Коррозионная стойкость алюминия

Чем обусловлена коррозионная стойкость алюминия

Алюминий отличается высокой коррозионной стойкостью благодаря естественной пассивной плёнке Al2O3. На воздухе металл мгновенно покрывается тонкой прочной оксидной плёнкой, которая надёжно защищает его от окисления. Даже при механических повреждениях слой быстро восстанавливается при новом доступе кислорода. Благодаря этому алюминий практически не «ржавеет» и медленно корродирует лишь при очень агрессивных условиях.

Стойкость алюминия также зависит от состава сплава. Чистый алюминий и сплавы с небольшими примесями (кремний, магний, марганец) особенно устойчивы к коррозии. Напротив, сплавы с высоким содержанием меди (дюралюминий) менее стойки: при термообработке в них выделяются алюминиево-медные фазы, образующие микрогальванические пары на границах зерен, что ускоряет локальную коррозию. В целом оксид алюминия крайне стабилен и нерастворим в воде, поэтому в нейтральной или слабощелочной среде алюминий практически полностью защищён.

Применение коррозионной стойкости алюминия

Высокая коррозионная стойкость алюминия широко используется во многих отраслях, особенно там, где изделия постоянно подвергаются влажной среде или агрессии химикатов. Например:

• Строительство и архитектура: фасады, кровли, окна и двери из алюминиевых сплавов практически не ржавеют под дождём, снегом и пылью. Такие конструкции служат десятилетиями без потери внешнего вида.

• Морская техника и судостроение: корпуса и надстройки судов из алюминия эксплуатируются в солёной воде. Лёгкий вес и высокая стойкость к морской воде предотвращают образование коррозионных очагов.

• Транспорт: малая плотность и коррозионная стабильность повышают долговечность конструкций без образования «ржавчины».

• Химическая промышленность: резервуары, реакторы и трубопроводы из алюминия применяются для многих кислот, щелочей и растворителей. Алюминий устойчив к большинству агрессивных химических сред (за исключением фтористоводородной кислоты и концентрированных щелочей).

• Пищевая промышленность: алюминиевые банки, фольга, упаковочные контейнеры и оборудование не корродируют при контакте с водой, соками, уксусом и другими пищевыми средами. Это обеспечивает безопасность продуктов и отсутствие металлического привкуса.

• Энергетика и электроника: опоры линий электропередач, радиаторы и корпуса электрооборудования из алюминия не подвержены атмосферной коррозии. Их стойкость к погодным условиям снижает затраты на обслуживание и продлевает срок службы систем.

Виды коррозии алюминия

Основные типы коррозии алюминия:

• Равномерная коррозия: равномерное истончение металла под действием концентрированных кислот или щелочей, растворяющих оксид. Встречается редко, так как защитная плёнка обычно предотвращает равномерное разъедание.

• Язвенная (питтинговая) коррозия: локальные углубления (питы) образуются при воздействии агрессивных солевых сред (морская вода, соляные аэрозоли). В таких точках плёнка прорывается, и в металле появляется глубокая ямка.

• Щелевая коррозия: развивается в узких зазорах и стыках (между листами, под загрязнениями или покрытием). В таких щелях нарушается доступ кислорода, что создаёт электрохимический элемент и ускоряет разрушение металла.

• Межкристаллитная коррозия: протекает вдоль границ зерен в высокопрочных сплавах после термообработки. На границах с концентрированными алюминиево-медными фазами растворение приводит к расслоению структуры.

• Контактная (гальваническая) коррозия: возникает при контакте алюминия с другим металлом в присутствии влаги. Более благородный металл (сталь, медь, латунь) становится катодом, а алюминий — анодом, что ускоряет его разрушение.

• Трещинная коррозия: вызывается совместным действием механических напряжений и коррозионной среды. В высокопрочных сплавах серии 7000 при воздействии хлоридов образуются межкристаллитные трещины (стресс-коррозионное растрескивание).

Причины снижения коррозионной стойкости алюминия

• Механические повреждения: царапины, удары или износ нарушают оксидный слой и обнажают свежий металл. Пока поверхность остаётся без защиты, коррозия идёт значительно быстрее.

• Химические агрессоры: хлориды (соляные брызги, морская вода), фториды, концентрированные щёлочи и кислоты активно разрушают оксидную плёнку. Наличие агрессивных химикатов (на производстве или в быту) быстро запускает локальную коррозию.

• Неподходящий состав сплава: избыток меди, железа, цинка или других примесей создаёт на границах зерен анодные и катодные участки. В таких микрогальванических парах алюминий становится анодом и корродирует быстрее.

• Гальваническая связь: контакт алюминия с более благородными металлами (сталь, медь, латунь) в присутствии влаги переводит алюминий в состояние анода. Без изолирующего слоя такие соединения приводят к ускоренному разрушению алюминия.

• Условия окружающей среды: высокая температура и влажность ускоряют окисление. Загрязнённый воздух (двуокись серы, аммиак, пыль) создаёт агрессивную среду и ослабляет защитную оксидную плёнку.

Способы повышения коррозионной стойкости алюминия

• Анодирование: электрохимическая обработка, при которой формируется толстый искусственный оксидный слой, прочнее естественного и надёжно защищающий металл.

• Химическое оксидирование и конверсионные покрытия: погружение в растворы кислот или щелочей с ингибиторами формирует защитный оксидно-хроматный или фосфатный слой. Такие покрытия повышают стойкость алюминия и улучшают адгезию лакокрасочных покрытий.

• Лакокрасочные покрытия: нанесение краски, лака или порошкового покрытия полностью изолирует металл от среды. Эпоксидные и полиуретановые покрытия широко применяются для защиты фасадов, транспорта и оборудования.

• Металлические покрытия: гальваническое нанесение цинка, никеля или кадмия создаёт на поверхности дополнительный барьер. Цинковое покрытие может выступать жертвенным анодом, защищая алюминий в агрессивной среде.

• Выбор сплава и конструктивные решения: используют коррозионно-стойкие сплавы (серии 5000, 6000 без меди) и изолируют алюминий от контакта с агрессивными металлами прокладками. Также важно обеспечить отвод влаги и вентиляцию, чтобы предотвратить скопление конденсата.

• Техническое обслуживание: регулярная очистка поверхности от загрязнений и солевых отложений, применение ингибиторов. Своевременное обслуживание предотвращает образование очагов коррозии.

Вопросы и ответы

Почему алюминий считается коррозионностойким материалом?

Алюминий мгновенно покрывается пассивной плёнкой Al2O3, которая надёжно изолирует металл от дальнейшей коррозии. Эта плёнка практически нерастворима в воде и быстро восстанавливается при повреждении, поэтому алюминий устойчив в обычных условиях.

Какие типы коррозии характерны для алюминия?

Для алюминия характерны локализованные виды коррозии: точечная (питтинговая), щелевая, контактная (гальваническая) и межкристаллитная. Эти процессы возникают там, где пассивная плёнка нарушена или действует агрессивная среда (солёная вода, кислоты, щелочи).

Что может снизить коррозионную стойкость алюминия?

Повреждение оксидной плёнки (царапины, вмятины), воздействие агрессивных химических веществ (соли, кислоты, щёлочи, фториды) и контакт с более благородными металлами резко ускоряют коррозию алюминия. Высокая температура, влажность и загрязнения также ослабляют защитную способность плёнки.

Как повысить коррозионную стойкость алюминиевых изделий?

Защитные покрытия и обработки: анодирование, хроматирование, лакирование или порошковая покраска образуют дополнительные защитные слои. Также выбирают стойкие сплавы (без избытка меди), изолируют алюминий от контакта с агрессивными металлами и обеспечивают отвод влаги.

Алюминий заслуженно считается одним из самых надёжных материалов благодаря своей естественной коррозионной стойкости. Он сохраняет прочность и внешний вид даже в сложных условиях эксплуатации, что делает его идеальным выбором для различных отраслей.

В ООО «СиМП» вы можете заказать изготовление изделий из алюминия, включая лазерную резку, гибку и порошковую покраску. Мы предлагаем комплексное производство, позволяющее получить готовые решения высокого качества точно под ваши задачи.