Oorzaken van corrosie van aluminiumlegeringen en de beschermende maatregelen ervan

Huidige status van corrosie van aluminiumlegeringen

Als metaalmateriaal met superieure prestaties, aluminiumlegering wordt op grote schaal gebruikt op veel gebieden, zoals de scheepsbouw en hogesnelheidstreinen. Echter, Aluminiumlegeringen worden in verschillende omgevingen geconfronteerd met ernstige corrosieproblemen.

In een droge atmosferische omgeving, de passivatiefilm op het oppervlak van aluminiumlegering is stabiel en niet gemakkelijk te vernietigen. Echter, Er zal lokale putvorming optreden als het gedurende lange tijd wordt blootgesteld aan de atmosferische buitenomgeving. Bijvoorbeeld, nadat stofionen op het oppervlak zijn afgezet, op het metaaloppervlak in de waterfilm onder de stofionen wordt een zuurstofarme zone gevormd, resulterend in de vernietiging van de passivatiefilm en de afname van het zelfpassiveringsvermogen.

Corrosie van aluminiumlegering

In de industriële sfeer, de beschermfilm raakt gemakkelijk beschadigd en de corrosieweerstand neemt af. Vooral in gebieden die vervuild zijn door zure regen met zwaveloxide, de corrosieweerstand neemt aanzienlijk af, en de voorkant van het aluminiummateriaal is over het algemeen zwart, zwart met witte vlekken of grijs met zwarte vlekken.

In de maritieme atmosfeer, KL- heeft een sterk destructief effect op de passivatiefilm. De passieve toestand van aluminiumlegeringen in zeewater is onstabiel, en lokale corrosie is de belangrijkste corrosievorm. Veel voorkomende lokale corrosie omvat putcorrosie en spleetcorrosie. Zuiver aluminium veroorzaakt geen intergranulaire corrosie, terwijl aluminiumlegering een grotere gevoeligheid heeft voor intergranulaire corrosie. Spanningscorrosie komt vooral voor in warmtebehandelde aluminiumlegeringen met hoge sterkte, en ze zijn allemaal van het intergranulaire kraaktype. Wanneer aluminiumlegeringen in contact komen met de meeste metalen in zeewater, ze zijn anodisch, wat de corrosie van aluminium zal versnellen. In het volledige afwateringsgebied of getijdengebied, de biofouling aan het oppervlak van de zee is ernstiger dan die van andere metalen, wat de lokale corrosie van aluminiumlegeringen zal verergeren.

Onder verschillende corrosieomgevingen, de gemiddelde putvormingsgraad van aluminiumlegeringen 20 jaren is ernstig. In landelijke omgevingen, het is 10 ~ 55 μm; in stedelijke omgevingen, het is 100 ~ 190 μm; in mariene omgevingen, het is 85 ~ 260 μm. Wanneer aluminium in contact komt met metalen zoals staal, koper en roestvrij staal, Er bestaat een risico op galvanische corrosie.

Het corrosieprobleem van aluminiumlegeringen heeft niet alleen invloed op de esthetiek, maar vermindert ook de sterkte en levensduur ervan, en bedreigt zelfs de gebruiksveiligheid ervan. Bijvoorbeeld, bij de scheepsbouw, de corrosie van structuren van aluminiumlegeringen kan het doorboren van de romp veroorzaken, die de navigatieveiligheid van het schip aantasten; in hogesnelheidstreinen, de corrosie van aluminiumlegeringen kan de rijstabiliteit en veiligheid van de trein beïnvloeden. Daarom, het is van cruciaal belang om het corrosieprobleem van aluminiumlegeringen op te lossen.

De “natuurlijke vijand” van corrosie van aluminiumlegeringen

(I) Angst voor chemische stoffen

Aluminiumlegeringen zijn zeer gevoelig voor chemische stoffen zoals alkaliën, zuur, en chloride, en zijn gevoelig voor corrosiereacties. Wanneer aluminiumlegeringen in aanraking komen met sterke alkalische stoffen, zoals natriumhydroxide, de beschermende film op het oppervlak zal worden vernietigd, en aluminium zal erin oplossen, waardoor het wordt aangetast door zuurstof. Verdund zwavelzuur zal ook de dichte beschermende film op het oppervlak van aluminiumlegeringen aantasten. De chemische formule is Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂(SO₄)₃+3H₂O. In aanvulling, een van de corrosievormen waar aluminiumlegeringen het meest bang voor zijn, is chloride. Hoewel aluminiumlegeringen het voorkeursmateriaal zijn bij de vervaardiging van uitrusting van zeeschepen, bruggen, auto's, en schepen, Chloorzout water heeft een sterk corrosief effect op aluminiumlegeringen. Wanneer het oppervlak van aluminiumlegeringen verontreinigd is met chloorzoutwater, het zal zijn taaiheid verliezen als gevolg van de aantasting van chloriden en wordt gemakkelijk beschadigd door herhaalde mechanische belasting.

Oorzaken van corrosie van aluminiumlegeringen

(II) Zorgen over inferieure profielen

Onzuiverheden bevattende gerecyclede aluminiumprofielen geproduceerd door informele fabrikanten vormen een groot verborgen gevaar voor corrosie van aluminiumlegeringen. Als de aluminium profielen die worden gebruikt voor deuren en ramen van aluminiumlegeringen niet door reguliere fabrikanten worden geproduceerd en niet voldoen aan de nationale normen, maar gerecycled aluminium dat onzuiverheden bevat, wordt gebruikt om in troebel water te vissen, dan zijn dergelijke aluminium deuren en ramen gevoelig voor roest en corrosie. Dit inferieure profiel heeft gebreken in het productieproces en de materiaalkwaliteit, en de oxidelaag aan het oppervlak wordt gemakkelijk beschadigd, die geen effectieve bescherming kunnen bieden voor aluminiumlegeringen, waardoor het risico op roest en corrosie van de aluminiumlegering toeneemt.

(III) Risico's van speciale omgevingen

In bijzondere omgevingen zoals oceanen en industrieën, aluminiumlegeringen worden geconfronteerd met ernstige corrosie-uitdagingen. In mariene omgevingen, aluminiumlegeringen zijn gevoelig voor oxidatie, sulfide, en chloridecorrosie. De corrosie van aluminiumlegeringen in de oceaan is voornamelijk te wijten aan oxidatiereacties en de werking van chloride-ionen. Chloride-ionen in zeewater dringen door in het oppervlak van de legering en vormen een oxidelaag met het aluminiumoppervlak. Echter, onder langdurige blootstelling, chloride-ionen zullen de oxidelaag vernietigen, resulterend in verergerde corrosie van aluminiumlegeringen. Tegelijkertijd, sulfide is ook een belangrijke “natuurlijke vijand” van aluminiumlegeringen in het mariene milieu. Sulfide is een verbinding met een extreem sterke elektronenaffiniteit, die gemakkelijk het oppervlak van aluminiumlegeringen kunnen aantasten. Op het gebied van lucht- en ruimtevaart, wanneer onderdelen van aluminiumlegeringen die in raketten worden gebruikt, op afstand worden bediend, zuurstofarme omgevingen, sulfiden vormen een stabiele coating op het oppervlak van het materiaal, waardoor de prestaties van het materiaal ernstig worden beïnvloed. In industriële omgevingen, vooral in gebieden die vervuild zijn door zure regen met zwaveloxide, de beschermende film van aluminiumlegeringen wordt gemakkelijk beschadigd en de corrosieweerstand wordt verminderd. De voorkant van aluminium materialen is over het algemeen zwart, zwart met witte vlekken of grijs met zwarte vlekken.

Oorzaken van corrosie van aluminiumlegeringen

(I) Algemene corrosie en lokale corrosie

Van het verschijnen van corrosie, aluminiumcorrosie kan worden onderverdeeld in algemene corrosie en lokale corrosie. Algemene corrosie wordt ook algemene corrosie of uniforme corrosie genoemd, wat verwijst naar de uniforme corrosie en verlies van het oppervlak van het materiaal dat in contact komt met de omgeving. De corrosie van aluminium in alkalische oplossing is een veel voorkomende uniforme corrosie, zoals alkalisch wassen. Het resultaat van corrosie is dat het aluminiumoppervlak in dezelfde mate dunner wordt en het gewicht afneemt. Maar absoluut uniforme corrosie bestaat niet, en de diktereductie is op verschillende plaatsen verschillend.

Putjes in aluminiumlegering

Lokale corrosie verwijst naar het optreden van corrosie die beperkt is tot een speciaal bereik of een bepaalde positie van de constructie. Er zijn voornamelijk de volgende typen:

1. Pitten: Putjes komen voor in een zeer lokaal bereik of positie van het metalen oppervlak, resulterend in grotten of putten en zich naar binnen uitstrekkend, en zelfs perforatie veroorzaken. Aluminium wordt vaak ontpit in waterige oplossingen die chloriden bevatten. Onder de corrosie van aluminium, pitting is de meest voorkomende, die wordt veroorzaakt door het verschil tussen de potentiaal van een bepaald bereik aluminium en de potentiaal van het substraat, of door de aanwezigheid van onzuiverheden met een ander potentieel dan het potentieel van het aluminiumsubstraat.

Intergranulaire corrosie van aluminiumlegeringen

2. Intergranulaire corrosie: Een soort selectieve corrosie die optreedt aan de korrelgrenzen van metalen of legeringen wanneer de korrels of kristallen zelf niet significant zijn gecorrodeerd, wat een scherpe daling van de mechanische eigenschappen van het materiaal zal veroorzaken, wat kan leiden tot structurele schade of ongelukken. Dit type corrosie kan optreden in zeer zuiver aluminium in zoutzuur en water op hoge temperatuur. Al-Mg, Al-Zn-Mg, AI-Mg-Si, en AI-Cu-legeringen zijn relatief gevoelig voor intergranulaire corrosie. De reden voor intergranulaire corrosie is dat de korrelgrenzen onder bepaalde omstandigheden zeer actief zijn, zoals onzuiverheden aan de korrelgrenzen, of een toename of afname van een bepaald legeringselement aan de korrelgrenzen. Met andere woorden, er moet een dunne laag op de korrelgrenzen zitten die elektronegatief is ten opzichte van de rest van het aluminium, en het roest eerst.

3. Galvanische corrosie: Wanneer een relatief actief metaal zoals aluminium (anode) raakt een minder actief metaal in dezelfde omgeving of is verbonden door een geleider, er wordt een galvanisch koppel gevormd en er vloeit stroom, wat leidt tot galvanische corrosie. Het natuurlijke potentieel van aluminium is negatief. Wanneer aluminium andere metalen raakt, aluminium is altijd anode, en corrosie wordt versneld. Bijna elk aluminium en elke aluminiumlegering is galvanische corrosie moeilijk te vermijden. Wanneer het potentiaalverschil tussen de twee metalen die in contact komen groter is, de galvanische corrosie is duidelijker. Bij galvanische corrosie, de oppervlaktefactor is uiterst belangrijk, en een grote kathode en een kleine anode zijn de meest ongunstige combinatie.

Galvanische corrosie van aluminiumlegering

4. Spleetcorrosie: Wanneer dezelfde of verschillende metalen elkaar raken, of metaal en niet-metaal raken elkaar, er ontstaat een kloof, en er zal corrosie ontstaan ​​in de opening of in de omgeving ervan. Er is geen corrosie buiten de opening, wat wordt veroorzaakt door het gebrek aan zuurstof in de opening, omdat er op dit moment een concentratiecel wordt gevormd. Spleetcorrosie heeft vrijwel niets te maken met het type legering, en zelfs zeer corrosiebestendige legeringen zullen voorkomen. De zure omgeving bovenaan de opening is de drijvende kracht achter corrosie. Het is een vorm van corrosie onder afzettingen (schaal). De corrosie onder de mortel op het oppervlak van 6063 aluminium architectonische profielen van gelegeerd staal zijn een veel voorkomende vorm van spleetcorrosie onder kalkaanslag.

5. Spanningscorrosiescheuren: Corrosiescheuren veroorzaakt door het naast elkaar bestaan ​​van trekspanning en speciale corrosieve media. Spanning kan externe spanning zijn of restspanning in het metaal. Dit laatste kan ontstaan ​​door vervorming tijdens bewerking en vervaardiging, of door drastische temperatuurveranderingen tijdens het blussen, of door volumeveranderingen veroorzaakt door veranderingen in de interne structuur. De stress veroorzaakt door klinken, vastschroeven, perspassing, en krimpen is ook restspanning. Wanneer de trekspanning van het metalen oppervlak de vloeigrens Rpo.2 bereikt, Er zullen spanningscorrosiescheuren optreden. Of dat nu zo is 7000 serie aluminiumlegering dikke plaat of 2000 serie, Tijdens het afschrikken zal er restspanning ontstaan. Het moet worden geëlimineerd door het voor te strekken vóór de verouderingsbehandeling om vervorming of zelfs het in de onderdelen brengen ervan tijdens de verwerking van vliegtuigonderdelen te voorkomen.

Spanningscorrosiescheuren

6. Gelaagde corrosie: Deze corrosie wordt ook wel peeling genoemd, schilferen, en gelaagde corrosie, wat eenvoudigweg peeling kan worden genoemd. Het is een speciaal soort corrosievorm 2000 serie, 5000 serie, 6000 serie, En 7000 serie legeringen. Het komt vaker voor bij geëxtrudeerde materialen. Zodra het verschijnt, het kan laag voor laag worden afgepeld, net als mica.

Laminaire corrosie

7. Filiforme corrosie: Het is een subfilmcorrosie die zich onder de film ontwikkelt in een wormachtige vorm. Deze film kan een verffilm of andere lagen zijn. Het komt over het algemeen niet voor onder de geanodiseerde film. Filiforme corrosie houdt verband met de samenstelling van de legering, voorbehandeling van de coating, en omgevingsfactoren. Omgevingsfactoren zijn onder meer vochtigheid, temperatuur, chloride, enz.

Filiforme corrosie

(II) Analyse van beïnvloedende factoren

De beïnvloedende factoren bij corrosie van aluminiumlegeringen zijn voornamelijk de omgeving, metallurgie en stress.

• 1. Omgevingsfactoren: De omgevingsfactoren die spanningscorrosie van aluminiumlegeringen beïnvloeden, omvatten voornamelijk het ionentype, ionenconcentratie, oplossing pH, zuurstof en andere gassen, corrosieremmers, omgevingstemperatuur, omgevingsdruk, enz. Bijvoorbeeld, in verschillende atmosferische omgevingen, de spanningscorrosiegevoeligheid van 2A12- en 7A04-aluminiumlegeringen is anders, en ze zijn gevoeliger in mariene omgevingen. Het mariene milieu bevat een grote hoeveelheid zout, en Cl- zal de beschermende film op het oppervlak van de aluminiumlegering binnendringen en het interieur binnendringen, waardoor er corrosie ontstaat. Wanneer de massaconcentratie van de HNO3-oplossing tussen 20% En 40%, de corrosie van aluminiumlegeringen wordt intenser, en de corrosiesnelheid van aluminiumlegeringen bereikt het hoogste punt wanneer de concentratie ongeveer is 35%. In geconcentreerde HNO3-oplossing, de spanningscorrosie van aluminiumlegering is niet duidelijk, omdat er een dichte oxidefilm wordt gevormd op het oppervlak van de aluminiumlegering, wat verdere corrosie van HNO3 voorkomt.
• 2. Metallurgische factoren: Metallurgische factoren omvatten voornamelijk de gietmethode, verwerkingsmethode en warmtebehandeling. Verschillende metallurgische factoren veranderen het type oppervlaktefilm van aluminiumlegering, en veroorzaken verschillende interne organisaties en veranderingen in de kristalstructuur van aluminiumlegering, waardoor het elektrochemische gedrag en het mechanische gedrag van aluminiumlegeringen worden beïnvloed, resulterend in verschillende spanningscorrosiegevoeligheid van aluminiumlegering. Bijvoorbeeld, kathodische polarisatie verhoogt de spanningscorrosiegevoeligheid van aluminiumlegeringen, en de spanningscorrosiegevoeligheid van wrijvingsroerlassen is lager dan die van smeltlassen. Er wordt algemeen aangenomen dat dit op de juiste manier wordt behandeld 6061-T6 En 3004 aluminiumlegeringen hebben geen SCC.
• 3. Stressfactoren: Stressfactoren omvatten voornamelijk het type belasting, grootte van de lading, richting laden, laadsnelheid, enz. Wat SCC betreft, de spanningsrichting moet loodrecht op de korrelgrens staan, zodat deze kan worden gescheiden. Een van de belangrijkste factoren bij het ontstaan ​​van spanningscorrosie is spanning. Verschillende stresseffecten zullen verschillende effecten veroorzaken. Wisselende spanning en omgeving werken samen om corrosiemoeheid te veroorzaken, wat gewoonlijk aanzienlijk verschilt van spanningscorrosiescheuren veroorzaakt door vaste spanning. Gebruikelijk, corrosiemoeheid heeft ernstiger gevolgen dan spanningscorrosie. In aanvulling, Verschillende laadsnelheden zullen ook de gevoeligheid van spanningscorrosie van aluminiumlegeringen beïnvloeden.

Beschermingsmethode van aluminiumlegering

(I) Verbetering van de corrosieweerstand van materialen

Het kiezen van een redelijke samenstelling en een warmtebehandelingsproces is een belangrijke methode om de corrosieweerstand van aluminiumlegeringen te verbeteren. Bijvoorbeeld, sommige corrosiebestendige elementen zoals koper, magnesium, zink, enz. kan aan een aluminiumlegering worden toegevoegd om een ​​corrosiebestendige legering te vormen. Deze elementen kunnen de corrosieweerstand van aluminiumlegeringen verbeteren en de stabiliteit ervan in ruwe omgevingen verbeteren. Tegelijkertijd, een redelijk warmtebehandelingsproces kan de interne organisatie en kristalstructuur van een aluminiumlegering veranderen, waardoor de corrosieweerstand wordt verbeterd. Bijvoorbeeld, door oplossingsbehandeling en verouderingsbehandeling, de versterkingsfase in aluminiumlegering kan gelijkmatig worden verdeeld, verbetering van de corrosieweerstand.

Aluminiumlegering anti-corrosie

(II) Strategie voor oppervlaktebehandeling

• 1. Anodiseren: Anodiseren is een methode waarbij een dikke oxidefilm op het oppervlak van een aluminiumlegering wordt gevormd, die de corrosieweerstand van aluminiumlegering effectief kan verbeteren. Het anodiseerproces kan de dikte en kwaliteit van de oxidefilm aanpassen door de procesparameters te controleren om de corrosieweerstand verder te verbeteren.
• 2. Schilderen: Verven is een gebruikelijke oppervlaktebehandelingsmethode die een beschermende film op het oppervlak van een aluminiumlegering kan vormen om te voorkomen dat de aluminiumlegering in contact komt met de externe omgeving, waardoor de corrosieweerstand wordt verbeterd. Bij het kiezen van een coating, er moet een coating met goede corrosieweerstand en hechting worden gekozen.
• 3. Zuiver aluminium gecoat op het oppervlak van hard aluminium: Zuiver aluminium dat op het oppervlak van hard aluminium is gecoat, kan de corrosieweerstand van hard aluminium verbeteren. Zuiver aluminium vormt in de lucht een dichte oxidefilm, die effectief kan voorkomen dat de aluminiumlegering in contact komt met de externe omgeving, waardoor de corrosieweerstand wordt verbeterd.

(III) Waterdichte en stofdichte maatregelen

• 1. Productontwerp: Het productontwerp moet voldoen aan het IP-niveau om te voorkomen dat niet aan de IP-detectievereisten wordt voldaan. In de beginfase van het ontwerp, het is cruciaal om het doel te stellen dat de aluminium schaal nodig heeft om het ideale beschermingsniveau te bereiken.
• 2. Materiaal selectie: Kies geanodiseerd aluminium. Aluminiumlegering vormt een oxidefilm na contact met lucht, die een rol kunnen spelen bij het isoleren van de lucht. Als andere gerelateerde processen later worden uitgevoerd, de voordelen van de oxidefilm worden versterkt.
• 3. Componentselectie: In de componentenstructuur van de schaal, het water- en stofdichte effect kan worden verbeterd door verschillende beschermende ontwerpcomponenten. Bijvoorbeeld, de afdichtende siliconenring heeft hoogwaardige afdichtingsprestaties, trekweerstand, corona-resistentie, boog weerstand, hoge en lage temperatuurbestendigheid, en goede elektrische isolatieprestaties.
• 4. Herhaald testen: De geproduceerde waterdichte schaal moet worden getest volgens relevante normen om sociaal erkende kwalificaties te behalen. De waterdichte aluminium behuizing uit de Yonggu L/M-serie heeft de IP68-certificaatcertificering verkregen van Shenzhen Bureau Veritas International Testing Group (momenteel getest om volledig geschikt te zijn voor onderdompeling in 1.5 meter water gedurende een half uur).

(IV) Kathodische beschermingstechniek

Kathodebescherming is een methode om metaalcorrosie te voorkomen door elektronen aan het beschermde metaal te geven om er een kathode van te maken. Ter bescherming van aluminiumlegeringen, Opofferingsanodebescherming is een veelgebruikte kathodische beschermingsmethode. Opofferanodes gebruiken meestal metalen zoals zink, magnesium, en aluminium. Deze metalen hebben een negatiever potentieel dan aluminiumlegeringen. Ze worden bij voorkeur opgelost als anoden in corrosiecellen, elektronen vrijgeven, en stroom naar de beschermde aluminiumlegering, waardoor het een kathode wordt, waardoor corrosie van aluminiumlegeringen wordt voorkomen. Bijvoorbeeld, in het mariene milieu, de metalen structuur van het schip is gevoelig voor corrosie, en de opofferingsanode van aluminiumlegering kan de levensduur van het schip effectief verlengen. Grote waterbouwkundige constructies zoals offshore-platforms en onderzeese pijpleidingen bevinden zich lange tijd in zeewater en maritieme atmosferische omgevingen, en opofferingsanodes van aluminiumlegeringen kunnen ze ook betrouwbare kathodische bescherming bieden.

(V) Zinkfosfateringsmethode

Zinkfosfateren is een methode voor het vormen van een fosfaterende film op het oppervlak van aluminiumlegeringen, die de corrosieweerstand van aluminiumlegeringen kan verbeteren. Het proces van zinkfosfateren omvat het ontvetten, roest verwijderen, alkalisch etsen, zuur etsen, fosfateren, wassen en drogen. Tijdens het fosfatatieproces, het oppervlak van de aluminiumlegering reageert met zinkdiwaterstoffosfaat, nitraat, fosforzuur en andere componenten in de fosfateringsoplossing om een ​​fosfateringsfilm te vormen. Deze fosfateringsfilm heeft een goede corrosieweerstand en hechting, en kan corrosie van aluminiumlegeringen effectief voorkomen. Bijvoorbeeld, in de oppervlaktebescherming van chassis van aluminiumlegering, zinkfosfateren kan worden gebruikt om de corrosieweerstand en de levensduur van het chassis te verbeteren.

Samenvatten

Aluminiumlegeringen worden veel gebruikt in de moderne industrie, maar corrosieproblemen hebben een ernstige invloed op hun prestaties en levensduur. Dit artikel analyseert de natuurlijke vijanden, oorzaken en beschermingsmethoden van corrosie van aluminiumlegeringen als referentie voor het oplossen van corrosieproblemen van aluminiumlegeringen. Verbetering van de weerstand tegen materiaalcorrosie, oppervlakte behandeling, het nemen van waterdichte en stofdichte maatregelen, het gebruik van kathodische bescherming en zinkfosfateringsmethoden kan de corrosie van aluminiumlegeringen effectief verminderen en de levensduur ervan verlengen.