Алюминий является материалом, который люди часто используют в промышленности и для собственных нужд. Подобный металл отличается гибкостью, а также устойчивостью к внешним воздействиям. Он не токсичен и безопасен для здоровья человека. Серебряный цвет позволяет применять металл для различных целей. Это промышленность и бытовая сфера.
При работе в промышленности люди часто задаются вопросом, ржавеет ли алюминий. Всем известно, что если на листе появляется повреждение, то может развиться коррозия. Следует узнать, почему алюминий ржавеет иначе, чем другие сплавы. Необходимо выяснить причины, по которым он подвергается коррозии. Обо всем этом и не только — читайте в нашей сегодняшней статье.
Подвержен ли коррозии
Ржавеет алюминий, как известно, очень медленно. По крайней мере, железо и сталь с ним в этом плане сравниться не могут. Объясняется стойкость алюминия к коррозии прежде всего с тем, что при обычных условиях на его поверхности образуется тонкая оксидная защитная пленка. В результате химическая активность алюминия резко снижается.
Вам будет интересно:ВПК, предприятия в России: особенности размещения и описание
Опасна ли для алюминия серная кислота?
Люди интересуются, ржавеет ли алюминий в серной кислоте. Подобная кислота является потенциально опасной для сплавов. Она обладает ярко выраженными окислительными свойствами. Они разрушают оксидную пленку и ускоряют коррозию металла.
Интересным моментом является то, что концентрированная холодная сера не влияет на алюминий. Если алюминий нагреть, тогда могут начаться процессы коррозии металла. В таком случае появляется соль, ее называют сульфатом алюминия. Она растворима в воде.
Виды коррозии
После разрушения пленки Al и его сплавы начинают ржаветь, то есть саморазрушаться, как и многие другие металлы. При этом подвергаться может алюминий и коррозии:
- Вам будет интересно:Что собой представляют быстровозводимые промышленные здания
Химической. В этом случае ржавление происходит в газовой среде без воды. В этом случае поверхность алюминиевого изделия разрушается равномерно по всей площади.
- Электрохимической. Коррозия алюминия в данном случае протекает во влажной среде.
- Газовая. Этот вид коррозии возникает тогда алюминий непосредственно контактирует с каким-нибудь химически агрессивным газом.
Какие факторы могут замедлить процесс?
Существует ряд факторов, которые замедляют процессы коррозии алюминия, а некоторые из них останавливают подобное явление. Выделяют следующие:
- Чтобы свойства алюминия, препятствующие коррозии, сохранялись, необходимо поддерживать кислотно-щелочной баланс. Диапазон должен составлять от шести до восьми единиц.
- Считается, что чистый металл, без примесей, лучше противостоит агрессивной среде. Учеными были проведены эксперименты. По результатам можно сказать, сплавы чистого алюминия (90%) подвержены коррозии больше, чем сплав, содержащий 99% этого вещества. У первого варианта коррозия наступает в 80 раз быстрее, чем у второго сплава.
- Чтобы в агрессивной среде металл дольше не терял свои свойства, его обрабатывают специальной краской. Можно использовать полимерный состав. После обработки появляется дополнительный защитный слой.
- Если добавить в сплав при производстве 3% марганца, то появится возможность избежать коррозии алюминия.
Сплавы Mg-Al
Такие материалы широко используются в строительстве, пищевой и химической промышленности. Также их очень часто применяют в машиностроении. Считается, что неплохо подобные материалы подходят и для возведения сооружений, подвергающихся воздействию морской воды.
Читайте также:
В том случае, если магния в состав сплава входит не более 3%, антикоррозийные свойства он будет иметь практически такие же, как и технический алюминий. Магний в таком сплаве находится в твердом растворе и в виде частиц Al8Mg5, равномерно распределенных по всей матрице.
Если этого металла в сплаве содержится больше 3%, частицы Al8Mg5 начинают выпадать по большей мере не внутри зерен, а по их границам. А это, в свою очередь, крайне негативно сказывается на антикоррозийных свойствах материала. То есть изделие становится гораздо менее устойчивым к ржавлению.
Как почистить в домашних условиях
Есть несколько эффективных средств, которые помогут в домашних условиях прочистить алюминиевую поверхность от образовавшегося окисла.
Чтобы устранить окисление, появившееся на алюминиевой поверхности, можно воспользоваться пищевой содой. Главным достоинством такого средства считается его доступность, так как содовый порошок есть практически в каждом доме.
Прежде чем приступить к устранению окислов, необходимо приготовить раствор. Для этого в 300-400 миллилитров водички добавляется 150 грамм соды. Смесь размешивают до образования густоватой кашицы. Приготовленным составом обрабатывают поврежденную поверхность и смывают ее водой.
Кока-кола
Многие считают, что газированные напитки можно использовать только в качестве питья, но это не так. Домохозяйки используют их для удаления ржавчины и окислений с металлических поверхностей. Среди наиболее эффективных напитков выделяют Кока-колу, которая поможет восстановить алюминиевое изделие. Чтобы устранить окислы, поврежденное покрытие помещают в емкость с шипучей жидкостью и оставляют на 40-60 минут. Если окислений много, процедуру продлевают до 2-3 часов.
Щавель
Некоторые пользуются только щавелевой кислотой, однако устранить окислы помогут даже свежие листочки щавеля. Для начала надо в небольшую кастрюлю поместить пучок с щавельными листками и залить их холодной водичкой. Затем емкость устанавливают на газовую плиту и кипятят на протяжении получаса. Когда жидкость закипит, в ней отмачивают алюминиевое изделие.
Процедура длится полтора часа, после чего отмоченную поверхность прополаскивают и протирают досуха.
Лимонная кислота
К эффективным средствам, которые помогают быстро устранить окисления, относят лимонную кислоту. Ее в количестве двух столовых ложек добавляют в литровую емкость, которая наполнена холодной водой. Затем раствор доводят до кипения, проваривают полчаса и снимают с газовой плиты. Чтобы устранить недавно появившиеся следы окислов, поверхность протирают губкой, смоченной в растворе из лимонной кислоты. Для удаления застарелых окислений изделие придется вымачивать в жидкости.
-
Читайте также:
Яблоко
В свежих яблочках есть микроэлементы, которые способствуют удалению окислившихся пятен с любой металлической поверхности. Пользоваться этим способом очень просто. Достаточно разрезать одно яблочко на две равные части, после чего натереть им окисленный след. Через 40-50 минут обработанное покрытие промывают мыльной жидкостью и высушивают. Если пятна остались, процедуру проводят снова.
Горчичный порошок, уксус и соль
Иногда для устранения почернений на поверхности изделий из алюминия используют средства, приготовленные сразу из нескольких компонентов. Эффективным считается раствор, созданный на основе горчичного порошка, уксуса и соли. Компоненты смешиваются для получения однородной смеси, после чего в ней вымачивают губку и протирают окисление. Через 20 минут после нанесения все смывается подогретой водичкой.
Поваренная соль
Чистка алюминиевой посуды может осуществляться при помощи поваренной соли. Для этого в литр подогретой водички добавляется 85 грамм соли. Компоненты перемешиваются до тех пор, пока частички соли полностью не растворятся в водичке. Затем в жидкости вымачивают тряпочку и протирают загрязненный участок. Перед использованием изделия его надо тщательно сполоснуть, чтобы избавиться от остатков соли.
Кислоты
К эффективным средствам против окислений относят продукты, в составе которых есть натуральные кислоты. Чаще всего люди пользуются огуречным рассолом, простоквашей или обычным кефиром. Любым из перечисленных средств заливают емкость, после чего в ней отмачивают алюминиевую деталь. Через 10-15 часов ее извлекают, прополаскивают и оттирают от остатков окисленных загрязнений.
Винный камень
При устранении потемнений на алюминиевой поверхности часто пользуются винным камнем. Для этого 100 грамм средства растворяют в пяти литрах подогретой водички. В емкость, наполненную жидкостью, помещают изделие и вымачивают его не меньше двух с половиной часов. Затем его достают и протирают сухой губкой, чтобы избавиться от оставшихся следов грязи. Процедуру проводят регулярно, после появления первых темных пятнышек.
Кислое молоко, кефир, рассол
Эти средства содержат в своем составе натуральные кислоты, которые эффективно борются с окислениями. Рассол, скисшее молочко и кефир необязательно смешивать, и поэтому эти средства можно использовать по-отдельности. Их заливают в небольшую кастрюлю, после чего в нее помещается алюминиевая деталь. Она вымачивается около трех часов. Этого достаточно, чтобы устранить даже старые окислы.
Сода и клей
Иногда на металле появляются серьезные окисления, которые сложно устранить. В этом случае лучше пользоваться средством, приготовленным из клея и соды. Чтобы его создать, в кастрюлю заливают четыре литра водички, после чего в нее добавляют 80 грамм соды и 2-3 ложки клеевой жидкости. Приготовленный раствор кипятится сорок минут, а затем созданной жидкостью вытирают деталь из алюминия.
Кетчуп
Убрать незначительные окислившиеся следы поможет обычный кетчуп, приготовленный из томатов. Это необычный метод, которым домохозяйки пользуются не так часто. Главным достоинством этого способа считается то, что после его применения алюминиевая поверхность начнет блестеть.
Чтобы устранить загрязнения, кетчуп наносится на поверхность тонким слоем и оставляется там на 10-15 минут. После этого его смывают проточной водичкой, а деталь протирают сухим полотенцем.
-
Читайте также:
Окисления, появившиеся на металлической поверхности, можно устранить при помощи обыкновенной луковицы. Чтобы сделать это, в кастрюлю наливают водичку и добавляют несколько головок лучка. Затем смесь кипятят 40-50 минут, после чего в луковой перекипяченной жидкости вымачивают деталь. Также можно не кипятить луковицы, а просто разрезать их и протереть ими загрязненную поверхность.
Сплавы с магнием и кремнием
Такие материалы чаще всего применяются в машиностроении и в строительстве. Mg2Si делают сплавы этой разновидности очень прочными. Иногда составляющим подобных элементов является и медь. Ее также вводят в сплав для упрочения. Однако добавляют медь в такие материалы в очень небольших количествах. Иначе антикоррозийные свойства алюминиевого сплава могут сильно понизиться. Межкристаллическое ржавление в них начинается уже при добавлении свыше 0.5% меди.
Также склонность к коррозии у таких материалов может возрастать при неоправданном увеличении количества входящего в их состав кремния. Это вещество добавляют в алюминиевые сплавы обычно в таких пропорциях, чтобы после образования Mg2Si не оставалось ничего лишнего. Кремний в чистом виде содержат лишь некоторые материалы этой разновидности.
Коррозия алюминия и его сплавов с цинком
Ржавеет Al, как уже упоминалось, медленнее, чем его сплавы. Касается это в том числе и материалов группы Al-Zn. Такие сплавы очень востребованы, к примеру, в самолетостроении. Некоторые их разновидности могут содержать медь, другие нет. При этом первый тип сплавов, конечно же, является к коррозии более устойчивым. В этом плане материалы Al-Zn сравнимы с магниево-алюминиевыми.
Сплавы этой разновидности с добавлением меди проявляют признаки некоторой неустойчивости к ржавлению. Но при этом разрушаются из-за коррозии они все же медленнее, чем изготовленные с использованием магния и Cu.
Зарождение и углубление коррозионных ямок
Алюминий относится к металлам, которые имеют на поверхности пассивную окисную пленку. Такие металлы склонны к локальной коррозии при локальном повреждении этой пассивной пленки. Это приводит к образованию коррозионной ямки, которая при благоприятных для нее условиях может развиваться и расти. Точечная коррозия алюминия демонстрирует две четких стадии:
- зарождение и
- рост.
Стадия зарождения
Давно известно, что точечная коррозия развивается в присутствии хлоридов следующим образом:
- поглощение естественной оксидной пленкой алюминия хлоридных ионов Cl–;
- разрыв пленки в слабых местах;
- образование микротрещин шириной в несколько нанометров;
- зарождение коррозионных ямок.
За короткое время может образоваться большое количество микроскопических коррозионных ямок – до 10 миллионов на одном квадратном сантиметре. Плотность ямок зависит от типа алюминиевого сплава:
- 10 тысяч на квадратный сантиметр для чистого алюминия, содержащего 0,1 % примесей;
- 10 миллиардов на квадратный сантиметр для сплава, содержащего 4 % меди.
Однако большинство из этих микроскопических коррозионных ямок остановятся в росте через несколько дней.
-
Читайте также:
Стадия углубления ямок
Только очень малая доля зародившихся коррозионных ямок будут продолжать расти в результате электрохимических реакций на аноде и катоде (рисунок 1) [1].
Рисунок 1 – Механизм точечной коррозии алюминия [1].
Анодом является дно коррозионной ямки, а катодом – поверхность алюминия вокруг ямки. В результате электрохимических реакций коррозия на аноде «роет» ямку вглубь алюминия путем образования ионов Al3+. Эти ионы диффундируют к выходу из ямки, где встречаются с щелочной средой в виде ионов OH–, в результате чего на катоде выделяется гидроксид алюминия Al(OH)3.
Полная реакция коррозии точечной коррозии алюминия имеет вид [1]:
2Al + 3H2O +3/2 O2 → 2Al(OH)3.
Накопление продуктов коррозии над коррозионной ямкой формирует образование, похожее на купол вулкана, с постепенным блокированием входа в нее. Это затрудняет обмен ионами между дном ямки и поверхностью алюминия, особенно, если в этом участвуют хлоридные ионы. Этим объясняется то, почему точечная коррозия со временем замедляется и даже полностью прекращается.
Основные способы борьбы с ржавлением
Конечно же, снизить скорость коррозии алюминия и его сплавов можно в том числе и искусственным путем. Способов защиты таких материалов от ржавления существует всего несколько.
К примеру, исключить контакт этого металла и его сплавов с окружающей средой можно путем окрашивания ЛКМ. Также для защиты алюминия от ржавления часто применяется электрохимический способ. В этом случае материал дополнительно покрывается слоем более активного металла.
Еще один способ защиты Al от ржавления — это высоковольтное оксидирование. Также для предотвращения коррозии алюминия может использоваться методика порошкового окрашивания. Применяют для его защиты, конечно же, и ингибиторы ржавления.
Окрашивание алюминиевой продукции
Большую часть производимых изделий предохраняют нанесением слоя красящих веществ. Если красители растворены, то крашение называют мокрым. Если красители сухие, процедуру часто называют порошковым окрашиванием.
Мокрое окрашивание
Нанесение лакокрасочных слоёв возможно после защиты алюминия пассивирующим грунтом, в состав которых входят соединений цинка, стронция. Грунт наносят в две стадии на скрупулезно подготовленную металлическую основу. После полного испарения растворителя из грунтовочной смеси поверхность покрывают изолирующим внешним слоем масляного или глифталевого лака. Существуют функциональные лакокрасочные составы, защищающие от химических реагентов, от бензина, масел. Для получения цветных декоративных конструкций используют молотковые лаки. При некоторых технологиях защиты наносят бакелитовый лак под давлением, чтобы гарантированно заполнить все микропоры. Выбор покрытия обусловлен будущими условиями эксплуатации. Технология нанесения постоянно совершенствуется.
Порошковое окрашивание
Для использования этого метода металл также нужно очистить от слоя жира, других включений. Подготовку проводят погружением в щелочные, слабощелочные (почти нейтральные), кислотные растворы. Для повышения эффективности очистки иногда добавляют смачиватели.
Следующей стадией подготовки некоторых алюминиевых конструкций является формирование конверсионного слоя обработкой хроматными, фосфатными составами. Иногда используют циркониевые, титановые соединения. Необходимость этого этапа определяется специфическими особенностями изделия. Это вопрос компетенции технологов. Выполнение каждого этапа обработки чередуется с обязательным промыванием и сушкой материала.
Затем наносят полимер, выполняющий защитную функцию. Широко используют полиэфиры. Они образуют плотный слой, стойкий к химическому, механическому, термическому воздействию. Покрытия из полимеризованного уретана обладают большей твердостью. Применяют также эпоксидные, полиэфирно-эпоксидные, акриловые порошки – краски. Они формируют поверхность любого заданного цвета, структуры, способностью отражать световые лучи. Красящий порошок наносят электростатическим или трибостатическим методом.
Электростатически частицы пигмента в воздухе (флюиды) заряжают действием электродов. Трибостатически крупинки краски заряжаются благодаря силе трения, продуцируемой специальным пистолетом. Процесс реализуют в камерах. Неиспользованный порошок собирается, возвращается в исходное место. Стадия завершается полимеризацией при высокой температуре.
Оба вида окрашивания алюминия позволяют получать цвета, соответствующие международным стандартам. Некоторые производственные требования обуславливают необходимость последовательного сочетания двух методов: анодного оксидирования и окрашивания. Количество, суть используемых методов определяются специалистами.
Как производится оксидирование
С использованием такой методики алюминий и его сплавы от коррозии защищают достаточно часто. Выполняют оксидирование под напряжением в 250 В. При применении такой методики на поверхности металла или его сплава образуется прочная оксидная пленка.
Воздействие на материал током в данном случае производится с использованием водяного охлаждения. При низких температурах из-за напряжения пленка на поверхности алюминия образуется очень прочная и плотная. Если же процедура производится при высоких температурах, она получается достаточно рыхлой. Обработанный в такой среде алюминий нуждается в дополнительной защите от контакта с воздухом (окрашивании).
Изделие при использовании такой технологии сначала обезжиривают в растворе щавелевой кислоты. Затем алюминий или сплав опускают в щелочь. Далее, на металл воздействуют током. На заключительном этапе, если оксидирование проводилось при достаточно высокой температуре, материал дополнительно окрашивают с погружением в растворы солей, а затем обрабатывают паром.
Удаление оксидной пленки с алюминия
Уникальные свойства металла, методы и оборудование
Алюминий — один из самых богатых элементов на земле и один из наиболее широко используемых цветных металлов. Алюминий популярен в обрабатывающей промышленности, такой как транспорт, космос, автомобильной, и т.д. Так как это легкий, стойкий к коррозии металл, он может быть хорошим проводником электричества, и имеет эстетически приятный внешний вид.
1. Удаление оксидной пленки
Перед сваркой, необходимо удалить слой окиси от основного материала. Это может быть сделано или химически или механически. Помните, очистить присадку, столь же важно как основной материал.
Тонкий слой оксидной пленки, также известного как кожа, образуется на алюминии под воздействием воздуха. Очень важно произвести удаление этой пленки перед сваркой. В то время как источник энергии действительно предлагает очистку во время положительного цикла сварки, Вы все еще должны сделать дополнительные шаги, чтобы гарантировать, что Ваш металл максимально чистый и подготовлен к дальнейшей работе. Вам необходимо снять первый слой мягкой тканью, затем, обработать окисный слой химически или механически.
Использование ЛКМ
Этот способ, как и оксидирование, применяется для защиты алюминия от ржавления достаточно часто. Окрашиваться такой материал может по сухой, влажной методике или порошковым способом. В первом случае алюминий сначала обрабатывают составом, содержащим цинк и стронций. Далее, на металл наносят собственно сам ЛКМ.
При использовании порошкового способа рабочую поверхность предварительно обезжиривают путем погружения в щелочные или кислотные растворы. Далее, на изделие наносятся хроматные, циркониевые, фосфатные или титановые соединения.
Особенности материала
Алюминием называют металл, поверхность которого окрашена в серебристый цвет с легким белым оттенком. Этот материал имеет определенные особенности, с которыми следует заранее ознакомиться. К ним относят следующее:
- Высокий уровень плотности. Изделия, сделанные из такого металла, очень прочные и не подвергаются механическим повреждениям.
- Хорошая теплопроводность. Этот показатель почти такой же, как у серебра, золота или меди.
- Защищенность от коррозийного налета. Алюминиевые конструкции никогда не ржавеют, однако вместо ржавчины на их поверхности может появиться окись.
Использование изоляторов
Очень часто стимуляторами начала коррозийных процессов в алюминии и его сплавах становятся другие металлы. Так происходит обычно при прямом контакте изделий или их частей. Чтобы предотвратить ржавление алюминия, в этом случае используются специальные изоляторы. Изготавливаться такие прокладки могут из резины, паронита, битума. Также в данном случае могут использовать лаки и краски. Еще одним способом защитить алюминий от коррозии при контакте с другими материалами является покрытие его поверхности кадмием.
В особенности важно обеспечить изоляцию алюминиевых деталей в разного рода механизмах и узлах от прямого соприкосновения с медью. Также считается, что защищать от контакта с другими металлами следует не только собственно детали, изготовленные из Al. В плане устойчивости к коррозии железо алюминию, как и сталь, к примеру, сильно уступает. Поэтому такие металлы и некоторые другие часто защищают особым образом. Материалы просто покрывают защитным алюминиевым слоем. От контакта с медью или другими металлами, конечно же, нужно беречь и такие изделия.
Источник
Удаление оксидной пленки
Перед сваркой наиболее тщательно нужно зачищать от окислов алюминиевые сплавы, содержащие магний или цинк. Для очистки поверхности от окисла алюминия применяют механическую или химическую обработку.
- Метод механической зачистки алюминия
Для сварки единичных деталей и конструкций в индивидуальном производстве можно использовать металлические щетки или наждачную бумагу. Стальные щетки нужно брать с проволокой, толщиной не выше 0.15 мм, в противном случае на алюминиевых деталях будут заметны грубые риски. Применение более толстой проволоки также ухудшает качество очистки, формируя неравномерную обработку плоскости изделия. Это снижает качество формируемого сварного шва и прочностные характеристики соединения.
Перед зачисткой щеткой или наждачной бумагой проводят обезжиривание детали с помощью растворителя (к примеру РДВ).
- Химическая зачистка алюминия
Для промышленного сваривания деталей применяют методы химического удаления пленок окислов с поверхности алюминия. Для этого используют методы травления в ортофосфорной кислоте, с подогревом раствора до 45°С и последующей промывкой в холодной воде. Данный метод применяют для сплавов B95, АМг5, АМц или Ал13.
