lega di alluminio

(Ii) Preoccupazioni per i profili inferiori

I profili di alluminio riciclati per impurità prodotti dai produttori informali sono un grande pericolo nascosto di corrosione in lega di alluminio. Se i profili di alluminio utilizzati per le porte e le finestre in lega di alluminio non sono prodotti dai normali produttori e non soddisfano gli standard nazionali, Ma l'alluminio riciclato contenente impurità viene utilizzato per pescare in acque travagliate, Quindi tali porte e finestre in alluminio sono inclini alla ruggine e alla corrosione. Questo profilo inferiore ha difetti nel processo di produzione e nella qualità del materiale, e il suo strato di ossido di superficie è facilmente danneggiato, che non può fornire una protezione efficace per la lega di alluminio, aumentando così il rischio di ruggine e corrosione della lega di alluminio.

(Iii) Rischi di ambienti speciali

In ambienti speciali come oceani e industrie, Le leghe di alluminio affrontano gravi sfide di corrosione. In ambienti marini, Le leghe di alluminio sono suscettibili all'ossidazione, solfuro, e corrosione del cloruro. La corrosione delle leghe di alluminio nell'oceano è principalmente dovuta alle reazioni di ossidazione e all'azione degli ioni di cloruro. Gli ioni cloruro nell'acqua di mare penetreranno nella superficie della lega e formeranno uno strato di ossido con la superficie dell'alluminio. Tuttavia, sotto esposizione a lungo termine, Gli ioni cloruro distruggeranno lo strato di ossido, con conseguente corrosione aggravata delle leghe di alluminio. Allo stesso tempo, Il solfuro è anche un importante "nemico naturale" di leghe di alluminio nell'ambiente marino. Il solfuro è un composto con un'affinità elettronica estremamente forte, che può corrodere facilmente la superficie delle leghe di alluminio. Nel campo dell'aviazione e dell'aerospaziale, Quando le parti in lega di alluminio utilizzate nei razzi sono gestite in telecomando, ambienti poveri di ossigeno, I solfuri formeranno un rivestimento stabile sulla superficie del materiale, influenzando seriamente le prestazioni del materiale. In ambienti industriali, specialmente nelle aree inquinate dalla pioggia acida dell'ossido di zolfo, Il film protettivo delle leghe di alluminio è facilmente danneggiato e la resistenza alla corrosione è ridotta. La parte anteriore dei materiali in alluminio è generalmente nera, nero con macchie bianche o grigio con macchie nere.

Cause di corrosione in lega di alluminio

(IO) Corrosione generale e corrosione locale

Dall'aspetto della corrosione, La corrosione in alluminio può essere divisa in corrosione generale e corrosione locale. La corrosione generale è anche chiamata corrosione complessiva o corrosione uniforme, che si riferisce alla corrosione uniforme e alla perdita della superficie del materiale a contatto con l'ambiente. La corrosione dell'alluminio nella soluzione alcalina è una corrosione uniforme comune, come il lavaggio degli alcali. Il risultato della corrosione è che la superficie in alluminio diventa più sottile a una velocità simile e il peso è ridotto. Ma non esiste una corrosione assolutamente uniforme, e la riduzione dello spessore è diversa in luoghi diversi.

Accorciamento in lega di alluminio

La corrosione locale si riferisce al verificarsi di corrosione limitata a un intervallo speciale o posizione della struttura. Ci sono principalmente i seguenti tipi:

1. Accorciamento: L'origine si verifica in una gamma molto locale o in una posizione della superficie metallica, risultante in grotte o fosse e si estende verso l'interno, e persino causando perforazione. L'alluminio è spesso contrapposto in soluzioni acquose contenenti cloruri. Tra la corrosione dell'alluminio, La corning è la più comune, che è causato dalla differenza tra il potenziale di un certo intervallo di alluminio e il potenziale del substrato, o dalla presenza di impurità con un potenziale diverso dal potenziale del substrato di alluminio.

Corrosione intergranulare in lega di alluminio

2. Corrosione intergranulare: Un tipo di corrosione selettiva che si verifica ai confini del grano di metalli o leghe quando i grani o i cristalli stessi non sono corrosi in modo significativo, che causerà un forte calo delle proprietà meccaniche del materiale, portando a danni strutturali o incidenti. Questo tipo di corrosione può verificarsi in alluminio ad alta purezza in acido cloridrico e acqua ad alta temperatura. Al-mg, Al-Zn-Mg, To-Mg-Si, e le leghe AI-Cu sono relativamente sensibili alla corrosione intergranulare. Il motivo della corrosione intergranulare è che i confini del grano sono molto attivi in ​​determinate condizioni, come impurità ai confini del grano, o un aumento o una diminuzione di un determinato elemento legale ai confini del grano. In altre parole, Ci deve essere uno strato sottile sui confini del grano che è elettronegativo per il resto dell'alluminio, E si corrode prima.

3. Corrosione galvanica: Quando un metallo relativamente attivo come l'alluminio (anodo) tocca un metallo meno attivo nello stesso ambiente o è collegato da un conduttore, Si forma una coppia galvanica e i flussi di corrente, portando alla corrosione galvanica. Il potenziale naturale dell'alluminio è negativo. Quando l'alluminio tocca altri metalli, L'alluminio è sempre anodo, e la corrosione è accelerata. Quasi qualsiasi lega di alluminio e alluminio è difficile evitare la corrosione galvanica. Quando la differenza potenziale tra i due metalli in contatto è maggiore, La corrosione galvanica è più ovvia. Nella corrosione galvanica, Il fattore di area è estremamente importante, e un grande catodo e un piccolo anodo sono la combinazione più sfavorevole.

Corrosione galvanica in lega di alluminio

4. Corrosione della fessura: Quando gli stessi metalli diversi o diversi si toccano, o il metallo e il non metallo si toccano l'un l'altro, si formerà un divario, e la corrosione si formerà sul divario o nelle sue vicinanze. Non c'è corrosione al di fuori del divario, che è causato dalla mancanza di ossigeno nel divario, Perché in questo momento si forma una cellula di concentrazione. La corrosione della fessura non ha quasi nulla a che fare con il tipo di lega, e anche le leghe molto resistenti alla corrosione si verificheranno. L'ambiente acido nella parte superiore del divario è la forza trainante della corrosione. È un tipo di corrosione sotto depositi (scala). La corrosione sotto il mortaio sulla superficie di 6063 I profili in alluminio architettonico in lega sono un tipo molto comune di corrosione della fessura sotto scala.

5. Stress corrosione cracking: Cracking di corrosione causata dalla coesistenza dello stress trazione e dei media corrosivi speciali. Lo stress può essere stress esterno o residuo all'interno del metallo. Quest'ultimo può essere formato dalla deformazione durante la lavorazione e la produzione, o da drastiche variazioni di temperatura durante l'estinzione, o dalle variazioni del volume causate da variazioni nella struttura interna. Lo stress causato dal rivettamento, bullone, pressa aderente, e anche il contraccolpo è stress residuo. Quando lo stress di trazione della superficie metallica raggiunge la resistenza alla snervamento RPO.2, si verificherà cracking di corrosione da stress. Che si tratti 7000 piastra spessa in lega di alluminio serie o 2000 serie, Lo stress residuo si formerà durante l'estinzione. Dovrebbe essere eliminato mediante pre-scatensione prima del trattamento dell'invecchiamento per evitare la deformazione o addirittura portarlo nelle parti durante l'elaborazione delle parti dell'aeromobile.

Stress corrosione cracking

6. Corrosione a strati: Questa corrosione è anche chiamata peeling, sfaldamento, e corrosione a strati, che può essere semplicemente indicato come peeling. È un tipo speciale di forma di corrosione di 2000 serie, 5000 serie, 6000 serie, E 7000 leghe della serie. È più comune nei materiali estrusi. Una volta che appare, Può essere staccato per strato per strato come MICA.

Corrosione laminare

7. Corrosione filiforme: È una corrosione sub-film che si sviluppa sotto il film in forma simile a un verme. Questo film può essere un film di pittura o altri strati. Generalmente non si verifica sotto il film anodizzato. La corrosione filiforme è correlata alla composizione in lega, pretrattamento pre-coating, e fattori ambientali. I fattori ambientali includono l'umidità, temperatura, cloruro, ecc.

Corrosione filiforme

(Ii) Analisi dei fattori che influenzano

I fattori influenzanti della corrosione in lega di alluminio sono principalmente ambiente, metallurgia e stress.

• 1. Fattori ambientali: I fattori ambientali che influenzano la corrosione dello stress della lega di alluminio includono principalmente il tipo di ioni, Concentrazione ionica, Soluzione PH, ossigeno e altri gas, inibitori della corrosione, temperatura ambiente, pressione ambientale, ecc. Per esempio, in diversi ambienti atmosferici, La sensibilità alla corrosione dello stress delle leghe di alluminio 2A12 e 7A04 è diversa, E sono più sensibili negli ambienti marini. L'ambiente marino contiene una grande quantità di sale, e cl- penetrerà il film protettivo sulla superficie della lega di alluminio ed entrerà all'interno, causando corrosione ad esso. Quando la concentrazione di massa della soluzione HNO3 è tra 20% E 40%, La corrosione della lega di alluminio si intensifica, e il tasso di corrosione della lega di alluminio raggiunge il punto più alto quando la concentrazione è circa 35%. In soluzione HNO3 concentrata, La corrosione da stress della lega di alluminio non è evidente, Perché un film di ossido denso si forma sulla superficie della lega di alluminio, che impedisce l'ulteriore corrosione di HNO3.
• 2. Fattori metallurgici: I fattori metallurgici includono principalmente il metodo di fusione, Metodo di elaborazione e trattamento termico. Diversi fattori metallurgici cambiano il tipo di film in lega in lega di alluminio, e causare diverse organizzazioni interne e cambiamenti nella struttura cristallina della lega di alluminio, influenzando così il comportamento elettrochimico e il comportamento meccanico della lega di alluminio, con conseguente diversa sensibilità alla corrosione dello stress della lega di alluminio. Per esempio, La polarizzazione catodica aumenta la sensibilità alla corrosione dello stress della lega di alluminio, e la sensibilità alla corrosione dello stress della saldatura di agitazione dell'attrito è inferiore a quella della saldatura di fusione. Si ritiene generalmente che si trattava correttamente 6061-T6 E 3004 Le leghe di alluminio non avranno SCC.
• 3. Fattori di stress: I fattori di sollecitazione includono principalmente il tipo di carico, Dimensione del carico, direzione di caricamento, velocità di caricamento, ecc. Per quanto riguarda SCC, La direzione dello stress deve essere perpendicolare al limite del grano in modo che possa essere separata. Uno dei fattori chiave nella generazione di corrosione da stress è lo stress. Diversi effetti di stress produrranno effetti diversi. Alternando lo stress e l'ambiente lavorano insieme per produrre affaticamento della corrosione, che di solito è significativamente diverso dal crack di corrosione dello stress causata da stress fisso. Generalmente, L'affaticamento della corrosione ha conseguenze più gravi della corrosione da stress. Inoltre, Diverse velocità di carico influenzerà anche la sensibilità della corrosione dello stress in lega di alluminio.

Metodo di protezione in lega di alluminio

(IO) Migliorare la resistenza alla corrosione dei materiali

Scegliere la composizione ragionevole e il trattamento del trattamento termico è un metodo importante per migliorare la resistenza alla corrosione della lega di alluminio. Per esempio, Alcuni elementi resistenti alla corrosione come il rame, magnesio, zinco, ecc. può essere aggiunto alla lega di alluminio per formare una lega resistente alla corrosione. Questi elementi possono migliorare la resistenza alla corrosione della lega di alluminio e migliorarne la stabilità in ambienti difficili. Allo stesso tempo, Un processo di trattamento termico ragionevole può cambiare l'organizzazione interna e la struttura cristallina della lega di alluminio, migliorando così la sua resistenza alla corrosione. Per esempio, attraverso il trattamento della soluzione e il trattamento dell'invecchiamento, La fase di rafforzamento in lega di alluminio può essere distribuita uniformemente, Migliorare la sua resistenza alla corrosione.

Anti-corrosione in lega di alluminio

(Ii) Strategia di trattamento superficiale

• 1. Anodizzante: Anodizing è un metodo per formare un film di ossido spesso sulla superficie della lega di alluminio, che può migliorare efficacemente la resistenza alla corrosione della lega di alluminio. Il processo anodizzante può regolare lo spessore e la qualità del film di ossido controllando i parametri di processo per migliorare ulteriormente la sua resistenza alla corrosione.
• 2. Pittura: La pittura è un metodo comune di trattamento superficiale che può formare un film protettivo sulla superficie della lega di alluminio per impedire alla lega di alluminio di contattare l'ambiente esterno, migliorando così la sua resistenza alla corrosione. Quando si sceglie un rivestimento, Dovrebbe essere selezionato un rivestimento con una buona resistenza alla corrosione e l'adesione.
• 3. Alluminio puro rivestito sulla superficie dell'alluminio duro: L'alluminio puro rivestito sulla superficie dell'alluminio duro può migliorare la resistenza alla corrosione dell'alluminio duro. L'alluminio puro formerà un film di ossido denso nell'aria, che può effettivamente impedire alla lega di alluminio di contattare l'ambiente esterno, migliorando così la sua resistenza alla corrosione.

(Iii) Misure impermeabili e resistenti alla polvere

• 1. Progettazione del prodotto: La progettazione del prodotto deve essere conforme al livello IP per impedire la mancata soddisfazione dei requisiti di rilevamento IP. Nella fase iniziale del design, È fondamentale fissare l'obiettivo di cui la conchiglia di alluminio ha bisogno per raggiungere il livello di protezione ideale.
• 2. Selezione del materiale: Scegli l'alluminio anodizzato. La lega di alluminio formerà un film di ossido dopo aver contattato l'aria, che può svolgere un ruolo nell'isolamento dell'aria. Se altri processi correlati vengono eseguiti in seguito, I vantaggi del film di ossido saranno rafforzati.
• 3. Selezione dei componenti: Nella struttura componente del guscio, L'effetto impermeabile e resistente alla polvere può essere migliorato attraverso diversi componenti di design protettivo. Per esempio, L'anello in silicone sigillante ha prestazioni di tenuta di alta qualità, resistenza alla trazione, resistenza alla corona, resistenza all'arco, resistenza ad alta e bassa temperatura, e buone prestazioni di isolamento elettrico.
• 4. Test ripetuti: Il guscio impermeabile prodotto deve essere testato in base agli standard pertinenti per ottenere qualifiche socialmente riconosciute. L'alloggiamento in alluminio impermeabile della serie Yonggu L/M ha ottenuto la certificazione del certificato IP68 dal gruppo di test internazionali di Shenzhen Bureau Veritas (attualmente testato per essere completamente bene per l'immersione in 1.5 metri d'acqua per mezz'ora).

(IV) Tecnica di protezione catodica

La protezione del catodo è un metodo per prevenire la corrosione del metallo fornendo elettroni al metallo protetto per renderlo un catodo. Nella protezione delle leghe di alluminio, La protezione anodo sacrificale è un metodo di protezione catodica comunemente usata. Gli anodi sacrificali di solito usano metalli come lo zinco, magnesio, e alluminio. Questi metalli hanno un potenziale più negativo delle leghe di alluminio. Sono preferibilmente sciolti come anodi nelle cellule di corrosione, Elettroni di rilascio, e fluire sulla lega di alluminio protetta, renderlo un catodo, prevenendo così la corrosione in lega di alluminio. Per esempio, nell'ambiente marino, La struttura metallica della nave è suscettibile alla corrosione, e l'anodo sacrificale in lega di alluminio può estendere efficacemente la durata della nave. Le grandi strutture ingegneristiche marine come piattaforme offshore e condutture sottomarine sono a lungo in ambienti atmosferici dell'acqua di mare e marini, e gli anodi sacrificali in lega di alluminio possono anche fornire loro una protezione catodica affidabile.

(V) Metodo di fosfating di zinco

Il fosfating di zinco è un metodo per formare un film di fosfating sulla superficie delle leghe di alluminio, che può migliorare la resistenza alla corrosione delle leghe di alluminio. Il processo di fosfating dello zinco include lo sgrassamento, rimozione della ruggine, Incisione alcalina, Incisione acida, Fosfating, lavaggio e asciugatura. Durante il processo di fosfating, La superficie della lega di alluminio reagisce con il diidrogeno fosfato di zinco, nitrato, Acido fosforico e altri componenti nella soluzione di fosfating per formare un film di fosfating. Questo film di fosfating ha una buona resistenza alla corrosione e adesione, e può prevenire efficacemente la corrosione in lega di alluminio. Per esempio, nella protezione superficiale del telaio in lega di alluminio, Il fosfating di zinco può essere utilizzato per migliorare la resistenza alla corrosione e la durata del telaio del telaio.

Riassumere

Le leghe di alluminio sono ampiamente utilizzate nell'industria moderna, Ma i problemi di corrosione influenzano seriamente le loro prestazioni e la loro vita di servizio. Questo articolo analizza i nemici naturali, Cause e metodi di protezione della corrosione in lega di alluminio per fornire un riferimento per risolvere problemi di corrosione in lega di alluminio. Migliorare la resistenza alla corrosione del materiale, Trattamento superficiale, Prendendo misure impermeabili e antipolvere, L'uso della protezione catodica e i metodi di fosfamento dello zinco possono ridurre efficacemente la corrosione in lega di alluminio ed estendere la sua durata di servizio.