Алуминиевото фолио и листът са устойчиви на корозия, защото компактен оксиден филм с дебелина няколко нанометра се пре-формира в рамките на милисекунди излагане на въздух. Това само-обновяващо се фолио обяснява защо голото фолио издържа години на работа на закрито, а ограниченията му обясняват защо същият материал бързо се поврежда на открито или в химически заводи. Разбирането на електрохимичната базова линия прави избора на анодиране, покритие или дизайн на фуги много по-предвидим.
Защо алуминият корозира: Електрохимичната базова линия
В галваничната серия алуминият е силно аноден и е по-отрицателен от повечето структурни метали, с изключение на магнезия и цинка. Когато алуминият се свърже със стомана, неръждаема стомана или мед в присъствието на електролит, алуминият се превръща в жертвен анод и по-благородният метал задвижва неговото разтваряне.
Природният оксид също е амфотерен: той е стабилен при приблизително pH 4 до pH 9 и се разтваря бързо в силни киселини или основи. Дъждовната вода, неутралните почистващи препарати и повечето въглеводородни масла причиняват малко щети, докато киселинен препарат за отстраняване на котлен камък или разяждащо измиване може да премахне бариерата за минути. Всяка защитна мярка, обсъдена по-долу, или удебелява тази бариера, химически я стабилизира, или премахва условията, които я разкъсват.
Как се развиват основните форми на корозия
Повредите на фолио, листове и екструзии следват различни причини и те трябва да бъдат разделени, преди да бъде избран план за защита.
| Корозионна форма | Тригер | Където се появява | Практическо противодействие |
|---|---|---|---|
| Питинг | Хлоридните йони проникват в слабите места в оксидния филм | Повърхности от фолио, рулони, морска или крайбрежна експозиция | Ограничете контакта с хлорид, посочете анодизирани или покрити повърхности |
| Междузърнести | Сенсибилизирани граници на зърната в Al-Mg 5xxx сплави, задържани над 65 градуса | Заварете зоните-засегнати от топлина и-изложената на топлина плоча | Контролирайте термичното излагане, изберете ниски-температури на чувствителност |
| Пукнатина | Застоял електролит в празнини, pH под 4 или над 9 | Препокриващи фуги, уплътнителни седалки, интерфейси на крепежни елементи | Уплътнете фугите, избягвайте абсорбиращи уплътнения, проектирайте за дренаж |
| Галванични | Контакт с по-благороден метал плюс електролитен мост | Смесени-метални рамки, крепежни елементи, скоби | Изолирайте фугата, управлявайте съотношението на площта, покрийте двата метала |
| Ексфолиране | Чувствителна микроструктура, комбинирана с валцуваща се текстура | Навити или екструдирани ръбове на дебели профили | Контролирайте температурата и термичната обработка, запечатайте откритите ръбове |
Повърхностно инженерство за по-висока устойчивост на корозия
Повърхностната обработка е най-прекият лост. Всеки процес по-долу променя цената, дебелината и външния вид по различен начин, така че спецификацията трябва да следва класа на експозиция, а не обратното.
Анодиранеизгражда 5-150 µm оксиден слой с колонна структура на порите; запечатването на тези пори затваря главния път на хлорида и може да се комбинира с оцветяване.
Конверсионно покритиеисторически разчиташе на инхибитори на шествалентен хром, които дадоха само-лечебен ефект. Тъй като Cr(VI) е ограничен, тривалентният хром и несъдържащите хром -титанови или циркониеви конверсионни покрития вече са нормална спецификация.
Плазмено електролитно окислениесъздава керамични двуалуминиеви покрития с дебелина до приблизително 300 µm с твърдост, близка до 2000 HV, подходящи там, където абразията и корозията действат заедно.
Сол-гел покритияизползвайте дисперсии на наночастици от цирконий, за да образувате плътна химическа бариера, която се свързва ковалентно с оксида.
Лазерно повърхностно топенеусъвършенства близката-повърхностна микроструктура и разтваря интерметалните частици, които иначе биха действали като места за иницииране на питинг.
Правила за проектиране, които потискат галванични и цепнатини
Геометрията често определя ефективността на корозията повече от избора на сплав. Следните правила не са скъпи на етапа на чертане и скъпи за преоборудване.
Изолирайте различни метали с диелектрични шайби, ръкави или уплътнения; разстояние от 0,1 mm е достатъчно, за да прекъсне проводящия път.
Поддържайте съотношението площ на катода-към-анода консервативно, под около 1:100, където малък алуминиев компонент среща голяма неръждаема структура.
Използвайте жертвени цинкови аноди или-богати на цинк грундове за потопени и морски монтажи.
Избягвайте абсорбиращи уплътнения и глухи отвори, които задържат електролит; осигурете дренаж, така че влагата да не може да остане в пукнатината.
Напълнете фугите на крепежните елементи с проводим уплътнител, така че електролитът никога да не достигне интерфейса на резбата.
Тестване, квалификация и наблюдение в-работата
Лабораторната квалификация обикновено започва с неутрален солен спрей по ASTM B117 или неговия еквивалент по ISO 9227, мъгла от 5% натриев хлорид, поддържана при 35 градуса, като се отчитат часовете до първата бяла ръжда или образуване на мехури. Соленият спрей сам по себе си е инструмент за проверка; пълна програма добавя електрохимични и полеви методи.
Спектроскопията на електрохимичния импеданс разрешава съпротивлението на бариерата и капацитета на покритието чрез еквивалентно -напасване на веригата, откривайки влошаване преди атаката да е видима.
Цикличните тестове за корозия редуват фазите на солена мъгла, влажност и сушене, за да възпроизведат реалното обслужване по-вярно от непрекъснатото пръскане.
Измерването на отделянето на водород определя количествено скоростите на разтваряне в кисела среда.
Сканиращото картографиране на сондата на Келвин открива потенциални разлики в микро-мащаб, които отбелязват начален питинг.
Мониторингът на място използва сонди за електрическо съпротивление за загуба на метал, сензори за електрохимичен шум за питинг преходни процеси, много-електродни масиви за локализирано картографиране на атаки и фибро-оптични сензори за рН, вградени в покрития за маркиране на дефектни места.
Роботизираното картографиране на потенциала поддържа проверка на големи резервоари и повърхности на съдове без скеле.
Съответствието на тестовия режим с реалната среда е това, което прави една корозионна програма надеждна: хлоридно-задвижваната питинг изисква излагане на сол, алкалният контакт изисква тестване с потапяне, а смесените-метални възли изискват тестове за галванично свързване, а не тестове с изолирани образци.
Често задавани въпроси
В: Кои алуминиеви сплави са най-уязвими към междукристална корозия?
Al-Mg 5xxx сплавите са класически случай. Когато се развие чувствителна микроструктура по границите на зърната след продължително излагане над около 65 градуса, границите корозират предимно, така че изложените на топлина-плочи и заварени зони се нуждаят от ниски-температури на чувствителност.
Въпрос: Анодирането винаги ли е по-добро от преходното покритие?
Не универсално. Анодирането осигурява по-дебела, по-твърда и по-устойчива на абразия-преграда, докато преходното покритие е по-тънко, по-евтино и запазва по-добре електрическото контактно съпротивление, което има значение за заземяващите пътища.
В: Защо тестовете със солен спрей не предвиждат директно експлоатационния живот?
Постоянната мъгла поддържа повърхността влажна и -богата на хлориди, което над-утежнява хлътването спрямо циклите на сушене, излагането на UV лъчи и механичните повреди. Цикличните режими и панелите за излагане на полето корелират много по-добре с реалната услуга.
Въпрос: Как може да се контролира галваничната корозия, когато изолацията е невъзможна?
Управлявайте съотношението на площта, така че алуминиевият анод да е голям спрямо катода, покрийте катодния метал и приемете контролирано жертвено поведение, при което анодът може да се сменя на планирани интервали.
В: Кой е най-бързият начин за откриване на разрушаване на покритието на полето?
Електрохимичната импедансна спектроскопия и картографирането на сканиращата сонда на Келвин откриват загуба на ефективност на бариерата преди видима корозия, а сондите за електрическо съпротивление дават непрекъсната тенденция за -загуба на метал върху критични активи.
В: По-дебелият оксиден слой гарантира ли по-дълъг живот?
Само ако остане непокътнат и запечатан. Незапечатаните пори, машинните повреди и острите ръбове създават места за започване, така че защитата на ръбовете и дисциплината при работа са от значение толкова, колкото номиналната дебелина на покритието.
