Årsaker til korrosjon av aluminiumslegering og beskyttelsestiltak

Nåværende status for korrosjon av aluminiumslegering

Som et metallmateriale med overlegen ytelse, aluminiumslegering har blitt mye brukt på mange felt som skipsbygging og høyhastighetstog. Imidlertid, aluminiumslegering står overfor alvorlige korrosjonsproblemer i forskjellige miljøer.

I et tørt atmosfærisk miljø, passiveringsfilmen på overflaten av aluminiumslegering er stabil og ikke lett å bli ødelagt. Imidlertid, lokal gropdannelse vil oppstå hvis den utsettes for det utendørs atmosfæriske miljøet over lengre tid. For eksempel, etter at støvioner er avsatt på overflaten, det dannes en oksygenfattig sone på metalloverflaten i vannfilmen under støvionene, resulterer i ødeleggelse av passiveringsfilmen og reduksjon av selvpassiveringsevne.

Korrosjon av aluminiumslegering

I den industrielle atmosfæren, beskyttelsesfilmen blir lett skadet og korrosjonsmotstanden reduseres. Spesielt i områder forurenset av svoveloksid sur nedbør, korrosjonsmotstanden reduseres betydelig, og fronten av aluminiumsmaterialet er generelt svart, svart med hvite flekker eller grå med svarte flekker.

I den marine atmosfæren, CL- har en sterk destruktiv effekt på passiveringsfilmen. Den passive tilstanden til aluminiumslegering i sjøvann er ustabil, og lokal korrosjon er dens viktigste korrosjonsform. Vanlig lokal korrosjon inkluderer gropkorrosjon og sprekker. Rent aluminium produserer ikke intergranulær korrosjon, mens aluminiumslegering har en større følsomhet for intergranulær korrosjon. Spenningskorrosjon forekommer hovedsakelig i varmebehandlede høyfaste aluminiumslegeringer, og alle av dem er av intergranulær cracking type. Når aluminiumslegeringer er i kontakt med de fleste metaller i sjøvann, de er anodiske, som vil akselerere korrosjonen av aluminium. I hele nedsenkingsområdet eller tidevannsområdet, overflaten marin biobegroing er mer alvorlig enn andre metaller, som vil forverre den lokale korrosjonen av aluminiumslegeringer.

Under forskjellige korrosjonsmiljøer, den gjennomsnittlige pittinggraden av aluminiumslegeringer i 20 år er alvorlig. I landlige omgivelser, den er 10~55μm; i urbane miljøer, det er 100~190μm; i marine miljøer, den er 85~260μm. Når aluminium er i kontakt med metaller som stål, kobber og rustfritt stål, det er fare for galvanisk korrosjon.

Korrosjonsproblemet til aluminiumslegeringer påvirker ikke bare dets estetikk, men reduserer også dens styrke og levetid, og truer til og med sikkerheten ved bruk. For eksempel, innen skipsbygging, korrosjon av aluminiumslegeringsstrukturer kan føre til gjennomboring av skroget, påvirker navigasjonssikkerheten til skipet; i høyhastighetstog, korrosjon av aluminiumslegeringer kan påvirke kjørestabiliteten og sikkerheten til toget. Derfor, det er avgjørende å løse korrosjonsproblemet til aluminiumslegeringer.

Den "naturlige fienden" av aluminiumslegeringskorrosjon

(jeg) Frykt for kjemiske stoffer

Aluminiumslegeringer er svært følsomme for kjemiske stoffer som alkali, syre, og klorid, og er utsatt for korrosjonsreaksjoner. Når aluminiumslegeringer møter sterke alkaliske stoffer, slik som natriumhydroksid, den beskyttende filmen på overflaten vil bli ødelagt, og aluminium vil oppløses i det, og blir dermed korrodert av oksygen. Fortynnet svovelsyre vil også korrodere den tette beskyttende filmen på overflaten av aluminiumslegeringer. Den kjemiske formelen er Al₂O3+3H₂SO₄═Al₂(SO4)3+3H20. I tillegg, en av korrosjonene som aluminiumslegeringer frykter mest er klorid. Selv om aluminiumslegeringer er det foretrukne materialet ved produksjon av marineutstyr, broer, biler, og skip, klorid saltvann har en sterk etsende effekt på aluminiumslegeringer. Når overflaten av aluminiumslegeringer er forurenset av klorid saltvann, den vil miste sin seighet på grunn av angrep av klorider og blir lett skadet av gjentatte mekaniske påkjenninger.

Årsaker til korrosjon av aluminiumslegering

(II) Bekymringer om dårligere profiler

Urenhetsholdige resirkulerte aluminiumsprofiler produsert av uformelle produsenter er en stor skjult fare for korrosjon av aluminiumslegering. Hvis aluminiumsprofilene som brukes til dører og vinduer i aluminiumslegering ikke er produsert av vanlige produsenter og ikke oppfyller nasjonale standarder, men resirkulert aluminium som inneholder urenheter brukes til å fiske i urolige farvann, da er slike aluminiumsdører og vinduer utsatt for rust og korrosjon. Denne dårlige profilen har defekter i produksjonsprosessen og materialkvaliteten, og overflateoksidlaget blir lett skadet, som ikke kan gi effektiv beskyttelse for aluminiumslegering, og øker dermed risikoen for rust og korrosjon av aluminiumslegering.

(III) Risiko for spesielle miljøer

I spesielle miljøer som hav og industri, aluminiumslegeringer står overfor alvorlige korrosjonsutfordringer. I marine miljøer, aluminiumslegeringer er utsatt for oksidasjon, sulfid, og kloridkorrosjon. Korrosjonen av aluminiumslegeringer i havet skyldes hovedsakelig oksidasjonsreaksjoner og virkningen av kloridioner. Kloridioner i sjøvann vil trenge inn i overflaten av legeringen og danne et oksidlag med aluminiumsoverflaten. Imidlertid, under langvarig eksponering, kloridioner vil ødelegge oksidlaget, resulterer i forverret korrosjon av aluminiumslegeringer. Samtidig, sulfid er også en stor "naturlig fiende" av aluminiumslegeringer i det marine miljøet. Sulfid er en forbindelse med ekstremt sterk elektronaffinitet, som lett kan korrodere overflaten av aluminiumslegeringer. Innen luftfart og romfart, når aluminiumslegeringsdeler brukt i raketter betjenes i fjernkontroll, oksygenfattige omgivelser, sulfider vil danne et stabilt belegg på overflaten av materialet, alvorlig påvirke ytelsen til materialet. I industrielle miljøer, spesielt i områder som er forurenset av sur nedbør av svoveloksid, den beskyttende filmen av aluminiumslegeringer blir lett skadet og korrosjonsmotstanden reduseres. Forsiden av aluminiumsmaterialer er generelt svart, svart med hvite flekker eller grå med svarte flekker.

Årsaker til korrosjon av aluminiumslegering

(jeg) Generell korrosjon og lokal korrosjon

Fra utseendet av korrosjon, aluminiumskorrosjon kan deles inn i generell korrosjon og lokal korrosjon. Generell korrosjon kalles også generell korrosjon eller jevn korrosjon, som refererer til jevn korrosjon og tap av overflaten av materialet i kontakt med miljøet. Korrosjon av aluminium i alkalisk løsning er en vanlig jevn korrosjon, som alkalisk vasking. Korrosjonsresultatet er at aluminiumsoverflaten blir tynnere med tilsvarende hastighet og vekten reduseres. Men absolutt jevn korrosjon eksisterer ikke, og tykkelsesreduksjonen er forskjellig på forskjellige steder.

Pitting av aluminiumslegering

Lokal korrosjon refererer til forekomsten av korrosjon begrenset til et spesielt område eller posisjon av strukturen. Det er hovedsakelig følgende typer:

1. Pitting: Pitting oppstår i et veldig lokalt område eller posisjon av metalloverflaten, resulterer i grotter eller groper og strekker seg innover, og til og med forårsake perforering. Aluminium er ofte puttet i vandige løsninger som inneholder klorider. Blant korrosjon av aluminium, pitting er det vanligste, som er forårsaket av forskjellen mellom potensialet til et visst utvalg av aluminium og potensialet til substratet, eller ved tilstedeværelse av urenheter med et annet potensial enn potensialet til aluminiumssubstratet.

Intergranulær korrosjon av aluminiumslegering

2. Intergranulær korrosjon: En type selektiv korrosjon som oppstår ved korngrensene til metaller eller legeringer når selve kornene eller krystallene ikke er vesentlig korrodert, som vil føre til et kraftig fall i materialets mekaniske egenskaper, fører til strukturelle skader eller ulykker. Denne typen korrosjon kan oppstå i høyrent aluminium i saltsyre og høytemperaturvann. Al-Mg, Al-Zn-Mg, Til-mg-si, og AI-Cu-legeringer er relativt følsomme for intergranulær korrosjon. Årsaken til intergranulær korrosjon er at korngrensene er svært aktive under visse forhold, som urenheter ved korngrensene, eller en økning eller reduksjon i et visst legeringselement ved korngrensene. Med andre ord, det må være et tynt lag på korngrensene som er elektronegativt til resten av aluminiumet, og det korroderer først.

3. Galvanisk korrosjon: Når et relativt aktivt metall som aluminium (anode) berører et mindre aktivt metall i samme miljø eller er forbundet med en leder, et galvanisk par dannes og strømmen flyter, fører til galvanisk korrosjon. Det naturlige potensialet til aluminium er negativt. Når aluminium berører andre metaller, aluminium er alltid anode, og korrosjon akselereres. Nesten hvilken som helst aluminium og aluminiumslegering er vanskelig å unngå galvanisk korrosjon. Når potensialforskjellen mellom de to metallene i kontakt er større, den galvaniske korrosjonen er mer tydelig. I galvanisk korrosjon, arealfaktoren er ekstremt viktig, og en stor katode og en liten anode er den mest ugunstige kombinasjonen.

Aluminiumslegering galvanisk korrosjon

4. Spaltekorrosjon: Når samme eller forskjellige metaller berører hverandre, eller metall og ikke-metall berører hverandre, et gap vil bli dannet, og korrosjon vil dannes ved spalten eller dens nærhet. Det er ingen korrosjon utenfor gapet, som er forårsaket av mangel på oksygen i gapet, fordi det dannes en konsentrasjonscelle på dette tidspunktet. Spaltekorrosjon har nesten ingenting med legeringstypen å gjøre, og til og med svært korrosjonsbestandige legeringer vil forekomme. Det sure miljøet på toppen av gapet er drivkraften til korrosjon. Det er en type korrosjon under avleiringer (skala). Korrosjonen under mørtelen på overflaten av 6063 legerte arkitektoniske aluminiumsprofiler er en svært vanlig type sprekkkorrosjon under skala.

5. Spenningskorrosjonssprekker: Korrosjonssprekker forårsaket av sameksistens av strekkspenning og spesielle korrosive medier. Spenning kan være ytre eller gjenværende spenning inne i metallet. Sistnevnte kan dannes ved deformasjon under bearbeiding og produksjon, eller ved drastiske temperaturendringer under bråkjøling, eller volumendringer forårsaket av endringer i indre struktur. Stress forårsaket av nagling, bolting, presspasning, og krympetilpasning er også restspenning. Når strekkspenningen til metalloverflaten når flytegrensen Rpo.2, spenningskorrosjon vil oppstå. Om det er det 7000 serie aluminiumslegering tykk plate eller 2000 serie, restspenning vil dannes under bråkjøling. Det bør elimineres ved forhåndsstrekking før aldringsbehandling for å unngå deformasjon eller til og med bringe det inn i delene under behandling av flydeler.

Spenningskorrosjonssprekker

6. Lagdelt korrosjon: Denne korrosjonen kalles også peeling, flaking, og lagdelt korrosjon, som ganske enkelt kan refereres til som peeling. Det er en spesiell type korrosjonsform av 2000 serie, 5000 serie, 6000 serie, og 7000 serie legeringer. Det er mer vanlig i ekstruderte materialer. Når den dukker opp, den kan skrelles av lag på lag som glimmer.

Laminær korrosjon

7. Filiform korrosjon: Det er en underfilmskorrosjon som utvikler seg under filmen i en ormelignende form. Denne filmen kan være en malingsfilm eller andre lag. Det forekommer vanligvis ikke under den anodiserte filmen. Filiform korrosjon er relatert til legeringssammensetning, forbelegg forbehandling, og miljøfaktorer. Miljøfaktorer inkluderer fuktighet, temperatur, klorid, osv.

Filiform korrosjon

(II) Analyse av påvirkningsfaktorer

Påvirkningsfaktorene for korrosjon av aluminiumslegering er hovedsakelig miljø, metallurgi og stress.

• 1. Miljøfaktorer: Miljøfaktorene som påvirker spenningskorrosjon av aluminiumslegering inkluderer hovedsakelig ionetype, ionekonsentrasjon, løsnings pH, oksygen og andre gasser, korrosjonshemmere, omgivelsestemperatur, omgivelsestrykk, osv. For eksempel, i forskjellige atmosfæriske miljøer, spenningskorrosjonsfølsomheten til 2A12 og 7A04 aluminiumslegeringer er forskjellig, og de er mer følsomme i marine miljøer. Det marine miljøet inneholder store mengder salt, og Cl- vil trenge inn i den beskyttende filmen på overflaten av aluminiumslegeringen og komme inn i interiøret, forårsaker korrosjon på den. Når massekonsentrasjonen av HNO3-løsning er mellom 20% og 40%, korrosjonen av aluminiumslegering intensiveres, og korrosjonshastigheten til aluminiumslegering når det høyeste punktet når konsentrasjonen er ca 35%. I konsentrert HNO3-løsning, spenningskorrosjonen av aluminiumslegering er ikke åpenbar, fordi det dannes en tett oksidfilm på overflaten av aluminiumslegeringen, som forhindrer ytterligere korrosjon av HNO3.
• 2. Metallurgiske faktorer: Metallurgiske faktorer inkluderer hovedsakelig støpemetode, bearbeidingsmetode og varmebehandling. Ulike metallurgiske faktorer endrer typen overflatefilm av aluminiumslegering, og forårsake ulike interne organisasjoner og endringer i krystallstruktur av aluminiumslegering, dermed påvirke den elektrokjemiske oppførselen og mekaniske oppførselen til aluminiumslegering, resulterer i forskjellig spenningskorrosjonsfølsomhet for aluminiumslegering. For eksempel, katodisk polarisering øker spenningskorrosjonsfølsomheten til aluminiumslegering, og spenningskorrosjonsfølsomheten ved friksjonsrørsveising er lavere enn for smeltesveising. Det er generelt antatt at riktig behandlet 6061-T6 og 3004 aluminiumslegeringer vil ikke ha SCC.
• 3. Stressfaktorer: Stressfaktorer inkluderer hovedsakelig belastningstype, laststørrelse, lasteretning, lastehastighet, osv. Når det gjelder SCC, spenningsretningen må være vinkelrett på korngrensen slik at den kan skilles. En av nøkkelfaktorene i generering av spenningskorrosjon er stress. Ulike stresseffekter vil gi ulike effekter. Vekslende stress og miljø jobber sammen for å produsere korrosjonsutmattelse, som vanligvis er vesentlig forskjellig fra spenningskorrosjonssprekker forårsaket av fast spenning. Vanligvis, korrosjonsutmattelse har mer alvorlige konsekvenser enn spenningskorrosjon. I tillegg, forskjellige lastehastigheter vil også påvirke følsomheten til spenningskorrosjon av aluminiumslegering.

Beskyttelsesmetode av aluminiumslegering

(jeg) Forbedring av korrosjonsmotstanden til materialer

Å velge rimelig sammensetning og varmebehandlingsprosess er en viktig metode for å forbedre korrosjonsmotstanden til aluminiumslegering. For eksempel, noen korrosjonsbestandige elementer som kobber, magnesium, sink, osv. kan legges til aluminiumslegering for å danne en korrosjonsbestandig legering. Disse elementene kan forbedre korrosjonsmotstanden til aluminiumslegering og forbedre stabiliteten i tøffe miljøer. Samtidig, en rimelig varmebehandlingsprosess kan endre den interne organisasjonen og krystallstrukturen til aluminiumslegering, og forbedrer dermed korrosjonsbestandigheten. For eksempel, gjennom løsningsbehandling og aldringsbehandling, forsterkningsfasen i aluminiumslegering kan fordeles jevnt, forbedre korrosjonsbestandigheten.

Anti-korrosjon av aluminiumslegering

(II) Overflatebehandlingsstrategi

• 1. Anodisering: Anodisering er en metode for å danne en tykk oksidfilm på overflaten av aluminiumslegering, som effektivt kan forbedre korrosjonsmotstanden til aluminiumslegering. Anodiseringsprosessen kan justere tykkelsen og kvaliteten på oksidfilmen ved å kontrollere prosessparametrene for ytterligere å forbedre korrosjonsmotstanden..
• 2. Maleri: Maling er en vanlig overflatebehandlingsmetode som kan danne en beskyttende film på overflaten av aluminiumslegering for å forhindre at aluminiumslegering kommer i kontakt med det ytre miljøet, og forbedrer dermed korrosjonsbestandigheten. Når du velger et belegg, et belegg med god korrosjonsbestandighet og vedheft bør velges.
• 3. Rent aluminium belagt på overflaten av hardt aluminium: Rent aluminium belagt på overflaten av hardt aluminium kan forbedre korrosjonsmotstanden til hardt aluminium. Rent aluminium vil danne en tett oksidfilm i luften, som effektivt kan forhindre at aluminiumslegeringen kommer i kontakt med det ytre miljøet, og forbedrer dermed korrosjonsbestandigheten.

(III) Vanntette og støvtette tiltak

• 1. Produktdesign: Produktdesign må samsvare med IP-nivået for å forhindre manglende oppfyllelse av IP-deteksjonskravene. I den tidlige fasen av design, det er avgjørende å sette målet at aluminiumsskallet trenger for å oppnå det ideelle beskyttelsesnivået.
• 2. Materialvalg: Velg eloksert aluminium. Aluminiumslegering vil danne en oksidfilm etter kontakt med luft, som kan spille en rolle i å isolere luften. Hvis andre relaterte prosesser utføres senere, fordelene med oksidfilmen vil bli styrket.
• 3. Komponentvalg: I komponentstrukturen til skallet, den vanntette og støvtette effekten kan forbedres gjennom flere beskyttende designkomponenter. For eksempel, tetningssilikonringen har høykvalitets tetningsytelse, strekkmotstand, korona motstand, lysbuemotstand, motstand mot høy og lav temperatur, og god elektrisk isolasjonsevne.
• 4. Gjentatt testing: Det vanntette skallet som produseres må testes i henhold til relevante standarder for å oppnå sosialt anerkjente kvalifikasjoner. Yonggu L/M-seriens vanntette aluminiumshus har oppnådd IP68-sertifikatsertifiseringen fra Shenzhen Bureau Veritas International Testing Group (for øyeblikket testet for å være helt fin for nedsenking i 1.5 meter vann i en halvtime).

(IV) Katodisk beskyttelsesteknikk

Katodebeskyttelse er en metode for å forhindre metallkorrosjon ved å tilføre elektroner til det beskyttede metallet for å gjøre det til en katode. I beskyttelse av aluminiumslegeringer, offeranodebeskyttelse er en vanlig katodisk beskyttelsesmetode. Offeranoder bruker vanligvis metaller som sink, magnesium, og aluminium. Disse metallene har et mer negativt potensial enn aluminiumslegeringer. De er fortrinnsvis oppløst som anoder i korrosjonsceller, frigjøre elektroner, og strømme til den beskyttede aluminiumslegeringen, gjør det til en katode, og forhindrer dermed korrosjon av aluminiumslegering. For eksempel, i det marine miljøet, metallstrukturen til skipet er utsatt for korrosjon, og aluminiumslegeringens offeranode kan effektivt forlenge levetiden til skipet. Store marine ingeniørstrukturer som offshoreplattformer og undersjøiske rørledninger er i sjøvann og marine atmosfæriske miljøer i lang tid, og offeranoder av aluminiumslegering kan også gi dem pålitelig katodisk beskyttelse.

(V) Sinkfosfateringsmetode

Sinkfosfatering er en metode for å danne en fosfateringsfilm på overflaten av aluminiumslegeringer, som kan forbedre korrosjonsbestandigheten til aluminiumslegeringer. Prosessen med sinkfosfatering inkluderer avfetting, rustfjerning, alkalisk etsing, syreetsing, fosfatering, vask og tørking. Under fosfateringsprosessen, overflaten av aluminiumslegeringen reagerer med sinkdihydrogenfosfat, nitrat, fosforsyre og andre komponenter i fosfateringsløsningen for å danne en fosfateringsfilm. Denne fosfateringsfilmen har god korrosjonsbestandighet og vedheft, og kan effektivt forhindre korrosjon av aluminiumslegering. For eksempel, i overflatebeskyttelsen på chassis av aluminiumslegering, sinkfosfatering kan brukes for å forbedre korrosjonsbestandigheten og levetiden til chassiset.

Oppsummer

Aluminiumslegeringer er mye brukt i moderne industri, men korrosjonsproblemer påvirker deres ytelse og levetid alvorlig. Denne artikkelen analyserer de naturlige fiendene, årsaker og beskyttelsesmetoder for aluminiumslegeringskorrosjon for å gi en referanse for å løse problemer med aluminiumslegeringskorrosjon. Forbedrer materialets korrosjonsbestandighet, overflatebehandling, ta vanntette og støvtette tiltak, bruk av katodisk beskyttelse og sinkfosfateringsmetoder kan effektivt redusere aluminiumslegeringskorrosjon og forlenge levetiden.