Folia și foaia de aluminiu rezistă la coroziune, deoarece o peliculă compactă de oxid de câțiva nanometri grosime se re{0}}reformează în câteva milisecunde de la expunerea la aer. Acea peliculă cu auto--reînnoire explică de ce folia goală supraviețuiește ani de funcționare în interior, iar limitele sale explică de ce același material eșuează rapid în aer liber sau în fabrici chimice. Înțelegerea liniei de bază electrochimice face ca alegerea anodizării, a acoperirii sau a designului îmbinării să fie mult mai previzibilă.
De ce corodează aluminiul: Linia de bază electrochimică
În seria galvanică, aluminiul este puternic anodic și este mai negativ decât majoritatea metalelor structurale, în afară de magneziu și zinc. Când aluminiul este cuplat la oțel, oțel inoxidabil sau cupru în prezența unui electrolit, aluminiul devine anodul de sacrificiu și metalul mai nobil conduce la dizolvarea acestuia.
Oxidul nativ este, de asemenea, amfoter: este stabil la aproximativ pH 4 până la pH 9 și se dizolvă rapid în acizi sau alcalii puternici. Apa de ploaie, detergenții neutri și majoritatea uleiurilor de hidrocarburi cauzează, prin urmare, puține daune, în timp ce un detartrant acid sau o spălare caustică poate îndepărta bariera în câteva minute. Fiecare măsură de protecție discutată mai jos fie îngroașă această barieră, o stabilizează chimic, fie înlătură condițiile care o rup.
Cum se dezvoltă principalele forme de coroziune
Defecțiunile de pe folie, foi și extrudate urmează declanșatoare distincte și ar trebui separate înainte de selectarea unui plan de protecție.
| Forma de coroziune | Trigger | Unde apare | Contramăsura practică |
|---|---|---|---|
| Pitting | Ionii de clorură pătrund în punctele slabe din filmul de oxid | Suprafețe de folie, stoc de bobine, expunere marină sau de coastă | Limitați contactul cu clorurile, specificați suprafețele anodizate sau acoperite |
| Intergranular | Limite de cereale sensibilizate în aliaje de Al-Mg 5xxx menținute peste 65 de grade | Sudați zonele-afectate de căldură și placa-expusă la căldură | Controlați expunerea termică, selectați temperatură -de sensibilizare scăzută |
| Crăpătură | Electrolit stagnant în goluri, pH sub 4 sau peste 9 | Articulații articulate, scaune garnituri, interfețe de fixare | Sigilați îmbinările, evitați garniturile absorbante, proiectați pentru drenaj |
| Galvanic | Contact cu un metal mai nobil plus o punte de electrolit | Cadre metalice mixte-, elemente de fixare, suporturi | Izolați îmbinarea, gestionați raportul de suprafață, acoperiți ambele metale |
| Exfolierea | Microstructură sensibilizată combinată cu o textură rulanta | Margini laminate sau extrudate ale secțiunilor groase | Controlul temperării și tratamentul termic, sigilați marginile expuse |
Inginerie de suprafață pentru o rezistență mai mare la coroziune
Tratamentul de suprafață este pârghia cea mai directă. Fiecare proces de mai jos comercializează costul, grosimea și aspectul diferit, astfel încât specificația ar trebui să urmeze clasa de expunere și nu invers.
Anodizareformează un strat de oxid de 5-150 µm cu o structură de pori columnar; etanșarea acelor pori închide calea principală a clorurii și poate fi combinată cu colorarea.
Acoperire de conversies-a bazat istoric pe inhibitorii de crom hexavalent care au dat un efect de auto{0}}vindecare. Deoarece Cr(VI) este restricționat, acoperirile de conversie cu crom trivalent și fără crom-titan sau zirconiu sunt acum specificația normală.
Oxidarea electrolitică a plasmeicreează acoperiri ceramice de alumină cu o grosime de până la aproximativ 300 µm, cu o duritate care se apropie de 2000 HV, potrivite acolo unde abraziunea și coroziunea acționează împreună.
Acoperiri cu sol-gelutilizați dispersii de nanoparticule de zirconiu pentru a forma o barieră chimică densă care se leagă covalent de oxid.
Topirea suprafeței cu laserrafinează microstructura apropiată de-suprafață și dizolvă particulele intermetalice care altfel ar acționa ca locuri de inițiere a gropilor.
Reguli de proiectare care suprimă atacurile galvanice și fisuri
Geometria decide adesea performanța la coroziune mai mult decât alegerea aliajului. Următoarele reguli sunt ieftine în etapa de desenare și costisitoare de modernizat.
Izolați metale diferite cu șaibe dielectrice, manșoane sau garnituri; o distanță de 0,1 mm este suficientă pentru a rupe calea conductivă.
Păstrați conservator raportul dintre catod{0}} și- aria anodului, sub aproximativ 1:100, atunci când o componentă mică de aluminiu întâlnește o structură mare din inox.
Utilizați anozi de zinc de sacrificiu sau grunduri-bogați în zinc pentru ansambluri scufundate și marine.
Evitați garniturile absorbante și golurile oarbe care rețin electrolitul; asigurați drenaj astfel încât umiditatea să nu poată sta într-o crestă.
Umpleți îmbinările de fixare cu un material de etanșare conductiv, astfel încât electrolitul să nu ajungă niciodată la interfața filetului.
Testare, calificare și monitorizare-în serviciu
Calificarea laboratorului începe în mod normal cu pulverizare de sare neutră conform ASTM B117 sau echivalentul său ISO 9227, o ceață de clorură de sodiu 5% menținută la 35 de grade, raportând orele până la prima rugină albă sau vezicule. Numai pulverizarea cu sare este un instrument de screening; un program complet adaugă metode electrochimice și de câmp.
Spectroscopia de impedanță electrochimică rezolvă rezistența barierei și capacitatea de acoperire prin montarea unui circuit echivalent-, detectând degradarea înainte ca atacul să fie vizibil.
Testarea ciclică la coroziune alternează fazele de ceață de sare, umiditate și uscare pentru a reproduce funcționarea reală mai fidel decât pulverizarea continuă.
Măsurarea degajării hidrogenului cuantifică vitezele de dizolvare în medii acide.
Scanarea cartografierii sondei Kelvin detectează diferențe de potențial la micro-scală care marchează pitting incipient.
Monitorizarea câmpului folosește sonde de rezistență electrică pentru pierderea de metal, senzori de zgomot electrochimic pentru tranzitorii de pitting, rețele multi-electrozi pentru maparea localizată a atacurilor și senzori de pH cu fibră-optică încorporați în acoperiri pentru a semnala zonele cu defecte.
Maparea potențialului robotizat permite inspecția suprafețelor mari ale rezervoarelor și navelor fără schele.
Potrivirea regimului de testare cu mediul real este ceea ce face un program de coroziune credibil: stropirea-dusă de clorură necesită expunerea la sare, contactul alcalin necesită testare prin imersie, iar ansamblurile de metal-mixte necesită teste de cuplare galvanică, mai degrabă decât teste cu cupon izolate.
Întrebări frecvente
Î: Ce aliaje de aluminiu sunt cele mai vulnerabile la coroziunea intergranulară?
Aliajele Al-Mg 5xxx sunt cazul clasic. Când o microstructură sensibilizată se dezvoltă la granițele granulelor după o expunere prelungită peste aproximativ 65 de grade , limitele se corodează în mod preferențial, astfel încât plăcile expuse la căldură-zonele de sudură au nevoie de temperatură-de sensibilizare scăzută.
Î: Anodizarea este întotdeauna mai bună decât un strat de conversie?
Nu universal. Anodizarea oferă o barieră mai groasă, mai dură și mai rezistentă la abraziune-, în timp ce un strat de conversie este mai subțire, mai ieftin și păstrează mai bine rezistența de contact electric, ceea ce contează pentru căile de împământare.
Î: De ce testarea cu pulverizare cu sare nu prezice în mod direct durata de viață?
Ceața continuă menține suprafața umedă și bogată-clorură, ceea ce exagerează-sunturile în raport cu ciclurile de uscare, expunerea la UV și daunele mecanice. Regimurile ciclice și panourile de expunere la câmp se corelează mult mai bine cu serviciul real.
Î: Cum poate fi controlată coroziunea galvanică acolo unde izolarea este imposibilă?
Gestionați raportul de suprafață astfel încât anodul de aluminiu să fie mare în raport cu catodul, acoperiți metalul catodic și acceptați un comportament sacrificial controlat în care anodul poate fi înlocuit la intervale planificate.
Î: Care este cel mai rapid mod de a detecta defectarea stratului de acoperire pe teren?
Spectroscopia de impedanță electrochimică și cartografierea sondei Kelvin de scanare detectează atât pierderea performanței barierei înainte de coroziunea vizibilă, iar sondele de rezistență electrică oferă o tendință continuă de pierdere-de metal a activelor critice.
Î: Un strat de oxid mai gros garantează o viață mai lungă?
Doar dacă rămâne intact și sigilat. Porii neetanșați, deteriorarea prelucrată și marginile ascuțite creează locuri de inițiere, astfel încât protecția marginilor și disciplina de manipulare contează la fel de mult ca grosimea nominală a stratului.
